Nutzung von Leitz ICT-Objektiven im Hellfeld

Ole Riemann · Mai 05, 2014, 10:01:16 VORMITTAG

Liebe Freunde der Mikroskopie,

ich habe eine technische Frage, die sich auf die Nutzung der Leitz ICT-Objektive im Hellfeld bezieht. Vielleicht können mir ja insbesondere die Leitz-Experten mit ihren Erfahrungen weiterhelfen.

Seit einiger Zeit habe ich die Gelegenheit, ein Leitz Dialux mit Differentialinterferenzkontrast zu nutzen. Hierfür verwende ich den Universalkondensor UK von Leitz mit entsprechenden Wollastonprismen. Die objektivseitigen Wollastonprismen sind fest in den Objektiven verbaut. Wenn ich die ICT-Objektive im Hellfeld nutzen möchte, stelle ich den Kondensorrevolver auf die Position "Hellfeld", schwenke den beleuchtungsseitigen Polarisator aus und ziehe tubusseitig den Analysator aus dem Strahlengang. Dann habe ich ein gutes Hellfeldbild.

In einer Anleitung der Firma Leitz zu ihrem Interferenzkontrastsystem lese ich jedoch, dass die Hellfeld-Objektive einerseits und die DIK- (ICT-)Objektive andererseits in verschiedenen Revolvern sitzen sollen. Es wird geraten, beim Wechsel von Hellfeld zu DIK den gesamten Objektivrevolver zu tauschen. Kann ich daraus schließen, dass eine Nutzung der ICT-Objektive im Hellfeld eventuell schädlich für die im Objektiv verbauten Wollastonprismen ist und täte ich für eine lange Lebenszeit der ICT-Objektive gut daran, sie nur im DIK zu nutzen?

Besten Dank im voraus und freundliche Grüße

Ole Riemann

Klaus Herrmann · Mai 05, 2014, 10:20:20 VORMITTAG

Hallo Ole,

keine Sorge, den Prismen ist es egal ob Licht durchscheint oder nicht. Ich habe Jahrelang an einem Zeiss-Axioskop den Revolver mit den DIC-Prismen dauernd benutzt (entspricht der Anordnung bei dir - die ICT-Prismen sind mit dem Objektiv verschraubt, also nicht so schnell aus den Strahlengang zu entfernen; bei Zeiss wäre das einfacher, weil es kleine Schieber sind. Die DIC-Prismen stören nur, wenn man Pol machen möchte. Der Wechselrevolver ist was für Großgrundbesitzer (einen für DIC, einen für Hellfeld, einen für Phasenkontrast, einen für Pol einen für Auflicht und Luxus pur einen für Auflicht Dunkelfeld.

)
Claro empfiehlt der Mikroskop-Hersteller solche Lösungen, aber es geht auch so!

Auf jeden Fall : deine DIC Prismen werden nicht geschädigt. Schädlich ist eher feuchtes Mikroklima in der Schublade!

Um Deinen Leitz Durchlicht DIC werden dich jetzt garantiert 100 Foristen beneiden! Ein seltenes Teil!

Dr. Jekyll · Mai 05, 2014, 11:45:14 VORMITTAG

Lieber Klaus,

Du hast bei Deiner Auflistung (einen für DIC, einen für Hellfeld, einen für Phasenkontrast, einen für Pol einen für Auflicht und Luxus pur einen für Auflicht Dunkelfeld) noch den Auflicht-DIC vergessen

!
Für Phasenkontrast und DIC-Durchlicht reicht ein Revolver, 2 Positionen Ph und 3 Positionen DIC. Die Ph-Objektive gehen auch für Pol, also zwei Revolver gespart

Herzliche Grüße
Harald

Ole Riemann · Mai 05, 2014, 23:29:35 NACHMITTAGS

Hallo Klaus,

dann bin ich ja beruhigt - in der Tat, es macht viel Spaß, mit dem Gerät zu arbeiten. Zumal wirklich alles bestens erhalten ist.

Viele Grüße

Ole

Läpplappen · Mai 06, 2014, 10:29:38 VORMITTAG

Hallo,

auch auf die Gefahr hin falsch zu liegen, aber ich glaube dass sich Leitz dabei was gedacht hat. Leider besitze ich kein solches Objektiv um das testen zu können, deshalb hier nur mein theoretischer Senf dazu.

Das Wollaston-Prisma ist ja bekanntlich fest verbaut. Bei meinem ICR Objektiv lässt es sich aber abschrauben. Was übrig bleibt ist ein normales Unendlich-Objektiv. Vermutlich ist es bei den ICT-Objektiven ähnlich gelöst. Das Abschrauben könnte aber die Justierung verändern, kann also deshalb nicht uneingeschränkt empfohlen werden. Nun nehmen wir mal an das Prisma bleibt dran/drinn. Was passiert dann?
Der abbildende Strahlengang wird durch das Prisma in zwei Teilstrahlen geteilt. Die ursprüngliche Funktion ist zwei Teilstrahlen zusammenzuführen, wenn es aber keine zwei Teilstrahlen gibt werden durch das Prisma welche erzeugt, analog zur Beleuchtung beim ICT. Ohne weitere Maßnahmen sollte dann ein Doppelbild entstehen. Die beiden Bilder liegen sehr nahe zusammen, so dass das u.U. auf den ersten Blick gar nicht auffällt, tatsächlich wird aber das Bild verschlechtert.
Zu prüfen wäre das z.B. über kontrastreiche Strukturen. Diese müssten in einer Richtung etwas verbreitert und leicht unscharf erscheinen. Besser werden sollte es wenn zur Beleuchtung polarisiertes Licht verwendet wird. Die Polarisationsrichtung muss aber korrekt zum Prisma ausgerichtet werden. Durch drehen des Polarisators lässt sich zwischen den beiden Teilbildern "umschalten". Das ist dann natürlich kein astreines Hellfeld mehr und man könnte Probleme mit Proben bekommen welche die Polarisation verändern. Aus diesem Grunde würde man vielleicht zwei separate Revolver empfehlen.

Alles Mutmaßung - sollte ich falsch liegen, wäre ich um eine Erklärung wo mein Denkfehler liegt dankbar.

Viele Grüße,
Raphael

JB · Mai 06, 2014, 12:25:33 NACHMITTAGS

Zitat von: Läpplappen in Mai 06, 2014, 10:29:38 VORMITTAG
Ohne weitere Maßnahmen sollte dann ein Doppelbild entstehen. Die beiden Bilder liegen sehr nahe zusammen, so dass das u.U. auf den ersten Blick gar nicht auffällt, tatsächlich wird aber das Bild verschlechtert. [...]
Alles Mutmaßung - sollte ich falsch liegen, wäre ich um eine Erklärung wo mein Denkfehler liegt dankbar.

Hallo Raphael,

Sie liegen ganz richtig. Aus dem Grund empfehlen die Hersteller, die Prismen fuer kritische Hellfeldbeobachtungen aus dem Strahlengang zu nehmen. In den meisten Faellen ist das einfach; der Schieber wird aus dem Stahlengang gezogen. Weil das ICT Prisma fest verbaut ist, muss hier der ganze Revolver gewechselt werden.

Solange man aber mit dem Hellfeld zufrieden ist (so wie Ole), empfiehlt es sich einfach alles so zu lassen. Jeder Revolverwechsel riskiert einen Totalschaden, wenn man ihn fallen laesst.

Hallo Ole,

Die ICT Prismen bestehen aus kristallinem Quarz. Sie sollten die langlebigste Komponente an diesem Mikroskop sein (wenn in ferner Zukunft Plastik, Metall und Glas an dem Mikroskop nicht mehr existieren sollte es den Quarz immer noch geben

). Die Verkittung zwischen den Prismen und die anderen Linsen im Mikroskop ist etwas empfindlicher. Man sollte deshalb immer einen Waermeschutzfilter vor (hinter) die Lichtquelle des Mikroskops setzen, besonders wenn man starke Lichtquellen wie eine 100W Lampe benutzt.

Beste Gruesse,

Jon

Ole Riemann · Mai 06, 2014, 16:57:35 NACHMITTAGS

Hallo Raphael, Hallo Jon,

vielen Dank für Euer Mitdenken. Ein Wärmeschutzfilter liegt vor - dann kann ja wohl nichts mehr geschehen. Dennoch werde ich einmal testhalber schauen, was ein Vergleich von ICT-Objektiven gegen normale Hellfeldobjektive (bei gleicher Apertur) im Hellfeld ergibt.

Viele Grüße

Ole

Klaus Herrmann · Mai 06, 2014, 20:18:29 NACHMITTAGS

Hallo Ole,

ZitatDennoch werde ich einmal testhalber schauen, was ein Vergleich von ICT-Objektiven gegen normale Hellfeldobjektive (bei gleicher Apertur) im Hellfeld ergibt.

Da bin ich auf das Ergebnis gespannt. Ich habe wie gesagt lange so gearbeitet, dass die DIC-Schieber drin blieben bei reiner HF-Anwendung.
Muss ich doch wirklich mal am Olympus BX 50 testen.

Klaus Herrmann · Mai 06, 2014, 23:31:54 NACHMITTAGS

Hallo zusammen,
jetzt habe ich es schnell mal getestet. Olympus Unendlichoptik immer das 40er im Durchlicht. Einmal Hellfeld und einmal HF plus dem DIC-Schieber.
Keine Nachbearbeitung. Ohne DIC ist es etwas heller und ein Hauch von mehr Kontrast(?). Der Unterschied ist da, aber er ist nicht riesig.

ortholux · Mai 07, 2014, 01:42:14 VORMITTAG

Zitat von: Läpplappen in Mai 06, 2014, 10:29:38 VORMITTAG
Ohne weitere Maßnahmen sollte dann ein Doppelbild entstehen. Die beiden Bilder liegen sehr nahe zusammen, so dass das u.U. auf den ersten Blick gar nicht auffällt

Lieber Rafael,

die Aufspaltung der beiden Teilstrahlen liegt unter der Auflösungsgrenze des Objektivs, weshalb man bei richtiger Anwendung keine Doppelbilder sieht.

Die Vereinigung der beiden Teilstrahlen passiert erst im Analysator. Das Prisma bringt sie lediglich geometrisch zusammen so daß sie im Analysator interferieren können. Nun ist das vereinigende Prisma ein brechendes Medium. Somit sollten im Hellfeld manche Strahlen zwar in gewissem Maße abglenkt werden. Diese verirren sich aber im "Äther" und schaffen höchstens etwas Streulicht aber sicher keine zweite Abbildung. Eine Aufspaltung in zwei definierte Teilstrahlen funktioniert ohnehin nur mit polarisiertem Licht.

Soweit mein Verständnis. Bitte um Korrekturen, falls ich falsch liege!

Lieber Klaus,

ich habe Deine beiden Bilder mal mit Histogramm versehen.

Beim Hellfeld knubbeln sich mehr dunkle Pixel, weshalb das Schwarz auch massiver wirkt. Irgendetwas tut sich also. Vielleicht Streulicht? Eine Densitometerfunktion, welche die Schwärzung entlang einer Linie aufnimmt, wäre noch aussagekräftiger.

'nacht
Wolfgang

Rene · Mai 07, 2014, 09:40:48 VORMITTAG

That's also my experience with DIC on my inverted (Olympus IMT-2).
I have checked it 1. solely objective DIC prism, 2. DIC prism + analyzer, 3. DIC prism + polarizer (condenser). In all cases the image quality decreased, in the same amount.

Best wishes, René.

Läpplappen · Mai 07, 2014, 11:00:43 VORMITTAG

Hallo Klaus,
hallo Wolfgang.

Zitatdie Aufspaltung der beiden Teilstrahlen liegt unter der Auflösungsgrenze des Objektivs, weshalb man bei richtiger Anwendung keine Doppelbilder sieht.

Die Vereinigung der beiden Teilstrahlen passiert erst im Analysator. Das Prisma bringt sie lediglich geometrisch zusammen so daß sie im Analysator interferieren können

Die Aufspaltung mag zwar unterhalb der Auflösungsgrenze liegen (was ich so zwar schon oft gelesen habe, aber nicht für alleingültig halte). Trotzdem reduziert sich dadurch die Auflösung. Etwas vereinfacht stelle Dir bitte vor Du zeichnest mit einem dicken Stift eine Linie. Anschließend um die halbe Linienbreite versetzt eine Zweite. Dadurch wird der Strich doch dicker. Man sieht zwar nicht, dass es zwei Linien sind (nicht aufgelöst), trotzdem sind sie aber da.
Bei korrekter (DIC) Anwendung bringt das Prisma im Objektiv die beiden Teilstrahlen geometrisch zusammen - das ist richtig. Damit liegen die beiden Teilbilder wieder übereinander. Beide Teilbilder sind aber unterschiedlich polarisiert (linear, 90° zueinander) und können deshalb nicht interferieren. Dafür sorgt dann der Analysator - der vereinigt aber nichts, sondern selektiert nur die Polarisation entsprechend (Ergebnis linear polarisiert und 45° gedreht). Dass der Analysator zwingend für die Interferenz benötigt wird schreibst Du ja auch - da sind wir also beieinander

Im Übrigen sind die beiden Teilbilder ja leicht unterschiedlich - man hat also beim DIC ohnehin zwei Bilder. Letzteres aber nur bei der Verwendung eines Wollaston-Prismas im Beleuchtungsstrahlengang.

ZitatNun ist das vereinigende Prisma ein brechendes Medium. Somit sollten im Hellfeld manche Strahlen zwar in gewissem Maße abgelenkt werden. Diese verirren sich aber im "Äther" und schaffen höchstens etwas Streulicht aber sicher keine zweite Abbildung. Eine Aufspaltung in zwei definierte Teilstrahlen funktioniert ohnehin nur mit polarisiertem Licht.

Da bin ich noch nicht ganz bei Dir. Das Prisma bricht das Licht - soweit unstrittig

Auch dass "manche" Strahlen im Hellfeld abgelenkt werden stimmt natürlich. Die Frage ist nun welche das sind und was mit denen passiert. Sie "verschwinden" nämlich nicht einfach so. Das Wollaston-Prisma teilt ein Strahlenbündel (nennen wir es "Bild", auch wenn es streng genommen an dieser Stelle noch kein Bild ist) in Mehrere auf. Das geschieht durch unterschiedliche "Behandlung" der Polarisationsrichtungen. Jedes Teilbild für sich betrachtet ist linear polarisiert, aber die Polarisationsrichtung ist um 90° gedreht. Diese definierte Aufspaltung funktioniert unabhängig von der Art des zur Beleuchtung eingesetzten Lichtes. Beide Strahlenbündel haben eine Brennebene und können so zum Bild werden. Die Bündel nehmen nur leicht unterschiedliche Wege, verursachen aber weder Streulicht noch verschwindet eines davon. Bei der Beleuchtung mit "natürlichem" Licht, also zufällig orientierter Polarisation, sind die beiden entstehenden Bilder gleich hell und es geht nichts verloren was der Versuch mit den Testbildern ja auch zeigt. Der leichte Lichtverlust ist imho einfach durch die zusätzlichen Flächen und die Kittschicht bedingt. Auch bei der Verwendung von zirkular polarisiertem Licht oder linear polarisiertem Licht mit einer Orientierung 45° zum Prisma bekommt man das selbe Ergebnis. Lediglich wenn man eine Polarisationsrichtung (vor oder nach dem Prisma ist erstmal egal) durch einen Polfilter weit genug abschwächt hat man es wieder mit EINEM Bild in der Bildebene zu tun das nichts an Kontrast und Schärfe verloren hat.

Die Bilder von Klaus sind vermutlich nicht "groß" genug. Das mache ich daran fest, dass ich noch keine Beugungsunschärfe an den Kanten sehe und deshalb die Verbreiterung der Linien durch das Doppelbild noch nicht sichtbar ist.
Klaus, kannst Du bitte nochmal folgendes versuchen:
1) "Übervergrößern" - also die Auflösung der Kamera über der Auflösung vom Mikroskop
2) Vier Bilder mit DIC-Objektiv, aber ohne DIC-Kondensor.
A) Ohne Polarisator
B) Mit Polarisator-Stellung parallel zum Prisma
C) Mit Polarisator-Stellung 90° zum Prisma
D) Mit Polarisator-Stellung 45° zum Prisma

Ich erwarte folgendes:
A und D sollten sich nur in ihrer Helligkeit unterscheiden
B und C sollten scharf sein, aber leicht zueinander versetzt. Sonst aber identich.

Viele Grüße,
Raphael

JB · Mai 07, 2014, 13:21:18 NACHMITTAGS

Zitat von: Läpplappen in Mai 07, 2014, 11:00:43 VORMITTAG
Zitatdie Aufspaltung der beiden Teilstrahlen liegt unter der Auflösungsgrenze des Objektivs, weshalb man bei richtiger Anwendung keine Doppelbilder sieht.

Die Vereinigung der beiden Teilstrahlen passiert erst im Analysator. Das Prisma bringt sie lediglich geometrisch zusammen so daß sie im Analysator interferieren können

Die Aufspaltung mag zwar unterhalb der Auflösungsgrenze liegen (was ich so zwar schon oft gelesen habe, aber nicht für alleingültig halte).

Hallo Raphael,

Von PZO gibt es ein Interferenzkontrastset mit stufenlos einstellbarer Bildaufspaltung (differential interference contrast microscopy with continuously variable wavefront shear; Pluta (1988) Adv. Light Microsc. Vol. 2). Dabei kann man sehen, dass die Bildaufspaltung (in der Objektebene) tatsaechlich kleiner als die Aufloesung des Objektivs sein muss, um DIK zu erhalten und Doppelbilder zu vermeiden. Nur als Beispiel, bei Zeiss INKO (alt) betraegt die Aufspaltung fuer das Objektiv Plan 100/1,25 220 nm.

Bei der Stahlenvereinigung war mein Verstaendnis bisher ein anderes. Die Strahlenvereinigung findet entweder im objektivseitigen Prisma statt (Wollaston-Prisma), oder davor (Nomarski-Prisma; der Regelfall) oder auch dahinter (Nomarski; Objektive mit niedriger Vergroesserung = hoch liegender Austrittspupille). Der Analysator hat daran keinen Anteil.

Soweit ich weiss ist deshalb auch die Lages des Analysators in erster Naeherung unerheblich. Er kann an allen Stellen hinter dem Prisma liegen, sogar vor dem Okular, auch wenn das aus anderen Gruenden unguenstig ist.

Mit Bitte um Aufklaerung,

Jon

Klaus Henkel · Mai 07, 2014, 13:44:31 NACHMITTAGS

Zitat von: JB in Mai 07, 2014, 13:21:18 NACHMITTAGS

Mit Bitte um Aufklaerung,

Jon

Guten Tag Jon!

Die übersichtlichste Darstellung bietet derzeit Gerhard Göke in: Moderne Methoden der Lichtmikroskopie. Kosmos, Stuttgart 1988. Kapitel 8.3 Interferenzmikroskopische Methoden. und 8.4 Interferenzanordnungen. Dort sind die Methoden nach Pluta, nach Jamin und Lebedeff, nach Francon, Smith, Nomarski, Beyer und Schöppe abgebildet und beschrieben.

Gruß
KH

Läpplappen · Mai 07, 2014, 15:04:19 NACHMITTAGS

Hallo Jon,

ZitatBei der Stahlenvereinigung war mein Verstaendnis bisher ein anderes. Die Strahlenvereinigung findet entweder im objektivseitigen Prisma statt (Wollaston-Prisma), oder davor (Nomarski-Prisma; der Regelfall) oder auch dahinter (Nomarski; Objektive mit niedriger Vergroesserung = hoch liegender Austrittspupille). Der Analysator hat daran keinen Anteil.

Vollkommen richtig! Das Prisma, welcher Bauart auch immer, sorgt für die geometrische Vereinigung - der Polfilter dafür, dass die beiden Strahlbündel gleich polarisiert sind. Genau das habe ich ja oben geschrieben.

ABER in der Anordnung nach Ole ist das ja etwas anders gelagert.
Das klärt sich bestimmt und ich bin sehr auf Versuche gespannt die ich selbst leider nicht durchführen kann. Aber um mißverständnissen vorzubeugen. Solange die abbildung OK ist spielt es ja auch nur eine untergeordnete Rolle. Ich wollte ursprünglich nur beschreiben weshalb das vom Hersteller so nicht empfohlen wird.

Viele Grüße,
Raphael