Vergleich von zwei endlich DIC Systemen

[Wes]

DIK- Prismen zu fertigen, ist nämlich -bis heute- eine der anspruchsvollsten und herausforderndsten Fertigungsschritte, die es in der klassischen Lichtmikroskopie gibt.

Hallo Michael,

Toller Bericht wie immer! Kannst du mir sagen, was die technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung von DIK-Prismen sind? Warum ist es so schwierig?

Beste Grusse
Wes

[Apochromat]

Hallo Wes,

das ist eigentlich sehr einfach zu beantworten. Die Nomarski- Prismen bestehen ja aus zwei miteinander verkitteten Halbprismen. In dem unteren Halbprisma ist die Orientierung der c- Achse anders als im oberen Halbprisma. Das gesamte Nomarski- Prisma ist sehr sehr dünn. Also liegt der hohe Fertigungsaufwand auch an der benötigten, sehr hohen Genauigkeit, mit der die c- Achsen (die kristallografischen Hauptachsen) in dem sehr dünnen optischen Quarz orientiert werden müssen. Bei der extrem geringen Dicke des eigentlichen Materials und den manchmal benötigten Winkellagen der c- Achse in den Halbprismen wird das alles schnell zum fertigungstechnischen Alptraum, den nur ganz wenige Firmen beherrschen. Und dann müssen sich die Nomarski- Prismen ja alle ähnlich verhalten in Bezug auf die Mittigkeit des Interferenzstreifens nullter Ordnung. Sonst müsste man beim Objektivwechsel dauernd nachjustieren.

Die Richtung der c- Achse steuert den Winkel/ Laufrichtung unter dem der außerordentliche Strahl/ Wellenfront (also einer der beiden Zwillingslichtstrahlen) im jeweiligen Halbprisma verläuft. Dabei kehrt sich das Verhalten der beiden Strahlen in den beiden Halbprismen um, d.h. die im unteren Teilprisma außerordentliche Welle (bei Quarz ist das der langsamere Teilstrahl mit n e = 1.55337) wird im oberen Halbprisma zum ordentlichen Strahl/ Wellenfront (bei Quarz ist das dann der schnellere Teilstrahl mit n o = 1.54426). Über diesen Winkel steuert man die Größe der Bildaufspaltung und damit auch das Design des jeweiligen Hersteller- spezifischen DIK- Bild- Eindrucks. Darüber, was ein gutes DIK- Bild ist, kann man ziemlich lange herumgrübeln. Kleinste Fehlstellungen der Ausrichtung der c- Achsen führen dazu, dass so ein Keilprisma dann nicht mehr weiter verwendet werden kann.

LG
Michael

[SNoK]

Liebe Foristen,

wo hier soviel Sachverstand versammelt ist, habe ich einen Frage zum Leica DIK. Zeiss hat Nomarski, Leitz Smith. Ich habe ein Leica DMRB. Beim Kauf sagte mir Herr Rasche, das sei ein Nomarski DIK. später hörte ich aber von anderer Seite, dass der Leica DIK noch mal was Eigenes von Leica sei. Weiß dazu jemand Näheres? Ich finde den DIK sehr schön. Ich habe auch ein Leitz Dialux (170 mm) mit Smith DIK. Aber der kommt an das Leica nicht ran.

Grüße
Stephan

[Apochromat]

Hallo Stephan,

Harald hat Dich da vollkommen korrekt beraten- etwas anderes kannte ich von ihm auch nicht. Bei den neueren LEICA- Systemen handelt es sich um ganz normalen NOMARSKI- DIC. Da kann man dann sehr viele hochauflösende und sehr gut farbkorrigierte Objektivtypen für den DIC einsetzen. Im Gegensatz zum SMITH- DIK befinden sich ja bei Deinem Mikroskop auch die abbildungsseitigen DIC- Prismen nicht mehr im Objektiv. Beim SMITH- DIK befinden sich die abbildungsseitigen DIK- Prismen (man spricht hier im Gegensatz zum NOMARSKI- Prisma dann vom WOLLASTON- Prisma) in den Spezialobjektiven ICT (NPL FLUOTARe). Und zwar möglichst genau in deren hinterer Brennebene (was aber nicht immer ganz klappte). Da diese aber fest und nicht seitlich im Strahlengang verrückbar sind, musste der SMITH- DIK- Bildkontrast, ebenso wie beim JENAVAL- NOMARSKI- DIK, mit einem de Senarmont- Polarisator (= Polarisator mit drehbarer Lambda/4- Platte) eingestellt werden. Da die meisten de Senamont- Polarisatoren nicht achromatisiert sind, kommt es bei dieser Art der Kontrastverstellung dann zu Farbumschlägen von Blaugrau nach Braungrau und nicht zu verschiedenen Reingrauwerten, wie bei Deinem Gerät. ZEISS hatte mal kurz nach der Wende achromatisierte de Senarmont Polarisatoren für den JENAVAL- DIK im Programm. Wenn man so etwas braucht, bekommt man das auch heute noch bei B. HALLE Nachf. in Berlin zu kaufen. Für den recht strammen Preis einer derartigen Verzögerungsplatte kann man sich aber dann (besser) ein schönes gebrauchtes LEICA DMRB kaufen, zum Beispiel

LG
Michael

[SNoK]

Lieber Michael,

danke für die schnelle und kompetente Antwort. Mich wundert nur, dass auf den Webseiten von Leica Microsystems nirgends explizit steht, dass es ein Nomarski-DIK ist. Dort wird immer wieder der Begriff Wollaston-Prisma verwendet, und Nomarski nur als ein Beispiel für DIK angeführt. Auch in meiner Anleitung zum DMRB von 2000 steht meines Wissens nirgends was von Nomarski-DIK. Das hatte mich gewundert. Was das Leitz 170 mm System angeht, stimmt es, dass die Prismen in den Objektiven stecken, weshalb man auch nur die nehmen kann. Aber beim 160 mm System ist das dann schon anders. Ich finde das Leitz Dialux mit dem 170 mm Objektiven als Exkursionsmikroskop super, weil es so einfach zu bedienen ist. Man muss nur unten am Rad das Objektiv einstellen, und dann kann man fröhlich am Polarisator drehen, um den entsprechenden Kontrast zu erzeugen. Aber natürlich liefert das Leica DMRB die brillanteren Bilder. Allerdings sind es bei meinem Leitz 170 mm DIK NPL Achromate, keine Fluotare. Ich habe das so verstanden, dass es die nur bei dem nachfolgenden 160 mm System gab.

Grüße
Stephan

[Apochromat]

Hallo Stephan,

der Unterschied zwischen Wollaston- Prisma und Nomarski- Prisma ist die Kristallografie:



Fälschlicherweise wird der Begriff Wollaston- Prisma auch als genereller Oberbegriff für alle DIK/DIC- Prismen verwendet. Über Definitionen in der technischen Optik zu streiten ist sinnlos. Man sollte aber wissen, dass George Nomarski das ebenso gesehen hat (Wollaston versus Nomarski). Und der war ja ein ziemlich kluger Kristallograph. Es gibt also verschiedene DIK- Prismen- Typen, heute sagen wir dazu "DIC- Prismen- Designs": Wollaston (Smith), Nomarski und Pluta.

Die Erfindung von Georges Nomarski Anfang der 1950er Jahre (1952- 55) bedeutete, dass die DIK- Prismen außerhalb der Objektive positioniert werden konnten.  Das französische CNRS DIK- Patent vom 14. Mai 1952 lief Mitte der 1970er Jahre aus. Das war dann auch der Zeitpunkt, wo wir mit den kleinen DIK- Schiebern aus den Startlöchern kamen. Nomarski- DIK- Lizenzen (CNRS, das entspricht etwa unserer DFG) wurden neben Carl Zeiss, Oberkochen für Durchlicht dann später auch von C. Reichert AG, Wien und Carl Zeiss JENA erworben. Der Original- Nomarski DIK wurde auch lizenzfrei bei NACHET, Paris gebaut und da kann ich nur sagen, der war auch richtig gut. Zumindest mit den CZO- Objektiven. Da ich so etwas aber nicht sammle, erfreut sich jetzt jemand anderes an diesem schönen Mikroskop.

Die Pluta- Prismen gab es in einer Vielzahl von Abwandlungen als Wollaston- und Nomarski- Typen. Manche Pluta- Prismen bestanden sogar aus 3 Quarzkeilen. Das hat sich aber nicht so durchgesetzt und war eher den technologischen Unzulänglichkeiten der Firma PZO geschuldet. Dafür waren die trotz deren komplexerem Aufbau einfacher zu fertigen. Wenn man darüber mehr lesen will, gibt es das tolle, jedoch auf schlimmem Papier gedruckte Buch von Maxymilian Pluta: Advanced Light Microscopy Vol. 2 Specialized Methods, Elsevier 1989. Und wenn man nicht gerne auf Englisch liest: M. Francon: Einführung in die neueren Methoden der Lichtmikroskopie, G. Braun Karlsruhe 1967. Da steht es ab Seite 104 auch auf Deutsch nachzulesen, was ein Wollaston- Prisma ist. Wobei die Zeichnung 3.26 ein merkwürdiges Kondensorprisma zeigt....

LG
Michael


NACHTRÄGE:

1. Wollaston/ SMITH- Prismen sind wesentlich einfacher zu fertigen, da ja hier die c- Achse im Quarzkristall günstiger liegt (später verläuft sie dann immer parallel zur planen, großen Prismenfläche).

2. Theoretisch wäre es bei einer Einrichtung mit objektivseitigem NOMARSKI- Prisma (außerhalb des Objektivs angeordnet, konjugiert zur hinteren Objektiv- Brennebene) auch möglich gewesen, im Kondensor trotzdem nur ein WOLLASTON- Prisma zu verbauen (das wäre viel kostengünstiger). Das Wollaston- Kondensor- Prisma müsste dann aber mit seiner eigenen Aufspaltungsebene (unglücklich oft auch DIK- Prismen- Brennebene genannt) genau in der vorderen Kondensor- Brennebene sitzen. Dann würde aber die Kondensor- Aperturblenden- Iris etwas ober- oder unterhalb angebracht sein müssen. Das könnte man einfach kontrollieren, indem man ohne Kondensorprisma im Hellfeld exakt köhlert und dabei zunächst die Aperturblende wieder ganz öffnet. Dann stellt man auf die hintere Objektiv- Brennebene scharf (Hilfsmikroskop, Bertrandoptik). Das ist dann die Ebene, bei der man einen möglichst scharf begrenzten Linsenrand sieht. Das ist die Pupille. Wenn man danach die Aperturblende zuzieht und das Hilfsmikroskop stärker umfokussieren muss, um diese zu sehen, ist das ein Hinweis auf so etwas. Im Phasenkontrast mit sehr komplexen Objektiven kann man übrigens oft auch ähnliche Beobachtungen machen ....

[Kurt]

Hallo Michael,

auch von mir besten Dank für die interessanten Ausführungen zu den DIK-Systemen!

Viele Grüße
Kurt

[Peter V.]

Lieber Michael,

meinen herzlichen Dank für diese sehr ausführlichen Darstellungen zum DIK!

Herzliche Grüße
Peter

[Apochromat]

Hallo Stephan,

dann hast Du das ganz alte SMITH- System von LEITZ: den sog. Interferenzkontrast T (nach SMITH) für LEITZ Endlich 170 mm. Dem folgte dann erst ICT (nach SMITH) mit den Plan- FLUOTARen für LEITZ Endlich 160 mm. Beim Interferenzkontrast T waren es die (Semi-) Planachromate vom Typ NPL. Es gab auch bei LEITZ, Wetzlar einen echten NOMARSKI- DIK am ORTHOPLAN für die 170mm und 160 mm Endlich- Optik (sogar in zwei verschiedenen Ausführungen), aber dazu sollten sich mal die Fachleute aus der LEITZ-/ LEICA- Ecke rühren.

LG
Michael

[Diana1982]

Hallo Zusammen,

Zum Leitz Smith DIC:

1. Zunächst war da die ältere Version mit den Interf.-Kontrast T NPL Objektiven (TL 170mm). Objektivseitiges Wollaston Prisma jeweils im Objektiv verbaut. Justage (wenn man sie wirklich gut machen will) mitunter langwierig. Ich justiere sehr oft auch noch die Kondensorprismen passend zum Objektivprisma nach, das heißt verschiebe sie horizontal minmal auf einer vorgegebenen Achse. Das objektivinterne Prisma kann man bei diesem System nur drehen, wenn man die verklebten Objektivhülsen öffnet, man kann es auch nur (mitsamt des "verkapselten" Linsenpaketes) drehen und nicht horizontal verschieben). Das horizontale Verschieben auf genannter Achse dient zur Anpassung der Hintergrundfärbung beim Drehen des Polaristors nach links und rechts. Die Färbung sollte zu beiden Seiten möglichst gleich sein. Der dunkelste Hintergrund sollte bei Nullstellung des Polarisators vorliegen. Ich bekomme das, warum auch immer, besser hin, als es oft ab Werk ausgeliefert wurde 
Kompatibel ist dieses System mit allen Mikroskopen mit entsprechendem Kondensorschlitten aus der Generation Ortholux I und dann Ortholux II, Orthoplan usw.

2. Bei der neueren Version (TL 160mm) ist sicher die Variante für das Orthoplan, Ortholux II, Dialux (grau) am gängigsten.
Dazu gehört ein ähnlicher Kondensor wie für Variante 1. Die kondensorseitigen Prismen sind jedoch andere, eben zu den neuen Objektiven passende:
Das sind hier die moderneren ICT NPL FLUOTARE (TL 160mm) mit dem Farbring. Die Variante ist deutlich seltener zu bekommen und auch teurer.
Die Justage der Objektive ist hier einfachst! Man hat dafür insgesamt drei (Fest-)Stellschrauben am Objektiv. Das objektivseitige Wollastonprisma sitzt weiterhin im Objektiv, man kann es nach Lösen einer der eben erwähnten Feststellschrauben mitsamt dem "verkapselten" Linsenpaketes drehen und somit ausrichten. Auch horizontal kann man das Prisma (auf einer vorgegebenen Achse) verschieben um den Hintergrund optimal anzupassen.

3. Für das Dialux 20/22, Laborlux 11/12/S usw: Gleiches System wie 2., aber anderer Kondensor

4. Für das Diaplan: Großer Unterschied zu Variante 1,2 und 3: Das Objektivseitige Prisma wird ähnlich wie ein Plezy-Adapter (den sicher viele kennen) auf das Objektiv geschraubt. Die Justage ist im Prinzip dann einfachst möglich, wie bei Variante 2. Das ganze fällt aber immer noch unter Smith DIC! Man braucht auch zwingend einen Polarisator mit integriertem Lambda/4 Plättchen.
Ebenfalls große Veränderung: Neben den NPL FLUOTAREN, gibt es nun auch DIC-taugliche PL FLUOTARE und PL APOs. Man erkennt sie an dem Sternchen auf der Objektivgravur (*160/017). Wichtig: Hier benötigt man, da das DIC-Prisma ja obendrauf geschraubt wird, keine ICT-Objektive. Die Objektive mit dem Sternchen sind ganz normale Hellfeldobjektive, die eben AUCH DIC-tauglich sind.

5. DIC für das Aristoplan: Gleicher Kondensor und Polarisator wie bei 4 und gleiche Objektive. Die objektivseitigen Wollastonprismen befinden sich nun aber oberhalb des Objektivrevolvers in einem eigenen Prismenrevolver (zwischen Objektivdrehscheibe und Revolverschlitten) wie man ihn vom Leica DMR kennt.

Dieses System hatte ich erst einmal bei mir und (leider  ) schon weiterverkauft. Ich bin mir unsicher, ob man als Objektive hier alle mit dem Sternchen nehmen kann oder nur die PL FLUOTARE, meine es aber mal getestet zu haben und die anderen gingen auch. Warum ich unsicher bin: Bei den Aufschraubprismen für das DIAPLAN gibt es welche, die mit NPL FLUOTAR gekennzeichnet sind und welche mit PL FLUOTAR.

6. weitere Varianten für inverse Mikroskope, die am ehesten Nr. 2 und 3 entsprechen

LG Diana

[Ole Riemann]

Liebe Diana,

danke für die Schilderung der Hintergründe zum Leitz Smith DIC. Jetzt weiß ich noch genauer, wie die Verhältnisse an meinem Orthoplan sind.

Schöne Grüße

Ole

[Apochromat]

Hallo Diana,

vielen Dank für diese sehr interessante Beschreibung, vieles habe ich da auch zum ersten Mal so gelesen.

Ich habe da noch ein paar Anmerkungen/ Fragen: Das was Du hier unter 4. beschreibst, ist dann der gleiche NOMARSKI- DIK wie bei der 250-CF- Optik ab 1982 verwirklicht. Da ja auch hier die abbildungsseitigen DIK- Prismen außerhalb des Objektivs in einem Zwischenring sitzen, geht das nur mit einem NOMARSKI- Prisma und nicht mit einem Wollaston/ SMITH- Prisma. Das ist dann ein NOMARSKI- DIK jedoch mit feststehendem abbildungsseitigen Prisma nicht als Schieber ausgebildet. Da diese NOMARSKI- Prismen aber nicht seitlich verschiebbar, also fest in einem Zwischenring sitzen, vermute ich -ohne dieses System jemals gesehen zu haben- das man zur Justierung (sofern möglich) die Prismen in den zuvor fest eingeschraubten Zwischenringen irgendwie drehen können muss. Stimmt das? Sollte das nicht möglich gewesen sein, wurde das durch fest in den Objektivrevolverpositionen werkseitig vorjustierten DIK- Zwischenringen erledigt. Stimmt das? Ich würde aber vermuten, das diese Prismen in den Zwischenringen drehbar waren, ohne das überhaupt zu wissen. Die DIK- Kantenkontrastmodulation erfolgt dann genau wie bei der 250-CF- Optik mit einem de Senarmont Polarisator (Polarisator und Lambda/4- Platte).

Ich beziehe mich hierauf:
"Für das Diaplan: Großer Unterschied zu Variante 1,2 und 3: Das Objektivseitige Prisma wird ähnlich wie ein Plezy-Adapter (den sicher viele kennen) auf das Objektiv geschraubt. Die Justage ist im Prinzip dann einfachst möglich, wie bei Variante 2. Das ganze fällt aber immer noch unter Smith DIC! Man braucht auch zwingend einen Polarisator mit integriertem Lambda/4 Plättchen.
Ebenfalls große Veränderung: Neben den NPL FLUOTAREN, gibt es nun auch DIC-taugliche PL FLUOTARE und PL APOs. Man erkennt sie an dem Sternchen auf der Objektivgravur (*160/017). Wichtig: Hier benötigt man, da das DIC-Prisma ja obendrauf geschraubt wird, keine ICT-Objektiv. Die Objektive mit dem Sternchen sind ganz normale Hellfeldobjektive, die AUCH DIC-tauglich sind."

SMITH- DIK heißt nicht de Senarmont- Polarisator, sondern dauerhafte Verbindung von DIK- Prisma und Objektivdesign in Form von Spezialobjektiven.
NOMARSKI- DIK heißt nicht immer mit seitlich verrückbarem abbildungsseitigen DIK- Prisma ("DIK- Schieber").

Und natürlich die letzte Frage: Für welche Objektive war dieser DIK gemacht?

LG

Michael

[Diana1982]

Hallo Diana,

vielen Dank für diese sehr interessante Beschreibung. Ich habe da noch ein paar Anmerkungen/ Fragen: Was was Du hier unter 4. beschreibst, ist dann der gleiche NOMARSKI- DIK wie bei der 250-CF- Optik ab 1982 verwirklicht. Da ja auch hier die abbildungsseitigen DIK- Prismen außerhalb des Objektivs in einem Zwischenring sitzen, geht das nur mit einem NOMARSKI- Prisma nicht mit einem SMITH- Prisma. Das ist dann ein NOMARSKI- DIC jedoch mit feststehendem abbildungsseitigen Prisma nicht als Schieber ausgebildet. Da diese NOMARSKI- Prismen aber nicht seitlich verschiebbar, also fest in einem Zwischenring sitzen, vermute ich -ohne dieses System jemals gesehen zu haben- das man zur Justierung (sofern möglich) die Prismen in den zuvor fest eingeschraubten Zwischenringen irgendwie drehen können muss. Stimmt das? Sollte das nicht möglich gewesen sein, wurde das durch fest in den Objektivrevolverpositionen werkseitig vorjustierten DIK- Zwischenringen erledigt. Stimmt das? Ich würde aber vermuten, das diese Prismen in den Zwischenringen drehbar waren, ohne das überhaupt zu wissen. Die DIK- Kantenkontrastmodulation erfolgt dann genau wie bei der 250-CF- Optik mit einem de Senarmont Polarisator (Polarisator und Lambda/4- Platte).

Lieber Michael,

Die Aufschraubprismen für das DIAPLAN können innerhalb des Aufschraubrings gedreht werden. Außerdem können Sie innerhalb des Aufschraubtrings horizontal auf einer Achse verschoben werden.

Ich habe Aufschraubringe sowohl für PL FLUOTARE, die dürften am gängigsten sein, aber auch einen für ein NPL FLUOTAR 40. Außerdem habe ich ein einzelnes PL APO 16 auch mit Sternchen und möchte demnächst mal testen, ob es mit einem der Aufschraubprismen z.B. dem Prisma PL FLUOTAR 10/0.40 - 25/0.60 harmoniert.
Geeignet sind eigentlich nur die Objektive mit dem Sternchen. z.B. *160/0.17 PL FLUOTAR 25/0.60
ABER: Ich bekomme auch mit den PL FLUOTAR Phasenkontrastobjektiven oder auch anderen div. Objektiven ohne den Stern einen guten DIC. Ich müsste mich mal hinsetzten und es genau vergleichen.
Aus gegebenem Anlass (ich muss etwas für Kundschaft zu genau dem DIC-System testen) kann ich das in nächster Zeit ja mal machen.

LG Diana

[Diana1982]

Hier ein Link mit Bildern zum DIAPLAN-DIC-Set:
https://www.microscopia.de/p/leitz-ict-set-fuer-das-diaplan-durchlicht-dic-komplett

Falls das nicht gewünscht ist, bitte löschen. Dieses komplette Set ist aber ohnehin schon weg.

LG Diana

[Diana1982]

Da ja auch hier die abbildungsseitigen DIK- Prismen außerhalb des Objektivs in einem Zwischenring sitzen, geht das nur mit einem NOMARSKI- Prisma und nicht mit einem Wollaston/ SMITH- Prisma.

Ich meine mich zu erinnern, dass ich auch einmal probiert habe, ob die ICT NPL FLUOTARE (also die Objektive zu meinen Leitz DIC- Beschreibungen Nr. 2 und 3) mit den Kondensorprismen für das DIAPLAN und ARISTOPLAN funktionieren und das war meiner Erinnerung so gar nicht nicht der Fall. Wenn hier natürlich zwei völlig verschiedene Prismentypen vorliegen (Wollaston vs. Normarski) kann das ja gar nicht gehen  Again what learned! Ich probier das aber trotzdem noch einmal bewusster aus

LG Diana