Nedsænkning (immersionsmetode til mikroskopisk observation) i optisk mikroskopi er indføringen af en væske mellem mikroskoplinsen og det overvejede objekt for at øge lysstyrken og udvide grænserne for billedforstørrelse.
Et nedsænkningssystem er et optisk system, hvor rummet mellem den første linse og objektet er fyldt med væske. Væsken påført på denne måde kaldes nedsænkning .
Af grundformlen for mikroskopets opløsning: d = 0,61λ / A, følger det, at opløsningsgrænsen er bestemt af bølgelængden λ og den numeriske apertur af objektivet A. Da det ikke altid er muligt at ændre bølgelængden ( især hvis undersøgelsen udføres i hvidt lys), så for at opnå bedre opløsning har tendens til at bruge en linse, der har en større numerisk blænde.
Men for en "tør" linse med et brydningsindeks for mediet foran dens forreste linse n=1, kan den maksimale værdi af objektivets numeriske blænde ikke overstige en værdi på omkring 0,95.
For at løse dette problem tages en nedsænkningsvæske, hvis brydningsindeks n 2 og brydningsindekset for frontlinsen n 3 er valgt på en bestemt måde. Stråler, der udgår fra et punkt af OP-objektet, passerer uden brydning gennem nedsænkningsfilmen og kan "modtages" af objektivets frontlinse.
I dette tilfælde øges den numeriske blænde , og opløsningsgrænsen falder med en faktor n 2 .
Ved beregningen af mikroskoplinser tages der hensyn til de optiske parametre for nedsænkningsvæsken (brydningsindeks og dispersion ) ved korrektion af aberrationerne i det optiske system (korrektion af feltkrumning , sfæriske og kromatiske aberrationer).
Ansøge:
Naturlig cederolie blev brugt som den første nedsænkningsvæske. Dens største ulempe var dog ændringen i egenskaber over tid. I luft kondenserede væsken gradvist op til resinificering og hærdning, brydningsindekset ændrede sig.
I det 20. århundrede begyndte kun syntetisk immersionsolie, som ikke har denne ulempe, at blive produceret og bruges nu.
Det menes, at det første serielle mikroskop med et beregnet olienedsænkningsobjektiv dukkede op i 1878 .
De vigtigste parametre for immersionsolie er standardiserede.
Ifølge GOST 13739-78 "Immersionsolie": brydningsindeks n d = 1,515±0,001; transmittans i et lag 1 mm tykt i spektralområdet 500-720 nm - 95%, 400-480 nm - 92%. Nedsænkningsolien skal bruges ved en temperatur på omkring +20 °C.
Ifølge den internationale standard ISO 8036/1 "Immersion Oil": brydningsindeks n e = 1,518 + 0,0005; transmittans i et lag 10 mm tykt i spektralområdet 500-760 nm - 95%, 400 nm - 60%.
Ifølge den internationale standard ISO 8036-1/2 "Immersionsolie til luminescens": transmittansen i et lag 10 mm tykt i spektralområdet 500-700 nm - 95%, 365-400 nm - 60%.
En vis forskel i standarder betyder især den mulige forringelse af ydeevnen af en bestemt linse med en olie, der ikke matcher den. Resultatet af dette kan være:
Glycerin - fundet anvendelse som nedsænkningsvæske på grund af transmissionen af det ultraviolette område af elektromagnetiske bølger. Det bruges i form af en vandig opløsning af en vis koncentration. Det første mål med glycerindypning blev beregnet i 1867 .
Der anvendes destilleret vand. Det menes, at et beregnet vandnedsænkningsobjektiv for første gang blev indført i et seriemikroskop i 1850 .
Designet af en række immersionslinser inkluderer korrektionsrammer. Deres installation bestemmer den nøjagtige relative position af objektivets linsesystem og dækglasset. Nøjagtigheden af at indstille denne relative position har den største indflydelse på kompensationen af sfærisk aberration af mikroskopets optiske system.
Linserøret er normalt mærket med:
Følgelig påføres en specifik værdi til den korrigerende ramme, hvorunder denne kombination af linse og ramme kompenseres. Ændring af korrigerende rammer er påkrævet i følgende tilfælde:
Et mål designet til at arbejde med forskellige nedsænkningsvæsker (som regel "vand-olie-glycerin" eller to nedsænkningssystemer i forskellige kombinationer), såvel som i "tør nedsænknings"-versionerne, kræver kompensation for forskellen i brydningsindeks .
Arbejde med et standarddækglas (n = 1,52) kræver også korrektion for dækglastykkelsen, hvis linsen er designet til nedsænkning i vand (n = 1,33) eller glycerol (n = 1,47). Sådanne enheder har bogstavmærker på kroppen, der angiver korrektionsringens korrekte position for en bestemt type væske, og inden for dette mærke er angivet tykkelsen af dækglas, for hvilke kompensationen for sfærisk aberration er minimal.
Robert Hooke var den første videnskabsmand til at forklare nedsænkningsteknikken i et foredrag om forelæsninger og samlinger i 1678 . Teksten til rapporten blev udgivet af ham i hans bog "Microscopium" samme år. Det er fra denne begivenhed, at immersionslinsernes historie begynder.
David Brewster i 1812 foreslog immersion som et middel til at korrigere linsens kromatiske aberrationer, og omkring 1840 lavede Giovanni Battista Amici (1786-1868) de første immersionslinser. Anisolier blev brugt som nedsænkningsvæske, da deres brydningsindeks var tættest på glasets.
Opgaven med at øge blænden var dog ikke sat i dette tilfælde. Amici forstod dette problem. Men på grund af de høje omkostninger ved objektglas, var mikroskopister fra det 19. århundrede endnu ikke opmærksomme på olienedsænkning. Som et resultat begyndte han at nedsænke vand. I 1853 designede han en vandnedsænkningslinse og udstillede den i 1855 i Paris.
Robert Tall (1820-1883) skabte i 1858 en linse med udskiftelige frontlinser: en til tør drift og den anden til vandnedsænkning.
Edmund Hartnal (1826-1891) demonstrerede i 1859 sine første vandnedsænkningsmål med en korrektionsring. I de næste 5 år solgte han omkring 400 stk. Dette skabte et boom i produktionen af vandnedsænkningslinser blandt mange tyske mikroskopproducenter, såsom Bruno Hazert i Eisenach, Kellner i Wetzlar, G&S Merz i München og Hugo Schroder i Hamborg. Hartnals immersionslinser blev dog betragtet som de bedste.
Paris. 1867 Ernst Gundlach (1834-1908), der ønskede at bruge et nedsænkningsmedium med et højere brydningsindeks end vand, designede og præsenterede på verdensudstillingen en linse til glycerin.
De optiske værksteder i Zeiss i Jena producerede i 1871 de første vandnedsænkningslinser. Og allerede i 1872 introducerede Carl Zeiss Abbes vand-immersion linser. Zeiss' katalog tilbød dengang 3 linser, som alle havde et 180° synsfelt. De havde forskellige arbejdsafstande, men en konstant numerisk blændeåbning på 1,0; linse nummer 3 havde en korrektionsring for at kompensere for sfærisk aberration.
I 1871 præsenterede Toll en ny opdagelse: til homogen (olie) nedsænkning brugte han canadisk balsam -nedsænkningsmedium , som har samme brydningsindeks som kronglasset, der almindeligvis blev brugt dengang. I august 1873 lavede han et objektiv med tre linser til homogen olienedsænkning med en numerisk blænde A = 1,25. Denne præstation blev anerkendt som en rekord for mikroskoper. Men i samme måned nåede objektivet designet af ham til glycerindypning en numerisk blænde A = 1,27.
Fra august 1877 begyndte Carl Zeiss at fremstille Abbe olienedsænkningslinser. Det var dem, der blev mest berømte som linser til "olie"-nedsænkning. I 1879 rapporterede Ernst Abbe til Jena Medical and Natural Science Society , at hans koncept med olienedsænkningsmål var påvirket af J. W. Stevensons arbejde.
I 1879 opsummerede Ernst Abbe udviklingen af immersionssystemer og hans eksperimenter i artiklen "New Methods for Improving Spherical Correction" (On New Methods for Improving Spherical Correction), udgivet i Royal Microscopical Society. Den vigtigste tilføjelse, han lavede, var, at homogene nedsænkningssystemer gør det muligt at opnå den maksimale blænde med alle tilgængelige optiske materialer.
Robert Koch var en af de første forskere, der brugte Abbe-olienedsænkningsmålene og Abbe-kondensatorsystemet.
I 1904 producerede Carl Zeiss den 10.000. olienedsænkningslinse.