Погружение в масло - Oil immersion

Принцип иммерсионной микроскопии. Путь лучей с иммерсионной средой (желтый) (левая половина) и без (правая половина). Лучи (черные), исходящие от объекта (красные) под определенным углом и проходящие через покровное стекло (оранжевое, как и слайд внизу), могут попадать в объектив (темно-синий) только при использовании иммерсии. В противном случае из-за преломления на границе покровное стекло-воздух луч не попадет в объектив, и информация о нем будет потеряна.

Две масляные иммерсионные линзы Leica. Линзы объектива с масляной иммерсией внешне идентичны линзам с масляной иммерсией.

В световая микроскопия, масляная иммерсия это метод, используемый для увеличения разрешающая способность из микроскоп. Это достигается за счет погружения как объектив и образец в прозрачном масле высокой показатель преломления, тем самым увеличивая числовая апертура линзы объектива.

Без масла световые волны отражаются от предметного стекла через покровное стекло, через воздух и попадают в линзу микроскопа (см. Цветной рисунок справа). Если волна не выходит под углом 90 градусов, она скручивается, когда ударяется о новое вещество, причем величина скручивания зависит от угла. Это искажает изображение. Воздух сильно отличается от стекла, что значительно отличается от масла, которое больше похоже на стекло. В идеале между ними должно быть стекло, но оно треснет. Нефть - следующая лучшая вещь.

Иммерсионные масла прозрачные масла со специфическими оптическими и вязкость характеристики, необходимые для использования в микроскопии. Типичные используемые масла имеют показатель преломления около 1,515.^[1] An масляный иммерсионный объектив - линза объектива, специально разработанная для такого использования. Много конденсаторы также дает оптимальное разрешение, когда линза конденсора погружена в масло.

Теоретические основы

Линзы реконструируют свет, рассеянный предметом. Для успешного достижения этой цели в идеале должны быть собраны все порядки дифракции. Это связано с углом раскрытия линзы и ее показателем преломления. Разрешение микроскопа определяется как минимальное расстояние, необходимое между двумя исследуемыми объектами, чтобы микроскоп мог различить их как отдельные объекты. Это минимальное расстояние обозначается буквой δ. Если два объекта разделены расстоянием меньше, чем δ, они будут отображаться в микроскопе как один объект.

Показатель разрешающей способности линзы определяется ее значением. числовая апертура, NA:

${displaystyle delta = {frac {lambda} {mathrm {2NA}}}}$

где λ - длина волны света. Отсюда ясно, что хорошее разрешение (малое δ) связано с большой числовой апертурой.

Числовая апертура объектива определяется как

${displaystyle mathrm {NA} = nsin alpha _ {0};}$

где α₀ - половина угла, охватываемого линзой объектива, видимой из образца, и п - показатель преломления среды между линзой и образцом (≈1 для воздуха).

Современные объективы могут иметь числовую апертуру до 0,95. Поскольку грех α₀ всегда меньше или равна единице (число «1»), числовая апертура никогда не может быть больше единицы для линзы объектива в воздухе. Однако, если пространство между линзой объектива и образцом заполнено маслом, числовая апертура может принимать значения больше единицы. Это потому, что масло имеет показатель преломления больше 1.

Объективы масляной иммерсии

Масляный иммерсионный объектив в использовании

Из вышеизложенного следует, что масло между образцом и линзой объектива улучшает разрешающую способность в 1 раз.п. Объективы, специально разработанные для этой цели, известны как масляные иммерсионные.

Масляные иммерсионные объективы используются только при очень больших увеличениях, требующих высокой разрешающей способности. Объективы с большим увеличением имеют короткие фокусные расстояния, облегчая использование масла. Масло наносится на образец (обычный микроскоп), и столик поднимается, погружая объектив в масло. (В инвертированные микроскопы масло наносится на объектив).

Показатели преломления масла и стекла в первом элементе линзы почти одинаковы, что означает, что преломление света при попадании в линзу будет небольшим (масло и стекло оптически очень похожи). Необходимо использовать подходящее иммерсионное масло для линз объектива, чтобы гарантировать, что соответствие показателей преломления внимательно. Использование масляной иммерсионной линзы с неправильным иммерсионным маслом или вообще без иммерсионного масла может привести к сферической аберрации. Сила этого эффекта зависит от величины рассогласования показателей преломления.

Погружение в масло обычно можно использовать только для жестко закрепленных образцов, в противном случае поверхностное натяжение масла может сдвинуть покровное стекло и сдвинуть образец под ним. Это также может происходить в инвертированных микроскопах, потому что покровное стекло находится под предметным стеклом.

Иммерсионное масло

Эта секция нуждается в расширении. Вы можете помочь добавляя к этому. (Январь 2008 г.)

До разработки синтетических иммерсионных масел в 1940-х гг. масло кедрового дерева широко использовался. Кедровое масло имеет показатель преломления примерно 1,516. Числовая апертура объектива с кедровым маслом обычно составляет около 1,3. Однако кедровое масло имеет ряд недостатков: оно поглощает синий и ультрафиолетовый свет, желтеет с возрастом, имеет достаточную кислотность, чтобы потенциально повредить цели при многократном использовании (атакуя цемент, используемый для соединения линзы ), а разбавление его растворителем изменяет его вязкость (и показатель преломления и разброс ). Кедровое масло необходимо удалить с объектива сразу после использования, прежде чем оно затвердеет, поскольку удаление затвердевшего кедрового масла может повредить линзу. В современной микроскопии чаще используются синтетические иммерсионные масла, поскольку они устраняют большинство этих проблем.^[2] Значения NA 1,6 могут быть достигнуты с различными маслами. В отличие от натуральных масел синтетические масла не затвердевают на линзе и обычно могут оставаться на объективе в течение нескольких месяцев, хотя для наилучшего обслуживания микроскопа лучше всего удалять масло ежедневно. Со временем масло может попасть в переднюю линзу объектива или в тубус объектива и повредить объектив.

Существуют разные типы иммерсионных масел с разными свойствами в зависимости от типа микроскопии, которую вы будете выполнять. Тип A и тип B представляют собой иммерсионные масла общего назначения с разной вязкостью.^[3]. Иммерсионное масло типа F лучше всего использовать для флуоресцентной визуализации при комнатной температуре (23 ° C), а масло типа N предназначено для использования при температуре тела (37 ° C) для визуализации живых клеток.

Смотрите также

• Объектив для погружения в воду
• Соответствующий индекс материал
• Твердая иммерсионная линза

Рекомендации

• Практическая микроскопия пользователя L.C. Мартин и Б.К. Джонсон, Глазго (1966).
• Световая микроскопия автор: J.K. Сольберг, Тапир Трикк (2000).

внешняя ссылка

• «Объективы микроскопов: иммерсионные среды» Мортимер Абрамовиц и Майкл В. Дэвидсон, Олимп Ресурсный центр по микроскопии (сайт), 2002.
• «Иммерсионная масляная микроскопия» Дэвид Б. Фанкхаузер, Биология в Университет Цинциннати, Клермон Колледж (сайт), 30 декабря 2004 г.
• «История масляных иммерсионных линз» Джим Соллидей, Юго-западный музей инженерии, связи и вычислений (сайт), 2007.
• «Иммерсионное масло и микроскоп» Джона Дж. Карджилла, Ежегодник Нью-Йоркского микроскопического общества, 1964 (переработано, 1985). (Архивировано на Cargille Labs (интернет сайт).)