Способ формирования излучения для микроскопа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, к осветительным устройствам микроскопа, которые характеризуются высоким качеством освещения микрообъектов. Способ формирования излучения для микроскопа заключается в том, что излучение от источника подвергают многократному рассеянию на неоднородностях, хаотично распределенных по объему. Освещение объекта производят в условиях предельно близкого расстояния между рассеивателем и наблюдаемым объектом. Устройство включает источник излучения с отражателем и рассеиватель. Рассеиватель располагают вблизи объекта на расстоянии, не большем 5-6 см. Технический результат - получение предельно высокой разрешающей способности. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более точно, к осветительным устройствам микроскопа, характеризующимся высокими качествами освещения микрообъектов, позволяющими получать предельно высокие контрастность и разрешающую способность микроскопа.

Известен способ формирования излучения для микроскопа, в котором излучение получают с помощью множества рассогласованных между собой источников света и направляют его на исследуемый объект [1] ("Источник света для микроскопа", заявка Японии 1-170913, публикация 89.07.06).

Устройство для реализации этого способа выполнено в виде матрицы из светодиодов, расположенных в одной плоскости. В результате исследуемый объект подвергается равномерному освещению даже в случае, когда он имеет сложную форму [1] . Недостатком способа и устройства является относительно низкая разрешающая способность микроскопа.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому изобретению и выбранным в качестве прототипа является способ формирования излучения [2] ("Селективный осветитель для микроскопа", патент США 3493285, публикация 70.02.03), в котором первичное излучение получают с помощью источника света, направляют его на рассеиватель и подвергают однократному рассеянию на множестве неоднородностей матового стекла, после чего рассеянный свет подают на исследуемый объект.

Эффект повышения контрастности изображения в прототипе по сравнению со способами, где используются традиционные схемы освещения, достигается благодаря проявляющемуся у рассеянного света специфическому свойству ослаблять дифракционные эффекты.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются получение первичного излучения с помощью источника света; направление первичного излучения на рассеиватель; подача рассеянного излучения на исследуемый объект.

Недостатком прототипа является то, что в нем не полностью использованы указанные свойства рассеянного света. Отчасти это связано с тем, что с помощью матового стекла удается обеспечить не совсем полное рассеяние излучение. Второй причиной является то, что размещение центров излучения рассеянного света в одной плоскости не дает максимального контраста в изображении исследуемого объекта. Кроме того, с помощью матовой пластины осуществляют лишь однократное рассеяние цугов электромагнитных волн, из которых состоит излучение.

Устройство, принимаемое за прототип, содержит многокомпонентную конденсорную линзу, матовое стекло, на котором помещается выпуклая линза, источник света для равномерного освещения поверхности матового стекла и вогнутое зеркало для увеличения освещенности центрального участка матового стекла посредством отражения света задней части светового потока осветителя. Последнее устройство применяется при работе с высокой разрешающей способностью [2].

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого изобретения, являются наличие первичного источника, отражателя (вогнутого зеркала) и рассеивателя.

Недостатком данного устройства является то, что при реализации предлагаемого изобретения согласно п.1 формулы изобретения расположение элементов прототипа не обеспечивает решения поставленной технической задачи.

Сущность изобретения.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в формировании для микроскопа излучения со свойствами, позволяющими воспроизводить изображения исследуемых объектов полностью без дифракционных искажений. При осуществлении этого изобретения достигается следующий технический результат - становится возможным получение предельно высокой разрешающей способности оптического микроскопа, соответствующей качеству расчетов оптических элементов и тщательности их изготовления. Появляется возможность дальнейшего повышения разрешающей способности оптических микроскопов. При этом данная задача становится сугубо технической.

(Достижение указанного технического результата становится возможным благодаря тому, что в проводимых нами исследованиях были получены данные о специфическом свойстве излучения, многократно рассеянного почти на молекулярном уровне посредством использования объемного рассеивателя. В частности, выяснилось, что именно такое излучение позволяет получать изображение исследуемого объекта полностью без искажений. Дальнейшие исследования показали, что обнаруженное свойство объемно рассеянного света существенно зависит от длины оптического пути, отделяющего рассеиватель от освещаемого им объекта. Максимальный контраст достигается при освещении исследуемого объекта с предельно близкого расстояния.

В случае использования матового стекла в качестве рассеивателя уничтожить дифракцию полностью не удается ни при каком его расположении относительно освещаемого объекта.) Технический результат - получение предельно высокой разрешающей способности микроскопа достигается тем, что в известном способе формирования излучения для микроскопа, в котором с помощью какого-либо устройства получают первичное излучение, это излучение подают на рассеиватель, излучение подвергают рассеянию и рассеянным излучением освещают исследуемый объект, новым является то, что вместо однократного рассеяния излучения на неоднородностях, расположенных в одной плоскости, его подвергают многократному рассеянию на неоднородностях, распределенных на почти молекулярном уровне по объему, при этом освещение наблюдаемого объекта производят в условиях предельно близкого расстояния между рассеивателем и наблюдаемым объектом. Отличительный признак способа в устройстве реализуется путем замены плоскостного рассеивателя на объемный формирователь (рассеиватель) излучения и расположения его на предельно близком расстоянии к наблюдаемому объекту.

Технический результат - получение предельно высокой разрешающей способности микроскопа достигается тем, что в известном устройстве [2], содержащем источник излучения с отражателем и рассеиватель, новым является то, что объемный рассеиватель расположен непосредственно вблизи от исследуемого объекта (не дальше 5-6 см). На этом расстоянии объемно рассеянное излучение еще не успевает потерять указанное выше свойство бездифракционной передачи изображения.

Таким образом, решение поставленной технической задачи достигается путем использования предлагаемого способа, где отличительным признаком является многократное рассеяние излучения с помощью объемного рассеивателя вместо однократного рассеяния от плоскостного рассеивателя (матового стекла), и использования предлагаемого устройства, где отличительным признаком является расположение объемного рассеивателя вблизи исследуемого объекта на таком расстоянии, на котором излучение не успевает потерять приданное ему объемным рассеивателем свойство.

Схема предлагаемого изобретения представлена на чертеже.

Свет от излучателя 1 направляется на объемный рассеиватель 2. Отражатель 3 направляет на рассеиватель боковые и задние составляющие излучения источника с целью повышения интенсивности облучения рассеивателя. Исходящее во все стороны от объемного рассеивателя излучение, попадая на исследуемый объект 4, обеспечивает равномерное его освещение. Исследуемый объект помещается между предметным и покровным стеклами 5 и 6.

Пример конкретного исполнения.

Работоспособность предлагаемого изобретения проверялась на серийных микроскопах отечественного производства с заменой в них стандартной схемы освещения. Под предметным столиком микроскопа устанавливается источник излучения мощностью около 50 Вт с отражателем. Объемный рассеиватель, представляющий собой, в частности, пластину из мелкодисперсного спеченного стекла толщиной около 2 мм, помещается на предметном столике. Над рассеивателем устанавливается предметное стекло с закрепленным на нем исследуемым объектом. При наблюдении через иммерсионный объектив исследуемый объект покрывается покровным стеклом толщиной 0.15 мм.

В плоскости изображения объектива при визуальном наблюдении регистрируются изображения объектов, полностью свободные от дифракционных искажений. При этом как следствие значительно повышается разрешающая способность микроскопа. По нашим оценкам, удается разрешать микрообъекты размерами до 0.05 мкм, что значительно превышает предельную теоретическую величину.

Формула изобретения

1. Способ формирования излучения для микроскопа, заключающийся в том, что получают первичное излучение от источника, излучение подают на рассеиватель, излучение подвергают рассеянию, рассеянным излучением освещают исследуемый объект, отличающийся тем, что излучение подвергают многократному рассеянию на неоднородностях, хаотично распределенных по объему, а освещение наблюдаемого объекта производят в условиях предельно близкого расстояния между рассеивателем и наблюдаемым объектом.

2. Устройство формирования излучения для микроскопа, включающее источник излучения с отражателем и рассеиватель излучения, отличающееся тем, что рассеиватель располагают вблизи исследуемого объекта на расстоянии, не большем 5-6 см.

РИСУНКИ

Рисунок 1