Beschriftung der Objektive

Leica Objektive sind je nach Typ unterschiedlich beschriftet und kodiert.

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Leica Microsystems HC System

Das Leica HC-System (Harmonic Compound System) umfasst die optischen Komponenten, die für die Bilderzeugung optimal aufeinander abgestimmt sind und die in die Korrektion der optischen Abbildungsfehler einbezogen sind: Objektive, Okulare, Tubuslinsen, Kamera- und TV-Adapter.

Für die Korrektion bestimmter optischer Aberrationen wird das Mikroskop als Gesamtsystem betrachtet. Öffnungsfehler, Koma und Farblängsfehler werden vorteilhaft am Ort des Entstehens, d.h. in der jeweiligen Komponente korrigiert.

Die Korrektion der chromatischen Vergrößerungsdifferenz sowie des Astigmatismus erfolgt parallel in Objektiv und Okular, so dass im Zusammenspiel der Korrekturendas optimale Bilderergebnis erzielt wird.

HC = Objektiv ist in das HC-System eingebunden.

HCX = Objektiv ist auch zu den Optiken der Vergangenheit kompatibel (Delta Optik 1991-1997)

Das HC-System sorgt für

  • ausgewogene optische und mechanische Anschlussmaße,
  • ausgewogene Abstimmung aller optischen Systemkomponenten untereinander,
  • ausgewogene, anwendungssichere technische Lösungen,
  • optische Spitzenleistung mit progressiver Fertigungstechnologie.

Vergrößerung des Objektivs

Jedes Objektiv ist mit der Vergrößerung beschriftet, beispielsweise 5x oder 100x.

Die Vergrößerung des Objektivs bestimmt allerdings noch nicht die Gesamtvergrößerung des Mikroskops. Diese ergibt sich aus der Vergrößerung des Objektivs multipliziert mit der Vergrößerung der Okulare (bei Tubuslinse 1x).  

Beispiel:

40fach Objektiv  x 10fach Okulare  = 400fache Gesamtvergößerung

Allerdings ist zu beachten: Je höher die Vergrößerung des Objektivs, desto geringer ist das sichtbare Objektfeld.

Numerische Apertur

Eine wichtige Kenngröße für die optische Abbildung ist die numerische Apertur (NA oder A) des Objektivs. Sie bestimmtdas Auflösungsvermögen des Objektives und die Bildhelligkeit.

Die Objektive sind mit dem jeweiligen A-Wert gekennzeichnet, beispielsweise 0.9 oder 1.4. Die numerische Apertur des Objektivs kann mithilfe von Irisblenden-Objektiven verändert werden.

Erläuterungen zum Begriff "numerische Apertur" finden Sie im Leica Science Lab: "Beware of "Empty" Magnification"

Irisblende

Mit Hilfe von Irisblenden-Objektiven kann die numerische Apertur des Objektivs verändert werden. Wird die Irisblende geschlossen, verringert sich die numerische Apertur. Wird die Irisblende wieder geöffnet, erhöht sich die numerische Apertur wieder. Zudem kann ein Objektiv durch eine Verringerung der Apertur als Dunkelfeld-Objektiv eingesetzt werden.

Irisblenden-Objektive sind mit dem einstellbaren Bereich der numerischen Apertur gekennzeichnet, Beispielsweise 1.4 – 0.7.

Der physikalische Zusammenhang zwischen Apertur, Auflösungsvermögen und Tiefenschärfe ist in der Grafik dargestellt. Eine kleine Apertur liefert eine geringe Auflösung aber hohe Tiefenschärfe. Eine hohe Apertur bedeutet bessere Auflösung bei geringer Tiefenschärfe.

Linear correlation between aperture and resolution (green), respectively exponential correlation between aperture and depth of field (red)

Korrektionsring

Manche Objektive besitzen einen Korrektionsring, um beispielsweise Abweichungen in der Deckglasdicke auszugleichen.

Weiterhin bieten diese Objektive die optische Adaption an Raumtemperatur und physiologischer Temperatur (23°C, 37°C), an Salzkonzentration von Medien und Immersionsmedien.

Ein Drehen des Korrekturrings verschiebt optische Elemente im Objektiv, die den Einfluss der verschiedenen optischen Gegebenheiten ausgleichen.

CORR = Objektiv mit Korrektionsring

Extra langer Arbeitsabstand

 

Objektive mit extra langem Arbeitsabstand sind z.B. Trockenobjektive für inverse Mikroskope. Ein langer Arbeitsabstand erleichtert das sichere Bedienen des Objektivrevolvers. Zudem ermöglicht er es, tiefer in die Probe hineinzufokussieren –  beispielsweise, wenn es sich um eine Petrischale mit Zellen in Suspension handelt.

L = Objektiv mit extra langem Arbeitsabstande

Water immersion objectives with extra-long free working distances

HCX APO L 20x/1.0 W with M32 thread for use on Leica DM6 FS and CFS, FWD: 2 mm

HCX IRAPO L 25x/0.95 W with M25 thread for use on all microscopes, FWD: 2.5 mm

HCX APO L U-V-I series, FWD: 2.2 – 3.6 mm

Hintere Brennebene

Leica Objektive haben definierte hintere Brennebenen (siehe Abbildung).

Entsprechend der hinteren Brennebene des Objektivs wählt der Anwender bei Bedarf das entsprechend kodierte objektivseitige DIC-Prisma. Das hat den Vorteil, dass mehrere Objektive zusammen mit einem DIC-Prisma verwendet werden können.

A, B, C, D oder E = Hintere Brennebene des Objektivs

Passende Deckgläser

Das Deckglas ist ein wesentlicher Bestandteil des optischen Pfads und muss daher den gleichen optischen Qualitäten genügen, die auch dem Objektiv zugrunde liegen.

Trocken-, Wasser und Glyzerinobjektive sind sehr sensitiv gegenüber Abweichungen der Deckglasdicke. Objektive mit Korrektionsring können eingesetzt werden, um diese Abweichungen zu korrigieren.

für den Gebrauch mit und ohne Deckglas

0

für den Gebrauch ohne Deckglas

0.17

für den Gebrauch mit einem 0,17 mm Deckglas (DIN/ISO)

1.8Q

für den Gebrauch mit 1.8 mm Quartzglasfenster auf Heiztischen

0-2

für den Gebrauch von Deckgläsern von 0 - 2 mm Dicke

Erhältliche Standard-Deckglasdicken (ISO 8255) sind:

Nr. 1

0,13mm-0,17mm

Nr. 1.5

0,16mm-0,19mm

Nr. 1.5H

0,17mm +/-0,005mm

Welcher Deckglastyp für optimale Ergebnisse erforderlich ist, hängt vom Immersionsmedium und der numerischen Apertur (NA) ab. Tabelle 1 kann als allgemeine Regel herangezogen werden.

Deckgläser und Immersionsflüssigkeiten:

Immersionsmedium Mit oder ohne Deckglas Decklglas Typ 1.5 Deckglas Typ 1.5 H
Luft NA < 0.30 NA < 0.70 NA > 0.70
Wasser NA < 0.60 NA < 0.90 NA > 0.90
Immersion Typ G (Glycerol) NA < 0.80 NA < 1.10 NA > 1.10
Immersion Typ N (Öl) NA < 0.90 NA < 1.30
Immersion Typ F (Öl) NA < 0.90 NA < 1.30 NA > 1.30

Tabelle 1: Deckgläser und Immersionsflüssigkeiten

Kontrastiermethoden

Kontrastiermethoden machen für das menschliche Auge unsichtbare Phasenverschiebungen sichtbar und ermöglichen dadurch die Beobachtung ungefärbter lebender Proben.

Objektive, die für bestimmte Kontrastiermethoden besonders gut geeignet sind, sind entsprechend gekennzeichnet.

Darüber hinaus sind Objektive für Differentiellen Interferenz-kontrast (DIC) und für Integrierten Modulationskontrast (IMC) erhältlich.

BD

für Hellfeld/Auflicht Dunkelfeld

PH

Phasenkontrastobjektiv

RC

Reflexionskontrastobjektiv

P, POL

geringe Belastung, für quantitative Polarisation

/  

nicht für Auflicht, außer Fluoreszenz

LMC

Modulationskontrastobjektiv (nur mit Leica DM IRB)

Immersionsmedium für Objektive

Objektive weisen eine Kennzeichnung auf, welches Immersionsmedium verwendet werden sollte.  Alle optisch relevanten Elemente (Glas, Flüssigkeiten) vor der Frontlinse des Objektivs haben einen erheblichen Einfluss auf die Bildqualität. Immersionsmedien zwischen Frontlinse und Deckglas erfüllen mehrere Funktionen.

Multi-immersion

Objectives suitable for the use with multiple immersion liquids, i.e. oil, water and glycerol, can be used with the optimal immersion medium for a large variety of samples.

Multi-immersion objectives:

  • HC PL APO 10x/0.40 IMM CS
  • HC PL APO 20x/0.75 IMM CS2

OIL

DIN/ISO Standard Immersionsöl

IMM

entweder Wasser, Glyzerin oder Öl

W

Wasser

GLYC Glyzerin

Refractive indices

All optically relevant elements (immersion medium, coverglass, sample) in front of the front lens of the objective have a major influence on the image quality. Ideally, the refractive index throughout all these optical layers should match the refractive indices the objective has been designed for. In reality, this is hardly possible as samples are often inhomogeneous, coverglass thickness is not that precise and the temperature changes during image acquisition.

These factors have to be kept in mind when choosing an objective and immersion medium for a certain application.

The higher the numerical aperture of the objective and the deeper the structures of interest inside the sample, the more important it is to match the refractive indices of the sample and the immersion medium. Different refractive indices lead to spherical aberrations and geometrical distortions of the structures. This results in a loss of contrast and definition, as well as structures appearing compressed or stretched.

Einige Brechungsindices wichtiger Immersionsmedien:

Kultivierte Zellen

1.33 - 1.38

Typ F Öl

1.52

Glycerol

1.45 (21°C) - 1.46 (37°C) for Leica immersion liquid type G

Silikonöl

1.41

Wasser

1.33

100% PBS pH 8,9

1.34

Mowiol

1.46

Canada Balm

1.52

CLARITY

1.45

BABB

1.54

Deckglas

1.52

Öl

Immersionsöl wird eingesetzt, um die numerische Apertur und damit das Auflösungsvermögen zu erhöhen. Der Brechungsindex von Immersionsöl Typ N beträgt 1,512 und nähert sich damit Glas (n=1,518) weitgehend an. Ölobjektive erreichen numerische Aperturen von >1,45 und ermöglichen damit ein höheres Auflösungsvermögen gegenüber Trockenobjektiven (Luft: n=1).

Je höher die numerische Apertur des Objektivs und je tiefer die abzubildenden Strukturen innerhalb der Probe, desto wichtiger wird ein Abgleich der Brechungsindices von Probe und Immersionsmedium. Unterschiedliche Brechungsindices führen zu sphärischen Aberrationen  und geometrischen Verzerrungen der Strukturen. Dies resultiert in einem Verlust von Kontrast und Schärfe, sowie in gestaucht oder verlängert wirkenden Strukturen.

Wasser

Wasserobjektive bieten optimale Bedingungen für die Beobachtung von lebenden Zellen in wässrigen Medien. Eine von Leica Microsystems entwickelte Wasserkappe verhindert das Verdunsten des Wassers und sorgt so dafür, dass die Wasserimmersion über lange Zeit aufrechterhalten wird.

Glyzerin

Glyzerinobjektive eignen sich hervorragend für in Glyzerin eingebettete Gewebeschnitte.

Glycerol immersion

Objective for use with glycerol immersion:

  • HC PL APO 63x/1.30 GLYC CORR CS2
  • HC PL APO 40x/1.25 GLYC CORR CS2
  • HC PL APO 40x/1.25 GLYC motCORR CS2
  • HC PL APO 93x/1.30 GLYC motC STED W
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