대물렌즈 라벨링

라이카 마이크로시스템즈의 대물렌즈는 유형에 따라 다르게 코드화되고 분류됩니다.

코딩과 라벨링은 대물렌즈의 식별과 대물렌즈의 주요 광학 현미경 성능 및 애플리케이션에 대해 짧고 간결한 개요를 제공합니다.

무한 보정 광학 현미경의 경우 “HC”나 “∞”와 같은 광학 현미경 시스템의 할당에 대한 정보를 확인하실 수 있습니다.

다른 표시에 대해서는 아래에서 자세히 확인하실 수 있습니다.

라이카 마이크로시스템즈 HC 시스템

라이카 마이크로시스템즈 HC 시스템(Harmonic Compound System)은 최상의 이미지 생성을 위해 발을 맞춰오며 대물렌즈, 접안렌즈, 튜브 렌즈, 카메라 및 TV용 어댑터 등 광학 수차 보정과 관련 있는 광학 현미경 부품들을 구성합니다.

HC

해당 대물렌즈는 HC 시스템에 포함됩니다. 

HCX

해당 대물렌즈는 이전 제품과도 호환 가능합니다(Delta optics 1991~1997)

HC 시스템은

  • 균형 잡힌 광학 현미경 및 기계적 피팅 차수,
  • 모든 광학 현미경 시스템 구성 요소의 균형 잡힌 정렬,
  • 균형 잡힌, 신뢰할 수 있는 기술적 솔루션,
  • 선진 제조 기술로 최상의 광학 현미경 성능을 보장합니다.

특정한 광학 수차의 보정을 위해, 현미경은 전체적인 시스템으로 간주됩니다.

구면 수차, 비대칭수차 및 축색수차는 특정 구성 요소처럼 그들이 발생한 곳에서 가장 잘 보정됩니다.

측면 색수차와 비점수차는 대물렌즈, 튜브 렌즈 및 접안렌즈에서 동시에 보정됩니다.

따라서, 보정 상호 작용을 통해 최적의 이미지 결과를 얻을 수 있습니다. 

대물렌즈의 확대

각 대물렌즈에는 5x나 100x처럼 배율이 표시됩니다.

하지만, 대물렌즈의 배율만으로 현미경 전체의 배율이 결정되지는 않습니다. 이는 (튜브 렌즈가 1x인 경우) 대물렌즈의 배율에 접안렌즈의 배율을 곱한 결과입니다.

예시:

40x 대물렌즈 x 10x 접안렌즈 = 전체 배율 400x

단, 대물렌즈 배율이 높아질수록 가시 영역은 작아진다는 점에 유의해야 합니다.

개구수

대물렌즈의 개구수(NA 또는 A)는 광학 현미경 이미지의 핵심 파라미터이며, 대물렌즈의 해상력과 이미지의 밝기를 결정합니다.

이는 렌즈의 절반 조리개 사인각과 이머전 매질의 굴절률 n에 의해 정의됩니다.

이 정의에 따르면, 개구수가 클수록 초점은 좁을수록 해상력은 더 높아집니다.

대물렌즈에는 10x/0.40이나 63x/1.40와 같은 특정 NA값에 따른 배율이 표시됩니다.

대물렌즈의 개구수는 아이리스 다이어프램 대물렌즈를 이용해 변경할 수 있습니다.

‘개구수’라는 용어는 Leica Science Lab 기사에 자세히 설명되어 있습니다. ““빈” 배율 주의”

아이리스 다이어프램

아이리스 다이어프램 대물렌즈를 사용해 대물렌즈의 개구수를 변경할 수 있습니다. 이는 특히 광시야 현미경에 유용합니다. 아이리스 다이어프램이 닫히면, 개구수와 해상도는 감소하지만 피사계 심도는 증가합니다. 아이리스 다이어프램이 다시 열리면, 개구수와 해상도는 증가하지만 피사계 심도는 감소합니다. 대물렌즈는 조리개를 좁혀 암시야 대물렌즈로도 사용할 수 있습니다.

아이리스 다이어프램 대물렌즈에는 1.4~0.7처럼 개구수를 조정할 수 있는 범위가 표시되어 있습니다. 

조리개, 해상력 및 피사계 심도 간의 물리적인 관계가 그래프에 표시됩니다. 작은 조리개는 해상도는 낮지만 피사계 심도는 큽니다. 높은 조리개는 해상도는 더 좋지만 피사계 심도는 낮습니다. 

후초점면

라이카 마이크로시스템즈의 대물렌즈는 고정된 후초점면으로 정의됩니다(그림 참조).

대물렌즈의 후면 초점면 코드는 필요한 경우 일치하는 대물렌즈 측 DIC 프리즘을 선택하기 위한 참조로서 그 역할을 합니다. 하나의 DIC 프리즘에 여러 대물렌즈를 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.

A, B, C, D 또는 E = 대물렌즈의 후초점면

대물렌즈용 이머전 매질

높은 해상력을 위해, 대물렌즈의 개구수(NA)는 1보다 커야 합니다. 또한 굴절률이 1보다 큰, 즉 공기가 아닌 이머전 매질이 필요합니다. 일반적인 이머전 매질은 오일, 물 및 글리세롤입니다. 특정 대물렌즈와 함께 사용해야 하는 이머전 매질은 대물렌즈에 표시됩니다.

오일

DIN/ISO 표준 이머전 매질

W

GLYC

글리세롤

IMM

기타 또는 둘 이상의 이머전 매질

대물렌즈 전면 렌즈 앞부분의 모든 광학 현미경 관련 요소들(이머전 매질, 커버글라스, 시료)은 이미지 품질에 큰 영향을 미칩니다. 이상적으로, 모든 광학 현미경 레이어의 굴절률은 대물렌즈 설계 굴절률과 일치해야 합니다. 하지만 실제로는 시료가 균일하지 않은 경우가 많고, 커버글라스 두께가 그다지 정확하지 않으며, 이미지 추출 중에 온도가 변하기 때문에 이는 거의 불가능합니다. 특정 애플리케이션에 대한 대물렌즈와 이머전 매질을 선택할 때 이러한 요소를 염두에 두어야 합니다.

일부 중요한 이머전 매질에 대한 굴절률

배양된 세포

1.33~1.38

F형 오일

1.52

글리세롤

라이카 G형 이머전 액을 위한 1.45(21°C) - 1.46(37°C)

실리콘 오일

1.41

1.33

100% PBS pH8,9

1.34

모위올

1.46

캐나다 밤

1.52

커버글라스

1.52

대물렌즈의 개구수가 더 높고 시료 내부의 구조가 더 깊을수록 시료와 이머전 매질의 굴절률을 일치시키는 것이 중요합니다. 굴절률이 다르면 구면 수차와 구조의 기하학적 왜곡이 발생합니다. 이로 인해 콘트라스트와 선명도가 손실되고, 구조가 압축되거나 늘어난 것처럼 보입니다.

오일

라이카 오일 타입 이머전 N형과 F형의 굴절률은 1.518(23°C 및 546nm 조건)이고, 이는 표준 크라운 글라스(n=1.518)와 동일합니다. 다중색상 이미징의 경우, 오일 이머전의 분산도 역시 중요합니다. 이는 종종 Abbe 번호로 참조되며, 설계된 대물렌즈와 Abbe 번호가 일치해야 색수차가 발생하지 않습니다. 예를 들어, 라이카 오일 타입 이머전 N형의 Abbe 번호가 42.1이고, 형광 이미징에 최적인 오일 타입 이머전 F형의 Abbe 번호는 46입니다, N형은 형광 이미징에 적합하지 않습니다.

오일 이머전 대물렌즈는 오일의 굴절률, 예를 들면 수지, 캐나다 밤이나 글리세롤-젤라틴에 이전부터 고정된 표본이나 몇 µm 미만으로 커버글라스에 가깝게 이미지 된 매체에 있는 시료에 이상적입니다. 커버글라스에서 멀리 떨어진 경우 굴절률이 일치하지 않으면, 이미지 밝기와 해상도가 빠르게 저하됩니다.

수성 시료에서의 이미징처럼 살아있는 세포 이미징의 경우, 물 또는 글리세롤 이머전 사용을 강력히 추천 드립니다.

오일 이머전의 굴절률은 온도에 매우 크게 좌우되기 때문에, 매우 높은 조리개가 있는 오일 이머전 대물렌즈는 상대적으로 한정된 온도 구간에서만 완전한 광학 현미경 성능을 발휘할 뿐입니다. 자유 작업 거리가 커질수록 오일층이 두꺼워지므로, 온도와 관련한 수차가 이미지 품질에 미치는 영향도 커집니다. 온도의 영향은 자유 작업 거리에 따라 NA의 4제곱만큼 선형적으로 변합니다.

많은 워터 이머전 대물렌즈에는 보정 칼라가 있어서 물의 굴절률이 온도에 훨씬 덜 영향 받고, 보정 가능해서, 실온에서 벗어난 온도에서 실험하는 경우 워터 이머전을 권장합니다.