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. 

확인해 보세요!

사용 목적에 딱 맞는 대물렌즈를 만나보세요!

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.

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”

개구수

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. 

보정 칼라

고해상도 대물렌즈의 성능은 시료와 모든 중간 광학 매질의 굴절률이 대물렌즈가 설계된 값과 일치할 때 최적입니다. 커버글라스 두께 및 온도의 변화와 더불어, 균일하지 않고 두꺼운 시료는 굴절률 불일치를 초래합니다. 이로 인해 포인트 스프레드 함수의 저하, 기하학적 왜곡 및 색수차가 발생합니다. 이로 인해, 현미경 이미지의 투과 깊이, 대비와 밝기를 제한합니다. 오일 이머전은 전통적으로 표준 크라운 글라스에 가까운 굴절률을 갖고 있습니다. 오일 이머전 대물렌즈는 이 오일의 굴절률에 맞게 설계됩니다. 따라서 커버글라스에 가깝게 작업하거나, 굴절률이 오일 이머전에 가까운 매질에 임베드 된 시료에 최적입니다. 이 값에서 벗어난 굴절률을 가진 시료에는 특별한 대물렌즈를 제안드립니다. 가장 보편적인 것은 워터 이머전 대물렌즈와 글리세롤 이머전 대물렌즈입니다. 이머전 매체에 대한 더 자세한 설명이 필요하시면 이곳을 참조해 주십시오. 물과 글리세롤 이머전 대물렌즈는 굴절률이 불일치 하는 매질의 두께 변화, 온도와 이머전 매질 또는 시료 자체의 편차 등의 커버글라스 변화에 매우 민감합니다. 따라서 NA가 더 높은 물 및 글리세롤 이머전 대물렌즈에는 이러한 차이를 보정하기 위한 보정 칼라가 있습니다. 보정 칼라는 중앙 렌즈 그룹을 축의 방향으로 움직이며, 최적의 이미지 해상도와 밝기를 복원하는 데 사용할 수 있습니다. 보정 칼라를 수동으로 조정하려면 시간과 경험이 필요하며, 시료를 건들일 수 있으므로 라이카는 전동식 보정 칼라가 있는 워터 이머전 대물렌즈를 제공합니다. CORR = 보정 칼라가 있는 대물렌즈

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

매우 긴 작업 거리를 가진 워터 이머전 대물렌즈:

라이카 DM6 FS 및 CFS, FWD에서 사용하기 위한 M32 스레드가 있는 HCX APO L 20x/1.0W: 모든 현미경에서 사용하는 M25 스레드가 있는 2mm
HCX IRAPO L 25x/0.95W, FWD: 2.5mm
HCX APO L U-V-I 시리즈, FWD: 2.2~3.6mm

L = 자유 작업 거리가 매우 긴 대물렌즈

매우 긴 작업 거리

접근 가능한 시료 영역은 종종 전기생리학이나 생체 내 이미징과 같은 시료 홀더, 멀티웰 플레이트 가장자리나 추가 기기에 있는 대물렌즈의 충돌로 인해 제한됩니다. 작업 거리가 매우 긴 대물렌즈를 사용하면 이러한 시료의 가장자리도 제한 없이 이미지화 할 수 있습니다.

다광자 여기나 명확한 조직에서 심부 조직 이미징은 이러한 기술의 광학적 이점을 최대한 활용하기 위해 긴 작업 거리 대물렌즈가 필요합니다. 여기에서 1mm 이상의 작업 거리가 필요한 것이 드문 일은 아닙니다. 하지만 대물렌즈의 개구수는 여전히, 유의미한 고해상도 이미지를 제공하기 위해 가능한 한 커야 합니다.

라이카 마이크로시스템즈는 건식이나 습식 타입에서 매우 긴 작업 거리를 가진 대물렌즈들을 선보입니다. 매우 긴 작업 거리를 가진 워터 이머전 대물렌즈는 넓은 접근 각도와 전기생리학을 위한 최소 전기 및 열 전도도를 가진 불활성 세라믹 프론트도 가능합니다.

콘트라스트 법

콘트라스트 법은 인간의 눈에는 보이지 않는 위상 변화를 시각화하여 염색되지 않은 살아있는 시료를 관찰할 수 있습니다.

특정한 콘트라스트 법에 특히 더 적합한 대물렌즈는 이에 따라 라벨이 지정됩니다.

BD

명시야/입사광 암시야용

PH

위상차 대물렌즈

RC

반사 용 대물렌즈(DM R만 해당)

P, POL

낮은 변형률, 정량적 편광용

/

입사광 아님, 형광 제외

LMC

변조 대비 대물렌즈(라이카 DM IRB만 해당)

부합하는 커버글라스

커버글라스는 광학적 경로에 중요한 요소이므로 대물렌즈와 동일한 광학 현미경 품질 기준을 충족해야 합니다. 고품질 대물렌즈는 올바른 이머전 매질 및 커버글라스를 사용하는 경우에만 그 성능이 온전히 발휘됩니다.

건식, 습식 및 글리세롤 대물렌즈는 커버글라스 두께의 변화에 매우 민감합니다. 보정 칼라가 있는 대물렌즈를 사용하면, 이러한 편차를 수정할 수 있습니다.

-

커버글라스 유무에 관계없음

0

커버글라스 없이 사용

0.17

0.17mm 커버글라스(DIN/ISO)와 사용

1.8Q

히팅 스테이지에서 1.8mm 석영 유리 덮개와 사용

0~2

0~2mm 두께의 커버글라스와 사용 

사용 가능한 커버글라스 두께 표준은 다음과 같습니다.

No. 1

0.13mm~0.17mm

No. 1.5

0.16mm~0.19mm

No. 1.5H

0.17mm +/-0.005mm

최적의 결과를 위한 커버글라스의 종류는 이미전 매질과 개구수(NA)에 따라 다릅니다. 표1은 일반적인 규칙이라고 할 수 있습니다.

표1: 커버글라스 및 이머전 액

이머전 매질
커버글라스 유무
커버글라스 유형
1.5
커버글라스 유형
1.5H
공기NA < 0.30NA < 0.70NA > 0.70
NA < 0.60NA < 0.90NA > 0.90
이머전 타입G(글리세롤)NA < 0.80NA < 1.10NA > 1.10
이머전 타입 N형(기름)NA < 0.90NA < 1.30-
이머전 타입 F형(오일)NA < 0.90NA < 1.30NA > 1.30

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

선명도

1.45

BABB

1.54

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.

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.

워터 이머전 대물렌즈는 액상 이머전 매질과 시료의 굴절률이 예컨대 오일 이머전 매질보다 더 작기때문에, 수성 매질에서 살아있는 세포를 관찰하는 데 최적입니다. 하지만, 물은 37°C에서 빠르게 증발합니다. 라이카의 워터 이머전 마이크로 디스펜서는 안정적인 워터 이머전을 제공하기 위해 실험이 진행되는 동안 자동으로 물을 공급합니다.

확인해 보세요!

사용 목적에 딱 맞는 대물렌즈를 만나보세요!

Clearing media

Voluminetric imaging of three-dimensional structures, whether in confocal microscopy, MP technology or lightsheet imaging, reaches the limits of what is possible after a few 100 µm. The reason for this lies in the different structures of a biological sample. For example, water has a refractive index (RI) of 1.33, proteins have an RI above 1.44 and lipids even above 1.45, which means that their interaction with the light passing through the tissue is different.

Light is scattered and absorbed by other structures, resulting in most tissue being non-transparent, which is particularly evident in larger tissue samples and deep imaging. To make these samples more transparent, different clearing technologies are applied. All tissue clearing techniques focus on "balancing" the refractive index to reduce inhomogeneities in light scattering without destroying the three-dimensional structure and without affecting the fluorochromes that may be present.

In order to achieve adequate clearing of hydrated samples still containing lipids. an RI of more than 1.45 must generally be achieved. At the same time, the objectives should have a sufficiently large working distance, a large field of view and, for spatial resolution, a high numerical aperture. Multi-channel multi-photon imaging also requires high performance in a spectral range from blue to near IR. A key to getting all these parameters right even at a depth of several millimeters is a control of the optical path length, i.e. a correction collar on the lens that allows adaptation to different refractive indices.

In addition, some clearing methods use aggressive media such as BABB or ethyl cinnamate, which require specially designed objectives.

HC PL FLUOTAR 5x/0.15 IMM DLS

HC FLUOTAR L 16x/0.60 IMM CORR DLS

HC FLUOTAR L 16x/0.60 IMM CORR VISIR

HCX APO L20x/0.95 IMM