Optische systemen van microscopen

Objectief

De objectieflens bestaat uit verschillende lenzen voor het vergroten van objecten en het projecteren van grotere beelden. Afhankelijk van het verschil in brandpuntsafstand zijn er lenzen met verschillende vergrotingen zoals 4x, 10x, 40x en 50x. Behalve de vergroting zijn ook de numerieke apertuur en de werkafstand de factoren die bepalend zijn voor de werking van een objectieflens.
Licht dat door een lens wordt doorgelaten, genereert een kleurafwijking (kleurverloop), die naargelang de golflengte een verschillende brekingsindex heeft. Om dit te voorkomen zijn de volgende lenzen ontwikkeld:

- Achromatische lens

Dit zijn lenzen die zijn ontworpen om de brekingsindexen van twee golflengten (kleuren) van licht gelijk te maken. Dit type lens wordt veel gebruikt, mede vanwege de schappelijke prijs.

- Semi-apochromatische lens (fluorietlens)

Dit zijn lenzen die zijn ontworpen om de brekingsindexen van drie golflengten (kleuren) van licht gelijk te maken. Dit type lens wordt gebruikt voor fluorescentiewaarneming omdat de transmissieverhouding is gewaarborgd voor ultraviolet licht met een golflengte van ongeveer 340 nm.

- Apochromatische lens

Dit zijn lenzen die zijn ontworpen om de brekingsindexen van drie golflengten (kleuren) van licht gelijk te maken, zoals met de semi-apochromatische lens. Dit type lens heeft een grote numerieke apertuur en een betere resolutie en wordt dus vaak gebruikt voor onderzoeken waarbij gedetailleerd moet worden waargenomen. Door deze extra eigenschappen is deze lens ook duurder.

- Planlens

Dit zijn lenzen waarbij de aberratie van de veldcurve wordt gecorrigeerd, zodat niet alleen het midden van het beeld maar ook het beeld aan de randen scherp wordt weergegeven. Als voor de bovenstaande lenzen de aberraties van de veldcurve zijn gecorrigeerd, worden die lenzen respectievelijk plan-achromatische lens, plan-fluorietlens en plan-apochromatische lens genoemd. In de meeste gevallen staat "PLAN" vermeld op de zijkant van de lezen.

- Immersielens

Bij een immersielens wordt de numerieke apertuur vergroot door vloeistof tussen de objectieflens en het monster in te brengen om een hoge resolutie te bereiken. Een immersielens waarbij olie wordt gebruikt, wordt olie-immersielens genoemd en als bij een lens daarvoor water wordt gebruikt, wordt die lens waterimmersielens genoemd. Op de zijkant van de eerste lens staat "HI" of "OIL" en op de zijkant van de tweede lens staat "W" of "WATER".

Oculairlens (oculair)

Een oculairlens zit aan de kant van de waarnemer. Het beeld dat wordt vergroot door het objectief, wordt voor de waarneming verder vergroot door het oculair. Een oculairlens bestaat uit één tot drie lenzen en is tevens voorzien van een mechanisme, een zogenaamde veldstop, waarmee onnodig gereflecteerd licht en aberratie worden verwijderd.
Er zijn verschillende typen leverbaar volgens de vergroting ervan zoals 7x en 15x. Behalve de vergroting wordt de werking van een lens weergegeven door het veldgetal, dat het bereik van het zichtveld aangeeft.
In tegenstelling tot objectieven is de lengte korter naarmate de vergroting van het oculair groter is.
Afhankelijk van de structuur van de veldstop of de toepassing zijn de volgende lenzen beschikbaar:

- De lens van Huygens

Deze lens bestaat uit twee plano-convexe lenzen. Dit type lens wordt gebruikt wanneer er niet veel hoeft te worden vergroot en wordt gekenmerkt door de veldstop in de lensbuis.

- De lens van Ramsden

Dit type lens wordt gekenmerkt door de veldstop buiten de lensbuis.

- Periplan-lens

Dit type lens corrigeert chromatische aberratie van de vergroting en andere eigenschappen om heldere waarnemingen mogelijk te maken, zelfs aan de rand van het zichtveld.

- Compensatielens

Een compensatielens is een oculairlens waarmee de aberratie van een objectief wordt gecompenseerd.

- Groothoeklens

Dit type lens geeft een breed zichtveld en wordt voornamelijk gebruikt voor het waarnemen van levende organismen en mineralen.

- Superfield-lens

Dit type lens ondersteunt een nog breder zichtveld en wordt vooral gebruikt in stereoscopische microscopen.

Condensatorlens

Dit type lens wordt bevestigd onder de objecttafel. Met deze lens kan de hoeveelheid licht worden aangepast om objecten gelijkmatig te verlichten. Deze lens wordt gebruikt voor waarnemen bij sterke vergrotingen. Er zijn verschillende typen condensatorlenzen, variërend van algemene "abbe-condensatoren" tot "achromatische condensatoren" waarmee kleurafwijkingen kunnen worden gecorrigeerd.

- Abbe-condensator

Dit is een eenvoudige condensorlens die vaak zit in microscopen die in onderwijsinstellingen worden gebruikt.

- Achromatische condensator

Dit is een condensatorlens waarmee kleurafwijkingen worden gecorrigeerd. Achromatische aplanatische condensatorlenzen zijn leverbaar als geavanceerde lens waarmee de veldcurve kan worden gecorrigeerd.

- Universele condensator

Dit type lens kan voor veel waarnemingen worden gebruikt, waaronder waarnemingen met donker veld, fasecontrast, differentieel interferentiecontrast en gepolariseerd licht.

Info over vergrotingen

De totale waarnemingsvergroting is het product van de vergrotingen van het objectief en de oculairlens. Een objectief van bijvoorbeeld 20x en een oculair van bijvoorbeeld 10x vergroten 200x.
Een vergroting van 1x verwijst naar de situatie waarbij een object op een afstand van 250 mm met het blote oog kan worden gezien. Die 250 mm worden beschouwd als de afstand waarop het menselijk oog het gemakkelijkst kan kijken. Dit wordt het nabijheidspunt genoemd. De vergroting van een oculairlens wordt verkregen door de afstand van het nabijheidspunt te delen door de brandpuntsafstand van de lens.

Lenzen reinigen

Doorgaans worden de volgende middelen voor het reinigen van lenzen gebruikt:

• Blazer (perslucht)
• Lensreinigingspapier
• Wattenstaafjes
• Reinigingsmiddel (door de fabrikant aanbevolen middelen zoals absolute alcohol, een mengsel van ether en alcohol, gedistilleerd water, enzovoort)

1. Reinigen met een blazer of ander apparaat

Verwijder eerst het stof en vuil op de lens met een blazer of perslucht.
(Perslucht mag vanwege de hoge luchtdruk niet bij sommige lenzen worden gebruikt. Zie daarvoor de bedieningshandleiding als u wilt weten of u de lenzen al dan niet met perslucht mag schoonblazen.)

2. Vlekken verwijderen

Gebruik een reinigingsmiddel dat door de fabrikant wordt aanbevolen zoals absolute alcohol, een mengsel van ether en alcohol, of gedistilleerd water. Brillenreiniger mag niet worden gebruikt omdat dit een middel tegen beslaan bevat.
Als u een brandbaar schoonmaakmiddel gebruikt zoals ether, moet u oppassen dat het niet ontbrandt. U moet in dat geval eventuele elektronische apparatuur van tevoren uitschakelen. Zorg er ook voor dat de ruimte goed wordt geventileerd.
Breng een kleine hoeveelheid reinigingsmiddel aan op stofvrij materiaal zoals een gaasje, een niet-geweven doek of reinigingspapier en veeg de lens voorzichtig al draaiend vanuit het midden naar de rand van de lens schoon. Draai voor een kleine lens een stukje lenspapier rond de punt van een wattenstaafje en veeg de lens af zonder veel kracht te zetten.
Condensatorlenzen kunnen ook op deze manier worden schoongemaakt.
Na elk gebruik van een olie-immersie-objectief moet u die lens schoonmaken omdat ervoor te zorgen dat het lensoppervlak niet beschadigd raakt. Neem de resterende olie op met schoonmaakpapier en veeg de lens vervolgens voorzichtig af met schoonmaakpapier dat is bevochtigd met een reinigingsmiddel.