Микроскопное покровное стекло

Изобретение относится к области оптического приборостроения, нанотехнологий в оптике, в частности к области микроскопических исследований и получению цифровых изображений биологических объектов. Заявленное устройство содержит стеклянную или пластмассовую пластинку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, первая поверхность имеет расположенное на ней клеевое покрытие, на которое нанесена поляризационная пленка с наноструктурированными поверхностями. Оптическая толщина полученного таким образом микроскопного элемента равна таковой для стандартного покровного стекла, а оптическая ось поляризационной пленки параллельна оптической оси микроскопа. Технический результат заключается в устранении влияния деполяризации света, возникающей на границах раздела микроскопных элементов, каждого из компонентов микрообъектива и тубусных элементов, на качество (контраст) изображения в поляризационном микроскопе; повышении разрешающей способности поляризационного микроскопа; повышении прочности микроскопного элемента. 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области оптического приборостроения, нанотехнологий в оптике, в частности к области микроскопических исследований и получению цифровых изображений биологических объектов.

Известны и повсеместно используются покровные стекла (микроскопные элементы) для предметных стекол, предназначенные для предохранения микропрепаратов от пыли и механических повреждений при микроскопировании в видимой области спектра. ГОСТ 6672-75 регламентирует размеры покровных стекол, неплоскостность и непараллельность рабочих поверхностей, марки стекла, из которого они могут изготовляться, их оптические постоянные и химическую стойкость. Однако при использовании стандартных покровных стекол для заключения микропрепарата они слабо влияют на поляризационные характеристики рассеянного света. Деполяризация, вносимая покровным стеклом, сравнима с деполяризации на элементах микрообъектива и тубусных элементах.

Известен микроскопный элемент, выбранный в качестве аналога изобретения - это двулучепреломляющая компенсационная пластинка, работающая совместно с устройствами компенсации изменений фазы, происходящих в оптической системе интерференционного микроскопа, и расположенная в тубусе, оптическая ось которой параллельна оптической оси микроскопа [патент Франции №2241798, МПК G02B 21/00 - Plaque de compensation pour fournir un champ uniforme dans un microscope a interference]. Такой элемент способен повысить качество изображения при визуальном наблюдении. Однако в современной биологической микроскопии ведется не визуальная, а цифровая регистрация изображения с помощью цифровых камер с повышенной дигитализацией. Цифровой формат изображений позволяет получать не только качественную визуальную информацию об объекте, но и количественно характеризовать такие процессы, как поглощение, рассеяние света отдельными белками, а также характеризовать флуоресценцию объекта. Системы такого рода обладают повышенной яркостной чувствительностью, обеспечивая 16384 уровней серого в изображении, что позволяет производить чрезвычайно тонкие биологические эксперименты. Например, цифровые методы съемки и обработки изображений в микроскопе пригодны для получения количественной информации об анизотропии поляризации флуоресценции, вызванной резонансным транспортом энергии между GFP-маркированными белками (который происходит только для сближенных в пространстве белков) в живой клетке [А. Squire et al. / Journal of Structural Biology 147 (2004) 62-69]. Однако именно в экспериментах такого рода проявляются аппаратные ограничения микроскопов. В частности, деполяризация света флуоресценции на компонентах микрообъектива вносит ощутимую погрешность в измерения. Причем следует учесть, что распределение излучения в фокальной области объектива имеет сложную поляризационную структуру. [А.Л.Соколов. Поляризационная структура излучения в фокальной области линзы. «Оптика и спектроскопия», 2009, том 107, №2, с.219-224.] Поэтому компенсаторы, в частности рассматриваемый аналог, не позволяют достичь качества изображения, требуемого в современной цифровой микроскопии.

Известен микроскопный элемент, выбранный в качестве прототипа изобретения [заявка на изобретение №2008120125 МПК G02B 21/34, дата публикации 10.12.2009 г., Бюл. №34]. Это покровное стекло микроскопа, содержащее стеклянную или пластмассовую пластинку, имеющую первую, вторую поверхности и наружный периферический край, клеевые покрытия и знак на одной из поверхностей, пригодный для идентификации покровного стекла.

В процессе использования такого микроскопного элемента в поляризационных методиках проявляется недостаток, связанный с появлением дополнительной деполяризации, вносимой каждой из поверхностей покровного стекла и клеевым слоем, которая сравнима с деполяризацией на элементах микрообъектива и тубусных элементах микроскопа.

Общими с предлагаемым изобретением признаками являются пластмассовая или стеклянная пластинка, имеющая первую и вторую поверхность, причем первая поверхность имеет клеевое покрытие.

Задачей настоящего изобретения является дальнейшее совершенствование элементной базы микроскопии и поляризационных методик микроскопического наблюдения объектов как визуально, так и в цифровом изображении.

Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в устранении влияния деполяризации света, возникающей на границах раздела микроскопных элементов, каждого из компонентов микрообъектива и тубусных элементов, на качество (контраст) изображения в поляризационном микроскопе; повышении разрешающей способности поляризационного микроскопа; повышении прочности микроскопного элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что известное покровное стекло содержит пластмассовую или стеклянную пластинку, имеющую первую поверхность с клеевым покрытием и вторую поверхность, причем на клеевом покрытии первой поверхности расположена поляризационная пленка с наноструктурированными поверхностями. Оптическая ось поляризационной пленки параллельна оптической оси микроскопа, а оптическая толщина заявляемого покровного стекла равна таковой для стандартного покровного стекла.

На фиг.1 показано сечение заявляемого покровного стекла и ход лучей через него. Покровное стекло содержит стеклянную или пластмассовую пластинку 1 с первой и второй поверхностями, клеевое покрытие 2 и поляризационную пленку 3. Падающий световой поток имеет волновой фронт W. Для определенности на фиг.1 изображен волновой фронт, состоящий из двух областей I и II с ортогональными состояниями поляризации световой волны, что обозначено как .

На фиг.2 изображены традиционная (а) и предлагаемая (б) схема расположения поляризационных элементов в оптической схеме микроскопа, реализующего поляризационную методику. На фиг.2а по ходу лучей показано положение источника света, светофильтра, поляризатора, плоскости предмета, микрообъектива и анализатора. На фиг.2б по ходу лучей показано положение источника света, светофильтра, поляризатора, плоскости предмета, анализатора и микрообъектива.

На фиг.3 приведены графики изменения градаций уровня, серого вдоль однопиксельной прямой, перпендикулярной к изображению резкого края тестового поляризующего объекта, рассчитанные из экспериментальных цифровых изображений, полученных по традиционной и заявляемой схемам.

Заявляемый микроскопный элемент действует следующим образом (фиг.1). Волновой фронт W, сформированный объектом, расположенным в плоскости предмета (не изображенной на фиг.1), падает на микроскопное покровное стекло, Световые лучи проходят через стеклянную или пластмассовую пластинку 1, клеевое покрытие 2 и поляризационную пленку 3. Поляризационная пленка 3 пропускает только одну поляризационную компоненту света, параллельную собственной оси поляризационной пленки 3. На фиг.1 показано, что на выходе из микроскопного элемента имеется свет только в области I.

Различия двух способов проведения наблюдения в поляризованном свете выявляются в процессе функционирования.

В традиционной схеме наблюдения (фиг.2а) свет от источника через светофильтр и линейный поляризатор (будем считать идеальной его способность полностью пропускать одну линейно поляризованную компоненту светового поля E|| и полностью поглощать ортогональную к ней линейно поляризованную компоненту E) проходит через плоскость предмета и микрообъектив. Затем свет проходит анализатор (считаем его идеальным) и в плоскости промежуточного изображения строится изображение объекта. Поверхность каждой линзы микрообъектива деполяризует свет. После прохождения микрообъектива кроме компоненты E||, пропущенной поляризатором, будет присутствовать и компонента E даже в отсутствие объекта.

В заявляемой схеме наблюдения (фиг.2б) свет от источника через светофильтр и линейный поляризатор проходит через плоскость предмета и уже здесь попадает на анализатор. Затем свет проходит микрообъектив и в плоскости промежуточного изображения строится изображение объекта. Это означает, что вносимая поверхностью каждой линзы микрообъектива деполяризация не оказывает влияния на качество изображения объекта.

За счет присутствия поляризационной компоненты E, пропускаемой анализатором, изображение, построенное микрообъективом согласно схеме фиг.2а, будет иметь меньший контраст, чем изображение, построенное согласно схеме фиг.2б. В схеме фиг.2б возникновение поляризационной компоненты E в областях II волнового фронта, показанных на фиг.1, исключается, т.к. анализатор выполнит свою функцию прежде микрообъектива, а значит, и микрообъектив не внесет дополнительную поляризационную засветку в изображение. Таким образом, сущность новизны в заявляемой поляризационной методике заключается в исключении воздействия деполяризации света микрообъективом на качество изображения.

Сравнительные экспериментальные испытания заявляемого микроскопного покровного стекла проводились на микроскопе Dialux 20EB, оснащенном цифровой фотокамерой CANON EOS 500D с повышенной дигитализацией (digitalization) - 14 bit. В качестве поляризационной пленки 3 (фиг.1) применялись полимерные поливинил-спиртовые поляризационные пленки. Исследовалось изменение контраста в изображении резкого края тестового объекта - черно-белого жидкокристаллического экрана, имеющего резкий край по своему периметру, который и наблюдался в поляризованном свете. На фиг.3 приведены данные, полученные с микрообъективом 10× ПЛОМО. Графики на фиг.3 строились в среде программирования MATHCAD путем выборки значений уровней серого вдоль однопиксельной прямой, перпендикулярной изображению резкого края границы. Заявляемая схема расположения поляроидов по сравнению с традиционной дает увеличение контраста изображения на 5,8% для объектива 10×.

Указанное усовершенствование в оптической схеме проведения микроскопической поляризационной методики подтвердило эффективность использования заявляемых покровных стекол и позволило повысить качество изображения по сравнению с традиционными методиками.

Микроскопное покровное стекло, содержащее стеклянную или пластмассовую пластинку, имеющую первую поверхность и вторую поверхность, первая поверхность имеет расположенное на ней клеевое покрытие, на которое нанесена поляризационная пленка с наноструктурированными поверхностями, причем оптическая толщина полученного таким образом микроскопного покровного стекла равна таковой для стандартного покровного стекла, а оптическая ось поляризационной пленки параллельна оптической оси микроскопа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины и биологии, в частности к инструментам для микроскопических исследований и диагностики. .

Изобретение относится к способу лазерной абляции для нанесения покрытия на изделие, имеющее одну или более поверхностей, и к изделию с покрытием. .

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых микро- и наноэлектронных устройств. .

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения нанопорошков систем элемент-углерод, т.е. .

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения наноразмерных порошков плазмохимическим методом. .

Изобретение относится к получению углеродных наноматериалов методом химического осаждения из газовой среды. .
Изобретение относится к прецизионной металлургии износостойких сплавов для получения функциональных покрытий, работающих в экстремальных условиях эксплуатации. .
Изобретение относится к производству электроизоляционных полимерных материалов для переработки в изделия электротехнического назначения. .

Изобретение относится к нанотехнологии. .

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении изделий, содержащих теплообменные поверхности с микро- и нанорельефом с целью интенсификации теплообмена, уменьшения гидравлического сопротивления и отложений.

Изобретение относится к способу синтеза наночастиц карбида вольфрама. .
Изобретение относится к изготовлению сверхпроводящей ленты на основе соединения Nb3Sn и может быть использовано при изготовлении сверхпроводящих магнитных систем различного назначения

Изобретение относится к области оптического приборостроения, нанотехнологий в оптике, в частности к области микроскопических исследований и получению цифровых изображений биологических объектов

Наверх