Imerze (imerzní metoda mikroskopického pozorování) v optické mikroskopii je zavedení kapaliny mezi čočku mikroskopu a uvažovaný objekt za účelem zvýšení jasu a rozšíření mezí zvětšení obrazu.
Imerzní systém je optický systém, ve kterém je prostor mezi první čočkou a objektem vyplněn kapalinou. Takto aplikovaná kapalina se nazývá imerze .
Ze základního vzorce pro rozlišovací schopnost mikroskopu: d = 0,61λ / A vyplývá, že mez rozlišení je určena vlnovou délkou λ a numerickou aperturou objektivu A. Jelikož není vždy možné vlnovou délku měnit ( zvláště pokud je studie prováděna v bílém světle), pak pro dosažení lepšího rozlišení bývá použití objektivu, který má větší numerickou aperturu.
U "suché" čočky s indexem lomu média před její přední čočkou n=1 však nesmí maximální hodnota numerické apertury objektivu překročit hodnotu cca 0,95.
K vyřešení tohoto problému se odebírá imerzní kapalina, jejíž index lomu n 2 a index lomu přední čočky n 3 jsou zvoleny určitým způsobem. Paprsky vycházející z jednoho bodu OP objektu procházejí bez lomu imerzní fólií a mohou být „přijímány“ přední čočkou objektivu.
V tomto případě se numerická apertura zvětší a limit rozlišení se sníží faktorem n 2 .
Při výpočtu čoček mikroskopu se při korekci aberací optické soustavy (korekce zakřivení pole, sférické a chromatické aberace) berou v úvahu optické parametry imerzní kapaliny (index lomu a disperze ).
Aplikovat:
Jako první imerzní kapalina byl použit přírodní cedrový olej. Jeho hlavní nevýhodou však byla změna vlastností v čase. Na vzduchu kapalina postupně kondenzovala až do pryskyřičnění a tvrdnutí, měnil se index lomu.
Ve 20. století se začal vyrábět a nyní používá pouze syntetický imerzní olej, který tuto nevýhodu nemá.
Předpokládá se, že první sériový mikroskop s vypočítaným objektivem pro olejovou imerzi se objevil v roce 1878 .
Hlavní parametry imerzního oleje jsou standardizované.
Podle GOST 13739-78 "Imerzní olej": index lomu n d = 1,515±0,001; propustnost ve vrstvě o tloušťce 1 mm ve spektrálním rozsahu 500-720 nm - 95%, 400-480 nm - 92%. Imerzní olej je nutné používat při teplotě kolem +20 °C.
Podle mezinárodní normy ISO 8036/1 „Imerzní olej“: index lomu n e = 1,518 + 0,0005; propustnost ve vrstvě o tloušťce 10 mm ve spektrálním rozsahu 500-760 nm - 95%, 400 nm - 60%.
Podle mezinárodní normy ISO 8036-1/2 "Imerzní olej pro luminiscenci": propustnost ve vrstvě o tloušťce 10 mm ve spektrálním rozsahu 500-700 nm - 95%, 365-400 nm - 60%.
Určitý rozdíl v normách znamená zejména možné zhoršení výkonu konkrétního objektivu olejem, který mu neodpovídá. Výsledkem toho může být:
Glycerin – našel využití jako imerzní kapalina díky přenosu ultrafialového rozsahu elektromagnetických vln. Používá se ve formě vodného roztoku o určité koncentraci. První cíl glycerinové imerze byl vypočítán v roce 1867 .
Používá se destilovaná voda. Předpokládá se, že poprvé byl v roce 1850 zaveden do sériového mikroskopu vypočítaný objektiv s vodní imerzí .
Konstrukce řady imerzních objektivů zahrnuje korekční rámečky. Jejich instalace určuje přesnou vzájemnou polohu čočkové soustavy objektivu a krycího skla. Přesnost nastavení této relativní polohy má největší vliv na kompenzaci sférické aberace optické soustavy mikroskopu.
Tubus objektivu je obvykle označen:
V souladu s tím je na korekční rámeček aplikována specifická hodnota, pod kterou je tato kombinace čočky a rámečku kompenzována. Změna opravných rámů je nutná v následujících případech:
Objektiv určený pro práci s různými imerzními kapalinami (zpravidla „voda-olej-glycerin“ nebo dva imerzní systémy v různých kombinacích), stejně jako ve verzích „suchá imerze“, vyžaduje kompenzaci rozdílu v indexech lomu .
Práce se standardním krycím sklíčkem (n = 1,52) vyžaduje také korekci tloušťky krycího sklíčka, pokud je čočka navržena pro ponoření do vody (n = 1,33) nebo glycerolu (n = 1,47). Taková zařízení mají na těle písmenné značky označující správnou polohu korekčního kroužku pro konkrétní typ kapaliny a v rámci této značky jsou uvedeny tloušťky krycích skel, u kterých je kompenzace sférické aberace minimální.
Robert Hooke byl prvním vědcem , který vysvětlil techniku ponoření na přednášce Lectures and Collections v roce 1678 . Text zprávy publikoval v témže roce ve své knize „Microscopium“. Právě od této události začíná historie imerzních čoček.
David Brewster v roce 1812 navrhl imerzi jako prostředek pro korekci chromatických aberací čočky a kolem roku 1840 Giovanni Battista Amici (1786-1868) vyrobil první imerzní čočky. Jako imerzní kapalina byly použity anýzové oleje, protože jejich index lomu byl nejblíže indexu lomu skla.
Úkol zvýšit clonu však v tomto případě stanoven nebyl. Amici tento problém pochopila. Ale kvůli vysokým nákladům na preparáty mikroskopové 19. století ještě nevěnovali olejové imerzi patřičnou pozornost. V důsledku toho se ponořil do vody. V roce 1853 navrhl vodní imerzní čočku a vystavil ji v roce 1855 v Paříži.
Robert Tall (1820-1883) v roce 1858 vytvořil čočku s výměnnými předními čočkami: jednu pro suchý provoz a druhou pro ponoření do vody.
Edmund Hartnal (1826-1891) v roce 1859 předvedl své první vodní imerzní objektivy s korekčním kroužkem. Za dalších 5 let prodal asi 400 kusů. To způsobilo boom ve výrobě vodních imerzních čoček u mnoha německých výrobců mikroskopů, jako je Bruno Hazert v Eisenachu, Kellner ve Wetzlaru, G&S Merz v Mnichově a Hugo Schroder v Hamburku. Za nejlepší však byly považovány Hartnalovy imerzní objektivy.
Paříž. 1867 Ernst Gundlach (1834-1908), který si přál použít imerzní médium s vyšším indexem lomu než voda, navrhl a představil na Světové výstavě čočku pro glycerin.
Optické dílny Zeiss v Jeně vyrobily v roce 1871 první čočky ponořené do vody. A již v roce 1872 představil Carl Zeiss Abbeho vodní imerzní čočky. Katalog Zeiss v té době nabízel 3 objektivy, z nichž všechny měly zorné pole 180°. Měly různé pracovní vzdálenosti, ale konstantní numerickou aperturu 1,0; čočka číslo 3 měla korekční kroužek pro kompenzaci sférické aberace.
V roce 1871 Toll představil nový objev: pro homogenní (olejovou) imerzi použil kanadské balzámové imerzní médium , které má stejný index lomu jako tehdy běžně používané korunové sklo. V srpnu 1873 vyrobil tříčočkový objektiv pro homogenní olejovou imerzi s numerickou aperturou A = 1,25. Tento úspěch byl uznán jako rekord pro mikroskopy. Ve stejném měsíci však jím navržený objektiv pro glycerinovou imerzi dosáhl numerické apertury A = 1,27.
Od srpna 1877 začal Carl Zeiss vyrábět olejové imerzní čočky Abbe. Právě ony se nejvíce proslavily jako čočky pro „olejovou“ imerzi. V roce 1879 Ernst Abbe oznámil Lékařské a přírodovědecké společnosti v Jeně , že jeho koncepce cílů olejové imerze byla ovlivněna prací J. W. Stevensona.
V roce 1879 Ernst Abbe shrnul vývoj imerzních systémů a své experimenty v článku „New Methods for Improving Spherical Correction“ (On New Methods for Improving Spherical Correction), publikovaném v Royal Microscopical Society. Hlavním doplňkem, který učinil, bylo, že homogenní imerzní systémy umožňují získat maximální aperturu s jakýmkoli dostupným optickým materiálem.
Robert Koch byl jedním z prvních výzkumníků, kteří použili Abbeovy olejové imerzní objektivy a Abbeův kondenzátorový systém.
V roce 1904 vyrobil Carl Zeiss 10 000. olejovou imerzní čočku.