Голографический микроскоп

/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ М АВТОРСКОМУ 4009082/24-1015.01.8630.05.87, Бюл.;,Ф 20С,В. Абдуладзе, И.МКутикова, А.В. Лукиа, Р.А. Нигмедзянов(56) Скворцов Г.Е Поляков Н.И. и др Машиностроение, 1Украинский физ 1985, т. 30, В 7,Панов Микрос 69, с. ческий с. 994 В.А.,опы. Л414-41 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(57) Изобретение может быть использовано при исследовании фазовых микрообъектов преимущественно в биологиии медицине для изучения клеток крови,микрососудов и т.д. Цель изобретения -повьппение точности измерений и расширение функциональных возможностеймикроскопа. В устройстве микрообъектив 6 выполнен в виде рельефнофаэовой осевой голограммной линзы, нанесенной на заднюю поверхность покровного стекла 4, установленного с возможностью линейных перемещений в1314295плоскости установки. Часть излучения ствием волн обоих пучков интерференмонохроматического источника 1 света, ционная картина регистрируется прием- . направленная светоделителем 2 на ис- ной системой 12. Перемещением повоследуемый объект 5, преобразуетсяротного зеркала 7 по поверхности элмикрообъективом 6 в сходящийся пучок, . липсоида в направлении смещения пок" после зеркала 7 поступает на голо- ровного стекла 4 достигается измене- грамму 11, Туда же направляется и ние угла падения пучка лучей на го" часть излучения, вышедшая иэ оптичес- лограмму 11 беэ изменения длины его ких элементов 8 - 10 в виде расходя- пути и смещения в плоскости голограм, щегося пучка. Образованная взаимодей- мы. 1 ил.1Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при исследовании фазовыхмикрообъектов преимущественно в биологии и медицине для изучения клетоккрови, микрососудов и т.д,Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей голографического микроскопа 0На чертеже изображена оптическаясхема голографического микроскопа.Голографический микроскоп содержитмонохроматический источник 1 света,светоделитель 2, объектную ветвь, 15включающую предметное 3 и покровное4 стекла с расположенным между нимиисследуемым объектом 5, микрообъектив6 и поворотное зеркало 7, опорнуюветвь, включающую оптические элементы 8 - 10, голограмму 11, размещенную,на пересечении объектной и опорнойветвей, и приемную систему 12. Микрообъектив 6 выполнен в виде рельефно-фазовой осевой голограммной линзы, 25нанесенной на заднюю поверхность покровного стекла 4, установленного свозможностью линейных перемещенийв плоскости установки. Положения колец рельефно-Фазовой структуры голограммной линзы (микрообъектива) 6,состоящей иэ двух эон - круговой икольцевой, смещенных по фазе на Ф/2относительно друг друга, определяетсясоотношением35у .яГ -д) ГК 2+ рв 1 1,:3.(ш+1 с),402показатель преломления и толщина покровного стекла 4 соответственно;расстояние от задней поверхности покровного стекла 4 до голограммы 11радиус ш-го кольца голограммной линзы (микро- объектива) 6;длина волны источника 1 света; где и и д -1/4 при 0 С ЯРкр К 0 при рряРкон- радиус круговой эоны голо 7 крграммной линзы 6;2 ри - световой диаметр голограммной линзы,Поворотное зеркало 7 установленоза микрообъективом 6 с воэможностьюповорота вокруг оси, совмещенной сотражающей поверхностью зеркала и установленной, в свою очередь, с воз"можностью перемещения по эллиптической направляющей, один фокус которойсовмещен с точкой пересечения нормали к задней поверхности: покровногостекла 4, опущенной от центра светоделителя 2, с данной поверхностью,а другой - с центром голограммы 11.Эллиптическая направляющая установле-.на с возможностью поворота вокругбольшой полуоси эллипса, а само зеркало 7 ориентировано по касательнойк эллипсоиду вращения с указаннымиФокусами.3 1314Голографический микроскоп работает следующим образом.Излучение монохроматического источника 1 света направляется на светоделитель 2, после которого образуются два пучка: отраженный объектный и прямо прошедший опорный, Объектный пучок, пройдя через предметное стекло 3, просвечивает исследуемый объект 5, расположенный практически на пе редней поверхности покровного стек-, ла 4, проходит через него и преобразуется в сходящийся рельефно-фазовой голограммной линзой (микрообъективом) 6. Зеркало 7 направляет преобразован ный расходящийся пучок на голограмму 11. Опорный пучок, прошедший через светоделитель 2, оптическими элементами 8 - 10 преобразуется в расходящийся и также направляется на голо- д грамму 11. Приемной системой 12 регистрируется интерференционная картина, образованная взаимодействием волны, восстановленной голограммой 11 при освещении опорной волной, с объект-.25 ной волной, прошедшей через объект.При использовании прибора в режиме голографического интерференционного микроскопа покровное стекло 4 линейно смещается таким образом, чтобы пу чок, прошедший через объект 5 и покровное стекло 4, оказался на голограммной линзе (микрообъектива) 6 в кольцевой зоне. В этом случае работает внеосевая часть голограммной линзы, поэтому обеспечивается пространственная фильтрация всех нерабОчих пучков от объектногоПоскольку голограммная линза (микро. 40 объектив) 6 нанесена на заднюю поверх-ность покровного стекла 4,то удается существенно уменьшить апертуру пучков дифрагированных на объекте 5. Лучи, прошедшие через покровное стекло, не 45 претерпевают отклонений от оптической оси при переходе через границу стекло - воздух, как это происходит при использовании классических "су" хих" микрообъективов. Выполнение рельефно-фазовой структуры голограммной линзы (микрообъектива) 6 в соответствии с соотношением (1) обеспечивает полную компенсацию сферической аберрации покровного стекла 4. При этом для точки на оси достигается дифракционный предел разрешения, т.е. для малого, поля визуализации голо граммный микрообъектив является без" 295 4,аберрационным. Предлагаемое распределение по поверхности покровного стек-ла 4 рельефно-фазовой структуры голограммной линзы (микрообъектива) 6обеспечивает сдвиг по фазе на У/2центральной круговой эоны относительно кольцевой, Поскольку голограммнаялинза вместе с покровным стеклом образует фактически одну компоненту,то на ней, в отличие от многокомпонентных классических объективов,практически отсутствуют переотраженные пучки, при взаимодействии которыхобразуется произвольная структура инФтерференционных полос, ухудшающаякачество получаемых картин (уменьшается контраст полос настройки, появляется их рваность).Таким образом, выполнение микраобъектива голографического микроскопав виде рельефно-фазовой осевой голограммной линзы, нанесенной на заднююповерхность покровного стекла в соответствии с вышеуказанным соотношением, при визуализации малых полейобеспечивает повьппение точности интерференционных измерений.Установка покровного стекла 4 свозможностью линейных перемещений вплоскости установки, а поворотногозеркала 7 объектной ветви - по касательной к поверхности вьппеуказанногоэллипсоида вращения с возможностьюперемещения по ней в любых направлениях и перемещение кинематически связанных покровного стекла и поворотного зеркала в совпадающих направленияхобеспечивают возможность перестройкимикроскопа в широком диапазоне частоти направлений интерференционных полос без смещения объектного пучка вплоскости голограммы 11, Действительно, благодаря линейным перемещениямпокровного стекла 4 вдоль радиуса голограммной линзы (микрообъектива) 6относительно его положения при записи голограммы 11 происходит перестройка частоты интерференционных по-олос. Любое другое направление перемещения изменяет еще и ориентацию полос. При этом объектный пучок, направленный на поворотное зеркало 7,изменяет свое направление,и угол, Перемещая поворотное зеркало по поверхности эллипсоида в том же направлении, что и покровное стекло, и одновременно с ним, удается (без изменения длины пути и смещения пучка вплоскости голограммы 11) изменитьСоставитель В. Кравченко Техред В,Кадар Корректор С. Черни Редактор А, Ревин Заказ 2210/47 Тираж 522 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д 45Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 131429 кус которой совмещен с точкой пересечения нормали к задней поверхности покровного стекла, опущенной иэ цент-; ра светоделителя с данной поверх" ностью, а другой - с центром голограммы, эллиптическая направляющая Ф 5 8установлена с возмоаностью поворотавокруг большой полуоси эллипса, асамоповоротное зеркало ориентировано по касательной к эллипсоиду вращения с указанными фокусами.