Häufig gestellte Fragen zu Mikroskopobjektivlinsen (FAQ)

Was ist die numerische Apertur (NA), und warum ist sie bei Mikroskopobjektiven wichtig?

Die numerische Apertur bestimmt das Vermögen des Objektivs, Licht zu sammeln und feine Details zu erkennen. Eine höhere NA bedeutet, dass die Linse mehr Licht von der Probe einfangen und kleinere Merkmale unterscheiden kann, was zu helleren Bildern mit höherer Auflösung führt. In der Praxis können Sie mit Objektiven mit größeren NA-Werten feinere Strukturdetails erkennen als mit niedrigeren NA-Werten.

Was ist die chromatische Aberration, und wie korrigieren apochromatische Objektive sie?

Bei der chromatischen Aberration handelt es sich um einen Fokussierungsfehler, bei dem die verschiedenen Wellenlängen des Lichts nicht am selben Punkt zusammenlaufen, wodurch Farbsäume im Bild entstehen. Achromatische Standardobjektive korrigieren diesen Fehler für zwei Farben (in der Regel Rot und Blau), wobei jedoch eine gewisse Farbunschärfe verbleiben kann. Apochromatische Objektive sind so ausgelegt, dass sie drei Farben (Rot, Grün, Blau) in einen gemeinsamen Fokus bringen, wodurch die chromatische Aberration praktisch eliminiert wird und ein farbgetreues, scharfes Bild entsteht. Die plan-apochromatischen Objektive von Olympus nutzen dieses hohe Maß an Korrektur, um selbst bei mehrfarbigen Fluoreszenzexperimenten Bilder ohne Farbsäume zu erzeugen.

Was ist der Unterschied zwischen achromatischen, Fluorit- (semi-apochromatischen) und apochromatischen Objektiven?

Diese Begriffe beziehen sich auf den Grad der optischen Korrektur in Objektiven.

• Achromatische Objektive sind die gebräuchlichsten und korrigieren die chromatische Aberration bei zwei Wellenlängen (in der Regel rot und blau) und die sphärische Aberration bei einer Farbe.
• Fluorit- (Semi-apochromatische) Objektive verwenden spezielles Glas (Fluorit), um eine bessere Korrektur zu erzielen, die in der Regel mehr Farben in den Fokus bringt und die sphärische Aberration verbessert, was zu einem höheren Kontrast und oft einer höheren NA als bei Achromaten führt.
• Apochromatische Objektive sind am stärksten korrigiert, bringen drei oder mehr Wellenlängen in den Fokus und korrigieren sphärische Aberrationen in mehreren Farben. Sie bieten die beste Bildqualität und haben in der Regel die höchsten numerischen Aperturen.

Kurz gesagt: Achromate sind für den Routineeinsatz kostengünstig, Fluorite bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten, und Apochromate liefern die beste Auflösung und Farbtreue für anspruchsvolle Anwendungen.

Was bedeutet „Plan“ in Objektivbezeichnungen (wie Plan-Achromat oder Plan-Apochromat)?

Plan bezeichnet ein Flachfeldobjektiv, d. h. es ist so korrigiert, dass es ein ebenes, scharfes Bild über das gesamte Sehfeld erzeugt. Ohne diese Korrektur wäre das Bildzentrum scharf, der Rand des Bildes jedoch unscharf. Plan-Objektive eliminieren die Schärfeverkrümmung, wodurch auch die Ränder des Bildes schärfer sind. Die Olympus Objektive der MPLN-Serie (Plan-Achromat) beispielsweise sind so konstruiert, dass sie im gesamten Bildfeld eine optimale Planität und damit homogene Klarheit bieten. Dies ist besonders wichtig für die digitale Bildgebung oder Weitfeldokulare, bei denen ein nicht planes Objektiv unscharfe Ränder zeigen würde.

Was sind die Olympus MPLAPON- und MPLAPON-Oil-Objektive, und wann sollte ich sie verwenden?

Die MPLAPON-Serie von Olympus umfasst hochwertige Plan-Apochromat-Objektive, die für die Verwendung an der Luft konzipiert sind. Diese trockenen Objektive sind bekannt für ihre hervorragende Farbkorrektur und Auflösung. Sie korrigieren chromatische Aberrationen in einem breiten Anwendungsbereich und haben eine sehr hohe Bildtreue, was sie ideal für die Beobachtung kritischer Proben im Hellfeld, in der Fluoreszenz oder in DIC-Kontrastverfahren macht.

MPLAPON-Oil ist die Ölimmersionsversion dieser Baureihe. Es verfügt über die gleiche hochmoderne apochromatische Optik, verwendet jedoch Immersionsöl, um eine noch höhere numerische Apertur (NA bis zu 1,45) für eine erweiterte Auflösung zu erreichen.

Verwenden Sie ein MPLAPON trockenes Objektiv, wenn Sie eine geringere Vergrößerung benötigen und der Verzicht auf Immersionsöl wichtig ist. Wechseln Sie zu einem MPLAPON-Oil-Objektiv, wenn Sie eine höhere Auflösung und größere Helligkeit benötigen (typischerweise bei 60- bis 100-facher Vergrößerung) und Ihre Probe mit Immersionsöl verwendet werden kann.

Warum erhöht die Verwendung von Immersionsöl die Auflösung eines Objektivs im Vergleich zu einem trockenen Objektiv?

Immersionsöl hat einen höheren Brechungsindex (~1,51) als Luft (1,0), wodurch das Objektiv Licht in größeren Winkeln einfangen kann. Mit Luft als Medium beträgt die theoretische maximale NA 1,0 (da sin 90° = 1 und n=1,0). In der Praxis erreichen die meisten hochwertigen trockenen Objektive eine maximale NA von 0,95. Durch die Verwendung von Öl zwischen Deckglas und Linse erhöht sich der Brechungsindex auf ~1,51, was NA-Werte um 1,3–1,4 ermöglicht. Diese höhere NA verbessert die Auflösung erheblich, da das Objektiv mehr gebeugtes Licht von feinen Details aufnimmt. Kurz gesagt: Ölimmersionsobjektive können feinere Details auflösen (und hellere Bilder erzeugen) als trockene Objektive mit derselben Vergrößerung.

Kann ich ein Ölimmersionsobjektiv ohne Öl verwenden?

Nein, die Verwendung eines Ölimmersionsobjektivs ohne das angegebene Medium verschlechtert die Leistung. Ölimmersionsobjektive sind so konstruiert, dass Öl (n≈1,51) den Spalt zwischen Deckglas und Linse ausfüllt. Wenn Sie Luft (mit Luft, n=1,0) oder Wasser verwenden, wenn ein Objektiv für Öl vorgesehen ist, leidet die Optik unter sphärischer Aberration und Auflösungsverlust, weil die Lichtstrahlen falsch fokussiert werden. Die Hersteller raten dringend davon ab, Ölimmersionsobjektive mit Wasser oder anderen unpassenden Medien zu verwenden. Verwenden Sie immer das vorgesehene Medium (Öl, Wasser oder Glyzerin, wie auf dem Objektiv angegeben). Andernfalls kann das Bild unscharf sein und nicht das vom Objektiv angegebene Auflösungsvermögen erreichen.

Was ist ein Korrekturring an einem Mikroskopobjektiv, und wann sollte er verwendet werden?

Ein Korrekturring ist ein einstellbarer Ring an bestimmten Hochleistungsobjektiven, der Unterschiede in der Deckglaskorrektur oder im Immersionsmedium ausgleicht. Viele Objektive sind für eine Standarddeckglasdicke von 0,17 mm (Deckglas Nr. 1,5) ausgelegt. Wenn Ihr Deckglas dicker oder dünner ist oder wenn Sie in eine Flüssigkeit mit anderem Brechungsindex abbilden, kann dies zu sphärischer Aberration und Unschärfe führen.

Objektive mit Korrekturring ermöglichen es Ihnen, das Objektiv auf diese Schwankungen abzustimmen – der Ring verschiebt mechanisch die internen Linsengruppen, um den Fokus zu optimieren. Durch Einstellen des Korrekturrings auf die exakte Deckglasdicke können Sie Unschärfen und Aberrationen verhindern, die durch eine nicht standardmäßige Deckglasdicke verursacht werden. In der Praxis drehen Sie den Ring einfach so lange, bis das Bild (vor allem bei hoher Fokustiefe) am schärfsten ist. Verwenden Sie den Korrekturring immer dann, wenn Ihr Deckglas oder Ihre Probe von der Standarddicke von 0,17 mm abweicht, z. B. bei Lebendzellkammern mit dickeren Böden, um die beste Bildqualität zu erhalten.

Warum ist die Deckglasdicke von 0,17 mm für Objektive so wichtig?

Hochleistungsobjektive werden unter der Annahme eines Deckglases von 0,17 mm kalibriert (die typische Dicke eines Deckglases der Stärke 1,5). Wenn Sie ein wesentlich dickeres oder dünneres Glas zwischen Objektiv und Probe verwenden, werden die Lichtstrahlen nicht wie vorgesehen konvergieren, was zu sphärischen und sogar chromatischen Aberrationen führt. Dies führt zu verschwommenen oder verzerrten Bildern. Moderne Objektive verfügen in der Regel über einen Korrekturring, um diese Aberrationen auszugleichen. Bei Objektiven ohne Korrekturring ist es wichtig, die empfohlene Deckglasdicke zu verwenden. Die Verwendung des Standard-Deckglases von 0,17 mm trägt dazu bei, dass das optische Design des Objektivs optimal funktioniert und ein scharfes Bild und eine korrekte Fokussierung über das gesamte Feld gewährleistet sind.

Sind die Objektive von Evident/Olympus mit Mikroskopen anderer Hersteller kompatibel?

Die Kompatibilität ist nicht garantiert, insbesondere bei modernen unendlich-korrigierten Systemen. Mikroskopobjektive verwenden oft gemeinsame Gewinde (z. B. ist das RMS-Gewinde bei vielen Olympus-Objektiven üblich), so dass Sie möglicherweise ein Olympus Objektiv in den Objektivrevolver einer anderen Marke einschrauben können. Das optische Design kann sich jedoch unterscheiden: Es muss mit der richtigen Tubuslinsenbrennweite und den richtigen Korrekturen verwendet werden. So sind beispielsweise die unendlich-korrigierten Objektive von Olympus für eine 180-mm-Tubuslinse ausgelegt, während ein anderes Fabrikat eine 200-mm-Tubuslinse verwendet. Wenn man diese Objektive mischt, kann sich die effektive Vergrößerung ändern und es können Aberrationen auftreten. Außerdem verwenden nicht alle Hersteller den gleichen Gewindeabstand oder den gleichen parfokalen Abstand für High-End-Objektive. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Evident oder Olympus Objektive mit Evident/Olympus Mikroskopen (oder speziell dafür entwickelten Objektiven) verwendet werden sollten, um die angegebene Leistung zu erzielen. Prüfen Sie immer den Gewindetyp, die Tubuslänge und die optische Kompatibilität, bevor Sie Objektive verschiedener Hersteller austauschen.

Welche Faktoren sollte ich bei der Wahl eines Objektivs für die Konfokalmikroskopie berücksichtigen?

Da die Konfokalmikroskopie eine hohe Auflösung und eine effiziente Lichtsammlung erfordert, kommt es in erster Linie auf eine hohe NA und eine hervorragende optische Korrektur an. Wählen Sie ein Objektiv mit hoher NA (z. B. 60X/1,40 Öl oder 60X/1,20 Wasser), um so viele Fluoreszenzsignale und Details wie möglich zu erfassen. Bei konfokalen und anderen Hochvergrößerungstechniken gehen wir bis an die Grenzen der NA, um eine bessere Auflösung zu erreichen. Plan-Apochromat-Objektive werden für konfokale Verfahren bevorzugt, da sie eine hervorragende Farbkorrektur (wichtig bei der Abbildung mehrerer Fluoreszenzkanäle) und ein flaches Sehfeld bieten. Unsere Objektive der Olympus X Line™ Serie kombinieren beispielsweise eine verbesserte NA, Ebenheit und Farbkorrektur im Bereich von 400-1000 nm, was ideal für die konfokale Mehrfarbenbildgebung ist. Berücksichtigen Sie auch den Arbeitsabstand und das Immersionsmedium. Bei dicken Proben oder Lebendzellen kann ein Immersionsobjektiv aus Wasser oder Silikon vorteilhaft sein, um Brechungsindexabweichungen zu verringern. Bei fixierten Proben auf Haltern bietet ein Ölimmersionsobjektiv eine höhere NA und Auflösung.

Benötige ich spezielle Objektive für die Mikroskopie mit differentiellem Interferenzkontrast (DIC)?

DIC verwendet polarisiertes Licht und Nomarski/Wollaston-Prismen, um Kontrast zu erzeugen. Daher sollten Objektive für DIC weitgehend spannungsfrei sein (frei von interner Doppelbrechung), damit sie das polarisierte Licht nicht stören. Im Gegensatz zu Phasenkontrast-Objektiven haben DIC-Objektive in der Regel keine eingebauten Ringe oder spezielle Modifikationen – die Hauptanforderung ist eine hohe optische Qualität und geringe Dehnung im Glas. Unsere Plan-Objektive (z. B. die Olympus UPlan- oder MPLN-Serie) sind so gefertigt, dass sie mit DIC kompatibel sind. Viele von ihnen sind für die Verwendung mit DIC gekennzeichnet oder bieten einfach nur eine gute Leistung aufgrund der sehr geringen inneren Belastung. In der Vergangenheit wurden „POL“- oder spannungsfreie Versionen für die Polarisationsmikroskopie verkauft, aber viele moderne Apochromat- und Fluoritobjektive von Olympus sind ausreichend spannungsfrei für DIC. Sie benötigen also kein spezielles DIC-Objektiv, da Sie einen hochwertigen Plan-Achromaten/-Fluorit/-Apochromaten verwenden können, der bekanntermaßen mit DIC funktioniert (und stellen Sie sicher, dass Sie den richtigen DIC-Prismenschieber für Ihre Objektivvergrößerung verwenden).

Welche Objektive werden für die Bildgebung von Lebendzellen empfohlen (z. B. für lange Zeitraffer-Mikroskopie von Lebendzellen oder Geweben)?

Für die Abbildung von Lebendzellen werden häufig spezielle Immersionsobjektive verwendet, insbesondere Wasser- oder Silikonimmersionsobjektive. Diese Objektive haben Immersionsmedien mit Brechungsindizes, die näher an denen von Lebendzellen liegen (Wasser ~1,33 oder Silikonöl ~1,40), um sphärische Aberrationen bei der Abbildung in wässrigen Proben zu minimieren.

Unsere Silikonimmersionsobjektive sind für Arbeiten an lebenden Zellen bestens geeignet. Silikonimmersionsobjektive (z. B. Olympus UPLSAPO 60XS Silikon) haben eine hohe NA (ca. 1,30) und einen relativ großen Arbeitsabstand (~0,3 mm), um in dicke Proben abzubilden. Der Hauptvorteil von Silikonöl besteht darin, dass es bei 37 °C nicht verdampft oder austrocknet, wodurch Langzeit-Zeitrafferaufnahmen stabiler und weniger wartungsintensiv sind als beim Eintauchen in Wasser. Wasserimmersionsobjektive (NA ~1,1–1,2) werden auch für lebende Zellen verwendet, insbesondere für Kurzzeitaufnahmen, da sie von Natur aus mit dem Zellmedium kompatibel sind. Wasser kann jedoch mit der Zeit verdampfen oder eine Fokusdrift verursachen.

Für ausgedehnte Lebendzellexperimente sind Silikonimmersionsobjektive oft die erste Wahl, da sie eine hohe Auflösung und Helligkeit unter natürlichen biologischen Bedingungen bieten, ohne die Nachteile der Trocknung oder sphärischen Aberration. Vergewissern Sie sich stets, dass das von Ihnen gewählte Objektiv mit Ihrem Mikroskop kompatibel ist und dass Sie über ein geeignetes Immersionsöl- oder Wasserzufuhrsystem für den Langzeiteinsatz verfügen.