개구수(NA)란 무엇인가요? 현미경 대물렌즈를 선택할 때 개구수가 왜 중요한가요?
개구수는 대물렌즈가 빛을 모아 미세한 세부 정보를 해상하는 능력을 측정하는 척도입니다. 개구수가 높을수록 대물렌즈는 표본에서 더 많은 빛을 포착할 수 있으며, 이를 통해 더 작은 특성을 구분하여 더 밝은 이미지를 구현하고 더 높은 해상도를 얻을 수 있습니다. 실제로, 개구수 값이 높은 대물렌즈를 사용하면 개구수가 낮은 대물렌즈보다 더 미세한 구조적 세부 정보를 확인할 수 있습니다.
색수차란 무엇인가요? 아포크로매트 대물렌즈는 색수차를 어떻게 보정하나요?
색수차는 빛의 여러 가지 파장이 동일한 지점에 수렴되지 않아 발생하는 초점 오류로, 이미지에 색상 왜곡 현상(color fringing)을 유발합니다. 표준 아크로매트 대물렌즈는 두 가지 색상(일반적으로 빨간색과 파란색)의 왜곡 현상을 보정하지만, 어느 정도의 색상 블러가 남을 수 있습니다. 아포크로매트 대물렌즈는 세 가지 색상(빨간색, 녹색, 파란색)을 공통 초점으로 수렴시키도록 설계되어 색수차를 거의 제거하므로 정확한 색상의 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다. Olympus 플랜 아포크로매트 렌즈는 이와 같이 높은 수준의 보정을 활용하여 다색 형광 실험에서도 색 후광이 없는 이미지를 만듭니다.
아크로매트, 플로라이트(세미 아포크로매트) 그리고 아포크로매트 대물렌즈의 차이점은 무엇인가요?
이러한 용어들은 대물렌즈의 광학 수차의 정도를 가리킵니다.
- 아크로매트 렌즈는 가장 흔하게 사용되며 두 가지 파장(일반적으로 빨간색 및 파란색)의 색수차를 보정하고, 한 가지 색상의 구면수차를 보정합니다.
- 플로라이트(세미 아포크로매트) 대물렌즈는 특수 유리(플로라이트)를 사용하여 보정 효과를 향상시킵니다. 일반적으로 더 많은 색상을 초점으로 수렴시켜 구면수차를 개선하므로 아크로매트보다 대비가 향상되고 보통 개구수도 높아집니다.
- 아포크로매트 대물렌즈는 가장 보정력이 높으며, 세 가지 이상의 파장을 초점에 수렴시켜 여러 색상의 구면수차를 보정합니다. 아포크로매트 대물렌즈는 최고의 이미지 품질을 제공하며 일반적으로 개구수가 가장 높습니다.
간단히 말하자면, 아크로매트는 일상적으로 사용하기에 가장 비용 효율적인 렌즈이고, 플로라이트는 성능과 비용의 적절한 균형을 제공하며, 아포크로매트는 까다로운 응용 분야를 위해 최고의 해상도와 색 충실도를 제공합니다.
대물렌즈 이름에서 “플랜”(플랜 아크로매트 또는 플랜 아포크로매트에서처럼)은 무엇을 뜻하나요?
플랜(plan)은 평면 대물렌즈를 의미합니다. 즉, 보정을 통해 전체 시야에서 초점이 맞은 편평한 이미지를 만든다는 의미합니다. 이와 같이 보정하지 않으면, 이미지 중심부는 초점이 맞지만 주변부는 초점이 맞지 않게 됩니다. 플랜 대물렌즈는 시야 곡률을 제거하므로 시야의 가장자리도 선명하게 보입니다. 예를 들면, Olympus MPLN 시리즈(플랜 아크로매트) 대물렌즈는 시야 전체에서 최적의 평탄도를 제공하도록 설계되어 균일한 선명도를 달성합니다. 이러한 기능은 플랜 방식이 아닌 렌즈 사용 시 가장자리가 흐릿하게 보이는 디지털 이미징 또는 광시야 접안렌즈에 특히 중요합니다.
Olympus MPLAPON 및 MPLAPON-Oil 대물렌즈란 무엇인가요? 언제 각 대물렌즈를 사용해야 하나요?
Olympus MPLAPON 시리즈는 공기 중에서 사용하도록 설계된 고급 플랜 아포크로매트 대물렌즈로 구성되어 있습니다. 이러한 건식 대물렌즈는 탁월한 색 보정 기능 및 해상도로 유명합니다. 이 대물렌즈는 다양한 응용 분야에서 색수차를 보정하고 이미지 충실도가 매우 높으므로 명시야, 형광 또는 DIC 관찰을 통해 중요한 샘플을 관찰하는 데 적합합니다.
MPLAPON-Oil 은 이 시리즈의 오일 이멀젼 버전입니다. 동일한 고급 아포크로매트 광학 장치를 가지고 있지만, 더 높은 해상도를 위해 훨씬 더 높은 개구수(최대 1.45)를 달성하는 이멀젼 오일을 사용합니다.
낮은 배율을 사용해야 하고 이멀젼 오일을 사용하지 않아야 하는 경우에는 MPLAPON 건식 대물렌즈를 사용하세요. 높은 해상도와 밝기(일반적으로 60배~100배의 배율)가 필요하고 샘플에 이멀젼 오일을 사용할 수 있는 경우에는 MPLAPON-Oil 대물렌즈로 바꾸세요.
이멀젼 오일을 사용하면 건식 대물렌즈보다 해상도가 더 높아지는 이유는 무엇인가요?
이멀젼 오일은 공기(1.0)보다 굴절률이 더 높습니다(~1.51). 이 때문에 대물렌즈가 더 큰 각도에서 빛을 포착할 수 있습니다. 공기를 매체로 사용할 경우, 이론적으로 최대의 개구수는 1.0입니다(sin 90° = 1이고 n=1.0). 실제로, 대부분의 고급 건식 대물렌즈는 최대 개구수가 대략 0.95입니다. 커버슬립과 렌즈 사이에 오일을 사용하면, 굴절률이 ~1.51로 증가되어 대략 1.3~1.4의 개구수를 얻을 수 있습니다. 이처럼 더 높은 개구수 덕분에 해상도가 대폭 향상됩니다. 렌즈가 미세한 세부 구조에서 더 많은 회절된 빛을 모을 수 있기 때문입니다. 요약하면, 오일 이멀젼 렌즈는 동일한 배율에서 건식 렌즈보다 더 미세한 세부 구조를 해상할 수 있습니다. (그리고 더 밝은 이미지를 구현할 수 있습니다.)
오일 없이 오일 이멀젼 대물렌즈를 사용할 수 있나요?
아니요, 지정된 매체를 사용하지 않고 오일 이멀젼 대물렌즈를 사용하면 성능이 저하됩니다. 오일 이멀젼 대물렌즈에서 오일(n≈1.51)은 커버슬립과 렌즈 사이의 공간을 채웁니다. 오일을 사용해야 하는 대물렌즈에 공기(공기의 경우, n=1.0) 또는 물을 사용할 경우, 광선이 잘못된 초점에 수렴되므로 구면수차와 해상도 감소로 광학 성능이 저하됩니다. 제조업체들은 물이나 기타 부적합한 매체와 함께 오일 대물렌즈를 사용하지 않을 것을 권장합니다. 항상 적합한 매체(대물렌즈에 표시된 대로 오일, 물 또는 글리세린 사용)를 사용하세요. 그러지 않으면, 이미지가 흐릿해지거나 대물렌즈에 명시된 해상도를 달성하지 못할 수 있습니다.
현미경 대물렌즈의 보정환은 무엇인가요? 언제 보정환을 사용해야 하나요?
보정환은 커버 유리 두께 또는 이멀젼 매체의 차이를 보정하는 특정 고성능 대물렌즈에 있는 조정 가능한 링입니다. 많은 대물렌즈는 0.17mm의 표준 커버슬립 두께(#1.5 커버 유리)에 맞게 설계되었습니다. 커버슬립이 이보다 더 두껍거나 얇을 경우, 또는 굴절률이 다른 액체로 이미징을 수행할 경우, 구면수차와 블러가 발생할 수 있습니다.
보정환이 있는 대물렌즈를 사용하면, 이러한 편차를 없애기 위해 대물렌즈를 조정할 수 있습니다. 보정환은 기계적으로 내부 렌즈 그룹을 이동하여 초점을 다시 최적화합니다. 커버슬립 두께에 정확히 맞도록 보정환을 조정하면 표준 두께가 아닌 커버 때문에 발생하는 이미지 블러와 수차를 방지할 수 있습니다. 실제로, 이미지가 가장 선명해질 때까지 (특히 높은 초점 깊이에서) 보정환을 돌리기만 하면 됩니다. 최고의 이미지 품질을 유지하려면 바닥이 두꺼운 라이브셀 챔버에서처럼 표준 두께인 0.17mm에서 벗어난 커버슬립 또는 샘플을 사용할 때 보정환을 사용하세요.
대물렌즈에 0.17mm 두께의 커버 유리를 사용하는 것이 왜 그렇게 중요한가요?
고출력 대물렌즈는 0.17mm 커버슬립(#1.5 커버 유리의 일반적인 두께)을 가정하고 캘리브레이션됩니다. 대물렌즈와 샘플 사이에 이보다 훨씬 더 두껍거나 얇은 유리를 사용하면, 광선이 의도한 대로 수렴되지 않아 구면수차가 발생할 수 있으며 색수차까지도 발생할 수 있습니다. 그럴 경우, 흐릿하거나 왜곡된 이미지가 형성됩니다. 많은 고급 대물렌즈는 이러한 수차를 보정하기 위한 보정환이 있습니다. 보정환이 없는 대물렌즈를 사용할 경우, 권장 두께의 커버슬립을 사용하는 것이 중요합니다. 0.17ｍm의 표준 커버 유리를 사용하면 대물렌즈의 광학 설계가 최적의 성능을 발휘하는 데 도움이 되며, 시야 전체에서 선명한 이미지를 만들고 올바르게 초점을 맞출 수 있습니다.
Evident/Olympus 대물렌즈를 다른 브랜드의 현미경과 사용할 수 있나요?
호환성을 보장할 수 없습니다. 특히 최신 무한 보정 시스템의 경우 더욱 그렇습니다. 현미경 대물렌즈는 일반 스레드(예를 들면, RMS 스레드는 여러 Olympus 대물렌즈에 흔히 사용됨)를 사용하는 경우가 많습니다. 그래서 Olympus 대물렌즈를 다른 브랜드의 노즈피스에 끼울 수 있을 지도 모릅니다. 그러나 광학 설계가 다를 수 있습니다. 무한 보정 대물렌즈는 적절한 튜브 렌즈 초점 길이와 보정을 적용하여 사용해야 합니다. 예를 들면, Olympus 무한 보정 대물렌즈는 180mm 튜브 렌즈용으로 설계되었지만, 다른 브랜드는 200mm의 튜브 렌즈를 사용할 수 있습니다. 이들을 같이 사용하면 유효 배율이 달라지고 수차가 발생할 수 있습니다. 또한, 고급 대물렌즈의 경우 제조업체에 따라 스레드 피치 또는 동초점 거리가 다를 수 있습니다. 요약하자면, Evident 또는 Olympus 대물렌즈는 Evident/Olympus 현미경(또는 그러한 대물렌즈를 위해 설계된 현미경)과 사용해야 명시된 성능을 발휘할 수 있습니다. 다른 제조업체의 대물렌즈로 변경하기 전에 항상 스레드 유형, 튜브 길이, 광학 호환성을 확인하세요.
컨포컬 현미경용 대물렌즈를 선택할 때 고려해야 하는 요인은 무엇인가요?
컨포컬 현미경 검사는 고해상도와 효율적인 집광 기능을 요구합니다. 그러므로 일차적인 고려 사항은 높은 개구수와 탁월한 광학 보정 기능입니다. 가능한 한 많은 형광 신호와 세부 정보를 수집하기 위해 개구수가 높은 대물렌즈(예: 60X/1.40 오일 또는 60X/1.20 워터)를 선택하세요. Evident는 컨포컬 기법 및 기타 고배율 기법 사용 시 높은 해상도를 달성하기 위해 개구수의 한계를 넓히고 있습니다. 플랜 아포크로매트 대물렌즈는 탁월한 색수차 보정(여러 형광 채널을 이미징할 경우 중요함)과 편평한 시야를 제공하므로 컨포컬 기법에 권장됩니다. 예를 들면, Olympus X Line™ 시리즈 대물렌즈는 향상된 개구수, 평탄도, 400~1000nm에 걸친 색수차 보정을 모두 제공하므로 다색 컨포컬 이미징에 적합합니다. 또한 작동 거리와 이멀젼 매체도 고려해야 합니다. 두꺼운 표본이나 라이브셀의 경우, 굴절률 불일치를 줄이는 데 워터 또는 실리콘 이멀젼 렌즈가 유용할 수 있습니다. 슬라이드에 고정된 샘플의 경우, 오일 이멀젼 렌즈가 높은 개구수와 해상도를 제공합니다.
미분 간섭 대비(DIC) 현미경 검사를 하려면 특수 대물렌즈를 사용해야 하나요?
DIC는 편광과 Nomarski/Wollaston 프리즘을 사용하여 대비를 형성합니다. 그러므로 DIC용 대물렌즈는 편광을 방해하지 않도록 대체로 변형이 없어야 합니다(내부 복굴절이 없어야 함). 위상차 대물렌즈와 다르게, DIC 대물렌즈는 일반적으로 내장된 링이나 특수 배율이 없습니다. 따라서 높은 광학 품질과 유리의 낮은 변형이 중요한 요구 사항입니다. 당사의 플랜 대물렌즈(예: Olympus UPlan 또는 MPLN 시리즈)는 DIC에 사용할 수 있도록 제조되었습니다. 많은 대물렌즈에 DIC에 사용할 수 있다는 표시가 되어 있으며, 그렇지 않은 경우라도 내부 응력이 최소이므로 잘 작동합니다. 과거에는 “POL”, 즉 변형 없는 버전이 편광 현미경 검사용으로 판매되었지만, 많은 최신 Olympus 아포크로매트 대물렌즈와 플로라이트 대물렌즈는 DIC에 사용할 수 있을 정도로 충분히 변형이 없습니다. 그러므로 DIC에 사용할 수 있는 것으로 알려진 고품질 플랜 아크로매트/플로라이트/아포크로매트를 사용할 수 있으므로(그리고 대물렌즈 배율에 맞게 설정된 적절한 DIC 프리즘 슬라이더를 사용할 수 있으므로), DIC 전용 대물렌즈를 사용할 필요가 없습니다.
라이브셀 이미징(예: 라이브셀 또는 조직을 사용한 긴 타임랩스 현미경 검사)에는 어떤 대물렌즈를 권장하나요?
특수 이멀젼 대물렌즈, 특히 워터 또는 실리콘 이멀젼 렌즈를 사용하면 라이브셀 이미징에 도움이 되는 경우가 많습니다. 이러한 대물렌즈는 라이브셀에 가까운 굴절률을 가진 이멀젼 매체(물: ~1.33 또는 실리콘: ~1.40)를 사용하므로 수성 샘플을 이미징할 때 구면수차가 최소화됩니다.
당사의 실리콘 이멀젼 대물렌즈는 라이브셀 작업에 매우 적합합니다. 실리콘 이멀젼 대물렌즈(예: Olympus UPLSAPO 60XS 실리콘)는 개구수가 높고(약 1.30) 작동 거리가 상대적으로 길어(~0.3mm) 두꺼운 표본을 이미징할 수 있습니다. 실리콘 오일의 주요 장점은 37°C(98.6°F)에서 증발하거나 마르지 않으므로 장기 타임랩스 이미징을 더 안정적으로 수행할 수 있으며 워터 이멀젼보다 유지관리가 덜 힘듭니다. 워터 이멀젼 대물렌즈(개구수: ~1.1–1.2)도 세포 매체와 자연적으로 잘 맞기 때문에 라이브셀에 사용됩니다. 특히 짧은 이미징에 사용됩니다. 그러나, 물은 증발하거나 시간 경과에 따라 초점 드리프트를 유발할 수 있습니다.
장시간 라이브셀 실험을 하는 경우, 건조 또는 구면수차라는 단점 없이 원래의 생물학적 조건에서 고해상도와 밝기를 제공하므로 실리콘 이멀젼 대물렌즈가 가장 좋은 선택인 경우가 많습니다. 기본적으로, 선택한 대물렌즈를 현미경에 사용할 수 있는지, 그리고 장시간 사용을 위해 적절한 이멀젼 오일이나 물 제공 시스템을 갖추었는지 항상 확인하세요.