콘덴서(광학)
Condenser (optics)
콘덴서는 물체를 비추기 위해 점원으로부터 평행 또는 수렴 빔으로 다이버전트 빔을 렌더링하는 광학 렌즈다.
콘덴서는 현미경, 확대기, 슬라이드 프로젝터 및 망원경과 같은 모든 영상 장치의 필수적인 부분이다. 이 개념은 전자 현미경, 중성자 방사선, 싱크로트론 방사선 광학에서 전자와 같이 광학적 변환을 거치는 모든 종류의 방사선에 적용된다.
현미경 콘덴서
콘덴서는 직립 현미경으로 광원 위와 표본 아래에 위치하며, 역현미경으로 광원 위와 아래에 위치한다. 그들은 현미경의 광원으로부터 빛을 모아 시료를 비추는 원뿔 모양의 빛에 집중시키는 작용을 한다. 라이트 콘의 개구부 및 각도는 (다이아프램 크기를 통해) 서로 다른 숫자의 개구부를 가진 서로 다른 목표 렌즈에 대해 조정되어야 한다.
콘덴서는 전형적으로 가변적 인퍼쳐 다이어프램과 하나 이상의 렌즈로 구성된다. 현미경의 조명원에서 나오는 빛은 다이어프램을 통과하고 렌즈에 의해 시료에 집중된다. 시료를 통과한 후 빛이 반전된 원뿔 모양으로 분산되어 목표물의 전면 렌즈를 채운다.
종류들
현미경 콘덴서에는 크게 세 가지 유형이 있다.
- 구면 또는 색채 이상에 대해 수정하려는 시도가 없는 Abbe와 같은 색도 콘덴서. 가장자리에 파란색과 빨간색으로 둘러싸인 광원의 이미지를 연출하는 두 개의 렌즈가 들어 있다.
- 계획형 응축기는 구형 이상에 대해 교정된다.
- 복합 무채색 응축기는 구형 및 색채 이상 모두에 대해 보정된다.
압베 콘덴서
아베 콘덴서는 1870년에 그것을 개발한 발명가 에른스트 아베의 이름을 따서 명명되었다. 원래 자이스를 위해 고안된 아브베 콘덴서는 현미경 단계 아래에 탑재되어 있다. 응축기는 목표물에 들어가기 전에 시료를 통과하는 빛을 집중시키고 제어한다. 두 개의 조정기를 가지고 있는데, 하나는 아브베 콘덴서를 스테이지에서 더 가깝거나 더 멀리 이동시키는 것이고, 다른 하나는 빛의 빔의 직경을 제어하는 홍채 횡경막이다. 제어장치는 밝기, 조도의 균등성 및 대비를 최적화하는 데 사용할 수 있다. 아베 콘덴서는 행성 원뿔이 0.6의 숫자 개구부(NA)만을 나타내기 때문에 400X 이상의 배율에 사용하기 어렵다.
이 콘덴서는 두 개의 렌즈, 즉 반구보다 다소 큰 평면 콘벡스 렌즈와 첫 번째 콘벡스 렌즈로 구성되어 있다. 첫 번째 렌즈의 초점은 전통적으로 표본면과 일치하는 평면면에서 약 2mm 떨어져 있다. 핀홀 캡은 콘덴서의 광축과 현미경의 광축을 정렬하는 데 사용할 수 있다. 아베 콘덴서는 광학 성능이 떨어지더라도 대부분의 현대적인 광현미경 콘덴서 디자인의 기초가 된다.[1][2][3]
무계획적 무채색 응축기
계획형 응축기는 집중 광 경로에서 구형 이상을 교정하는 반면 무채색 복합 응축기는 구형 및 색도 이상 모두를 교정한다.
전문 응축기
다크 필드 및 위상 대비 설정은 Abbe, 평면 또는 무채색 콘덴서에 기초하지만, 광 경로에 다크 필드 스톱 또는 다양한 크기의 위상 링을 추가한다. 이러한 부가적인 요소들은 다양한 방법으로 수용된다. 대부분의 현대 현미경(ca. 1990년대–)에서 그러한 요소들은 조명기와 콘덴서 렌즈 사이의 슬롯에 맞는 슬라이더에 수용된다. 많은 오래된 현미경들은 이 원소들을 터렛형 콘덴서에 넣고, 이 원소들은 콘덴서 렌즈 아래의 터렛에 넣어 제자리에 회전시킨다.
또한 차동 간섭 대비 및 호프만 변조 대비 시스템의 일부로 특수 응축기가 사용되어 투명한 시료의 대비와 가시성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
에피플루오렌스 현미경 검사에서 객관적 렌즈는 형광체에서 방출되는 빛에 대한 돋보기 역할뿐만 아니라 입사광의 콘덴서 역할도 한다.
아로우-아베 콘덴서는 홍채 다이어프램, 필터 홀더, 램프, 램프 광학기를 소형 OLED 또는 LCD 디지털 디스플레이 유닛으로 대체하는 변형 아베 콘덴서다. 디스플레이 장치는 컴퓨터 직접 제어 하에서 다크 필드, 라인버그, 비스듬하고 역동적인 조명을 위한 디지털 합성 필터를 허용한다. 이 기기는 Microbe Hunter 잡지 48호에 실린 Jim Arlow 박사에 의해 처음 설명되었다.
콘덴서 및 숫자 구멍
객관적인 렌즈와 마찬가지로 콘덴서는 숫자 구멍(NA)이 다양하다. 목표의 NA와 조합하여 광학적 분해능을 결정하는 것은 NA이다. 콘덴서마다 최대 및 최소 숫자 개구부가 다르며, 단일 콘덴서의 숫자 개구부는 콘덴서 개구부의 직경 설정에 따라 달라진다. 객관적 렌즈의 최대 수치적 간격(그러므로 분해능)이 실현되기 위해서는 콘덴서의 수치적 개구부가 사용된 목적의 수치적 개구부와 일치해야 한다. 콘덴서(및 현미경의 다른 조명 성분)와 목표 렌즈 사이의 광 경로를 최적화하기 위해 현미경 검사에서 가장 일반적으로 사용되는 기법을 쾰러 조명이라고 한다.
최대 NA는 렌즈와 표본 사이의 매질의 굴절률에 의해 제한된다. 객관적 렌즈와 마찬가지로 최대 숫자 간극이 0.95 이상인 콘덴서 렌즈는 오일몰입(또는 더 드물게 물몰입 시)에 사용되도록 설계되었으며, 콘덴서의 슬라이드/코버슬립과 렌즈 양쪽 모두에 접촉하는 몰입유 층을 배치하였다. 오일 흡입 응축기는 일반적으로 최대 1.25의 NA를 가질 수 있다. 이 오일층이 없다면, 최대 숫자 구멍은 실현되지 않을 뿐만 아니라, 콘덴서는 물체에 빛을 정확하게 집중시킬 수 없을 수도 있다. 숫자 간극이 0.95 이하인 콘덴서는 상단 렌즈에 오일이나 기타 유체가 없이 사용하도록 설계되어 있으며, 건식 콘덴서라고 불린다. 이중 건식/임피션 콘덴서는 기본적으로 상단 렌즈와 슬라이드 사이에 오일이 없어도 같은 정도의 정밀도로 빛을 집중시킬 수 있는 오일몰입 콘덴서다.
역사
최초의 간단한 콘덴서들은 17세기에 미각 전 현미경에 도입되었다. 로버트 훅은 지구상에 가득 찬 소금물과 평면 콘벡스 렌즈의 조합을 사용했으며, '마이크로그래피아'에서 효율성의 이유를 이해한다는 것을 보여주었다. 벤자민 마틴, 아담스, 존스 같은 18세기의 제작자들은 광원의 영역을 무대 위의 물체 영역으로 응축하는 이점을 이해했다. 이것은 단순한 평면 콘벡스나 바이 콘벡스 렌즈, 또는 때로는 렌즈의 조합이었다. 1829년 조셉 잭슨 리스터에 의해 현대 무채색 목표가 개발되면서 더 나은 콘덴서의 필요성이 점점 더 분명해졌다. 1837년까지 무채색 응축기의 사용은 프랑스, 펠릭스 두자르딘, 그리고 체발리에 의해 도입되었다. 영국 제조업체들은 일찍부터 다이어텀과 같은 테스트 대상을 해결하려는 강박관념과 노버트가 만족감을 지배했기 때문에 이러한 개선을 시작했다. 1840년대 후반까지, 로스, 파월, 스미스와 같은 영국 제조업체들은 모두 적절한 중심과 집중력으로 그들의 가장 좋은 스탠드에 고도로 보정된 콘덴서를 공급할 수 있었다. 이러한 발전은 순전히 경험적이었다고 잘못 언급되어 있다. 아무도 경험론에만 의존하여 무채색의 수정 콘덴서를 잘 설계할 수 없다.[citation needed] 유럽 대륙에서, 독일에서, 교정된 콘덴서는 주로 관련된 기본적인 광학 원리에 대한 오해 때문에 유용하거나 필수적인 것으로 여겨지지 않았다. 이리하여 제나의 대표적인 독일 회사인 칼 자이스는 1870년대 후반까지 매우 형편없는 색도 콘덴서에 지나지 않았다. 나체트와 같은 프랑스 제조사들은 뛰어난 무채색 콘덴서를 그들의 스탠드에 제공했다. 독일의 대표적인 세균학자 로버트 코흐가 에른스트 아베에게 박테리아의 만족스러운 사진을 찍기 위해 자신의 Zeiss 현미경을 위해 어쩔 수 없이 세이베르 무채색 응축기를 구입하게 되었다고 불평하자, 아베는 1878년에 매우 훌륭한 무채색 설계를 생산했다.
참조
참고 문헌 목록
- 일반
- "Abbe 콘덴서", Phottsfield MA: Laurin Publishing, 2006.
- 브리태니카 백과사전 "아베, 에른스트"
- "현미경의 광택" , Microbus (website), 2003.
- "현미경의 해부: 2006년 올림푸스 현미경 자원 센터 모티머 아브라모위츠와 마이클 W. 데이비슨의 "변위기 콘덴서".
