Objectieven - De wereld onder de microscoop

Om het preparaat te kunnen bekijken met verschillende objectieven zijn deze gemonteerd in een objectiefrevolver. De meeste microscopen hebben een revolver die tussen de drie en zes objectieven kunnen bevatten. De Leitz Orthoplan beschikt over een revolver met vijf objectieven. Door verdraaiing van de revolver kan met een ander objectief naar het preparaat worden gekeken. De objectieven zijn zodanig in de revolver gecentreerd dat telkens hetzelfde deel van het preparaat wordt bekeken. Bij de meeste objectieven zijn de lenzen in het objectief vast gemonteerd. Slechts de voorste lens van het objectief is zichtbaar en dus ook het meest gevoelig voor beschadiging en vuil. Met name de objectieven die een hogere vergrotingsfactor bezitten komen dicht tot zeer dicht in de omgeving van het dekglas van het preparaat (bijv. een Leitz 63x Planapochromaat heeft een werkafstand van 0,15mm[1]). Om beschadiging van de toplens te voorkomen hebben deze objectieven een verend mechanisme die het voorste deel telescopisch naar binnen doet schuiven wanneer er toch contact gemaakt wordt met het dekglas. Objectieven kunnen door hun constructieve wijze ingedeeld worden in verschillende categorieën. Zo zijn er: Achromaten, Apochromaten, Fluoriten, PlanAchromaten, PlanApochromaten en PlanFluoriten[3]. Achromatische objectieven zijn voor twee kleuren gecorrigeerd en geven geen scherp beeld tot aan de rand aan toe. Deze objectieven zijn vrij simpel in constructie en daarom ook relatief goedkoop. De planAchromaat heeft dezelfde kleurcorrectie echter door een extra lens is het gehele zichtveld scherp. Met name voor microfotografie een zeer belangrijk gegeven. Het Apochromatisch objectief is voor drie kleuren gecorrigeerd en heeft door vele lenzen van hoogwaardige glassoorten een hoge Numerieke Apertuur waardoor een hoog oplossend vermogen ontstaat. PlanApochromatische objectieven zijn ook voor planiteit gecorrigeerd en derhalve zeer geschikt voor microfotografie. Uiteraard zijn deze objectieven duur tot zeer duur. De Fluoriten en PlanFluoriten worden in de microscopiewereld geregeld de half Apo's genoemd. De kwaliteit zitten ze tussen de Achromaten en Apochromaten in[3]. Klik op onderstaande schematische afbeelding voor een vergroting.

Zoals reeds bij Microscopen is beschreven zijn de belichting, het objectief, de lichtsterkte en het oplossend vermogen de vier belangrijkste criteria die de kwaliteit van het beeld bepalen. Het oplossend vermogen van een microscoop (de resolutie) wordt gedefinieerd als de kleinste afstand waarmee twee punten nog net gescheiden worden weergegeven. Het oplossend vermogen is vooral afhankelijk van het objectief, in mindere mate van de condensor, terwijl het oculair niet veel bijdraagt. De beeldkwaliteit wordt bepaald door de kleurweergave, de transparantie, het contrast en de resolutie van de lenzen, terwijl eigenschappen van het preparaat ook belangrijk zijn. Een goede beeldinformatie wordt verkregen wanneer vergroting en resolutie in evenwicht zijn. Wanneer hogere vergroting niet gepaard gaat met een hoger oplossend vermogen, resulteert dat in een zinloze vergroting. Een zeer belangrijke specificatie van het objectief is de numerieke apertuur (NA), voornamelijk bepaald door de tophoek van de lichtkegel die door een objectief kan worden opgenomen. In de formule waarmee de NA wordt berekend, wordt de halve openingshoek van de lichtkegel (µ) vermenigvuldigd met de brekingsindex (N) van het medium tussen objectief en preparaat[2]. Theoretisch kan de NA van een droog objectief (een objectief waarbij geen gebruik wordt gemaakt van immersieolie) nooit hoger zijn dan 1.0. Daar de brekingsindex van lucht 1 is zou de openingshoek van het objectief 180° moeten zijn en de frontlens is dan oneindig groot. Praktisch bereiken deze objectieven een hoogste NA waarde van 0.95. Bij olieimmersie objectieven kan wel een hogere NA worden bereikt. De brekingsindex van deze olie is 1,515. De maximaal bereikbare NA ligt nu op 1.4.

Aan de linkerzijde van onderstaande afbeelding staat gedemonstreerd wat er met het  licht zou gebeuren wanneer een droog objectief met een grote openingshoek dicht bij een dekglas wordt gebracht. Lichtstraal - || en - ||| bereiken het objectief niet. De hoge numerieke apertuur zou zinloos zijn en er is dus geen sprake van een hoog oplossend  vermogen. Aan rechterzijde is immersieolie aangebracht (rood). Een objectief met een hoge numerieke apertuur (vanaf 1.0) kan alleen gebruikt worden in combinatie met immersieolie. De lichtstralen worden nu wel door het objectief opgenomen en nu kan de  hogere resolutie bijna volledig benut worden. Deze objectieven dragen bij hun inscriptie altijd de benaming: Öl, Oel of Oil.

De Leitz Orthoplan is ontworpen voor objectieven met een tubuslengte van 170mm. In 1976 is Leitz overgestapt naar de toenmalige nieuwe standaard van 160mm (zie memo in downloads). Volgens Leitz is ook deze nieuwe standaard normaal te gebruiken in de Orthoplan en op meerdere types microscopen van Leitz. De praktijk heeft bewezen dat de 160mm tubuslengte inderdaad prima te gebruiken zijn. Nog later werd wederom een nieuwe standaard ingevoerd: de oneindig objectieven. Deze zijn niet op de Leitz Orthoplan te gebruiken.

De schroefdraad waarmee Leitz objectieven in de revolver worden geschroefd is vrij standaard.

Objectieven met een tubuslengte van 160 en 170mm beschikken allen over DIN-RMS W0,8" x 1/36".

De oneindig objectieven hebben een schroefdraadmaat van M19 x 0,75mm.

De meeste fabrikanten hanteren deze maatvoering echter sommigen hebben afwijkende maten[6].  

De meeste Leitz objectieven hebben een gestandaardiseerde optische correctie voor een dekglasdikte van 0,17mm. Vanaf een numerieke apertuur van 0,4 wordt een verkeerde dikte van het dekglas merkbaar. In de jaren vijftig en zestig werden ook objectieven vervaardigd waar de dekglasdikte op het objectief kon worden afgesteld met behulp van een draaibare ring. De dikte kon worden ingesteld tussen 0,12 en 0,22mm. Dit was nodig omdat de verschillende fabrikanten niet een constante 0,17mm fabriceerden. Ook nu nog is een 0,17mm niet altijd gewaarborgd. Bij aankoop dient hier goed op gelet te worden[5].

Op alle objectieven staan aanduidingen zoals: vergrotingsfactor, tubuslengte, soort objectief et cetera.

Bij de aanschaf van een microscoop moet ook een keuze gemaakt in de aan te schaffen objectieven. Het geheel moet in evenwicht zijn. Het is niet zinvol om een heel simpele microscoop uit te rusten met topobjectieven immers hoort er ook een goede condensor, verlichting, oculair et cetera aanwezig te zijn. Andersom geldt ook, een topmicroscoop uitrusten met simpele achromatische objectieven kan natuurlijk wel maar is jammer omdat met de microscoop veel meer gezien zou kunnen worden. Voor de hobbyist is een nieuwe microscoop met objectieven van een topmerk meestal niet haalbaar daar de prijs snel richting de €20.000,- gaat. De tweedehands markt is echter een goed alternatief. De ervaring wijst uit dat voor oudere microscopen van Leica, Leitz en Zeiss in Europa nog volop goede objectieven te verkrijgen zijn. Voor microscopen van Olympus en Nikon is de markt veel kleiner. Wanneer objectieven gekocht worden bij een handelaar kan ter plekke het objectief beoordeeld worden maar heeft als groot nadeel dat er meestal een forse prijs voor moet worden betaald. Neem voor de beoordeling ruimschoots de tijd. Bij bijv. ABRO in Zaandam (zie ook bij links) krijgt de aspirant koper de kans om het objectief zelf uitgebreid te testen. Neem bij voorkeur eigen preparaten mee.

Onderstaande afbeeldingen geven drie advertenties van handelaren weer.

Bij een Duitse handelaar kost de NPL Fluotar 16x €189,- , in Nederland €250,- terwijl het bod op ebay nog maar op €49,64 staat. Dit bod zal zeker nog omhoog gaan maar blijft meestal rond de €100,-.

De zeer gewilde objectieven zoals bijv. de Leitz 63x Planapo Öl met een NA van 1.4 zijn op ebay ook kostbaar (≈ €400,-) maar kosten nieuw €3000,-.