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STM7

The STM7 microscopes offer excellent versatility and high performance three axis measurements of parts and electrical components, with sub-micron precision. Whether samples are small or large, simple or complex, or measurements are being taken by a novice or an expert, the Olympus STM7 range features measuring microscopes tailored to fit your needs.

  • Accurate Measurements through the Integration of an Optical Microscope and Advanced Measurement Capability
  • The STM7 was Designed with Emphasis on Ease of Use
  • Accessories that Widen the Range of Observation and Measurement
  • Automated Focusing System Provides Superior Repeatability
  • System for Achieving More Advanced Measurement

Accurate Measurements through the Integration of an Optical Microscope and Advanced Measurement Capability

Observation Performance Refined through Years of Microscope Development

The STM7 series uses the same UIS2 infinity-corrected optical system used in state-of-the-art optical microscopes. As a result, observed images have high resolution and high contrast, with aberration thoroughly eliminated to help ensure highly accurate measurement in minute detail.


Measurement Reliability Enhanced with a Stage-Mounting Plate Crafted from Stone

STM7-LF FEM analysis

To provide further assurance of measurement accuracy, the STM7 series uses a highly durable, vibration-resistant frame with a granite surface plate. As a result of this stability, measurements can be taken at sub-micron-levels while ensuring minimal error.


Continuing to Provide User-friendly, High-Precision, 3-axis Measurement as a Pioneer of Height Measurement

Reflective Active, Confocal Autofocus System Optical Path

As modern manufacturing technology becomes increasingly miniaturized and precise, highly accurate measurements are even more essential—not only along the horizontal XY axes, but also along the Z-axis. Olympus has responded to such needs by being the fi rst to realize an autofocus system for measuring microscopes by means of the reflective active, confocal method.


Dependable Quality Based On a Strict Traceability System

Measuring Microscopes Traceability System

The accuracy of Olympus’ measuring microscopes is controlled by a strict traceability system and Olympus even offers traceable calibration at the time of installation.


The STM7 was Designed with Emphasis on Ease of Use 

Offering Stages to Fit the Sample Size at Hand

Common Problems

  • Short measurement stroke precludes the measurement of larger samples.
  • Sample rotation required to compensate for shorter Y than X-axis coverage during measurement is time inefficient. Until now, large stages have offered a sufficient measurement coverage on the X-axis, but only less coverage on the Y-axis.
  • Due to the narrow measurement range, it is impossible to line up large numbers of samples on the stage for measurement at once.

STM7 Solutions

  • Four types of stages are available, each with a unique square measurement stroke (choose from 50 mm x 50 mm, 100 mm x 100 mm, 200 mm x 200 mm, and 300 mm x 300 mm). From small to large size samples, there is a stage that fits the sample being measured.
  • A clutch system enables rapid switching between coarse and fine movements. Thanks to this switching function, the stage can also be moved rapidly along the X- and Y-axes, and freely across the XY plane.
  • The 300 mm square length stage enables the same measurement stroke to apply to both the X and Y-axes, which means it can be used to measure large samples, such as 300 mm wafers and printed circuit boards without changing their orientation.

Use the Same Microscope for Both Low- and High-Magnification Observations

Common Problems

  • Most conventional measuring microscopes only accept a measuring objective or metallurgical objective, and so are unable to meet the requirements for a wide variety of observations.

STM7 Solutions

  • The STM7 accepts both a metallurgical objective and a measuring objective by exchanging a revolving nosepiece with a measuring objective adapter. This means that the STM7 combines both metallurgical optics and measuring optics in one microscope. In this way, the STM7 series satisfi es a range of needs, no matter whether measuring a wide area or tiny region, measuring the size of differences betwe en levels, or assisting the user in deciding on the best observation method to choose.

Measuring Objectives

Because the measuring objectives have an extremely long working distance, they provide confidence when focusing on samples with large peaks and troughs while reducing worries of the objective coming into contact with the sample.
Furthermore, their low-magnifi cation capability enables wide areas to be observed in a single view.

Metallurgical Objectives

Metallurgical objectives enable high-magnifi cation, highresolution observation capability comparable to that of optical microscopes. What’s more, these objectives can be used not only for brightfield, but also for darkfield and DIC observation.

> Click here for details about UIS2 objective lenses


Manual and Motorized Focusing Model Options

The STM7 Line Includes both Manual and Motorized Focus Options

Focus control is available with either manual or motorized operation. Choose the model that addresses your needs in terms of samples and measurement content, regardless of stage size—with all frames incorporating a linear scale for the Z-axis that enables 3-axis measurement.

Manual Z-axis Focus Models

Manual Z-axis focus models offer excellent cost performance—with familiar handle operation for rapid vertical movement that offers convenience for users who needs to measure samples with variety of heights.


Motorized Z-axis Focus Models

Operability is improved and handling fatigue is reduced for focus and height measurements when using the motorized focus unit. The coaxial knobs for coarse and fine movement offer a feeling similar to manual operation, while the models can also be equipped with an autofocus unit.


A Revolutionary Control Unit Refines Measuring Microscope Usability

Common Problems

  • Additional functions require additional operational units. Operators can’t always locate the corresponding unit quickly, which significantly reduces measurement efficiency.
  • Numerous operational units and their power supplies around the main unit occupy valuable working space.

STM7 Solutions

Controllers

With the STM7 series, a single controller makes it possible to perform virtually all measuring microscope operations, including use of readout reset, illumination control, focusing, and autofocus. For efficiency and convenience, the unit can be placed wherever you wish and operated easily with one hand.

Control Box

The power supply and transmission for each unit are combined in a single control box. This preserves maximal work space even when a range of optional functions, such as the focus navigator, are added.


Automatic Light Intensity Adjustment Greatly Improves the Efficiency of Observation and Measurement

Common Problems

  • Analog volume adjustment used by conventional measuring microscopes does not enable the quantitative assessment of light intensity, which can lead to variability in measured values as light intensity changes.
  • With conventional measuring microscopes, light intensity may need to be adjusted every time the objective is switched—making for an inefficient workflow.

STM7 Solutions

Close Control through a Quantitative Digital Display of Light Intensity Values

The STM7 series provides a quantitative digital display of light intensity—enabling observations to always be made under consistent illumination conditions.


Light Intensity Manager Eliminates the Need for Manual Adjustment

Light intensity manager can be used with the coded revolving nosepiece configuration. The coded revolving nosepiece automatically detects the switching of objectives. This allows the illumination method and light intensity to be registered for each objective, and adjusted automatically during measurements when the objective is switched. Now there is no need to manually adjust light intensity, which used to be required with every switch between magnifications.


A Detachable Digital Read Out for Preferred Location Enables Swift, Convenient Checking of Measurement Results and Equipment Status

Common Problems

  • The need to check the operation status of equipment, such as illumination, or measured values on individual units makes overall operation cumbersome.

STM7 Solutions

Digital Indicator Enables the Current Operation Status to be Verified Visually

The indicator displays the device status and settings. The minimum X, Y, and Z-axis values can be switched between 0.1 μm and 1 μm, and the display units can be switched between mm, μm, inches and mil.

Detachable Digital Readout Allows for Individual Preference and Placement

Whether attached to the frame or a desk, the placement of the detachable digital readout is up to the individual user. While standing to take measurements, it can be placed on the side of the frame at almost the same height as the site of observation for an exceptional and easy view. When operating from a sitting position, such as observation or measurements on a monitor via a digital camera or when using the motorized Z-axis focusing model, simply place the digital readout and hand controller on the desk.


Automated Focusing System Provides Superior Repeatability

Achieve Faster, Simpler, More Accurate Height Measurement

Common Problems

  • When doing visual measurement, variations can arise in the height measurements between different operators. Furthermore, this measurement method is time-consuming and inefficient.

STM7 Solutions

Simple and Highly-Precise Focusing System with Superior Repeatability

The Olympus’ focus navigator delivers highly reproducible height measurement by projecting a pattern within the fi eld of view and identifying vertical deviations. Slight errors can occur in height measurements taken with normal visual observation, even when focus appears to be sharp. The focus navigator, however, enables measurements to be made simply by matching up the marks—thereby reducing operator subjectivity in measurement results.

Focus Navigator

Visual Height Measurement

Autofocus Advantage for Fast and Highly Accurate Height Measurement

Common Problems

  • During visual measurement, the results of height measurement can vary between different operators.
     
  • Manual height measurement requires the operator to repeatedly move the stage and adjust the focus with the handle, making measurement time-consuming and inefficient.
     
  • Focusing on minute objects, such as bonding wires, is difficult.

STM7 Solutions

Dedicated Autofocus Unit: Outstanding Reproducibility and Focusing Speed

The STM7 dedicated autofocus unit allows highly accurate height measurements to be made with minimal time, regardless of the level of operator experience. Use of the reflective active, confocal method provides a stable focal point independent of surface roughness or a slanting sample surface, while the small laser diameter enables the use of autofocus, even on minute objects, such as bonding wires.

 One-shot Mode

Instantaneously takes autofocus from a roughly focused state to sharp focus located at the center of the field of view.

TRACK Mode

The featured TRACK Mode provides autofocus that tracks the peaks and troughs of the sample, even if the stage is moved, keeping the image continually in focus. This advancement greatly improves the efficiency of Z-axis measurements by enabling observations to be made without taking your hands off the X and Y handles.


Accessories that Widen the Range of Observation and Measurement

Coded Revolving Nosepiece

Combining a coded revolving nosepiece with a digital camera lets you display the objective magnification on-screen during observation and allows you to record that magnification.
This convenient feature allows information on your sample and the objective’s magnification to be recorded at the same time when recording a sample.


MM6-EMO/ Erect Image Monocular Tube

Monocular tube for erect images. Can be used in combination with MM6-OCC10x (eyepiece with cross hairs).


STM7-FS/ Foot Switch

Enables hands-free transmission of data, allowing operators to complete measurement without taking hands off the X and Y handles.


SZ-LW61/ White LED Illumination Unit

This light-weight, space-saving design model provides a long operating life and low power consumption. The cost-effective LED illumination unit is also free from the flickering and brightness fluctuation.


SZX2-ILR66+SZX-RHS/ LED Ring Illuminator+Manual Control Unit

SZX-RHS manual control unit enables independent illumination of four-segments of the SZX2-ILR66 reflected LED ring illuminator, which provides clear images with high color temperature. The optimal illumination can be selected from 13 patterns.


Rotatable Stage

Enables easy parallel alignment of sample.


System for Achieving More Advanced Measurement

Measurement Support System

The ability to clearly and easily see the output display component of measuring microscopes is essential. That is why the new Olympus measuring software has been created, helping to deliver complex measurements with greater accuracy. The software also enables the use of digital cameras.

CKX53

CKX53 –
Compact type Inverted Microscope

소형 도립 현미경

배양 세포 관찰 

향상된 이미지 품질과 인체공학 설계로, Olympus CKX53은 라이브 셀 관찰, 세포 샘플링 및 처리, 이미지 캡처, 그리고 형광 관찰을 포함한 다양한 세포 배양 샘플에 뛰어난 성능과 효율적인 관찰 흐름을 제공합니다.  

라이브 셀 관찰

통합 위상차( iPC : Integrated Phase Contrast ) 현미경
통합 위상차( iPC : Integrated Phase Contrast ) 현미경

CKX53 iPC 시스템을 이용하여 대물렌즈 배율( 4x, 10x, 20x , 40x ) 변경시, 콘덴서 측의 위상차 링슬릿의 연동 변경이 필요 없게 되어 효율적인 관찰 작업이 가능하고, 또한 위상차 설정이 틀어짐에 대한 수시 조정이 필요없어 언제나 선명한 샘플 관찰이 가능합니다.

2X 배율, FN 22의 대물렌즈로 선명하고 넓은 시야
2X 배율, FN 22의 대물렌즈로 선명하고 넓은 시야

PLN2X 대물렌즈를 위한 링 슬릿, CKX3-SLPAS는 직경 11 ㎜ , 시야수 22 ㎜ 를 갖습니다.

2X 대물렌즈는 다른 대물렌즈 보다 확연히 높은 contrast를 제공하여, 투명한 샘플도 명확하게 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 96-웰 마이크로 플레이트 관찰시, 넓은 시야로 인하여 스테이지를 움직이지 않고 웰의 모든 세포를 관찰 할 수 있습니다.

IVC (Inversion Contrast) 기술을 사용한 3D 셀 관찰

새로 개발된 IVC 기술로, 위상차보다 시야 심도는 좁아지며, 개체의 모양이나 투명도와 관계없이 삼차원 이미지를 선명하게 합니다. 또한, IVC 관찰은 후광 효과나, 방향성 있는 그림자를 배제하여, 개체의 선명한 관찰을 가능하게 합니다.
* 10X 대물렌즈 (PLCN10X, CACHN10XIPC)는 새로운 IVC 관찰에 사용할 수 있습니다.

Glass Heater for microscope

TPi-CKX53X ( Thermo Glass Plate )

Microscope: Olympus CKX53 series

Applicable stage: XY mechanical stage CKX3-MVR

  • Setting range: ambient ~ 60℃
  • Plate dimension: W190 x D138
  • Heating area: W174 × D127
  • Glass thickness: 0.5 ㎜

형광 관찰 (Fluorescence Microscopy)

다양한 형광 시약과 선명한 시야

100 W 수은 램프 (U-LH100HG), 130 W 고압 수은 램프 (U-HGLGPS), 그리고 타사(3rd Party) LEDs*와 같은 여러 통합 광원을 이용하여 형광 이미지를 선명하게 관찰할 수 있습니다. 일반 연구용 형광현미경 IX3 및 BX3 에서 사용하는 미러 유닛을 동일하게 사용 할 수 있습니다.

3개의 형광미러 유닛을 장착할 수 있으나, Bright Field 관찰과 위상차 관찰에 영향을 줄 수 있으니 유닛 선택시 고려할 필요가 있습니다.

AcquCAM 23S2 Fluorescence camera DAPI, FITC, TRITC
Image taken by AcquCAM 23GR2 with LUCPlanFLN40x Ph2, 1x Adapter, CKX53

밝은 조건에서 높은 Contrast

“Umbra Shield”는 특히 CKX53을 사용한 형광 관찰을 위해 설계되었습니다. 차단막은 실내 광원을 효과적으로 차단하여 형광의 대비를 향상하여 밝은 실험실 조건에서도 선명한 형광 관찰이 가능합니다. 위상차를 사용하는 경우, Umbra 차단막을 들어 올려 표본에 빛을 통과시킬 수 있습니다.

효율적인 세포 샘플링을 위한 사용자 중심 디자인

무균 조건에서의 효율적인 세포 관찰

CKX53 현미경은 UV 차단 코팅 덕분에 UV 살균 공정 중에 그대로 둘 수 있습니다. 이 시스템은 약 7kg (15.4lb)으로 이전 모델보다 가볍고 설치 공간이 더 작기 때문에 실험실 공간을 덜 차지합니다. 또한, 한 손으로 현미경을 움직일 수 있으며 관찰 경통의 목 부분을 이용하여 쉽게 운반 할 수 있습니다.

멸균 벤치 환경에서 간편한 세포 샘플링

CKX53의 접안렌즈와 광축/포커스 노브 사이의 거리가 짧으므로 작업자의 손의 위치를 자연스럽게 잡을 수 있어서 초점 및 셀 샘플링이 용이합니다.

다양한 세포 배양 용기를 사용할 수 있습니다.

CKX53의 공용 홀더로, 디쉬, 마이크로플레이트, 플라스크를 포함한 다양한 용기에서 배양된 세포를 확인하기 쉽습니다. 옵션 홀더가 부착되면, 최대 세 개의 35㎜ 배양 용기를 스테이지에 장착할 수 있습니다. 또한, 다양한 마이크로플레이트를 별도의 홀더 없이 다룰 수 있습니다.

다양한 세포 배양 용기를 사용할 수 있습니다.

다층 조직 플라스크(Multi-Layer Tissue Flask)를 위한 종합적인 관찰

CKX53의 폭과 탈착 가능한 콘덴서로 다층 조직 플라스크와 같은, 최대 190 ㎜ 높이의 배양 용기도 볼 수 있습니다. PLCN4X 대물렌즈의 우수한 초점 심도로 다층 조직 플라스크 내 바닥 두 개의 층의 세포를 빠르고 편하게 관찰할 수 있습니다.

다양한 용기를 사용하여 관찰 유연성 증대

홀더 암을 들어 올려서 수동으로 세포 배양 용기를 배치할 수 있습니다. 또한, 스테이지는 좌우로 최대 70 ㎜ 까지 확장할 수 있습니다.


데모장비 할인판매
OLYMPUS _ CKX53
( Evident )

SZ61/SZ51

실체현미경

OLYMPUS SZX/SZ 시리즈 실체 현미경은 선명하고 입체적인 화면을 제공하며 편안하며 인체공학적인 디자인을  갖추었습니다. 다양한 어플리케이션에 따라 저배율부터 고배율에 이르기까지 다양한 바디와 광학기능의 선택이 자유롭습니다.

OLYMPUS SZ61/51은 ESD프로텍션과 함께 선명하고 상세하게 실제색감을 나타냅니다. 신뢰할 수있는 고성능의 광학 성능을 통해 일관된 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

  • 컴팩트한 디자인과 우수한 광학 성능
  • 다양한 조명 장치
  • 유니버셜 스탠드

컴팩트한 디자인과 우수한 광학 성능

 Greenough 광학 시스템

Greenough 광학 시스템 다이어그램

SZ51/61 은 5:1 과 6.7:1 의 줌 배율과 ( 줌범위 0.8x – 4x, 0.67x- 4.5x) 높은 분해능을 갖고 있으며 가격 또한 저렴한 편입니다. 편안한 관찰시을 위해 45-60도의 범위로 각도조절이 가능합니다.

Greenough 광학 디자인을 채택하였고, 모든 줌 바디는 왜곡 및 간섭의 영향을 없앤 최신 광학 기술을 도입하여 항상 우수한 성능을 유지합니다.

V 모양의 광축은 바디를 작게하고 다른 장비와의 결합 및 스탠드와 단독으로 사용됩니다.

3 면 관찰
3D 관찰을 위해 최적의 각도로 높은 수준의 평탄도 및 초점 심도를 갖고 있습니다. 상당한 깊이가 있는 샘플도 아래부터 위에로까지 초점을 잡아 빠른 관찰을 할 수 있습니다.

높은 색 재현성의 관찰 이미지
우수한 광학 코팅과 실제 컬러 이미지를 렌더링합니다.

정전기로부터 장비를 보호하는 ESD
메인 유닛 및 중 악세서리는 정전기 방지 물질과 코팅으로 정전기를 방지할 수 있습니다. 이 기능은 샘플이 전기로부터 입는 피해를 방지하기 위해서 입니다.


사용자의 어플리케이션에 맞는 현미경 선택

SZ51/61모델은 45도 혹은 60도의 모델이 있으며 OEM으로 결합하거나 스탠드를 장착하여 사용할 수 있습니다. SZ61TR은 비디오/디지털 카메라와 줌 바디에 결합되어 있는 c-mount에 연결하여 선명한 이미지를 획득하실 수 있습니다.


다양한 조명 장치

 LED 조명 – 반사형과 투과형 스탠드

LED Illumination Stand

Ultra-thin 의 친환경 LED 스탠드는 에너지 효율성을 높혔습니다.


 “Off the Bench” Illuminator

Dual interlock light guide illuminator

특별히 제작된 광섬유 광원은 스탠드에 직접 결합되어 작업공간을 차지 하지 않습니다. 단독 혹은 더블 방식의 Interlock과 Ring 방식이 있으며, 이 시스템은 오랜 시간 밝은 조명장치로 사용할 수 있습니다.


Coaxial Reflected Light Illumination System

Coaxial reflected light illumination system

Casings 같은 구멍(홀)안의 관찰 용도로 적합한 조명장치


 White LED Illuminator System

White LED Ring Light

유니버셜 스탠드

다양한 유니버셜 스탠드

Combination of SZ2-ST

사용자의 손과 팔에 스트레스와 부담을 줄이면서 베이스 플레이트와 곡선형 울트라 슬림 스탠드에서 쉽게 샘플을 관찰하실 수 있습니다.

OLYMPUS는 더 큰 샘플의 검사 및 조립을 위해서 ESD 기능의 다양한 스탠드가 있습니다. 필요할 경우에는 400mm 과 600mm 높이의 크기를 갖는 큰 사이지의 스탠드도 대응이 가능합니다.

Combination of SZ2-STU2

SZ2-STU2 : arm의 길이와 각도를 자유롭게 조절할 수 있습니다. 

Combination of SZ2-STU3

SZ2-STU3 : 스탠드는 책상위에 놓고 조립 및 검사라인에서 사용하실 수 있습니다.


SZ61/SZ51 Specifications

Optical System Greenough Optical System
Total Magnification 2.0x-270x [SZ61]*1
2.4x-240x [SZ51]*1
Zoom Body Zoom Ratio6.7 (0.67x-4.5x) [SZ61]
5 (0.8x-4x) [SZ51]
AS
Observation Tube Binocular (Tube Inclination Angle 45°/60°)/Trinocular Observation Tube (0.5x Photographic Lens Built-in) [SZ61]
Binocular Observation Tube (Tube Inclination Angle 45°/60°) [SZ51]
Focus Stand
Objective         MagnificationTypeN.A.W.D. (mm)Total Magnification *2Field Diameter of View (mm)*2
0.3xAuxiliary Objective Lens0.02 – 0.024350 – 2502x – 13.5x [SZ61]
2.4x – 12x [SZ51]
Ø109.5 – Ø16.3 [SZ61]
Ø91.7 – Ø18.3 [SZ51]
0.4xAuxiliary Objective Lens0.027 – 0.032250 – 1802.7x – 18x [SZ61]
3.2x – 16x [SZ51]
Ø82.1 – Ø12.2 [SZ61]
Ø68.8 – Ø13.8 [SZ51]
0.5xAuxiliary Objective Lens0.0362003.4x – 22.5x [SZ61]
4x – 20x [SZ51]
Ø65.7 – Ø9.8 [SZ61]
Ø55 – Ø11 [SZ51]
0.62xAuxiliary Objective Lens0.0421604.2x – 27.9x [SZ61]
5x – 24.8x [SZ51]
Ø53 – Ø7.9 [SZ61]
Ø44.4 – Ø8.9 [SZ51]
0.75xAuxiliary Objective Lens0.0531305x – 33.8x [SZ61]
6x – 30x [SZ51]
Ø43.8 – Ø6.5 [SZ61]
Ø36.7 – Ø7.3 [SZ51]
1x0.0711106.7x – 45x [SZ61]
8x – 40x [SZ51]
Ø32.8 – Ø4.9 [SZ61]
Ø27.5-Ø5.5 [SZ51]
1.5xAuxiliary Objective Lens0.16110.1x – 67.5x [SZ61]
12x – 60x [SZ51]
Ø21.9 – Ø3.3 [SZ61]
Ø18.3 – Ø3.7 [SZ51]
2xAuxiliary Objective Lens0.1423813.4x – 90x [SZ61]
16x – 80x [SZ51]
Ø16.4 – Ø2.4 [SZ61]
Ø13.8 – Ø2.8 [SZ51]
Dimensions 194(W)x253(D)x368(H)mm
Weight 3.5 kg (in Standard Combination)`
Remark *1 total magnification range possible by combining an objective lens and eyepiece
*2 in the case of using eyepiece 10x

Phase-contrast

위상차 현미경 관찰법

Phase contrast Microscopy

  • 위상차 관찰법 발명자 정보

– Frits Frederik Zernike(네덜란드 과학자)
– 위상차 현미경 발명으로 노벨물리학상(1953)을 수상.

  •  발명 배경

  생물현미경에서 사용하는 대부분의 샘플은 무색투명한 특성을 가지고 있기때문에,  배율확대 만을 목적으로 하는 일반 현미경의 관찰법(Bright Field)에서는 투명하고 윤곽이 흐릿하게 보여서 관찰에 어려움이 있습니다.

  이 문제를 해결하기 위하여 샘플을 염색하는 방법을 사용하고 있습니다만,  이 방법으로는 염색도주에 살아있는 샘플이 죽어버리기 때문에 살아있는 채로 샘플의 관찰은 할 수 없습니다.

  • 위상차 현미경의 (개요)

위상차 관찰법(Phase-Contrast)은 샘플을 통과하는 직진광(하단 좌측 이미지)과 이 직진광이 샘플에 통과하면서 발생하는 회절광(하단 우측 이미지) 사이의 위상차 현상을 이용하여 살아있는 세포의 구조와 미생물의 상태변화를 볼게 있게 해주는 관찰법입니다.

  • 위상차 현미경의 원리 설명

  샘플의 한 포인트(샘플 평면 중의 한 점)를 통과하는 빛은 두 개의 광학 경로를 가지도록 설계 되어 있으며, 이 두개의 경로를 통과한 빛은 한점에 다시 모여 확대된 상을 만들게 되지만, 다른 경로를 지나왔기 때문에 발생하는 위상차에 의해서 보강 또는 소멸 간섭을 하게 됩니다.

  하단의 좌측이미지는 두개의 광학경로 중에 직진광의 경로이며, 하단의 우측이미지는 직진광이 샘플에 닿을때 발생하는 회절광의 경로입니다. 참고로 직진광이 샘플이 없는 포인트를 지나가게 될때는 산란이 생기지않아 회절광은 발생하지 않습니다.

  회절광은 직진광의 위상에 비교하여 대략 1/4λ 지연되어 결상하고, 직진광은 위상판에 의하여 1/4λ 또는 3/4λ지연되어 결상하게 됩니다.

  직진광이 위상판에 의하여 1/4λ 지연되어 회절광과 동일한 위상을 갖게 되면 직진광과 회절광의 위상이 서로 보강간섭을 하여 진폭이 커지게 되면 배경에서는 직진광의 영향만 받기 때문에 샘플이 배경 보다 밝게 보이게 됩니다. (Negative contrast)

  반대로  직진광이 위상판에 의하여 위상이 3/4λ 지연되면 직진광과 회절광은 소멸 간섭을 하게 됩니다만, 다만, 배경(세포가 없는 부분)은 회절광이 발생하지 않기 때문에 직진광에 소멸간섭 현상이 그대로 진행하기 때문에 배경이 더 밝게 보이게 됩니다. (Positive contrast)

위상차관찰 전용 현미경 – CKX53

세포배양을 목적으로 하는 소형 위상차 현미경

Hoffman Modulation Contrast

호프만 모듈레이션(HMC)

Hoffman Modulation Contrast Microscopy

  •  용도 및 특징

    • 기본적으로 위상차 현미경 관찰법, 미분간섭관찰법과 동일한 목적으로 사용되어 진다.  무색투명한 표본을 특수한 광학적 원리를 이용하여 가시화 한다.  이를 통하여 살아있는 세포의 구조와 미생물의 움직임을 관찰하는 것이 가능하다.
    • 비스듬한(경사진)각도의 조명법으로도 비슷한 느낌의 입체감을 얻을 수 있다. 
    • 초점심도가 얕아서 조금씩 초점을 바꿔주면 광학적인 절단상을 연속해서 얻을 수 있다.
    • 미분간섭 관찰과의 차이점은 플라스틱 샤레 등의 편광성이 있는 용기에서도 사용이 가능하다. 
  • 원리

    • 구성

      • HMC용 콘덴서
        • 콘덴서의 상부에 편광판을 회전가능하게 하여 둔다
        • 콘덴서의 전측 초첨위치에 슬릿을 배치한다.
        • 상기 슬릿은 대물렌즈와 매칭되도록 교환이 가능
      • HMC용 대물렌즈
        • 대물렌즈의 후측조점 위치에 HMC모듈레이를 설치한 전용 렌즈

 

DIC microscopy (검경법)

미분 간섭 관찰 관찰법 ( DIC )

Differential Interference Contrast Microscopy(DIC)

별칭 : Normaski Interference Contrast Microscopy ( NIC )

  • 미분간섭관찰법 발명자

Georges (Jerzy) Nomarski (January 6, 1919 – 1997)

프랑스 귀화 물리학자 (폴란드 태생)

  • 발명 배경

이 관찰법은 샘플이 두꺼운 경우에 후광에 의한 광학 노이즈가 발현되는 위상차 현미경과 다르게 후광 효과가 발현되지 않으며, 샘플에 입체감을 부여하여 투명한 샘플에 대하여 보다 세밀한 관찰을 가능하게 합니다.

이 관찰법은 살아있는 생물학적 시료 및 염색을 하지 않은 조직의 관찰에 폭넓게 사용되고 있습니다.

  • DIC Microscopy 원리 설명

본 관찰법은 편광필터 2개(편광자, 검광자)와 DIC 프리즘 2개의 추가 유닛으로 구성되어 진다.

가장 바깥쪽에 위치하는 편광 필터 2개(편광자,검광자)는 Cross Nichole 상태로 설치 되어 있어야 하며, 이는 두개의 유닛 사이에 광학적 특성의 변화가 있는 빛만을 통과시키겠다는 목적으로 이해하면 된다.

 편광자를 통과한 빛이 처음 프리즘에 통과하면 빛은 2개의 경로를 가지게 된다. 이 두 빛은 광학진동 방향이 직교하며, 매우 미소한 거리 차를 가지고 진행한다.

샘플을 통과하고 다음 프리즘을 통과하면서 빛은 다시 동일한 경로를 갖는 빛으로 합성되며, 이때 다른 경로를 통과하였기 때문에 동일한 위상을 갖지 못하는 경우가 발생한다.

  동일한 위상일 경우에는 보강간섭 그렇지 않는 경우에는 소멸간섭이 발생한다.

DIC Microscopy 용어 설명(보강)

  • Phase Shift 
    1. 조정 방법: 1/4람다 필터 또는 DIC 프리즘에 있는 회전 레버을 이용하여 조정한다.
    2. 발생 효과: 보여 지는 샘플의 음영을 바꿀수 있다.
  • 쾰러 조명
    1. 최근에 사용되는 대부분의 관찰법은 쾰러 조명 세팅을 기본으로 하고 있음.
    2. 쾰러 조명을 기반으로 다양한 관찰법이 설계되어 있음.
Bright Field Microscopy와 DIC Microscopy의 이미지 비교

Fluorescence microscopy

형광 현미경 관찰법 (검경법)

Fluorescence Microscopy

  • 물체에 강한 빛을 조사할 때 발현되는 형광을 이용하여 물체의 구조를 관찰하거나 형광의 유무와 색조를 이용하여 물질을 판별한는 현미경입니다.
  • 발현되는 형광의 양을 측광하여 물질의 특성을 파악하고자 하는 경우에도 사용되고 있습니다.
  • 일반 생물 현미경은 주로 투과 조명을 사용합니다만, 근래의 형광현미경은 주로 반사조명을 사용하고 있습니다.

형광 현미경 샘플 이미지 ( by J.H.JIN )

Fluorochrome
( Fluorophores or Fluorescent Probes)

형광은 특정 파장의 빛을 흡수하는 동시에 다른 파장(흡수 파장보다 긴 파장), 작은 에너지의 빛을 반사하는 분자현상입니다. 이 과정은 excitation(여기) 와 emission(방출, 발광) 으로 알려져 있습니다.

유기 및 비유기의 많은 물질들은 형광 특성을 가지고 있습니다. 형광 현미경을 사용하는 초기의 현미경 학자들은 1차 형광 또는 자가 형광을 주로 보았으나, 지금은 매우 밝은 형광을 가지는 많은 염료(fluorochrome)가 개발되었고 이는 시편의 특정 부분을 염색하는데 사용이 됩니다. 이러한 방법은 2차 혹은 간접 형광이라고 합니다.

이러한 염료는 형광색소(Fluorochrome) 라고 하는데, 항체와 핵산과 같은 다른 유기 합성 물질을 결합할 때는 fluorescent probes 혹은 fluorophores로 불려집니다. (하지만, 일반적으로 이러한 용어들은 종종 같은 의미로 사용되어 지고 있습니다. )

형광 현미경의 구조 및 형광의 특성

형광 현미경 ( 좌 ) 과 명시야 현미경 ( 우 ) 의 광로 비교

  • 형광을 발현하기 위해서는 빛이 흡수가 필요합니다.
  • 형광은 여기광의 입사방향과 관계없이 모든 방향으로 발현합니다.
  • 일반적으로 형광의 강도는 여기광에 비교하여 매우 약합니다.
  • 형광 파장은 여기광과 관계없이 일정합니다.
  • 형광의 파장은 여기광(흡수광)의 파장보다 깁니다.(Stroke’s law)
  • 형광은 정도의 차는 있지만 소광 또는 퇴색합니다.

응용분야 로는

  • 의학,치학,약학 생물학의 기초연구 등
  • 임상위생검사, 가축위생, 식물내해 등의 시험연구 등
  • 화학, 약품, 반도체관련 등의 공업분야에서도 넓게 사용되어지고 있다.

Simple Polarization

간이 편광(Simple Po)

Simple Polarization  

Simple Polarization (원리 설명)

본 관찰법은 편광필터 2개(편광자, 검광자)로 이루어진다.

Simple-Polarization_Cross-Nicols
직교니콜에서는 편광판과 검광판의 편광 방향이 수직으로 교차하여 빛이 차단되고, 평행 니콜에서는 두 편광 방향이 평행하여 빛이 통과한다.

상기 이미지와 같이 편광자와 검광자가 90도 각도로 설치 되어 있는 상태를 흔히 직교니콜(Cross Nicol)이라고 불리며, 현미경에서의 주요 사용 목적은 광학적 특성의 변화가 있는 빛만을 통과시키고자 할 때 자주 사용된다.

일반적으로 빛은 모든 방향으로 진동하는 특성을 가지고 있으나, 세로 방향 편광자(좌측필터)를 통한 빛은 세로로 진동하는 빛만이 통과하게 되고, 가로 방향 검광자(우측필터)는 세로로 진동하는 빛을 차단하는 역할을 하기 때문에 실제로 우측으로 투과되는 빛은 없다. (실제로는 Cross Nicol 상태에서도 미약한 광은 투과되지만, 매우 약하기 때문에 없다고 표현하고 있습니다.)

등방체 재질의 샘플의 경우 편광자와 검광자 사이에서 광학적 특성에 변화를 줄 수 없기 때문에 Cross Nicol 관찰에서 어두운 이미지가 얻어진다.

참고로 등방체가 아닌 물질인 플라스틱 등은 편광자를 통과하여 얻은 편광된 빛에 큰 영향을 주기 때문에 이를 염두에 두고 사용하여야 한다.

예를들어 미분간섭 관찰(DIC)은 Cross Nicol 된 상태를 기반으로 설계된 관찰법입니다만, 등방체가 아닌 플라스틱과 같은 재질이  광학 경로상에 있으면 편광에 큰 변화를 주어 DIC 광학 설계를 무의미하게 만들어 버립니다.

JNO-TPL ( 투과 현미경용 편광자 )
JNO-TPL
투과 현미경용 편광자
Polarizer for Transmitted Microscopy

Dark Field

암시야 현미경 관찰법

Dark Field Microscopy (Transmitted & Reflected)
명시야(BF) 이미지와 암시야(DF) 이미지의 비교
투과 현미경에서 보는 Bright filed Image & Dark Field Image

암시야 (Dark field ) 검경법 의 특징

  • 스크래치나 단차, 파티클을 강조하는 관찰법
  • 샘플에 닿는 직접 조명광은 밖으로 유도하고, 오로지 샘플에서 나오는 산란광 만을 대물렌즈로 취하는 관찰법
  • 배경이 어두운 상태에서 샘플이 반짝이기 때문에 현미경의 분해능을 넘어서는 관찰이 가능하다. 

생물 (Bio) 현미경

투과 조명 _ Bright Field 와 Dark Field 

산업(금속) 현미경

반사조명 _ Bright Field 와 Dark Field 

Bright Field

명시야 현미경 관찰법 설명

Bright Field Microscopy

반사조명이미지
반사조명 이미지

Bright Field 관찰법 발명자 정보

  Bright Field 관찰법은 현미경 관찰의 시작이라고 할 수 있습니다. 샘플을 확대하는 등의 여러 발명은 아주 오랜 전 부터 기록을 볼 수 있었으며,  1590년대의 네덜란드인 얀센 (Zacharias Jansen)이 현재의 현미경과 같은 구조의 현미경을 제작하였고, 그 이후로 현대에 이르기까지 다양한 관찰법의 시작점으로 사용되어 지고 있습니다.  

Bright Field 현미경의 개요

가장 기본이 되는 관찰법. 
금속 또는 산업현미경
  • 대부분의 샘플이 불투명하여 반사조명을 주로 사용
생물 현미경
  • 대부분의 샘플이 투명하여 투과조명을 주로 사용 

필요에 따라서 반사와 투과 조명을 동시에 사용하는 경우도 있음.

반사 현미경과 투과현미경에서 조명 차이

  • Bright Field 현미경의 설명

샘플을 단순 확대 관찰 용도이며,  특수한 광학유닛을 필요로 하지 않는 기본 관찰 방법입니다. 현미경에서 사용되는 조명계는 과거에는 Critical illumination을 사용하였으나, 현재에 판매되는 대부분의 현미경의 조명계는 쾰러 일루미네이션(Köhler illumination )을 사용하고 있습니다.

 조명에 의해 만들어 지는 결상계와 샘플에 의해 만들어지는 결상계가 서로 영향을 미치지 않도록 설계되어 있으며, 조명의 결상에 의해 발생하는 샘플의 이미지 저하를 최소화 한 조명계입니다.

critical illumination : 예전에 사용하였던 조명 방법으로 조명의 결상계과 샘플의 결상계가 서로 중복 결상되도록 되어 있어서, 샘플의 관찰을 할 때 조명의 상과 샘플의 상이 중복되어 관찰되어 이미지의 저하가 발생합니다.  

수차(aberration)의 종류

자이델의 5수차 (The Five Seidel Aberrations )
  • Spherical Aberration ( 구면수차 )
  • Coma ( 혜성형 수차 )
  • Astigmatism ( 비점수차 )
  • Curvature of field ( 상면만곡 ) _ 대물렌즈의 보정 표시 ( PLAN )
  • Distortion ( 왜곡 )
색수차 ( Chromatic aberration )

가시광선 대역에 있어서 파장이 짧은 보라색의 빛과 파장이 긴 붉은색의 빛의 굴절율을 보면 파장이 짧을 수록 렌즈를 통과한 후의 굴절율이 크고, 파장이 길수록 굴절율이 작아지기 때문에 하나의 렌즈로 빛을 결상하고자 할때 파장에 따라 결상 위치에 차이를 발생하게 됩니다. 일반적으로 현미경에서 사용되는 대물렌즈는 이러한 색수차에 의한 문제점을 보정 하는 정도로 다음과 같이 대물렌즈의 등급을 분류하고 있습니다.

  • Achromat – 저가형 현미경에 주로 사용되어지는 렌즈
  • Flourite ( Semi-Apo ) – 현업에서 많이 사용되는 범용 렌즈
  • Apochromat – 고급 렌즈로 가격이 가장 비싼 렌즈