실체 현미경은 종종 실험실이나 생산 현장에서 "일꾼"이라고 불릴 정도로,
샘플을 검사하거나, 관찰, 문서화 또는 해부하며 실체 현미경 앞에서 많은 시간을 보냅니다.
실체 현미경이 필요한 분야에서 현미경을 오래도록 만족하며 사용하기 위해서는 구매 시에 신중한 평가가 중요합니다.
즉 구매 결정권자는 구매하려는 실체 현미경이 필요한 사항을 정확히 맞출 수 있는지 확인해야 합니다.
라이카 마이크로시스템즈는 실체 현미경을 선택할 때 어떤 점들을 고려해야 하는지 알려드리겠습니다.
실체 현미경의 역사
오늘날 많은 제조업체들이 널리 사용하는 광학 기기의 설계 원리를 도입한 사람은, 1890년경 미국의 생물학자이자 동물학자인 Horatio S. Greenough 입니다 [1-3]. "Greenough(그리너프) 원리"에 기반한 실체 현미경은 매우 높은 품질의 입체감 있는 이미지를 제공합니다.
1950년대 후반에 Bausch과 Lomb은 획기적인 혁신, 무단 확대 (줌) 체인저(stepless magnification changer)가 적용된 StereoZoom® Greenough 디자인을 선보였습니다 [3]. 대부분의 최신 실체 현미경 디자인은 줌(zoom) 시스템을 기반으로 합니다. 1957년 American Optical Company는 망원경 또는 CMO (Common Main Objective) 원리에 기반한 광학을 실체 현미경에 도입했습니다 [3]. 이러한 유형의 실체 현미경은 모듈화와 고성능이라는 장점을 가져, 모든 제조업체에서 Greenough(그리너프) 유형과 더불어 추가로 제공되었습니다.
실체 현미경을 선택하기 전에 필요한
4 가지 중요한 질문
실체 현미경은 큰 투자가 될 수 있으므로 선택 과정에서 여러가지를 고려해야 합니다.
현미경을 최대한 활용하려면 사용자에게 아래와 같은 질문들이 필요합니다.
1. 응용 분야는 무엇입니까?
선별(screening) 및 분류(sorting)가 포함되나요?
샘플 조작(manipulation)이 필요한가요?
문서화가 필요한가요?
2. 관찰, 문서화, 시각화해야 하는 구조는 무엇입니까?
긴 작업 거리보다 고해상도가 더 중요한가요 아니면 그 반대인가요?
3. 현미경을 사용하려는 사람들이 얼마나 많습니까? 현미경으로 몇 시간 일할 예정입니까?
장시간 동안 현미경을 사용할 예정인 경우, 반복성 긴장 장애를 예방할 수 있는 인체공학적 액세서리를 고려하는 것이 중요합니다.
사용자의 수에 따라 각 사용자의 기호에 맞게 조정할 수 있는 현미경을 사용하는 것이 좋습니다.
4. 현미경에 사용할 수있는 예산은 얼마입니까?
모듈식 솔루션은 더 큰 투자로 보일 수 있지만,
장기적으로 보면 다양한 기능, 다양한 사용자를 수용할 수 있는 능력, 다양한 액세서리로 비용을 절약할 수 있습니다.
조건에 맞는 가장 적합한 현미경을 선택할 때 고려해야 할 5가지
1. 줌 범위, 배율, 객체 필드(관찰 시야) 및 작업 거리
♦동일한 배율로 작업하는 경향이 있는 사용자의 경우, 큰 확대/축소 범위가 필요하지 않습니다.
♦작업 흐름에서 검사 및 샘플 조작이 필요한 경우, 낮은 배율에서 높은 배율로 이동하기 위한 확대/축소 범위가 큰 것이 유용할 수 있습니다.
♦동일한 줌 배율에서 접안 렌즈에 따라 더 크거나 작은 객체 필드(관찰 시야, FOV)를 볼 수 있습니다. 더 큰 객체 필드(관찰 시야)는 사용자가 샘플에서 더 나은 방향을 유지할 수 있도록 합니다.
♦작업 거리가 길수록 샘플 상단과 대물 렌즈 전면 렌즈 사이의 거리가 더 멀어져, 사용 중에 샘플을 더 쉽게 다룰 수 있습니다.
2. 피사계 심도 및 개구수 (NA)
♦NA(Numerical Aperture)가 높을수록 해상도는 높아지지만 일반적으로 피사계 심도(depth of field)가 감소합니다.
♦FusionOptics 기술은 고해상도와 더 깊은 피사계 심도를 결합합니다.
3. 광학 품질
♦플랜(Plan) 광학: 모든 응용 분야에 유용한 전체 객체 필드(관찰 시야, FOV)에 대한 이미지 평탄도 보정
♦아크로맷(Achromat) 광학: 트루 컬러 재현이 중요하기 보다 주로 기하학적 특징이 평가되는 응용 분야용
♦아포크로매틱 (APO; Apochromatic) 광학: 급속한 색상 변화 및 구조물이 복잡한 경우와 같이 색상 번짐이 방해를 받을 수있는 응용 분야에 적합합니다.
♦투과 : 시각화 할 샘플에 대한 미세한 세부 사항이 필요한 응용 분야의 경우 더 나은 광 투과율을 가진 고품질 광학을 사용하는 것이 유리합니다. 연구 개발과 같은 까다로운 응용 분야의 경우 광 투과율이 높은 광학 장치가 차이를 만들 수 있습니다.
♦색상 재현 : 샘플의 실제 색상을 정확하게 보는 것이 중요하다면 고품질 광학 장치와 적절한 조명을 사용해야 합니다.
4. 인체 공학
♦인체 공학적 액세서리를 사용하면 현미경 작업이 더 쉬워지고 작업 흐름이 빨라집니다. 예를 들어 접안 렌즈를 통해 샘플을 보면서 줌 및 초점 노브를 쉽게 조정할 수 있나요?
♦다른 사용자가 현미경을 사용하는 경우 각 사용자의 선호에 맞게 조정할 수 있는지 확인하십시오.
5. 조명
♦최적의 조명은 전체 시야를 균일하게 비추고 좋은 대비를 제공하며 샘플의 실제 색상을 정확하게 나타내야 합니다.
5가지 핵심 요소에 대해 더 자세히 알아볼까요?
1. 총 배율 : 대물 렌즈, 줌 계수 및 접안 렌즈
실체 현미경의 총 배율은 대물 렌즈(objective lens), 줌 광학(zoom optics), 접안 렌즈(eyepieces)의 결합 배율입니다 [4].
대물 렌즈에는 고정 배율 값이 있으며, 기기의 줌 광학 장치를 사용하면 줌 계수 범위에서 배율을 변경할 수 있습니다. 접안 렌즈 또한 일정한 배율 값을 갖습니다.
접안 렌즈를 통해 관찰된 물체의 배율을 확인하려면 대물 렌즈, 줌 광학 및 접안 렌즈의 배율을 곱해야 합니다. 총 배율 공식은 다음과 같습니다.
MTOT VIS = MO x z x ME
MTOT VIS는 총 배율입니다 (VIS는 '시각(visual)'을 의미).
MO는 대물 렌즈의 배율입니다 (보조 렌즈가 없는 Greenough System의 경우 1x).
z는 확대/축소 비율입니다. 그리고
ME는 접안 렌즈의 배율입니다.
일반적으로 MO 값은 0.32x ~ 2x, z는 0.63x ~ 16x, ME 값은 10x ~ 40x입니다.
객체 필드(시야)에 대한 배율의 영향
접안 렌즈를 들여다 보면 객체 필드라고 하는 원형 영역이 표시됩니다 [4]. 객체 필드의 직경은 총 배율에 따라 다릅니다. 예를 들어, 10배 배율의 접안 렌즈는 23의 시야수(field number)를 갖습니다. 필드 번호는 대물 렌즈와 줌 광학의 1배 배율에서 접안 렌즈를 통해 관찰되는 객체 필드(관찰 시야)의 직경이 23mm임을 의미합니다.
2. 피사계 심도 : 배율 및 해상도와의 관계
피사계 심도는 개구 수, 해상도, 배율 간의 상관 관계에 의해 결정됩니다 [5-7]. 물체를 최대한 시각화하기 위해 최신 현미경 설정을 적절하게 조정하면 피사계 심도와 해상도 사이에서 최적의 균형을 이룰 수 있습니다. 특히 저배율에서는 조리개를 줄임으로써 피사계 심도를 크게 늘릴 수 있습니다. 따라서 물체의 크기와 모양에 따라 해상도와 피사계 심도의 최적 균형을 찾는 것이 중요합니다.
FusionOptics 기술을 통한 높은 피사계 심도 및 고해상도
라이카 마이크로시스템즈[8]의 FusionOptics 기술을 사용하면 고해상도와 높은 피사계 심도를 동시에 만족하는 실체 현미경으로 정교한 광학 접근 방식을 얻을 수 있습니다. 하나의 광 경로로 관찰자의 한쪽 눈은 더 높은 해상도와 낮은 피사계 심도를 가진 물체의 이미지를 봅니다. 동시에 다른 광 경로를 통해 해상도가 낮고 피사계 심도가 높은 동일한 물체의 이미지를 봅니다. 인간의 뇌는 두 개의 개별 이미지를 고해상도와 높은 피사계 심도를 모두 갖춘 하나의 최적의 전체 이미지로 결합합니다.
아래 비디오는 FusionOptics 기술의 원리와 장점에 대해 자세히 설명합니다.
3. 아크로매틱 또는 아포크로매틱 렌즈를 통한 광학 품질
색수차는 렌즈가 모든 색상을 동일한 수렴 점에 초점을 맞추지 못하는 왜곡 유형입니다 [2,9]. 렌즈는 빛의 파장 (렌즈의 분산)에 따라 굴절률이 다르기 때문에 발생합니다. 구면 수차는 중심 축에서 떨어진 지점에서 구면 렌즈 표면에 닿는 광선이 중심에 가까운 지점에서 들어오는 광선보다 더 크거나 작은 정도로 굴절 될 때 발생합니다. 좋은 광학 설계의 목적은 색수차와 구면 수차를 완전히 줄이거나 제거하는 것입니다. 다음 렌즈를 사용하여 이러한 문제의 영향을 제한 할 수 있습니다.
아크로매틱(Achromatic) 렌즈
♦동일한 평면에서 초점이 맞춰지는 2가지 파장 (빨간색, 녹색)에 대해 보정되었습니다.
♦가시 광선 영역의 표준 응용 분야용
아포크로매틱(Apochromatic) 렌즈
♦같은 평면에서 초점이 맞춰지는 3가지 파장 (빨간색, 녹색, 파란색)에 대해 보정했습니다.
♦가시광선 영역 및 그 이상에서 가장 높은 사양을 가진 응용 분야용
플랜(Plan) 렌즈
♦평탄도가 보정되지 않은 렌즈는 전체 물체 (시야)에서 초점이 균일하지 않습니다.
♦넓은 객체 필드로 관찰이 필요한 응용 분야에 권장됩니다.
4. 작업 거리는 현미경 작업성에 큰 영향을 미칩니다.
작업 거리는 초점이 맞을 때 대물 렌즈의 전면 렌즈와 샘플 상단 사이의 거리입니다. 일반적으로 배율이 증가하면 대물 렌즈의 작업 거리가 감소합니다. 작업 거리는 특히 검사 및 품질 관리 작업에서 실체 현미경의 작업성에 직접적인 영향을 미칩니다.
5. 최상의 결과를위한 인체 공학적 설계
일반적으로 사람들의 신체 크기와 작업 습관은 크게 다릅니다. 따라서 특정 작업을 위해 특수 액세서리와 특정 작업 거리를 갖춘 현미경의 높이 (접안 렌즈)는 모든 사용자에게 적합하지 않을 수 있습니다. 관찰 높이가 너무 낮으면 관찰자가 작업하는 동안 앞으로 구부러져 목 부분에 근육 긴장이 발생합니다 [10-12]. 이러한 높이 차이를 보상하기 위해 가변 쌍안 튜브를 사용하는 것이 좋습니다 [10]. 모듈식 제품 접근 방식 덕분에 CMO 디자인의 실체 현미경은 사용자의 크기나 작업 습관에 맞게 기기를 조정할 수 있는 다양한 방법을 제공하므로 선호되는 솔루션입니다.
6. 올바른 조명이 모든 차이를 만듭니다.
실체 현미경의 경우 올바른 조명이 핵심 요소입니다 [13]. 가장 적절한 조명을 사용하면 관심있는 샘플 개제들을 최적의 방식으로 시각화하고 새로운 정보를 공개 할 수 있습니다. 사용된 현미경과 의도된 적용 모두에 대해 조명이 잘 작동하는 것이 중요합니다.
입사광
불투명한 샘플에 사용됩니다. 샘플 텍스처 및 애플리케이션 요구 사항에 따라 다양한 입사 조명 솔루션을 사용하여 샘플 세부 정보 및 관심 있는 개체에 대해 적절한 대비를 제공 할 수 있습니다. 실체 현미경용 입사 조명의 몇 가지 예를 보려면 아래 참조 13을 참조하세요.
투과광
모형 유기체와 같은 생물학적 샘플부터 폴리머 및 유리에 이르기까지 다양한 종류의 투명 샘플에 사용됩니다.
표준 투과 명시야 조명
모든 유형의 투명 샘플에 사용되며 높은 대비와 충분한 색상 정보를 제공합니다.
경사 투과 조명
거의 투명하고 무색 인 샘플에 사용됩니다. 샘플의 더 큰 대비와 시각적 선명도를 얻을 수 있습니다.
암시야 조명
광택이 있거나 밝은 샘플의 균열, 기공, 미세한 돌출부 등과 같이 명시야에서 쉽게 볼 수 없는 샘플의 평평한 영역의 작은 특징에 사용됩니다. 또한 해상도 한계보다 작은 크기의 샘플 구조를 표시하는 데 사용할 수도 있습니다.
맑고 투명한 시료를 위한 대조 방법
Rottermann 또는 양각 대비(Relief Contrast)는 굴절률의 변화를 밝기의 차이로 보여주는 고급 경사 조명 기술입니다. 포지티브 양각 대비 구조는 튀어나온 것처럼 보이지만 반전된 릴리프 대비는 들어간 것처럼 보입니다. 포지티브 및 반전 릴리프 콘트라스트를 사용하면 미세 구조를 쉽게 구별하고 샘플에서 최대 정보를 추출 할 수 있습니다.
라이카 마이크로시스템즈
실체 현미경 제품 소개
라이카 마이크로시스템즈는 독일 베츨러에서 광학연구소로 시작하여 170년 이상의 역사와 함께 현재는 렌즈 및 현미경 분야에서 선도적인 글로벌 기업으로 자리매김하였습니다.
라이카 마이크로시스템즈의 대표적인 실체 현미경 Leica S9 Series은 차세대 Greenough 실체 현미경으로, 현미경 조정 시간이 감소해 시료의 세부 사항을 더 빨리 관찰할 수 있습니다.
♦디테일을 빠르게 관찰하도록 12mm 초점 심도를 지원하는 FusionOptics 기술
♦전체상에서 세부상으로 신속한 배율 전환이 가능한 최대 55x의 고배율과 9:1 줌
♦손쉽게 시료를 조작할 수 있도록 122mm의 작업 거리 제공
♦손쉽게 이미지를 공유하기 위한 통합 네트워크 카메라
Leica S9 시리즈에는 FusionOptics 기술이 접목되어 3배 더 깊은 초점 심도를 가집니다.
FusionOptics 기술은 깊은 초점 심도와 최대의 해상도를 결합해
다른 표준 실체 현미경으로는 불가능한 선명하고 디테일한 이미지를 제공합니다.
3배 더 깊은 초점 심도를 가지기 때문에 모든 중요한 세부사항을 한 눈에 관찰할 수 있어
초점 조정을 다시 해야 하는 시간을 절약할 수 있다는 것이 가장 큰 특징입니다.
실체 현미경 S9 시리즈는 현미경을 조정하는 시간을 절약하여 시료의 세부 사항을 더 빠르고 편리하게 관찰할 수 있습니다.
S9 시리즈는 크게 4가지 종류로 구분됩니다.
육안 검사용 S9 E
카메라 포트가 있는 S9 D
디지털 이미지 공유를 위한 카메라가 통합되어 있는 S9 i
손쉬운 선별과 분류를 위해 80배 배율을 지원하는 S APO
*출처 Leica Microsystems
상담 문의는 홈페이지 및 카카오톡플러스친구 EAS 등 편한방법으로 문의주시기 바랍니다.
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