Ratgeber
Mikroskope gehören zu den faszinierendsten wissenschaftlichen Instrumenten. Sie ermöglichen schließlich den Blick auf Dinge, die für das menschlichen Auge unsichtbar sind. Im industriellen Bereich finden sich Mikroskope sehr häufig in Abteilungen für die Qualitätskontrolle und in Forschung und Entwicklung. Hier erfahren Sie alles Wichtige über eine der Grundformen dieses wichtigen Laborgeräts: das Durchlichtmikroskop. Bei ihm erfolgt Beleuchtung von unten durch das Präparat hindurch.
Okular
Es bildet die Schnittstelle zwischen Mensch und Mikroskop und besteht in seiner einfachsten Form aus einem kurzen Rohr, in dem zwei oder mehr Sammellinsen verbaut sind. Bei den meisten Mikroskopen lässt sich das Okular austauschen, beispielsweise gegen eines mit sechzehnfacher statt normal zehnfacher Vergrößerung. Zweck dieser Mikroskopkomponente ist die nochmalige Vergrößerung des vom Objektiv erzeugten „Zwischenbildes“. Hintergrund: Der Vergrößerungsfaktor ist das Produkt aus der Vergrößerung des Objektivs (zum Beispiel Faktor 100) und der des Okulars (zum Beispiel Faktor 10), so dass sich eine Gesamtvergrößerung von 1000 ergibt.
Tubus
Wichtigste Aufgabe: Er ist mit dem Stativ des Mikroskops horizontal beweglich verbunden und lässt sich zum Scharfstellen des Bildes über einen Grob- und Feintrieb auf und ab bewegen. In modernen Mikroskopen ist der Tubus hin zum Betrachter angewinkelt, um bequemes Arbeiten zu ermöglichen. Die Umlenkung des Strahlengangs erfolgt in der Regel durch ein Prisma.
Objektiv
Während in den Anfangsjahren der Mikroskopie ein Wechsel des Objektivs und damit des Vergrößerungsfaktors per Aus- und Einschrauben erfolgte, haben sich schon vor Jahrzehnten so genannte Revolverköpfe durchgesetzt. Sie besitzen an einem Ende einen festen Anschluss an den Tubus, am anderen Ende drei oder mehr Objektive mit unterschiedlichen Vergrößerungsfaktoren. Zum Wechsel der Vergrößerung wird der Revolverkopf gedreht, bis alle bildgebenden Komponenten eine gemeinsame optische Achse bilden. Die Objektive für den Revolver sind vielfach per Schraubgewinde austauschbar.
Objekttisch
Auf ihm wird der Objektträger befestigt, der in der Regel aus zwei Glasplatten besteht, zwischen denen sich das zu untersuchende Präparat befindet. Die Halterung erfolgt meist über Federklammern. Bei der Arbeit sehr hilfreich sind Verstellmöglichkeiten des Tischs in der X- und Y-Richtung über Feintriebe. Die zu untersuchende Stelle des Präparats lässt sich mit einem solchen Kreuztisch präzise ansteuern.
Kondensor
Bei Durchlichtmikroskopen ist eine gleichmäßige und dennoch helle Durchleuchtung des Objekts unabdingbar. Dafür sorgt ein Kondensor genannter Lichtsammler, eine Anordnung von Linsen, die das von unten kommende Licht bündeln und gleichförmig durch ein „Fenster“ im Tisch auf den Objektträger leiten.
Lichtquelle
Sie sitzt bei Durchlichtmikroskop unter dem Kondensor. Im einfachsten Fall besteht die „Lichtquelle“ aus einem drehbar gelagerten Spiegel, der das Licht einer hellen Leuchte in den Strahlengang des Mikroskops lenkt. Die weitaus meisten Durchlichtmikroskope verfügen heute allerdings über eine LED- oder Halogen-Beleuchtung.
Bei den Durchlichtmikroskopen kann der Anwender unter drei Ausführungen wählen: Monokular, Binokular und Trinokular. Monokulare Typen besitzen nur ein Okular, das Objekt lässt sich nur mit einem Auge betrachten, so wie bei einem klassischen Fernrohr. Wesentlich komfortabler sind binokulare Mikroskope. Der Strahlengang wird hier geteilt und durchläuft zwei Okulare, was weitgehend ermüdungsfreies Sehen ermöglicht.
Obwohl äußerlich sehr ähnlich, dürfen binokulare Mikroskope nicht mit Stereomikroskopen verwechselt werden. Beide Typen verfügen zwar über zwei Okulare, Stereomikroskope besitzen aber auch zwei Objektive, mit jeweils einem eigenen Strahlengang für jedes Auge. Damit ist – allerdings nur bei geringen Vergrößerungen – eine dreidimensionale Ansicht des Präparats möglich.
Trinokulare Mikroskope verfügen über ein drittes Okular, das üblicherweise für den Anschluss einer Mikroskop-Kamera vorgesehen ist. Über dieses Okular kann aber auch ein weiterer Beobachter einen Blick auf das Präparat werfen.
Hinsichtlich der Beleuchtung verfügen einige Durchlichtmikroskope über eine zweite Lichtquelle für seitliches Auflicht. Damit lassen sich auch lichtundurchlässige oder größere Objekte mikroskopieren sowie Oberflächenstrukturen besser sichtbar machen.
Ein Sonderfall sind so genannte inverse Mikroskope. Hier befindet sich der Revolverkopf mit den Objektiven unterhalb des Objekttischs. Das allgemein bevorzugte Konstruktionsprinzip ist allerdings das aufrechte Mikroskop mit dem Revolverkopf oberhalb des Objekttischs.
Die wichtigste Frage vor der Anschaffung lautet: Für welche Zwecke soll das Durchlichtmikroskop überwiegend eingesetzt werden? Handelt es sich bei den zu untersuchenden Präparaten ausschließlich über hauchdünne und zugleich transparente Objekte, beispielsweise Feinschnitte organischen Ursprungs, sind Durchlichtmikroskope mit steuerbarer Lichtquelle unter dem Objekttisch ideal. Kommen hin und wieder auch undurchsichtige Präparate auf den Objekttisch, sollte auch ein Auflicht vorhanden sein.
Bei der Frage nach den Vergrößerungsfaktoren gilt: Viel hilft nicht immer viel. Es kommt vielmehr auf die sinnvolle Abstufung der Objektive am Revolverkopf ab. So macht der in Standardmikroskopen anzutreffende maximale Vergrößerungsfaktor von 1000 wenig Sinn, wenn es beispielsweise um die Überwachung der Papierqualität bei Druckvorgängen geht. Hier reichen meist zweistellige oder niedrige dreistellige Faktoren. Sind dagegen Bakterienkulturen bei starker Vergrößerung zu bewerten, kommen überwiegend hohe dreistellige Faktoren zum Einsatz.
Ganz wesentlich für die Kaufentscheidung ist letztlich die optische Qualität des gesamten Instruments, angefangen beim Okular mit der Größe des Sehfelds und der Einblickweite bis zu den Objektiven, die frei von optischen Fehlern wie Farbsäumen oder Verzerrungen sein sollten.
Warum lässt sich die Vergrößerung eines Lichtmikroskops nicht beliebig steigern?
Das maximale Vergrößerungsvermögen von optischen Mikroskopen ist typischerweise auf den Faktor 1000 begrenzt. Der Grund liegt im limitierten Auflösungsvermögen des sichtbaren Lichts sowie der Brechung der Lichtstrahlen durch die Luft zwischen dem Deckglas des Objektträgers und dem Objektiv. Modifizierte Präparationen wie die Verwendung von so genanntem Immersionsöl zwischen Deckglas und Objektiv oder von UV-Licht können die maximale Vergrößerung allerdings leicht erhöhen.
Was bedeutet eine „Köhlersche Beleuchtung“ am Mikroskop?
Besonders bei hohen Vergrößerungen leidet – unter anderem aufgrund der geringen Linsendurchmesser des Objektivs – die Helligkeit des Mikroskopbildes. Die so genannte Köhlersche Beleuchtungsanordnung bei hochwertigen Durchlichtmikroskopen ermöglicht durch das Zentrieren von Kondensor oder Lichtquelle eine maximale Lichtausbeute. Außerdem sorgt sie für ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Bildfeld.