Selbst 150 Jahre nach Beginn seiner Fertigung im industriellen Maßstab ist das Mikroskop immer noch ein unverzichtbares Werkzeug in Medizin, Biologie und
Materialwissenschaft. In diesem Buch werden zunächst die wichtigsten Aspekte der Funktionsweise und des Aufbaus der unterschiedlichen Typen von Lichtmikroskopen erklärt. Es wird dargelegt, welche Funktion die unterschiedlichen Bedienelemente haben und wie sie sich auf das Bildergebnis auswirken. In den weiterführenden
Kapiteln finden sich Beschreibungen der wichtigsten Kontrastierverfahren und auch der modernsten Hochauflösungsverfahren, mit denen eine neue Ära der
optischen Mikroskopie begonnen hat. Der Text ist leicht verständlich geschrieben mit praktischen Anwendungsbeispielen und vielen mikroskopischen Aufnahmen.
Table of Contents:
Einleitung ix
Eine kurze Geschichte der Mikroskopie xiii
Referenzen xviii
Teil I Das Lichtmikroskop als optisches Instrument 1
1 Optische Vergrößerungen: Von der Lupe zum Mikroskop 3
1.1 Die Lupe 3
1.2 Höhere Vergrößerungen: Das zusammengesetzte Mikroskop 5
1.2.1 Strahlengang im zusammengesetzten Mikroskop 6
1.2.2 Numerische Apertur und laterales Auflösungsvermögen 8
1.2.3 Axiales Auflösungsvermögen: Schärfentiefe 13
1.2.4 Vergrößerung und numerische Apertur – was ist möglich? 14
1.2.5 Die Beleuchtung des Mikroskops: Von kritisch zu Köhler 17
1.2.6 Die Aperturblende und ihre Funktion 21
1.2.7 Die Pupillen 23
1.3 Wichtige mechanische Abmessungen des Mikroskops 25
1.3.1 Optik nach DIN: Endliche Tubuslänge 25
1.3.2 Unendlichoptik 27
Referenzen 30
2 Das aufrechte Durchlichtmikroskop: Aufbau und Funktionsweise 31
2.1 Das Mikroskopstativ 31
2.2 Die Beleuchtung 33
2.2.1 Halogenlampen 34
2.2.2 Linienstrahler: Quecksilber-Hochdrucklampen 36
2.2.3 Leuchtdioden 38
2.3 Kondensoren 40
2.3.1 Prinzipieller Aufbau 41
2.3.2 Besondere Bauformen 42
2.4 Fokussierung und Mikroskoptisch 43
2.4.1 Fokussierung 44
2.4.2 Mikroskoptisch 45
2.4.3 Ergonomie 47
2.5 Objektive 48
2.5.1 Kennzeichnungen von Objektiven 48
2.5.2 Farbkorrektion: Achromate und Apochromate 51
2.5.3 Ebene Bilder: Planobjektive 54
2.5.4 Ergänzung: Bestimmung der numerischen Apertur 58
2.6 Okulare 60
2.6.1 Kennzeichnungen von Okularen, Vergrößerung und Sehfeldzahl 60
2.6.2 Bauformen von Okularen 62
2.6.3 Exkurs: Messen mit dem Mikroskop 64
2.7 Beobachtungstuben 66
2.7.1 Beobachtungstuben: Von monokular bis trinokular 66
2.7.2 Optische Mitbeobachtung: Diskussionsbrücken 70
2.8 Bilddokumentation 71
2.8.1 Bildsensoren für Kameras – ein kurzer Überblick 72
2.8.2 Kompaktkameras 75
2.8.3 Systemkameras 76
2.8.4 C-Mount-Kameras 78
2.8.5 Softwarepakete, Tipps zum Kauf 81
Referenzen 81
3 Das aufrechte Auflichtmikroskop 83
3.1 Aufbau und Funktionsweise 83
3.2 Die Beleuchtung 84
3.3 Objektive für die Auflichtmikroskopie 86
3.4 Fokussierung und Mikroskoptisch 87
Referenzen 89
4 Das inverse Mikroskop: Aufbau und Funktionsweise 91
4.1 Das Mikroskopstativ 91
4.2 Beleuchtung und Optik 92
4.3 Mikroskoptisch und Fokussierung 94
Referenzen 96
5 Das Stereomikroskop: Aufbau und Funktionsweise 97
5.1 Stereomikroskop – optischer Aufbau 97
5.2 Stative und Beleuchtung 101
Referenzen 105
Teil II Unsichtbares sichtbar machen 107
6 Kontrastierverfahren in der Mikroskopie 109
6.1 Hellfeldmikroskopie 109
6.1.1 Durchlicht-Hellfeldmikroskopie 110
6.1.2 Auflicht-Hellfeldmikroskopie 114
6.2 Schiefe Beleuchtung 117
6.2.1 Funktionsprinzip und Komponenten 117
6.2.2 Weiterentwicklung: Der Hoffman-Modulationskontrast 118
6.2.3 Schiefe Beleuchtung im Durchlicht 120
6.2.4 Schiefe Beleuchtung im Auflicht 121
6.3 Dunkelfeldmikroskopie 122
6.3.1 Funktionsprinzip und Komponenten 122
6.3.2 Durchlicht-Dunkelfeldmikroskopie 122
6.3.3 Auflicht-Dunkelfeldmikroskopie 127
6.4 Phasenkontrastmikroskopie 128
6.4.1 Funktionsprinzip und Komponenten 128
6.4.2 Anwendungsbeispiel: Zählung von Asbestfasern 136
6.4.3 Anwendungsbeispiel: Untersuchung von Belebtschlamm 137
6.5 Polarisationsmikroskopie 139
6.5.1 Orthoskopie: Funktionsprinzip und Komponenten 140
6.5.2 Orthoskopie: Anwendungsbeispiele 146
6.5.3 Konoskopie: Funktionsprinzip und Komponenten 148
6.6 Differenzieller Interferenzkontrast 153
6.6.1 Funktionsprinzip und Komponenten 153
6.6.2 Differenzieller Interferenzkontrast im Durchlicht 159
6.6.3 Differenzieller Interferenzkontrast im Auflicht 161
6.7 Fluoreszenzmikroskopie 163
6.7.1 Funktionsprinzip und Komponenten 163
6.7.2 Auflicht-Fluoreszenzmikroskopie: Beispiele 169
6.8 Kontrastierverfahren in der Stereomikroskopie 174
Referenzen 177
Teil III Weiterentwicklungen – Über Die Weitfeldmikroskopie Hinaus 181
7 Moderne mikroskopische Verfahren 183
7.1 Modellierung der Punktbildverwaschungsfunktion 183
7.1.1 Dekonvolution: Bildverbesserung durch Software 183
7.1.2 Konfokalmikroskopie 184
7.1.3 Das 4Pi-Mikroskop 187
7.1.4 Das STED-Mikroskop 189
7.2 Höchstauflösung durch Eingriffe in die Beleuchtungsgeometrie 191
7.2.1 Strukturierte Beleuchtung 192
7.2.2 Lichtblattmikroskopie 194
7.2.3 Lokalisationsmikroskopie durch Photoaktivierung 195
7.3 Nahfeldverfahren 196
7.3.1 Nahfeldmikroskopie 197
7.3.2 Interne Totalreflexionsmikroskopie 198
7.4 Quantitative mikroskopische Verfahren 200
7.4.1 Fluorescence Recovery after Photobleaching (FRAP) 200
7.4.2 Zeitaufgelöste Messungen 201
7.5 Nichtlineare Effekte: Raman- und Zwei-Photonen-Mikroskopie 204
7.5.1 Raman-Mikroskopie 204
7.5.2 Zwei-Photonen-Mikroskopie 206
Referenzen 207
Danksagung 211
Nachweis der mikroskopischen Aufnahmen 213
Stichwortverzeichnis 215
