Moderne Methoden der Lichtmikroskopie

Transkript

1 Moderne Methoden der Lichtmikroskopie Vorwort 11 Verzeichnis der verwendeten Symbole 12 Übersicht über die wichtigsten im Text gegebenen Definitionen Grundlagen der mikroskopischen Abbildung Gaußsche Abbildung oder fehlerfreie Abbildung Abbildungsmaßstab, Winkelverhältnis, Vergrößerung Das zweistufig zusammengesetzte Mikroskop mit Endlich-Optik Das dreistufig zusammengesetzte Mikroskop mit Unendlich- Optik Meßgrößen der Öffnung von Mikroskopobjektiven Meßgrößen des Feldes Betrachtungsvergrößerung und Endvergrößerung Die»förderliche Vergrößerung« Die Beugungstheorie der mikroskopischen Abbildung Licht als Wellenbewegung Kohärenz des Lichtes Die AiRYsche Betrachtungsweise der Abbildung von Selbstleuchtern und Nichtselbstleuchtern Selbstleuchter Kohärente und partiell kohärente Beleuchtung nichtselbstleuchtender Objekte Typische Objektdetails mikroskopischer Objekte bei inkohärenter und partiell kohärenter Beleuchtung Die AßBEsche Betrachtungsweise der Bildentstehung im Mikroskop Grenzen der Auflösung eines Amplitudengitters Besonderheiten bei der Auflösung eines Verzögerungsgitters Grenzen des lichtmikroskopischen Auflösungsvermögens und der Erkennbarkeit Steigerung der Leistungsfähigkeit des Lichtmikroskops Schärfentiefe und Schärfentiefeerweiterung der mikroskopischen Abbildung Abbildungsfehler Monochromatische Abbildungsfehler Öffnungsfehler Koma Astigmatismus Bildfeldwölbung Verzeichnung (Distorsion) Chromatische Abbildungsfehler Chromatische Längsabweichung (chromatische Längsaberration) Farbvergrößerungsfehler. Chromatische Vergrößerungsdifferenz Chromatische Variation der monochromatischen Fehler Kontrastverluste durch Reflexion Optischer und mechanischer Aufbau von Mikroskopen Die optischen Bauteile des Mikroskops Mikroskopobjektive Abgleichlänge Vergrößerung, Abbildungsmaßstab, numerische Apertur Präparateschutz, Korrektionsfassung Objektive für Präparate mit und ohne Deckglas Endlich- oder Unendlich- Objektive? 65

2 6 Inhalt Kennzeichnung der Objektive Einteilung der Mikroskopobjektive nach ihrer Korrektion Achromate Planachromate Fluorite Apochromate Planapochromate Objektive für spezielle Anwendungen Okulare und Projektive Anpassungsmaße Aufbau von Okularen Bildfeldgröße des Okulars und Objektfeldgröße Kennzeichnung der Okulare Projektive Die richtige Objektiv-Okular- Kombination Aufbau von Kondensoren Mechanische Bauteile des Mikroskops Das klassische Baukastensystem Das Stativ Die Beleuchtung Der Kondensorträger Der Tischträger mit wechselbaren Objekttischen Objektivwechseleinrichtungen Der Schrägeinblick (Tubus) Zwischentuben Mikroskope umgekehrter Bauart Auflichtmikroskope Durchlichtmikroskope Das Baukastensystem der modernen Mikroskope mit Unendlich-Optik Lichtquellen und Lichtfilter Glühlampen Entladungslampen Bogenlampen Lichtfilter Eigenschaften der Lichtfilter Einteilung der Lichtfilter Kontrastfilter Kompensationsfilter Korrektionsfilter Selektionsfilter Qualitätsmerkmale des Mikroskops Mechanische Qualitätsmerkmale Prüfung von Mikroskopobjektiven auf Bildfehler (Restfehler) Testplatten Prüfung auf monochromatische Bildfehler Öffnungsfehler Komafehler Astigmatismus schiefer Bündel Bildfeldwölbung Verzeichnung Prüfung auf herstellungsbedingte Fehler Zentrierfehler Spannungsfehler Prüfung auf chromatische Bildfehler Chromatische Längsabweichung Chromatische Vergrößerungsdifferenz Überprüfung des Auflösungsvermögens von Objektiven Durchlicht-Hellfeldmikroskopie Das Köhlersche Beleuchtungsverfahren Durchführung des Köhlerschen Beleuchtungsverfahrens Konjugierte Ebenen Fehler beim Köhlerschen Beleuchtungsverfahren Kritische Beleuchtung Schräge Hellfeldbeleuchtung Helligkeit des Bildes Wahl der optischen Ausrüstung Anwendung der Durchlicht- Hellfeldbeleuchtung Kontrastmethoden Methoden der Durchlicht- Dunkelfeldmikroskopie Durchlicht-Dunkelfeldkondensoren 114

3 Inhalt Die richtige Einstellung des Kardioidkondensors Ultramikroskopie Dunkelfeldmikroskopie gefärbter Präparate Dunkelfeldmikroskopie mit monochromatischem Licht Grenzdunkelfeld Leuchtbildmethode Bestimmung von Brechzahlen im Durchlicht-Dunkelfeld Optische Färbungen Rheinbergbeleuchtung Dunkelfeldbeleuchtung mit farbigem Licht Kontrastfarbenbeleuchtung Komplementärfarbenmethode Der»3-D-Kondensor« Anwendung der Durchlicht- Dunkelfeldmikroskopie Methoden der Phasenkontrastmikroskopie Das Phasenkontrastverfahren nach ZERNIKE Aufbau der Phasenkontrasteinrichtung Bildverfälschung durch Haloerscheinungen Einfluß der Phasenringplatte auf den Kontrast. Positiver und negativer Phasenkontrast Anoptralkontrast Veränderlicher (variabler) Phasenkontrast Stereoskopischer Phasenkontrast Farbiger Phasenkontrast Phasenkontrast außerhalb des sichtbaren Spektrums Besonderheiten des Phasenkontrastverfahrens. Monochromatisches oder weißes Licht? Erkennbarkeitsgrenze und Auflösungsvermögen beim Phasenkontrastverfahren Anwendung der Phasenkontrastverfahren Zentrales Dunkelfeld Amplitudenkontrast nach PLUTA Modulationskontrast nachhoffman »Dispersion Staining« Das Schlierenmikroskop. Mikroskopische Schlierenverfahren Methoden der Durchlicht- Interferenzmikroskopie Aufgaben der Interferenzmikroskopie Einteilung der Interferenzmikroskope Interferenzmikroskopische Methoden Interferenzanordnungen Interferenzmikroskope mit nur einem Wollastonprisma im abbildenden Strahlengang Interferenzmikroskop mit zwei Wollastonprismen im abbildenden Strahlengang. Interferenzmikroskop nach PLUTA Differentieller Interferenzkontrast mit nur einem Nomarski-Prisma im abbildenden Strahlengang Differentieller Interferenzkontrast nach JAMIN und LEBEDEFF Interferenzokular nachfrancon Interferenzanordnung nach SMITH Interferenzanordnung nach NOMARSKI Interferenzmikroskop INTERPHAKO nach BEYER und SCHÖPFE Messung von Gangunterschieden mit dem Interferenzmikroskop Messung im Streifenfeld Eichung des Prismas Durchfuhrung der Messung Messung im homogenen Feld bei totaler Bildverdoppelung Eichung des Prismas Durchführung der Messung Berechnung von Brechzahl und Dicke des Objekts aus dem Gangunterschied Messung der Doppelbrechung mikroskopischer Objekte Messung im Streifenfeld Messung bei totaler und differentieller Bildaufspaltung im homogenen Feld 169

4 8 Inhalt 8.8 Messung der Lichtdurchlässigkeit (Transmission) Bestimmung der Trockenmasse von Zellen Bestimmung der Brechzahl kleinster Flüssigkeitsmengen Vor- und Nachteile des differentiellen Interferenzkontrastes. Vergleich mit dem Phasenkontrast Methoden der Durchlicht- Polarisationsmikroskopie Polarisiertes Licht und Polarisatoren Aufbau von Polarisationsmikroskopen Orthoskopischer und konoskopischer Strahlengang Polarisationsoptische Untersuchungen mit linear polarisiertem Licht Vorbereitung des Mikroskops Versuche mit dem Polarisationsmikroskop Unterscheidung optisch isotroper und anisotroper Objekte Bestimmung der Lage der Indexellipse und des relativen Vorzeichens der Doppelbrechung Messungen mit dem Polarisationsmikroskop Messung von Winkeln, Längen, Flächen und Dicken Messung von Brechzahlen Bestimmung der Doppelbrechung Bestimmung von Auslöschungswinkeln (Auslöschungsschiefe) Polarisationsoptische Untersuchungen im indirekten Strahlengang Bestimmung des optischen Charakters im indirekten Strahlengang Messung des Achsenwinkels Messungen mit dem Universaldrehtisch Polarisationsmikroskopie in der Biologie Qualitative Untersuchungen Quantitative Untersuchungen Ursachen der optischen Anisotropie biologischer Objekte Methoden der Fluoreszenzmikroskopie Das Fluoreszenzmikroskop Lichtquellen für die Fluoreszenzmikroskopie Erregerfilter, Sperrfilter, Strahlenteiler Kombinationsmethoden Kombination von Dunkelfeld und Fluoreszenz Kombination von Phasenkontrast und Fluoreszenz (simultane Kontrastfluoreszenz) Kombination von Interferenzkontrast und Fluoreszenz Kombination von polarisiertem Licht und Fluoreszenz Methoden der Auflichtmikroskopie Beleuchtungseinrichtungen für die Auflichtmikroskopie Auflicht-Hellfeld Auflicht-Phasenkontrast Auflicht-Dunkelfeld Auflicht-Interferenzmikroskopie Auflicht-Interferenzeinrichtungen, bei denen der Vergleichsstrahlengang vom Objekt nicht beeinflußt wird Auflicht-Interferenzeinrichtungen, bei denen der Vergleichsstrahlengang vom Objekt beeinflußt wird Auflicht-Polarisationsmikroskopie Untersuchungen mit dem Auflicht-Polarisationsmikroskop Reflexmikroskopie, Reflexionskontrastmikroskopie und Spiegelreflexmikroskopie - Sonderfälle der Auflichtmikroskopie Mikroskopie mit unsichtbaren Strahlen Infrarotmikroskopie Ultraviolettmikroskopie Röntgenmikroskopie

5 Inhalt Methoden der Mikrofotografie und anderer Verfahren zur Wiedergabe mikroskopischer Bilder Mikrofotografische Einrichtungen Einfache mikrofotografische Geräte Die Aufsetzkamera Variotubus mit positiven und negativen Projektiven Mikrofotografie mit dem Kameramikroskop Belichtungszeitautomatik für die Mikrofotografie Einfluß von Beleuchtung und abbildender Optik auf die Qualität von Mikroaufnahmen Der Elektronenblitz in der Mikrofotografie Die fotografische Technik der Mikrofotografie Aufnahmen auf Schwarzweißfilm Aufnahmen auf Farbfilm Mikrokinematografie Fernsehmikroskopie Mikroprojektion Aufprojektion Rückprojektion Das Zeichnen mikroskopischer Bilder Projektionszeichnen Nachzeichnen des virtuellen Bildes Messen, Zählen und Mengenanalyse mit dem Mikroskop Längenmessung und Tiefenmessung Winkelmessung Flächenmessung Mengenanalyse Teilchenzählung Bestimmung der Korngrößenverteilung Spezielle Meßeinrichtungen für die Auflichtmikroskopie Automatische Bildverarbeitung und Bildanalyse Mikroskop-Fotometrie un< ; Mikroskop-Spektralfotometrie Grundlagen der Durchlichtmikroskop-Fotometrie Grundlagen der Auflichtmikroskop-Fotometrie Aufbau des Mikroskop- Fotometers Aufbau des Mikroskop-Spektralfotometers Verarbeitung der fotometrischen Meßwerte mit Computern Berechnungsgrundlagen mikrofotometrischer Mengenbestimmungen Anwendungsmöglichkeiten der Mikroskop-Fotometrie und Mikroskop-Spektralfotometrie Videotechnik und Lichtmikroskopie, Lasermikroskopie, Laser-Scan-Mikroskopie, neue Wege der Stereomikroskopie und Stereo- Mikrofotografie Video-Enhanced Contrast Microscopy AVEC-DIC-Microscopy AVEC-POL-Microscopy Schärfentiefeerweiterung durch digitale Bildverarbeitung Fluoreszenzmikroskopie mit Restlichtverstärkern und digitaler Bildverarbeitung. Fluoreszenz-Analog- Cytochemie (FAC) Das Lasermikroskop Das Laser-Scan-Mikroskop Räumliches Sehen in der Mikroskopie Konstruktionsmerkmale von Stereomikroskopen Stereoskopische Beobachtung mit dem monobjektiven Mikroskop Stereo-Mikrofotografie Räumliche Wiedergabe von Stereobildern Mikroholografie 319

6 10 Inhalt 17. Mikroskopie unter besonderen Temperatur- und Umweltbedingungen Heiz-und Kühltische mit erweitertem bis mittlerem Temperaturbereich Hoch-und Tieftemperaturkammern Einrichtungen für die Oberflächen-Hoch- und Tieftemperaturmikroskopie Ferngesteuerte Mikroskope für die Atomforschung 324 Literatur 326 Register 332