Durchlicht...Auflicht...Invers...? Übersicht über verschiedene Mikroskoptypen

[Peter V.]

Dieser Beitrag dient der Ergänzung des Beitrages zur Anfängerberatung ist von dort verlinkt. Er ist kein Diskussionsbeitrag und insofern geschlossen.

Hallo,

für den Anfänger ist die Fülle verschiedener Mikroskoptypen oft sehr verwirrend und kann zu Fehlkäufen führen, insbesondere, wenn er sich auf Plattformen wie Ebay nach einem Mikroskop umschaut. Zumeist sind die Mikroskope dort nur unzureichend beschrieben. Unterschiedliche Einsatzzwecke ("was" soll eigentlich mikroskopiert werden?) benötigen sehr unterschiedliche Mikroskoptypen. Jemand, der das Leben im Wassertropfen oder Pflanzenschnitte betrachten möchte (eben die typischen Hobbyisten-Anwendungen), kann wenig mit einem Auflichtmikroskop anfangen, er benötigt ein Durchlichtmikroskop. Hingegen ist das Mikroskopieren von zum Beispiel Chipoberflächen in der Elektronik nicht mit einem Durchlichtmikroskop möglich. Der Anfänger sieht kann diese unterschiedlichen Geräte zumeist nicht eindeutig unterscheiden bzw. erkennen.

Dann schwirren viele Begriffe durch den Raum: Durchlichtmikroskop, Inversmikroskop, Phasenkontrastmikroskop, Metallmikroskop, Fluoreszenzmikroskop, Polarisationbsmikroskop... Wie soll man diesen Dschungel als Anfänger durchdringen? Die Begriffe bezeichnen zum Teil

1) die Bauform und Beleuchtungsart (Durchlicht, Auflicht, Invers)  

oder

2) ein Kontrastverfahren (z.B. Phasenkontrast, Dunkelfeld)

Zunächst möchte ich mich der Einteilung der Mikroskope nach der Bauform widmen:

Wenn man ganz allgemein von "Mikroskop" spricht, ist üblicherweise das aufrechte Durchtlichtmikroskop gemeint. Es ist das typische Mikroskop des Hobbymikroskopikers und generell der mit Abstand am weitesten verbreitete Mikroskoptyp.

Übliche Mikroskoptypen sind:

1) Das aufrechte Durchlichtmikroskop (eben "das" Mikroskop des Hobbymikroskopikers)
2) Das inverse (umgekehrte) Durchlichtmikroskop,
3) Das "aufrechte" Auflichtmikroskop
4) Das inverse (umgekehrte) Auflichtmikroskop (Metallmikroskop).

1) Das aufrechte Durchlichtmikroskop dient dazu, mehr oder weniger lichtdurchlässige Objekte auf einem Glasplättchen (Objektträger) zu betrachten. Diese können flüssig sein wie im Falle eines Tropfens Wasser aus dem Tümpel zu Betrachtung der darin lebenden Mikroorganismen oder "fest" wie z.B. dünne gefärbte oder ungefärbte Schnitte von tierischen oder pflanzlichen Geweben. Die Objektive müssen sehr dünn sein mit einem Deckglas abgedeckt werden.
Das Objekt wird typischerweise von unten durchtrahlt und von oben mit Objektiv/Okular betrachtet.







2) Eine weitere Bauform stellt das inverse oder umgekehrte (Durchlicht-)Mikroskop (Inversmikroskop) dar. Der grundsätzliche optische Aubau ist identisch, allerdings befindet sich bei diesem Mikroskoptyp die Lichtquelle oben und die Objektive unten. Der Vorteil gegenüber dem aufrechten Mikroskop ist, dass mit diesem Mikroskop Objekte in größeren Behältnissen wie zum Beispiel Petrischalen etc. untersucht werden können und ein Deckglas nicht erforderlich ist. Professionelle Anwendung finden diese Mikroskope bei der Untersuchung von Zellkulturen, ebenfalls wird es bei der Plaktonanalyse, z.B. Gewässergütebestimmung, verwendet.

Bei beiden Mikroskoptypen ist es erforderlich, dass die Präparate mehr oder weniger lichtdurchlässig sind, also quasi "durchleuchtet" werden. Zu Betrachtung von "Oberflächen" eignen sich diese Mikroskope nicht.





3) Zur Betrachtung von lichtundurchlässigen Oberflächen benötigt man ein Auflichtmikroskop. Solche Anwednungen gibt es reichlich in der Elektronik und Materialprüfung, beispielsweise bei der Prüfung von Silizium-Chips ("Wafer") oder angeschliffenen Metallproben.
Auch hier unterscheidet man aufrechte und inverse, also umgekehrte Auflichtmikroskope. Der grundsätzliche Unterschied ist, dass die Objekte nicht "durchleuchtet", sondern "von oben" angeleuchtet werden. Üblicherweise ist das konstruktiv so bewerkstelligt, dass das zur Beleuchtung des Objektes dienende Licht durch das Objektiv selbst auf das Objekt strahlt. Dazu bedarf es besonderer "Auflichtkondensoren", auch "Auflichtilluminatoren" genannt.

Hier ein Beispiel eines "aufrechten" Auflichtmikroskops:







Beispiele für die Auflichtmikroskopie finden hier am Beispiel eines Wafers (Siliziumchip) und einer Münze.

4) Auch hier besteht der Vorteil inverser Bautypen darin, dass größere Objekte wie zum Beispiel angeschliffene Metallprobenblöckchen problemloser platziert werden können, da es "nach oben" keine Platzbegrenzung gibt. Mikroskope dieser Bauform werden zumeist "Metallmikroskop" genannt, auf ihnen können größere angeschliffene Metallproben untersucht werden. (Das verlinkte Video zeigt ab etwa Minute 7:00 die Untersuchung einer solchen Probe mittels eines inversen Auflichtmikroskops.)

Hier ein Beispiel eines schon älteren inversen Auflichtmikroskops (Metallmikroskops):







Viele Forschungsmikroskop-Stative aus den früheren Jahrzehnten waren so ausgelegt, dass die sowohl für die Durch- als auch Auflichtmikroskopiee ausgerüstet werden konnten.
Manche Stative sind aber nur für ein Verfahren ausrüstbar, da ihnen die andere Beleuchtungsmöglichkeit fehlt.

Für kontrastarme Objekte gibt es sowohl im Durchlicht als auch im Auflicht verschiedene Methoden, den Kontrast zu erhöhen bzw. bestimmte, sonst kaum erkennbare Strukturen sichtbar zu machen. Im Durchlicht kommen üblicherweise die

1) Schiefe Beleuchtung
2) Dunkelfeld
2) Phasenkontrast
3) Differenzieller Interferenzkontrast

zum Einsatz, bei der Auflichtmikroskopie ebenfalls, jedoch hat hier die Phasenkontrastmikroskopie die Bedeutung verloren.

Hier findet sich eine Übersicht über die verschiedenen Kontrastverfahren.

Auf die Sonderfälle (Fluoreszenzmikroskopie und Polarisationsmikroskope) werde ich später in einem weiteren Beitrag eingehen.

Herzliche Grüße
Peter