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Allgemeine Hinweise

In der Umwelt- und Gesundheitsforschung können Mikroskope eingesetzt werden zum Einen zur Identifizierung von Substanzen, von denen potentielle Gesundheitsgefährdungen ausgehen (Identifizierung der Art von Festkörpern anhand ihres Aussehens, Analytische chemische Mikroskopie, Polarisationsmikroskopie). Zum Anderen können von Organismen gewonnene Körper - Materialien auf pathologische Struktur - Veränderungen und Fremdkörper untersucht werden.

Ein gut Licht - durchlässiges Untersuchungsobjekt kann zur Beleuchtung zwischen einer Licht - Quelle und der Eingangsoptik, dem Objektiv, eines Mikroskops platziert werden (Durchlicht - Betrachtung). Ein stark Licht - absorbierendes Objekt muss von aus der Richtung des Objektivs kommendem Licht beleuchtet werden (Auflicht - Betrachtung).

Ein Stereomikroskop hat für jedes Auge eines Menschen eine separate Optik und ermöglicht damit die Gewinnung eines räumlichen Eindrucks von einem Objekt.

Biologische oder medizinische Untersuchungsobjekte flüssiger Natur werden meistens auf eine durchsichtige Glas - Platte, den Objektträger, aufgebracht und zur Erzielung einer nur geringen Schicht - Dicke und zur Verdunstungshemmung mit einem dünnen Plättchen ebenfalls aus durchsichtigem Glas, dem Deckglas, abgedeckt.

Zur Scharfstellung eines Mikroskop - Bildes wird in der Regel die Distanz zwischen Untersuchungsobjekt und Mikroskop - Objektiv variiert. Dabei kann es bei Mikroskopen ohne entsprechende Schutz - Einrichtung passieren, dass ein Objektiv das Deckglas auf einem Objektträger zerdrückt. Um dies zu vermeiden, sollte bei Geräten ohne Sperre gegen Überdrehen des Objektivs Dieses unter Sichtkontrolle zunächst dem Untersuchungsobjekt stark angenähert und dann zur Einstellung der Bild - Schärfe der Abstand zwischen den Beiden vergrößert, nie jedoch verringert werden.

Die Aufnahme eines von einem Mikroskop gelieferten Bildes mit einer Digitalkamera hat gegenüber einer Aufnahme mit einer Silberfilm - Kamera den Vorzug, dass die Qualität eines Photos direkt nach dessen Aufnahme beurteilt werden kann und die Aufnahmebedingungen so unmittelbar optimiert werden können.

Der Abstand zweier Punkte in einem mikroskopischen Objekt kann direkt mit einem in Bruchteile eines Millimeters geteilten Lineal gemessen werden, auf dem das zu vermessende Objekt platziert wird [6]. Die Skala ist nur für in der gleichen Ebene wie sie liegende Objekt - Punkte gültig. Soll die Skala vor Schädigung durch Abrieb oder Anätzung durch zu untersuchende Objekte geschützt werden, kann auch folgendes Verfahren zur Abstandsmessung an Objekten angewandt werden: Objekt und Mikroskala werden getrennt voneinander photographiert und die beiden Bilder übereinander kopiert. Dazu müssen aber bei Einsatz eines Okulars dessen Stellung und, falls vorhanden, auch die Einstellung einer Korrektur - Optik fü Brillen Tragende bei beiden Aufnahmen absolut identisch sein. Ist Dies gewährleistet, stimmt bei Einstellung der optimalen Bild - Schärfe über die relative Stellung des Mikroskop - Objektivs zum Beobachtungsobjekts auch die Distanz zwischen Objektiv und Objekt bei der einen Aufnahme mit der Distanz zwischen Objektiv und Mikroskala bei der anderen Aufnahme überein. Dann ist auch der Abbildungsmaßstab (Verhältnis der Länge einer Strecke im Untersuchungsobjekt zur Länge dieser Strecke im Mikroskop - Bild) bei beiden Bildern gleich und die Skala ist dann trotz getrennter Aufnahme auch für das Beobachtungsobjekt gültig. Wird, wie zum Beispiel beim unten beschriebenen Selbstbau - Digitalkamera - Mikroskop 1, nur mit dem Mikroskop - Objektiv und ohne weitere Zwischenlinsen und Okulare gearbeitet, entfällt natürlich auch die Notwendigkeit, auf deren Einstellungskonstanz achten zu müssen.

Als billigere Alternativen zu kommerziellen Mikroskalen können vielleicht auf Kleinbild - Film aufgenommene Bilder von Linealen mit Millimeter - Skalen dienen. Zur schärferen Abbildung der Skalenstriche auf einem Film - Bild sollte möglichst wenig empfindliches und damit in der Regel möglichst feinkörniges Film - Material eingesetzt werden, also Solches mit möglichst geringem ISO - oder DIN - Wert. Besonders feinkörnig sind spezielle Schwarz - Weiß - Filme für Reprographie - Zwecke. Je weiter das photographierte Lineal vom Kamera - Objektiv entfernt ist, desto geringer sind die Abstände der Skalenstriche im Film - Bild. Bei der Aufnahme solcher Photos sollten verschiedene Abstände ausprobiert werden. Zur Verwendung eines so belichteten Kleinbild - Negativs oder - Dias als Objektträger mit Mikroskala muss ermittelt werden, welchen Abstand zwei benachbarte Skalenstriche auf der auf dem Film - Bild abgebildeten Lineal - Skala haben, die zwei benachbarten Millimeter - Strichen auf dem photographierten Lineal entsprechen. Hierzu wird der Abstand zweier auf dem Film - Bild möglichst weit auseinander liegender Skalenstriche, wegen besserer Erkennbarkeit sinnvollerweise Zentimeter - Marken, mit dem als Bild - Vorlage verwendeten Lineal gemessen. Dieser Abstandswert in mm dividiert durch die Zahl der zwischen den Messmarken liegenden Millimeter - Skalenstriche auf dem Film - Bild ergibt den Abstand zwischen zwei benachbarten Skalenstrichen auf dem Film in mm.

Ist die Vergrößerung so gering, dass das Bild - Feld mehr als 1 Millimeter Durchmesser hat, kann behelfsweise auch ein klardurchsichtiges Kunststoff - Lineal mit Millimeter - Teilung als Objektträger benutzt und die Länge einer Strecke im Objekt anhand des Abstandes zwischen zwei benachbarten Lineal - Strichen geschätzt werden. Wird das Mikroskop - Bild digital aufgenommen, kann, sofern die Skalenstriche des Lineals parallel zu den horizontalen oder den vertikalen Rändern des Digitalbildes ausgerichtet sind, der Pixel - Abstand zwischen zwei benachbarten Millimeter - Skalenstrichen in der Lineal - Abbildung aus der Differenz der Nummern der Bild - Pixel inmitten der Skalenstriche ermittelt werden. Dann ergibt die Division von 1 mm durch die betreffende Pixel - Zahl den Abstand der Mitten zweier benachbarter Bild - Pixel in mm. Nun kann mit einem Bild - Bearbeitungsprogramm bei eingeschalteter Pixel - Raster - Anzeige eine Maßskala in oder randlich an das Bild gezeichnet werden.

Zu näheren Infos über die optischen Grundlagen und technischen Ausführungen von Mikroskopen wird auf leicht recherchierbare Bücher und Internet - Dokumente verwiesen.

Selbstbau - Mikroskope

Wer sich ein Mikroskop selbst bauen will, kann sich anhand in anderen Quellen angegebener Bauanleitungen kundig machen [3] oder sich kommerziell angebotener Bausätze bedienen [1][2].

In seiner einfachsten Form besteht ein Mikroskop nur aus einer Sammellinse als Objektiv. Je geringer die Distanz zwischen Diesem und einem Untersuchungsobjekt (Gegenstandsweite) ist, desto größer werden zum Einen die Distanz zwischen Objektiv und Ebene der scharfen Abbildung des Objekts (Bildweite) und zum Anderen die Größe des Objekts im von der Optik entworfenen Bild. Da Einfachlinsen mit einigen Abbildungsfehlern behaftet sind, werden in den Optiken höherwertiger Mikroskope auf Minimierung der Abbildungsfehler berechnete Linsen - Kombinationen eingesetzt.

Selbstbau - Digitalkamera - Mikroskop 1

Für diese Mikroskopiervorrichtung wurden ein kommerzielles Mikroskop mit Betrachtungsmöglichkeit durch ein Auge [4] und eine Webcam mit herausschraubbarem Objektiv und Schnappschuss - Funktion [5] kombiniert. Das Kamera - Objektiv wurde mitsamt dem daran befestigten Filter entfernt, so dass der Bildwandler - Chip der Kamera frei einsehbar war. Diese wurde dann am Okularrohr des von Okular und Zwischenlinse befreiten Mikroskops angebracht. Die Mikroskop - Objektive projezierten also die von ihnen entworfenen Bilder eines untersuchten Objekts direkt auf den Bildwandler- Chip der Webcam. Die hier verwendete Webcam wurde mit einer Software zur Aufnahme von Videos vertrieben, was die Dokumentation von Veränderungen an mikroskopischen Objekten über die Zeit hinweg ermöglichte.

Da die Webcam nach Entfernung ihrer fabrikseitig mitgelieferten Halterung sehr klein und leicht war, wurde sie einfach mit auch nach Trocknung leicht wieder ablösbarem Photokleber auf die Öffnung des Okularstutzens aufgeklebt, nachdem zuvor durch provisorisches Anhalten der Kamera an den Stutzen herausgefunden worden war, dass das hier verwendete Mikroskop - Objektiv dann im durch das Mikroskop - Stellrad vorgegebenen Einstellungsbereich scharfe Bilder eines Objekts auf dem Mikroskop - Tisch auf dem Kamera - Chip abbilden konnte. Eine Einzelklebung hinterließ nach Kleber - Trocknung nur einen dünnen Kleber - Film, so dass erst nach mehreren Klebedurchgängen mit jeweils zwischengeschalteter Trocknung eine Kleberdicke erreicht war, die auf eine halbwegs stabile Fixierung der Kamera hoffen ließ. Während dieser Prozeduren wurde die Webcam mit einem um den Mikroskop - Kopf gelegten Gummi - Ring in ihrer Position arretiert. Das USB - Verbindungskabel der Kamera wurde an den Mikroskop - Rücken festgeknotet, um die Gefahr eines Abreißens der Kamera nach versehentlichem Zug an ihrem Kabel zu verringern. Das fertige Erzeugnis ist nachfolgend abgebildet.

	Bild links: Die Verwendung von Photokleber zur Befestigung der Webcam am Okularstutzen des Mikroskops erlaubt zwar eine getrennte Wiederverwertung von Kamera und Mikroskop, da der Kleber von seinen Kontaktflächen abgerubbelt werden kann. Er ist allerdings auch nach dem Trocknen noch so elastisch, dass bei Betätigung der Schnappschuss - Taste an der Webcam die Aufnahme durch Verwackeln an Schärfe einbüßen kann. Daher sollte wenn möglich eine Kamera verwendet werden, bei der die Bild - Aufnahme per Software möglich ist. Die entsprechende Bedienung für die hier verwendete Webcam ist an anderer Stelle beschrieben [5].
Bild rechts: Dieses Test - Bild zeigt die Skalenstriche einer Mikroskala. Der Abstand zwischen 2 Strichen beträgt 0,01 mm. Die Aufnahme wurde mit der Kamera - Software AMCAP und durch manuelles Drücken der Schnappschuss - Taste an der Kamera gewonnen. Die Bild - Schärfe ist nur mäßig wegen Wackelns der Kamera bei Betätigung der Aufnahme - Taste infolge der flexiblen Befestigung mit Photokleber. Die zu den Bild - Rändern hin abnehmende Helligkeit ist in der einfachen Objektiv - Optik des verwendeten Billig - Mikroskops und dem Fehlen der die Bild - Qualität verbessernden Zwischenlinse und Okularoptik begründet.
Bild rechts: Dieselbe Mikroskala wie oben aufgenommen mit dem Windows - Werkzeug "Kameraaufgaben" erschütterungsfrei per Klick auf die Aufnahme - Anweisung auf dem Computer - Monitor. Das Bild ist nur wenig schärfer als das per Schnappschuss - Taste gewonnene oben. Bei geringer Helligkeit des Beobachtungsobjekts und daher längerer Belichtungszeit zeigt sich vielleicht der Schärfe - Gewinn durch Software - Bedienung der Kamera deutlicher. Die beiden Aufnahme - Modi sind in einem anderen Kapitel näher beschrieben [5].

Wird die Kamera auf einem über oder in dem Okularstutzen verschiebbaren Rohr angebracht, kann der Vergößerungsfaktor der Objekt - Abbildung durch Verschieben des Kamera - Rohres stufenlos geändert werden. Dabei kann entweder mit dem Stellrad des Mikroskops eine Distanz zwischen Objekt und Mikroskop - Objektiv vorgegeben und die Bild - Schärfe durch Verschieben des Kamera - Rohres eingestellt werden oder dieses Rohr wird fixiert und die Schärfe wird mittels Stellrad reguliert.

Kommerzielle Fertig - Mikroskope

Die Preisspanne für kommerzielle fertig aufgebaute Mikroskope reicht von 2-stelligen für einfache Hobby - Modelle bis zu 4-stelligen Euro - Beträgen für Geräte für die professionelle Forschung. Auch manche Billig - Modelle werden mit hohen möglichen Vergrößerungszahlen angepriesen. Diese können sich jedoch zum Einen auf die Bild - Fläche beziehen, dann entspricht die angegebene Vergrößerung dem Quadrat der linearen Vergößerung. Ist zum Beispiel die Flächen - Vergrößerung 100-fach, ist eine Strecke in einem Beobachtungsobjekt gerade einmal 10-fach vergrößert zu sehen. Zum Anderen wird bei billigen Geräten wegen geringer optischer Qualität die Bild - Qualität mit zunehmender Vergrößerung in der Regel zunehmend schlechter. Erfahrung hat der Verfasser bisher nur mit Mikroskopen der unteren Preisklasse [4].

Mikroskopierzubehör

Das Arbeiten mit einem Mikroskop kann je nach Art des zu untersuchenden Objekts zusätzliche technische Hilfsmittel erfordern.

Durchmusterung großer Flüssigprobenmengen

Soll von einer Probenflüssigkeit, zum Beispiel Harn, ein Volumen mikroskopisch auf enthaltene Festkörper abgesucht werden, welches das Fassungsvermögen eines normalen Objektträgers übersteigt, kann das Probenvolumen zur Erzielung einer dünnen Schicht in einem großflächigen, schalenartigen, transparenten Behältnis ausgebreitet werden. Als solches verwendet werden kann zum Beispiel eine Hälfte einer kleinen Kunststoff - Packung, in der in Baumärkten kleinteiliges Befestigungsmaterial (Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben) angeboten wird, oder ein transparenter Kunststoff - Rahmen, wie er zur Umkleidung von Licht - Schaltern an Zimmerwänden erhältlich ist, siehe Bild unten. Ein solcher Schalter - Rahmen ist als Probenträger natürlich nur brauchbar, wenn er auf seiner Hinterseite einen Randkragen aufweist, der die Probenflüssigkeit am Weglaufen hindert. Auch klardurchsichtige Behälter für Sammlermünzen sind zur Aufnahme von Flüssigproben brauchbar. Werden sie mit Probe einige Zeit völlig ruhig stehen gelassen, am besten schon auf dem Objekt - Tisch eines Mikroskops platziert, sammeln sich Festkörper mit höherer Dichte als die des flüssigen Mediums am Boden an. Ist die überstehende Probenlösung genügend durchsichtig, kann das Mikroskop auf besagten Bodensatz scharf gestellt werden. Dies ist eine Alternative zum professionellen Verfahren der Anreicherung mikroskopischer Festkörper aus Flüssigproben mittels teurer Zentrifugen. Soll eine Verdunstung des flüssigen Probenmediums unterbleiben, kann auf eine Münzbox der zugehörige Deckel aufgesetzt werden.

Das Bild oben zeigt einige Gebrauchsgegenstände, die sich als Behälter für zu mikroskopierende Flüssigproben zweckentfremden lassen: Links eine Schutzblende für Licht - Schalter, rechts oben Schale und Deckel eines Kleinbehälters für Befestigungsmaterial, rechts unten Schale und Deckel einer Münzensammelbox.

Quellen und Anmerkungen