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Das Mikroskop
Wer als erstes ein Mikroskop gebaut hat, liegt im Dunkeln. Aber wir kennen einige Mikroskopiker und ihre Geräte.
Das Lichtmikroskop
Mit unbewaffnetem Auge können wir Dinge bis etwa zu einem Zehntel-Millimeter (100μm) betrachtet werden.
Geschichte
Bereits vor 1700 wurden die ersten Mikroskope entwickelt. Es waren mehrlinsige Apparate, die aber nur eine geringe Vergrösserungskraft hatten. Um 1700 herum hat aber Antoni van Leeuwenhoek Gläser geschliffen (oder gegossen?), um die Fäden für die Seidenweberei zu sehen und zu zählen. Als Hobby begann er dann auch, alles Mögliche mit seinen stark vergrössernden (rund 270-fach) einlinsigen Lupen anzuschauen und zu beschreiben.
Moderne Lichtmikroskope
Lichtmikroskope vergrössern bis rund 1000-fach. Sie sind alle ähnlich aufgebaut.
- ein schwerer Metallfuss trägt die Optik
- das Objekt wird auf einem Objekttisch (auf Objektträgern) fixiert. Dieser kann bewegt werden, um auf dem Objektträger verschiedene Stellen betrachten zu können.
- auf einem Revolver sind mehrere Objektive befestigt, um verschiedene Vergrösserungen einstellen zu können
- ein Okular, durch das man als erstes mit dem Auge schaut, gibt zudem die Vergrösserung vor. Es kann ausgewechselt werden, um grössere Vergrösserung zu erzielen.
- Eine Lichtquelle (Spiegel für das Sonnenlicht oder ein Lämpchen) beleuchtet von unten das Objekt.
- Das Licht wird durch den Kondensor und die Blende in parallele und möglichst wenige Strahlen gebracht.
Warum kann ein Lichtmikroskop nicht stärker vergrössern?
Es ist im ersten Moment unverständlich, dass beim Lichtmikroskop nicht einfach mehr und stärkere Linsen angebracht werden können und so beliebige Vergrösserungen zu erhalten.
Der Grund ist das Licht selbst. Seine Eigenschaften verhindern eine stärkere Vergrösserung!
Lupen, die vergrössern, brechen das Licht. Licht aber besteht aus vielen Farben, die alle unterschiedliche Wellenlängen besitzen.
Das Elektronenmikroskop
Bei einem Elektronenmikroskop (EM) wird statt Licht ein Elektronenstrahl benutzt. Glühkathoden mit einer Spannung von 100’000 Volt können Elektronenstrahlen durch ein elektrisches Feld im Vakuum hindurchschicken.
Diese stark beschleunigten Kathodenstrahlen haben eine viel kleinere Wellenlänge (0.004nm) als Lichtstrahlen und lösen somit besser auf (theoretisches Auflösungsvermögen 0.002nm). Grundsätzlich funktioniert ein Elektronenmikroskop aber gleich wie ein Lichtmikroskop. Die Elektronenstrahlen werden durch elektromagnetische Linsen ähnlich abgelenkt, wie Glaslinsen das Licht ablenken. Die Elektronenstrahlen werden auf einem Bildschirm sichtbar gemacht.
Es gibt zwei verschiedene Typen von Elektronenmikroskopen (EM):
- Das Transmissions-EM. Dabei darf die Probe nur ca. 50-100nm dick sein! Kopierpapier ist 1000mal dicker… Je nach Dicke und Zusammensetzung des Präparates, das meist noch mit Metall bedampft ist, werden die Elektronenstrahlen unterschiedlich stark geschwächt. Über ein Zwischenbild wird durch Projektionsoptik ein vergrössertes Bild auf einem Schirm entworfen. Durch die Vorteile der Elektronenstrahlen, zusammen mit fotografischen Nachvergrösserungen, erlauben Elektronenmikroskope Vergrösserungen von bis zu 500’000-fach (Auflösungsvermögen bei etwa 1nm (=0.001µm).
- Das Raster-EM: Ein Elektronenstrahl tastet das Objekt, welches hier beliebig dick sein darf und mit Metall bedampft ist, ab. Aus den reflektierten und den abgelenkten Elektronen kann ein räumliches Bild von der Objektoberfläche erzeugt werden.
Weiter geht’s zum Mikroskopieren von Zwiebelepidermiszellen.