Aeskulap-Stab
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Auflösung und 
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Prinzip des 
 Luminanzkontrastes
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 Linsenobjektiven
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 Spiegelobjektiven
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Material und  
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Prinzip des Luminanzkontrastes

Im Luminanzkontrast wird das Objekt von einem sehr schmalen axialen Strahlenbündel beleuchtet, welches bei üblicher Einstellung kongruent zur optischen Achse verläuft. Ein hinreichend kleinflächiger axialer Zentralstrahl kann erzeugt werden, wenn die Aperturblende eines herkömmlichen Hellfeldkondensors und die Leuchtfeldblende für Köhler’sche Beleuchtung endgradig geschlossen werden. Auf diese Weise wird das Objekt von dem so entstehenden gebündelten Zentralstrahl punktuell beleuchtet.

Innerhalb des Objektivs ist in geeigneter Position ein kleinflächiges lichtabsorbierendes Element einzubauen, welches die eintreffenden axialen Beleuchtungsstrahlen vollständig blockiert. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die beleuchtenden zentralen Strahlen nicht zur Bildentstehung beitragen.

Wenn die Intensität des beleuchtenden Zentralstrahls hinreichend hoch ist, leuchtet das Objekt in völlig homogener Ausleuchtung bei maximalem Kontrast auf dunklem Untergrund hell auf (Luminanz-Dunkelfeld). Das Bild entsteht durch Streustrahlung, d. h. am Objekt gebeugte und reflektierte Komponenten. Die bildgebenden Streustrahlen können alle Linsen des Objektivs passieren, da sie außerhalb der optischen Achse verlaufen und nicht von dem zentrisch angeordneten Lichtabsorber blockiert werden. Eine vereinfachte Strahlengangsskizze für Luminanz-Dunkelfeld findet sich in Abb. 3.

 

 

 

 

Abb. 3: Strahlengang im Luminanzkontrast (Luminanz-Dunkelfeld)

  1 = Lichtquelle
  2 = Kollektorlinse
  3 = Leuchtfeldblende (Köhler´sche Beleuchtung)
  4 = Aperturblende
  5 = fakultative Doppelblende (vgl. Abb. 7b)
  6 = Kondensor
  7 = Objekt (Objektträger und Deckglas)
  8 = Objektiv
  9 = zentrische Absorberplatte (in hinterer Objektiv-Brennebene))
10 = Okular (Feldlinse)
11 = Okular (Lupenlinse)
12 = Auge

 


 

Wenn nun die Aperturblende des Kondensors geringfügig weiter geöffnet wird, wird ein schmaler Randbereich der beleuchtenden Strahlen frei gegeben, so dass dieser an dem objektivseitigen Lichtabsorber vorbeigeleitet wird und das Objektiv zusammen mit den bildgebenden Streustrahlen durchlaufen kann. Hierdurch entsteht eine moderate Aufhellung des Bilduntergrundes. Beide Strahlenkomponenten, d. h. die Streustrahlung des Objektes und die durch das Objektiv geleitete Hintergrundstrahlung interferieren miteinander. Auf diese Art werden Phasenunterschiede zwischen Objekt und umgebendem Medium in ähnlicher Weise wie bei negativer Phasenkontrastbeleuchtung sichtbar (Luminanz-Phasenkontrast). Die Helligkeit des Untergrundes und die Kontrastintensität können durch moderates Öffnen und Schließen der Aperturblende verändert werden. Vorhandene Phasendifferenzen bleiben sichtbar, so lange die Hintergrundhelligkeit geringer bleibt als die Helligkeit des Objektes. Wird die Aperturblende noch weiter geöffnet, geht die Beleuchtung in Hellfeld über. In diesem Fall können anstelle von Phasendifferenzen nur noch Absorptionsdifferenzen erkannt werden.

Im Luminanz-Phasenkonstrast kann ein Teil der beleuchtenden Strahlen innerhalb des Kondensors durch einen nicht transparenten Schieber von einer Seite her abgedeckt werden; der jeweilige Schieber sollte in Höhe der Aperturblenden-Ebene in den Kondensor eingeführt werden. Auf diese Weise lässt sich eine schräge Beleuchtung des Objektes erreichen, so dass das Relief der jeweiligen Probe in einer erhöhten Dreidimensionalität zur Darstellung kommt, vergleichbar herkömmlicher Interferenzkontrastbeleuchtung. Auch bei diesem Luminanz-Interferenzkontrast können die Hintergrundhelligkeit und Kontrastintensität mittels der Aperturblende reguliert werden.

Eine gesteigerte Dreidimensionalität kann im Luminanz-Interferenzkontrast auch erreicht werden, wenn der objektivseitige Lichtabsorber leicht dezentriert in der hinteren Brennebene des Objektivs angeordnet wird. In diesem Fall entsteht ein gesteigerter 3 D-Effekt unabhängig von einer partiellen Abdeckung der beleuchtenden Strahlen im Kondensor; auch bei dieser Variante können die resultierenden Beleuchtungseffekte durch leichtes Öffnen oder Schließen der Aperturblende verändert werden.

Wenn anstelle eines Hellfeld-Kondensors ein herkömmlicher Phasenkontrast-Kondensor zur Verfügung steht, kann Luminanz-Dunkelfeld auch erreicht werden, wenn der Durchmesser des kondensorseitigen Lichtringes so gering ist, dass die durchgeleiteten Strahlen in der vorbeschriebenen Weise komplett vom objektivseitigen Lichtabsorber abgedeckt werden. Bei dieser Ausführungsvariante kann die Aperturblende des Kondensors voll geöffnet bleiben.

Bei sehr kleinen Objekten, z.B. Bakterienzellwänden, deren Größe im Grenzbereich der lichtmikroskopischen Auflösung oder darunter liegt, können im Luminanzkontrast Beugungsphänomene sichtbar werden. Verlauf und Lage solch kleiner Strukturen können in diesem Fall durch Beugungslinien im mikroskopischen Bild auch dann erkennbar werden, wenn die betreffende Struktur selbst wegen ihrer geringen Dimension ansonsten nicht mehr direkt erkannt werden kann. Im Randbereich solcher Strukturen können mitunter auch mehrere aufeinanderfolgende Beugungslinien sichtbar werden (Beugungsmaxima und -minima im Wechsel), deren Intensität nach peripher rasch abnimmt. Breite und Abstand solcher Beugungslinien sind umso größer, je langwelliger das eingesetzte Licht ist, je kleiner der Durchmesser des beleuchtenden Strahlenbündels bzw. je kohärenter das einfallende Licht ist und je kleiner, d.h. je schmaler und dünner das zur Beugung führende Objektdetail ist. In der praktischen Anwendung kann daher das Ausmaß erkennbarer Beugungslinien durch den Öffnungsgrad der Aperturblende und - im Falle monochromatischen Lichtes - durch die Wahl der Wellenlänge beeinflusst werden. 
 

Copyright: Jörg Piper, Bad Bertrich, Germany, 2007

 

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