Ich hatte das große Vergnügen auf dem 34. Chaos Communication Congress (34c3) einen Vortrag zu halten. Es ging vor allem darum, was man wissen muss um mit der Mikroskopie anzufangen, welche Geräte ganz gut für den Anfang sind und was man tunlichst nicht kaufen sollte, weil es keinen Sinn macht. Ich werde das in diesem Text nochmal genauer auseinander nehmen, aber hier zunächst der Vortrag:
Es gibt den Vortrag auch mit engischem voice over, hier.
Ich habe kein umfassendes Wissen über alles was es so zu kaufen oder zu basteln gibt. Alle Empfehlungen gebe ich auf Grund von eigenen Erfahrungen. Wenn ihr andere Erfahrung habt oder eine Empfehlung abgeben wollt: bitte tut das! Entweder in den Kommentaren oder per mail an andre.lampe{ät]fu-berlin.de.
Es gibt eine kleine Linkliste zum Vortrag hier.
Im folgenden Text versuche ich alle Dinge aus dem Vortrag aufzuarbeiten und ein paar mehr Einordnungen anzubieten.
Welche Parameter sollte man kennen?
- Vergrößerung
- Arbeitsabstand
- Schärfentiefe
- Welche Mikroskop-Typen es gibt
- Wie man digitale Bilder macht
Alles andere ist für den Anfang nicht wahnsinnig wichtig. Diese fünf Punkte sollten jeden dazu befähigen einen guten Start in die Mikroskopie zu machen. Grundsätzlich bin ich davon überzeugt, dass man immer eine Variante wählen sollte bei der man sowohl mit “dem Auge durchgucken” als auch digitale Bilder machen kann. Warum erkläre ich im Vortrag und habe ich auch in Die Frage nach der Wissenschaft, der Kommunikation und dem ganzen Rest aufgeschrieben.
Vergrößerung
Die Vergrößerung ist DER Parameter schlechthin, auf den wohl jeder instinktiv bei einem Mikroskop schaut. Bevor wir aber dazu kommen was dieses “x” oder “fach” bei der Vergrößerung genau heißt, habe ich mal einen Maßstab gemacht, mit dem man die Dimensionen der Welt des Kleinen verstehen kann. Weil ich glaube, dass dieser Maßstab sinnvoll ist und ganz im Sinne von open science, will ich den Maßstab auch als public domain veröffentlichen. Nehmt und nutzt das Bild wie ihr wollt – wenn ihr Bock habt nennt meinen Namen oder linkt hier her 😉
Hund, Singvogel, Computerchip, Floh, Durchmesser menschliches Haar, Pollen, Bakterien, Viren, Strukturen auf einem Computerchip, DNA, Gold-Atome. Klick für vollständige Größe
Nun aber zu dem Ausdruck “400fach” oder “2000fach” im Bezug auf Vergrößerung. Diese Angabe bezieht sich immer auf die Betrachtung eines Objekts mit dem “unbewaffnetem” Auge in 25cm Abstand. Dieser Abstand ist die optimale Entfernung für unser Auge um etwas zu betrachten, und wird auch als deutliche Sehweite bezeichnet. Ein Objekt in 25cm Entfernung zu betrachten wäre damit also eine Vergrößerung von 1fach, in 50cm eine “Vergrößerung” von 0,5fach. Um die Vergrößerung eines Mikroskops auszurechnen multipliziert man die Vergrößerung des Okulars (meistens 10fach) mit der Vergrößerung des Objektivs (zum Beispiel 40fach). Mit den Zahlenwerten aus den Klammern dann also 400fache Vergrößerung. Das heißt: Im Mikroskop betrachtet ist ein Objekt 400 mal größer als in 25cm Entfernung mit dem “unbewaffnetem” Auge betrachtet.
Beispiel Gitter (Verschiedene Kombinationen von Objektiven und Okularen. Kästchenabstand des Gitters ist 0,1 mm. Das Bild wurde auf 80% verkleinert, klicken für Vollbild (4459 x 7398 pixel))
Die Angaben mit “x” oder “fach” beziehen sich immer nur auf das menschliche Auge. Die Vergrößerung bei Verwendung einer Kamera errechnet man über die Pixelgröße der Kamera. Benutzt man eine Kamera mit einer Pixelgröße von 12µm und ein Objektiv mit einer 40fachen Vergrößerung, hat jedes Pixel im digitalen Bild später eine Größe von 12µm / 40 = 0,3µm. Oft besitzen Kameras für Mikroskope noch eine Reduktionslinse mit einer Vergrößerung von 0,5fach. Dies berechnet man dann mit so mit ein: 12µm / (40 mal 0,5) = 0,6µm. Einfacher ist es jedoch, ein kleines Gitter mit bekannter Größe abzubilden und dann die Pixelgröße auszurechnen (siehe Bild – aus Rezension “BRESSER”…). So habe ich das übrigens immer gemacht, wenn ich mein Smartphone als Kamera benutzt habe. Aus so einer Messung mit dem Gitter errechnete ich dann die Länge eines kleinen Balken im Bild, wie man ihn zum Beispiel bei Dinge unter’m Mikroskop IV – Nadeln und Kanülen sehen kann.
Es gibt eine natürliche Grenze, bis zu der Vergrößerung Sinn macht: die Beugungsgrenze. Darüber habe ich bereits in Ernst Abbe war ein faszinierender Mensch etwas geschrieben. Eine Vergrößerung für das Auge macht nur bis ca. 1250fach Sinn, bzw. bis zu einer Pixelgröße im Bild von ca. 0,1µm. Bei höherer Vergrößerung schlägt die Physik zu und man sieht keine weiteren Details.
orcid.org/0000-0003-0750-4757
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