Die Beleuchtung von Stereomikroskopen

Die Beleuchtung von Stereomikroskopen

Neben den technischen Besonderheiten bei Stereomikroskopen ist auch die Beleuchtung dieser Mikroskope einer besonderen Betrachtung wert. Denn so vielfältig wie Stereomikroskope einsetzbar sind, so vielfältig sind auch die Möglichkeiten der Beleuchtung in verschiedenen Anwendungsfeldern. Dabei haben alle Formen von Beleuchtungseinrichtungen spezifische Vor- und Nachteile, die bei der Betrachtung von Proben unter dem Stereomikroskop zum Tragen kommen.

Was für Arten der Beleuchtung gibt es überhaupt?

Grundsätzlich unterscheidet man bei der Beleuchtung für Stereomikroskope zwischen Auf- und Durchlichtbeleuchtungen. Beim Auflicht gibt es die folgenden Arten von Beleuchtungen:

  • Ringlicht
  • Schwanenhals- und Spotbeleuchtung
  • Vertikalbeleuchtung
  • Koaxiale Beleuchtung
  • Diffuse Beleuchtung
  • Linienlicht

Das Ringlicht

Die am weitesten verbreitete Form der Beleuchtung ist das Ringlicht. Dieses ist durch seine Lichtstärke sehr universell einsetzbar und lässt sich mit Diffusor oder Polarisatons-Set ausrüsten, um Reflexe zu vermindern bzw. zu eliminieren.

Da Ringlichter direkt am Objektiv montiert werden, „wandern“ Sie mit der Optik mit und sorgen somit immer für eine gute Ausleuchtung. Auch lassen sich Ringlichter in vielfältiger Weise segmentieren und sogar eine 360 Grad Rotation einstellen, wodurch verschiedenste Bestandteile oder Beschaffenheiten der Probe hervorgehoben oder sogar erst sichtbar gemacht werden. Auch ist die Adaptation des Ringlichts direkt an der optischen Einheit des Stereomikroskops sehr platzsparend. Was für die Arbeit unter dem Stereomikroskop von besonderer Bedeutung ist: Die Ausleuchtung ist schattenfrei und man hat immer genügend Licht zur Verfügung.

LED-Ringlicht Leica LED3000 RL

Als Nachteile lassen sich beim Ringlicht für Stereomikroskope anführen, dass die Lichtstärke und der konstante Beleuchtungswinkel überhaupt erst dazu führen, dass es zu Lichtreflexen bei der Probe kommt. Außerdem muss der Arbeitsabstand zwischen Probe und Stereomikroskop genau passen, da sich sonst in der Mitte des Ringlichts ein blinder Fleck ergibt.

Die Schwanenhalsbeleuchtung und LED-Spotbeleuchtung

Eine weite Verbreitung als Beleuchtung für Stereomikroskope haben die lichtleiterbasierte Schwanenhalsbeleuchtung bzw. die LED-Spotbeleuchtung. Warum diese Beleuchtungen getrennt voneinander aufgeführt werden, liegt darin begründet, dass bei der Spotbeleuchtung die LEDs an den Spitzen der Schwanenhälse sitzen.

Zu den Vorteilen der lichtleiterbasierten Schwanenhalsbeleuchtung gehört, dass sie durch die externe Kaltlichtquelle sehr lichtstark ist und der Beleuchtungswinkel frei eingestellt werden kann. Im Gegensatz zum Ringlicht sind hier sehr steile oder sehr flache Winkel möglich, z.B. um Streiflicht unter dem Stereomikroskop zu erzeugen.
Kaltlichtquelle mit Schwanenhals-Lichtleitern
Als nachteilig gilt bei der Schwanenhalsbeleuchtung, dass sie durch die externe Kaltlichtquelle sehr viel Platz einnimmt und die Handhabung umständlicher ist: Wenn die Optik des Stereomikroskops bewegt wird, wandert das Licht nicht passend mit und muss separat nachjustiert werden. Ein weiterer Grund, warum die Attraktivität dieser Beleuchtung bei Stereomikroskopen abnimmt, ist, dass bei Arbeiten unter dem Stereomikroskop Hände oder Werkzeug schnell im Lichtweg sind und es dadurch zu störendem Schattenwurf kommt.

Bei LED-Spotbeleuchtungen gehört es zu den Vorteilen, dass sie im Vergleich zu einer externen Kaltlichtquelle sehr platzsparend sind. Durch die Möglichkeit des flexiblen Einstellens des Beleuchtungswinkels können sehr steile und flache Winkel realisiert werden.

Als Nachteile lassen sich hier dieselben wie bei der Schwanenhalsbeleuchtung anführen: Wenn die Optik des Stereomikroskops bewegt wird, wandert das Licht nicht passend mit und muss separat nachjustiert werden. Ebenfalls negativ ins Gewicht fällt hier, dass bei Arbeiten unter dem Stereomikroskop Hände oder Werkzeug schnell im Lichtweg sind und es dadurch zu störendem Schattenwurf kommt.

Bei flexiblen Lichtleitern kann ebenfalls der Beleuchtungswinkel maximal flexibel eingestellt werden, mit sehr steilen und flachen Winkeln. Bei flexiblen Lichtleitern wandert das Licht zusätzlich auch mit der Optik des Stereomikroskops mit.

Nachteilig wirkt sich aus, dass flexible Lichtleiter für Stereomikroskope aufgrund der externen Kaltlichtquelle relativ viel Platz benötigen und dass es bei der Arbeit ebenfalls zu Schattenwürfen kommen kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der gemeinsame Vorteil der Schwanenhalsbeleuchtung, von LED-Spots und flexiblen Lichtleitern für Stereomikroskope der ist, dass aufgrund der Flexibilität sowohl Objektive mit sehr kurzen als auch mit sehr langen Arbeitsabständen genutzt werden können.

Die Vertikalbeleuchtung

Eine der weniger verbreiteten Beleuchtungen für Stereomikroskope ist die Vertikalbeleuchtung. Bei der Vertikalbeleuchtung fällt das Licht nahezu senkrecht von oben auf die Probe (NVI=near vertical illumination). Diese Art Beleuchtung ist ideal, um Vertiefungen oder Bohrungen optimal auszuleuchten.
Um unter dem Stereomikroskop zu arbeiten ist diese Art der Beleuchtung aber nicht gut geeignet, da es durch das Licht von oben mehr oder weniger zwangsläufig zu Schattenwürfen kommt.
Vertikalbeleuchtung Leica LED3000 NVI

Die koaxiale Beleuchtung

Eine weitere Beleuchtung für Stereomikroskope, die relativ selten genutzt wird, ist die koaxiale Beleuchtung. Bei der koaxialen Beleuchtung wird das entsprechende Lichtmodul direkt in den Strahlengang eingekoppelt und das Licht fällt zu 100% senkrecht und koaxial auf die Probe.
Die Adaptation deutet es unmissverständlich an, es soll trotzdem erwähnt werden, dass eine koaxiale Beleuchtung ein Stereomikroskop mit CMO-Technik (common main objectice) benötigt, da dieser Beleuchtungstyp im Unendlichraum integriert wird. Ein Stereomikroskop mit klassischer Greenough-Optik kann keine koaxiale Beleuchtung darstellen.
Die koaxiale Beleuchtung ist ideal bei der Begutachtung von reflektierenden oder polierten Proben, um unter dem Stereomikroskop z.B. Kratzer, Spannungsrisse oder Poren zu identifizieren.
Koaxiale Beleuchtung Leica LED5000 CXI

Der Unterschied zwischen Vertikal- und Koaxialbeleuchtung

Bei der Vertikalbeleuchtung für Stereomikroskope handelt es sich um eine externe Lichtquelle, die (fast) vertikal auf die Probe leuchtet. Der Strahlengang des Mikroskops wird bei dieser Beleuchtung nicht genutzt.

Bei der koaxialen Beleuchtung handelt es sich um eine in den Strahlengang integrierte Lichtquelle. Das Licht fällt zu 100% vertikal und koaxial auf die Probe. Der Strahlengang des Mikroskops wird für die Beleuchtung mitgenutzt.

Das Durchlicht beim Stereomikroskop

Bei Stereomikroskopen gibt es, genau wie bei Compound-Mikroskopen auch, verschiedene Kontrastverfahren im Durchlicht. Es gibt:
  • Hellfeld
  • Dunkelfeld
  • Schräglicht/Reliefkontrast

Das Hellfeld

Beim Hellfeld wird der Spiegel so eingestellt, dass das Licht durch die Probe direkt in das Objektiv gelenkt wird.

Zur Anwendung kommt das Hellfeld bei Stereomikroskopen z.B. bei gefärbten Proben oder um Konturen darzustellen und zu vermessen. Denn als Besonderheit lässt sich festhalten, dass das Durchlicht bei Stereomikroskopen nicht nur bei lichtdurchlässigen Proben zur Anwendung kommt, sondern auch bei lichtundurchlässigen Objekten. In diesem Fall werden Konturen oder Profile sehr deutlich hervorgehoben. Das Mikroskop kann dann auch als einfacher Profilprojektor genutzt werden.

Durchlicht-Hellfeld

Das Dunkelfeld

Bei der Dunkelfeldbeleuchtung für Stereomikroskope wird der Spiegel so eingestellt, dass das Licht am Objektiv vorbeigeleitet wird. Nur Licht, was von der Probe gebrochen wird, gelangt in den Strahlengang und erscheint hell vor dunklem Hintergrund.
Durchlicht-Dunkelfeld

Das Schräglicht/Reliefkontrast

Beim Schräglicht/Reliefkontrast für Stereomikroskope wird der Spiegel so eingestellt, dass das Licht schräg durch das Präparat und in Richtung des Objektivs gelenkt wird.
Schräglicht und Reliefkontrast

Diffuse Beleuchtung beim Stereomikroskop


Die diffuse Beleuchtung für Stereomikroskope wird bei stark reflektierenden Proben eingesetzt. Der Diffusor zerstreut das Licht und verhindert eine direkte Lichteinstrahlung. Dadurch werden Reflektionen vermindert. Dies wird z.B. bei der Begutachtung von Insekten eingesetzt, da diese praktisch keine ebene Fläche bieten und es immer Reflexionspunkte für das Licht gibt. Der Diffusor unterbindet dies und erleichtert die Begutachtung.


Insekt mit Leica LED5000 HDI

Das Linienlicht


Das Linienlicht für Stereomikroskope wird in Form einer schmalen Linie abgegeben. Dieses wird dann seitlich und in einem flachen Winkel zur Probe positioniert, um einen Schattenwurf hervorzurufen. Dies findet z.B. Anwendung bei flachen Proben zur Prüfung der Oberflächenstruktur.


Beispielbilder Linienlicht

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