Zeiss Auflösungstestplatte

[wilfried48]

Hallo Forumsgemeinde,

wir haben am Institut eine Auflösungstestplatte von Zeiss.
Auf einem 3 mm dicken chrombeschichteten Glasträger im Objektträgerformat sind jeweils identische 3 Felder im Positivformat und Negativformat mit Liniengruppen von 10 Linienpaaren/mm bis 3000 Linienpaare/mm eingeätzt.
Das feinste Raster mit 3000 Linienpaare/mm hat also ein Spacing von 1/6000 mm = 0,166 µm und stellt somit
ein ernsthaftes Auflösungstestobjekt für die besten Lichtmikroskopobjektive dar.
Leider kann man es nicht für hochaperturige Durchlichtobjektive benutzen, da die Strukturen nicht unter einem
Deckglas eingedeckt sind und der 3mm dicke Objektträger auch nicht sehr hohe Kondensoraperturen erlaubt.

Ich habe daher zunächst mal Auflichtmikroskopie am Keyence Laserrastermikroskop mit dem Nikon Objektiv
150x/0,95 und am Olympus Auflichtmikroskop BH2 mit Olympus Objektiv 100x/0,95 betrieben.

Die folgende Aufnahme zeigt die feinsten Linienmuster im Keyence Mikroskop und die Auswertung:



Die Auswertung ergibt eine Linienspacing von 177nm was mit den theoretisch errechneten 166nm recht gut übereinstimmt.

Auch mit dem Olympus BH 2 kann man mit dem 100x/0,95 Objektiv im Nomarski DIC  kontrast mit Blauverschiebung die feinsten Linien gerade noch auflösen.

Im Durchlicht könnte man mit einem Objektiv mit Apertur 0,95 und blauem Licht 460nm nicht auflösen.
Nach Abbe ergäbe sich d=lambda/(Objektivapertur + Kondensorapertur) = 460nm/1,9 = 242 nm
Warum kann es das Auflichtmikroskop ?
Wenn ich es richtig in Erinnerung habe (Herr Husemann möge mich korrigieren) gilt hier im Unterschied zu Abbe die Helmhotzsche Theorie für Selbstleuchter d = 0,61 lambda/Objektivapertur
Im Falle des Olympus Mikroskops wären das d=0,61 x 460nm/0,95 = 295 nm was für die 166nm auch nicht ausreichen dürfte.
Im Falle des Keyence wären es d=0,61x408nm/0,95 = 248 nm was dem obigen experimentellen Befund schon näher kommt.
Hat jemand eine Erklärung ?

viele Grüsse
Wilfried

[Eckhard F. H.]

Leider kann man es nicht für hochaperturige Durchlichtobjektive benutzen, da die Strukturen nicht unter einem
Deckglas eingedeckt sind und der 3mm dicke Objektträger auch nicht sehr hohe Kondensoraperturen erlaubt.

Hallo Wilfried,
kann man trotzdem sowas erlangen und falls, was wäre ungefähr dessen Preis?
Gruß - Eckhard N.

[wilfried48]

Hallo Eckhard,

laut Auskunft von Herrn Jülich kostet die Testplatte bei Zeiss etwas über 1000.- Euro.

Das ist auch der Grund warum ich bisher vermieden habe mit einem Deckglas für Durchlicht einzudecken.

Man könnte natürlich auch ein Deckglas mit etwas Immersionsöl "aufkleben". Aber auch diese Schmiererei

habe ich bisher vermieden, weil ich das teure Objekt nicht beschädigen will.

viele Grüsse
Wilfried

[Eckhard F. H.]

Danke für die Botschaft, lieber Wilfried, und mir fehlt auch nicht der Glaube. Dann sehe ich wohl einstweilen ab von diesem Werkzeug.
Gruß - Eckhard N.

[hinrich husemann]

Hallo Herr Nisch,
nur spät abends noch "auf die Schnelle": Das d in der Abbe-Gleichung ist die Gitterkonstante eines Liniengitters! Lp = "Linienpaar" bedeutet (m.E. nicht so ganz glücklich) nur, dass neben einer "schwarzen" Linie jeweils eine "weisse" (= durchsichtige) ist, die sie von der nächsten "schwarzen" trennt. d bezieht sich auf den Abstand zwischen Letzteren, also die Periodizität des Gitters! (Gilt natürlich auch umgekehrt, bei Durchlicht tritt das Licht ja durch die Spalte.) Ein Auflösungsvermögen von 3000 Lp/mm entspricht hier einer Auflösungsgrenze d = (1/3000) mm = 0,333 µm, aber nicht (1/6000) mm = 0,167µm !
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann

P.S.: Der Begriff "Linienpaar" soll wohl nur feststellen, dass äquidistante Linien gemeint sind; so schließt - spitz genommen - ja die Angabe von z.B. 300 Linien/mm (ohne Paar) eine ungleichmäßige Verteilung der Linien (z.B. statistisch) nicht aus; man hätte dann aber kein richtiges Gitter mehr.
Das mit dem Vorfaktor 0,61 muß man nicht ganz so eng sehen. Er ergibt sich rechnerisch für die aberrationsfreie Abbildung eines inkohärent leuchtenden gleich hellen "Punkt"-Paares nach dem ja nicht willkürfreien Rayleigh-Kriterium. Nach dem Sparrow-Kriterium ergäbe sich 0,47.
Alles ist außerdem für "normale" Mikroskope gerechnet. Laser-Raster können sicher mehr.

[wilfried48]

Lieber Herr Husemann,
sie Haben recht nach Abbe müsste ich ja den Abstand der Mitten in der Gitterspalte nehmen und dann würde es nach meiner obigen Kontrastauswertung wieder zur Objektivapertur passen. Aber es ist ja ein Auflicht- Laserrastermikroskop und dann muss ja Helmholtz
herangezogen werden.

Alles ist außerdem für "normale" Mikroskope gerechnet. Laser-Raster können sicher mehr.

Man kann ja den optischen Strahlengang Umkehren und dann gilt für den kleinsten Abstand zweier Punkte die man in der Objektebene mit dem fokusierten Laser gerennt beleuchten kann auch wieder Helmholtz, sodass sicht kein besseres Auflösungsvermögen als bei der normalen Auflichtmikroskopie ergeben dürfte. Der Vorteil ist natürlich das konfokale Prinzip (besserer Kontrast und Auflösung in Z Richtung)
und die kürzere Wellenlänge.

viele Grüsse
Wilfried