Hallo,
Die Zeiss LUCIGEN Beleuchtung und ganz allgemein die kondensorlose Beleuchtung wird m.E. in der Anwendung zu sehr unterschätzt. Daher habe ich einen thematisch etwas umfangreicheren Beitrag dazu geschrieben, ursprünglich wollte ich nur die LUCIGEN Beleuchtung und der vergleichbaren Beleuchtung von Leitz kurz vorstellen.
Zur Einführung eine kurze historische Entwicklung der kondensorlosen Beleuchtung. Und zum Schluss ein paar einfache praktische Anwendungsbeispiele und Hinweise zum Selbstbau. Denn diese Beleuchtung ist recht gut zur Nachrüstung einfacher, minimalistisch ausgestatteter Mikroskope geeignet, z.B. mit Phasenkontrastverfahren.
1. Historische kondensorlose Beleuchtung
Die ist so alt wie die Mikroskopie selbst. Der primäre Zweck des Kondensors war in der Anfangszeit der Mikroskopie lediglich, mit den relativ lichtschwachen künstlichen Lichtquellen Kerze oder Öllampe (und den damals sehr lichtschwachen Objektiven) das Objekt möglichst hell zu beleuchten. Das führte zwangsläufig zu der Methode einer mehr oder weniger scharfen Abbildung des hellsten Flammebereichs mit großen Linsen.
Die erste authentische Darstellung der Mikroskopbeleuchtung aus früher Zeit ist die Beschreibung Robert Hookes in seiner Micrographia von 1665. Das Bild zeigt eine Zeichnung eines Mikroskops von Hooke daraus. Hooke beschreibt im Text ausführlich technische Details, z.B. dass der Mikroskoptubus etwa 6-7 Zoll lang war und (wie man auch auf dem Bild erkennt) insgesamt vier Auszüge zur Verlängerung des Tubus hatte.
Hooke beschreibt auch den Nachteil der Verwendung von natürlichem Tageslicht:
,,Da jedoch sowohl das Sonnenlicht als auch das Licht eines Fensters ständigen Veränderungen unterworfen sind und viele Objekte nicht lange genug betrachtet werden können, um sie gründlich zu untersuchen, und da zudem das Wetter oft so dunkel und bewölkt ist, dass man tagelang überhaupt nichts beobachten kann, ergab sich ein weiteres Problem. Hinzu kommt, dass viele interessante Objekte nachts anzutreffen sind und sich möglicherweise nicht bis zum nächsten Tag aufbewahren lassen. Um daher auch nachts eine ausreichende Lichtmenge auf ein Objekt zu werfen, ersann und verwendete ich häufig folgende Vorrichtung."
Die dann beschriebene und in der Zeichnung des Mikroskops abgebildete Beleuchtung bestand aus einer Öllampe, deren Flamme mit Hilfe einer mit Salzwasser gefüllten Glaskugel und einer starken Plankonvexlinse auf das Objekt fokussiert wurde. In diesem Fall einer Auflichtbeleuchtung wurde das Objekt an einer Metallspitze M befestigt.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/hms8rrmf.jpg)
1 Hooke Mikroskop Micrographia 1665
Aus Spass und weil es für die Mikroskopie ein so ikonischen Bild ist, habe ich mir erlaubt, die Originalzeichnung durch KI in eine fotorealistische Darstellung umzuwandeln. Man spürt in dem Bild geradezu den verzweifelten Versuch, aus dem schwachen Öllicht mit dicken Linsen das Maximum heraus zu holen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/78wfbw9o.jpg)
2 Hooke Mikroskop KI-generiert
Die damaligen künstlichen Lichtquellen waren nur wenig lichtstärker als z.B. diffuses Himmelslicht. Die hellste Alternative war Sonnenlicht, was aber insbesondere als Durchlichtbeleleuchtung nicht geeignet war. Hooke beschrieb dann weiter in seinem Buch eine kondensorlosen Beleuchtung, indem er statt einem Kondensor zur Direktbeleuchtung, einen sonnenbeschienenen Diffusor als Lichtquelle verwendete:
,,Scheint die Sonne, so bringe ich zwischen Lichtquelle und Objekt ein kleines Stück geöltes Papier dicht vor dem Objekt an. Mit einer guten großen Brennlinse sammle und konzentriere ich die Sonnenstrahlen auf dieses Papier, sodass eine sehr große Lichtmenge hindurch zum Objekt gelangt. Dabei dosiere ich die Lichtmenge jedoch so, dass das Papier weder versengt noch verbrannt wird.
Anstelle des Papiers kann auch ein kleines Stück Spiegelglas verwendet werden, dessen eine Seite durch Reiben auf einer ebenen Fläche mit sehr feinem Sand matt geschliffen wurde. Dieses hält, wenn die Wärme nur allmählich darauf einwirkt, eine weit größere Hitze aus und ermöglicht daher eine beträchtliche Steigerung der nutzbaren Beleuchtung."
Hier noch der Originaltextausschnitt im damaligen Englisch:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/dt9r4ndm.jpg)
3 Originaltextausschnitt Hooke Micrographia
Besonders im 19. Jh., als die Qualität der Objektive sprunghaft verbessert wurde, beschäftigte man sich intensiv mit der Optimierung der Beleuchtung zur Auflösungssteigerung. Die Lehrbücher über Mikroskopie der damaligen Zeit enthielten zahlreiche Beschreibungen der verschiedenen Beleuchtungstechniken einschließlich zugehöriger Theorie.
Als Beispiel zeigt die folgende Grafik aus einem Lehrbuch von Zimmermann ,,Das Mikroskop" 1895 schematisch die kondensorlose Beleuchtung durch Verwendung einer Blende (B1B2) zwischen Umlenkspiegel und Objekt O zur Veränderung und Anpassung des Beleuchtungswinkels an die numerische Apertur des Objektivs. Diese Methode hat man auch damals noch üblicherweise zur Nutzung des bewölkten oder klaren Himmels für die Mikroskopbeleuchtung verwendet.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/rqlqapmy.jpg)
4 Zimmermann 1895 Blende kondensorlos
In einem Lehrbuch von Hogg ,,The Microscope" 1867 ist eine derartige, typische Lochblendenscheibe dargestellt, die zur Veränderung des Beleuchtungswinkels unter dem Mikroskoptisch montiert wurde:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/cnidqo54.jpg)
5 Hogg 1867 Blendenscheibe
Viele Mikroskophersteller wie Zeiss und Leitz boten in dieser Zeit neben der normalen Kondensorbeleuchtung auch ähnliche Varianten für kondensorlose Beleuchtung an. Hier als Beispiel eine Katalogdarstellung von Zeiss 1894, auf dem Tisch vor dem Mikroskop die sog. Cylinderblendung zum Einschieben in die Kondensorhaltung. Es handelte sich um sehr kleine Blenden mit verschiedenen Durchmessern, die nahe an den Objektträger montiert werden konnten und gleichzeitig etwas das Streulicht reduzierten.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/ofz7eaqw.jpg)
6 Zeiss Katalog 1894 Cylinderblendung
Und hier nochmals aus dem Lehrbuch von Zimmermann 1895 eine sehr ,,moderne" Konstruktion einer kondensorlosen Beleuchtung mit Hilfe eines gebogenen Glasstabes, der das Licht der Petroleumlampe direkt unter das Objekt leitete. Die Ausleuchtung sei sehr gleichmäßig gewesen, der Lichtkegel ließ sich durch Blenden am Lichtaustritt verändern.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/bee87rm4.jpg)
7 Zimmermann 1895 Glaslichtleiter
In dieser Zeit, als verbesserte Petrolelumlampen statt Öllampen die Standard-Lichtquellen waren, war der Unterschied der erreichbaren Beleuchtungsintensität mit diesen im Vergleich zum natürlichem Himmelslicht oder der indirekten Verwendung von Sonnenlicht immer noch nicht allzu groß. Insbesondere da die natürlichen Lichtquellen aus einen großen Raumwinkel das Objekt beleuchten können. Ein Kondensor kann hier seine eigentliche Wirkung der Abbildung einer kleinen, hellen Lichtquelle in die Objektebene nicht zur Geltung bringen. Bei einfachen, nicht zu anspruchsvollen Anwendungen blieb also die konsensorlose Beleuchtung unverändert eine unkomplizierte Alternative.
Spätestens nach Verbreitung des elektrischen Lichts setzte sich aber auch für einfachere Mikroskope die Verwendung eines preiswerten Kondensors statt einer kondensorlosen Beleuchtung durch. Erst etwa in den 1970er Jahren gab es mit der Zeiss LUCIGEN Beleuchtung eine Wiederbelebung der kondensorlosen Beleuchtung.
2. Wie kann man auch mit kondensorloser Beleuchtung die Anforderungen an die optimale Mikroskopbeleuchtung erfüllen?
Die allgemeinen, im 19.Jh. gestiegenen Anforderungen an die Mikroskopbeleuchtung waren
1 Möglichst hohe Beleuchtungsintensität
2 Anpassung des Beleuchtungswinkels an die numerische Apertur des Objektivs
3 Homogene Bildfeld- und Objektivausleuchtung
4 Streulichtminimierung
Mit einem Kondensor waren diese Punkte natürlich erfüllbar, insbesondere später mit dem von Köhler 1893 modifizierten Beleuchtungsstrahlengang.
2.1 Hohe Beleuchtungsintensität
Die Beleuchtungsintensität ist nur eine Frage des Abstandes der Lichtquelle und der Verwendung moderner Leuchtmittel (hohe Leuchtdichte, geringe Wärme). Der Kondensor macht ja nichts anderes als die sich in größerer Entfernung befindliche Lichtquelle - damit kein Schaden durch die Hitzeentwicklung oder wie früher bei Flammen durch Brandgefahr - als Bild auf das Objekt zu projizieren.
Mit elektrischen Lampen geringer Leistung (wie bei der Lucigenbeleuchtung), den heutigen LEDs oder auch mit einer Technik wie die vorher beschriebene historische Lichtlenkung durch den Glasleiter ist aber ein geringer Lichtquellenabstand ohne Kondensor möglich.
Ohne viel Mathematik kann man mit einer Plausibilitätsbetrachtung zeigen, mit welchen geometrischen Randbedingungen die gleiche Lichtstärke bei gleicher Lichtquelle auch ohne Kondensor erreicht wird:
Das Bild 8 zeigt oben schematisch eine ,,historische" Kondensorbeleuchtung, der Kreis in der Kerzenflamme soll den hellsten, nutzbaren Bereich darstellen. Durch den einfachheitshalber gewählten Abbildungsmaßstab 1:1 beleuchtet das Bild der runden Lichtquelle in gleicher Größe das Objekt, das soll den gleichen Durchmesser haben wie die Lichtquelle, und die Kondensorlinse soll genau den Durchesser haben dass der Lichtkegel den gleichen Winkel hat wie die NA des Objektivs. D.h. die Lichtquelle wird optimal für die Beleuchtung genutzt.
Wenn man jetzt gedanklich wie in der unteren Grafik demonstriert die Lichtquelle so vor das Objekt verschiebt, dass sein äußerer Rand den optimalen Beleuchtungskegel (= NA des Objektivs) berührt, wird das Objekt mit der gleichen Lichtleistung und dem gleichen Beleuchtungswinkel beleuchtet. Denn 1. wird jeder Objektpunkt aus dem gleichen Winkel bestrahlt, egal ob mit oder ohne Kondensor, und 2. strahlt jeder Leuchtpunkt der Lichtquelle (egal ob mit oder ohne Kondensor) im gleichen Winkel auf das gesamte Objekt.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/hx227teh.jpg)
8 Gleiche Beleuchtungsstärke Kondensor - kondensorlose Beleuchtung
Durch die Kondensorabbildung kann die Lichtquellenleuchtdichte im Bild nicht erhöht werden, auch nicht durch einen anderen Abbildungsmaßstab oder größeren Linsendurchmesser. Das ist ein physikalisch-optisches Grundgesetz.
Natürlich kann der Abstand der Lichtquelle (bei gleicher Leuchtdichte) auch größer sein solange der Beleuchtungswinkel eingehalten wird, dann muß die Lichtquelle selbst aber entsprechend größer sein und damit mit mehr Lichtleistung abstrahlen. Dieser Vergleich beschreibt aber nur den Spezialfall, wann beide Beleuchtungsarten die gleiche Beleuchtungsstärke mit der gleichen Lichtquelle bewirken.
In der Realität hat die Kondensorbeleuchtung aber einen sehr schlechten Wirkungsgrad (grob in der Größenordung von 0.1% der Lichtleistung wird genutzt). Das liegt ganz einfach daran dass ein übliches, nicht abbildungsmaßstabsvariables Kondensorsystem, einen weiten Bereich von Objektiven bezüglich Vergrößerung und NA abdecken muss. Z.B. die typische Reihe einfacher Achromaten 10/0.25, 20/0.40, 40/0.65 und 100/1.25. D.h. dass die Leuchtfläche (Leuchtfeldblende) für die große Objektfläche des 10x Objektiv ausgelegt werden muss, die Aperturblende des Kondensors (und damit die Größe der Lichtquelle) aber für das 100x Objektiv. Je nach Objektiv werden also beide Flächen nicht voll ausgenutzt. Wenn z.B. das 100x Objektiv nur 1/10 der ausgeleuchteten Leuchtfeldblende nutzt, wird nur 1% der zur Verfügung gestellten Lichtleistung verwendet. Da der Kollektor auch nur größenordnungsmäßig 10% des Lichts der Lichtquelle sammeln kann, kommt der genannte geringe Wirkungsgrad zustande.
2.2 Veränderung des Beleuchtungswinkels
Die Anpassung des Beleuchtungswinkels an das Objektiv erfolgt bei kondensorloser Beleuchtung üblicherweise durch Veränderung des Abstands der Leuchtfläche statt des Irisblendendurchmessers beim Kondensor. Dabei entsteht ein allerdings relativ geringer Ausleuchtungswinkelfehler am Bildrand. Das Bild 9 zeigt das Prinzip, in Abhängigkeit von den optischen Daten der Objektive am Beispiel einer 8 mm Leuchtfläche (gelbe Linie). Links jeweils der notwendige Abstand der Lichtquelle zum Objekt (grüne Linie). Die Winkelangaben jeweils rechts unten entsprechen der maximalen Winkeldifferenz der Beleuchtungsstrahlen zwischen Objektzentrum und Objektrand .
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/8g47rihh.jpg)
9 Beleuchtungs-Winkelfehler kondensorlose Beleuchtung
Im Vergleich zu normalen, nicht achromatischen Kondensoren ist der Winkelfehler aber vernachlässigbar, die Qualität der Ausleuchtung kommt der achromatisch-aplanatischer Kondensoren sehr nahe. Standard Kondensoren haben bei hoher NA dagegen ausgeprägte sphärische und chromatische Aberration, was alles andere als definierte Beleuchtungswinkel erzeugt (siehe gerechneter typischer Strahlenverlauf in der folgenden Grafik).
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/xhp4gqa7.jpg)
10 Kondensor Aberration
2.3 Homogene Ausleuchtung
Bei der Homogenität der Beleuchtung des Objekts und der Austrittspupille des Objektivs gibt es keinen prinzipiellen Unterschied zwischen beiden Beleuchtungsarten. Wenn man die typische Beleuchtungsanordnung der Köhlerbeleuchtung Lichtquelle-Kollektor-Diffusor so verkleinert, dass sie unmittelbar unter den Objektträger platziert werden kann, hat man bereits die gewünschte homogene Ausleuchtung. Der Kollektor hat hier die Funktion einer sog. Feldlinse, soll also das divergent von der Lichtquelle ausgehende Licht im Mittel konvergent Richtung Objektträger/Objekt machen. Im Mittel daher, weil die Konvergenz ein Kompromiss für die Extremfälle der verwendeten Objektive mit geringer und hoher NA sein soll. Der geometrische Unterschied wird dann durch die Streuwirkung des Diffusors ausgeglichen.
Die Lucigen-Beleuchtung hat genau diesen Aufbau.
2.4 Streulichtminimierung
Der wohl einzige deutliche Unterschied zwischen beiden Beleuchtungsarten liegt in der möglichen Streulichtunterdrückung. Man kann zwar bei der kondensorlosen Beleuchtung eine Blende unmittelbar unter dem Objektträger platzieren die genau an den beobachtbaren Bildkreisdurchmesser angepasst ist. Bei hoher NA ist die Abblendwirkung durch den Mindestabstand der Blende zum Objekt (mindestens Objektträgerdicke) nicht optimal, und in der Anwendung umständlich. Aber es entsteht auch keine schlechtere Ausleuchtung als übliche Kondensorbeleuchtungen ohne Leuchtfeldblende, d.h. wenn keine Köhlerbeleuchtung verwendet wird. Ob bei modernen, entspiegelten Objektiven überhaupt ein relevanter Nachteil entsteht gehen die Meinungen auseinander, das haben frühere Diskussionen hier im Forum gezeigt.
3. Zeiss Lucigen-Beleuchtung
Das Zeiss STANDARD System war in den 1970er Jahren am stärksten differenziert in unzählige mögliche Modellvarianten. Hier ein Überblick aus einem Katalog 1974. Die obere Hälfte zeigt die Stativmodelle deren zweistellige Nummerierung mit 0 beginnt, Stative ohne höhenverstellbarem Kondensorträger (der Kondensor wurde in eine unter dem Tisch montierte Hülse geschoben). Darunter mit 1 beginnende Nummerierung die ,,hochwertigeren" Modelle mit höhenverstellbarem Kondensorträger. In der ersten Zeile wird auch die Kondensorleuchte LUCIGEN genannt.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/52eppalx.jpg)
11 Katalogauszug Zeiss STANDARD 1974
Aus dem gleichen Katalog eine Übersicht der im STANDARD-System üblichen Einbauleuchten und die beiden Befestigungs-Varianten der LUCIGEN Beleuchtung.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/it4cv4y8.jpg)
12 Katalogauszug Zeiss STANDARD 1974 Beleuchtung
Bei Zeiss gab es auch speziell zusammengestellte Ausbauvarianten aus dem Programm, die eigene Bezeichnungen hatten. So das sog. Kurs- und Labormikroskop STANDARD K mit den Varianten KK 04 und KL 14, beide mit LUCIGEN Beleuchtung. Der Unterschied bestand in den unterschiedlich ausgestatteten Stativen 04 und 14 gemäß der Systemübersicht, daher auch die beiden Befestigungsarten für die LUCIGEN Beleuchtung.
Hier beide Modelle und noch ein erstaunlicherweise ebenfalls mit LUCIGEN Beleuchtung ausgestattetes Polarisationsstativ KL 14 Pol aus dem gleichen Programm.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/7tfrqlan.jpg)
13 Zeiss STANDARD K
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/tfy9xb48.jpg)
14 Zeiss STANDARD KL 14 POL
Aus den beiden genannten STANDARD K Varianten entstand später das wohl bekanntere Modell KF 2, das es jetzt in den Varianten LUCIGEN und mit einfacher 5W Einbauleuchte im Fuß ohne Leuchtfeldblende mit Kondensor gab. Später, beim Modell 1983, gab es die LUCIGEN-Beleuchtung bereits nicht mehr.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/zcluqhfi.jpg)
15 Zeiss KF 2 LUCIGEN und Einbauleuchte mit Kondensor
Hier die LUCIGEN Beleuchtungseinheit mit Zeiss-Schwalbenschwanzhalterung. Links die kleine Leuchtfläche auf einem Konus,um bis unter den Objektträger angehoben zu werden. Darunter befinden sich zwei Schlitze zur Luftzirkulation um die Lampenwärme abzuführen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/p5qmn6j7.jpg)
16 LUCIGEN-Beleuchtungseinheit
Die Beleuchtungseinheit ist mit einer 5W, 6V Glühlampe ausgestattet (Bild 17) und zur Anpassung der Farbtemperatur mit Blaufilter. Mit einem speziellen Trafo, dessen Stecker sowohl 6.75V als auch mit deutlich höherer Überspannung 8.3V liefert, konnte man je nach Einsteckrichtung beide Spannungen auswählen. Die Lichtstärke der Glühlampe ist nicht besonders hoch, so schreibt auch Zeiss selbst dass die Beleuchtungs für einfachste, wenig fehleranfällige Bedienung für visuelle Beobachtung gedacht ist, für Fotografie sei das System mangels Helligkeit weniger geeignet. Die Überspannung sollte nur sparsam angewendet werden weil die Lebensdauer der Lampe dadurch sehr stark reduziert war.
Die Leuchtfläche am obern Ende der Beleuchtungseinheit besteht aus einer Mattscheibe mit 8 mm Durchmesser. Durch die gewählte Größe kann sie bis fast an den Objektträger angehoben um dort einen Beleuchtungswinkel zu erreichen, der der NA von Immersionsobjektiven entspricht. Sie kann dann immergiert werden zur Ausleuchtung bis zu einer Objektiv-NA von 1.4. Die Idee war also eine Ausleuchtung vom Objektiv 3.2/0.07 bis zum Immersionsobjektiv ohne wie sonst eine Vorsatzlinse o.ä. am Kondensor verstellen zu müssen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/s28wwkrn.jpg)
17 LUCIGEN-Beleuchtungseinheit
Im Bild 18 sieht man von der Rückseite (wo die Lampeneinheit eingeschoben wird) die Kollektorlinse, mit der das von der Glühwendel abgestrahlte Licht leicht konvergent gemacht wird und um die nicht sehr stark streuende Mattscheibe homogen auszuleuchten.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/jqc8ts5m.jpg)
18 LUCIGEN Kollektorlinse
Bild 19 zeigt die originelle Lampenfassung mit der die Glühbirne von außen zentriert werden kann. Der schwarze kleine Stift am rechten Ende der Glühlampenhalterung ragt aus der Öffung des Deckels (rechts unten, zentrale Öffnung), die innen anliegende Scheibe bewegt sich dann auf der kugelkalottenförmigen Einbuchtung im Deckel und schwenkt die Glühbirne am anderen Ende der Halterung.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/rf8szn47.jpg)
Es gab als Zubehör noch einen Polarisator zur Aufstecken auf die Mattscheibe.
4. Leitz kondensorlose Beleuchtung
Zur etwa gleichen Zeit gab es auch von Leitz eine ähnliche Beleuchtungseinheit in 2 Bauweisen ohne prägnante Produktbezeichnung wie bei Zeiss. In Prospekten wird eine Variante als Ellipsoid-Beleuchtungseinheit bezeichnet. Sie ist ebenfalls mit einer 5W 6V Gühlampe ausgestattet. Die Leuchtfläche ist mit ca. 6 mm etwas kleiner, auch mit eingebautem Blaufilter (die in Bild 20 sichtbare Mattscheibe ist deutlich größer, offensichtlich ist innen eine Blende angebracht).
Die Lampenzentrierung erfolgt etwas eleganter als bei Zeiss, dazur wird die am unteren Rand sichtbare große, umlaufende Rändelschraube gelöst und die ganze darunterliegende Einheit kann quer zur optischen Achse auf einer glatten Fläche einige mm verschoben werden.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/q9vrv5tx.jpg)
20 Leitz kondensorlose Beleuchtung
Eine Variante wurde als HD-Beleuchtungseinheit bezeichnet, weil zwischen Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung umgeschaltet werden konnte. Sie verwendet eine spezielle sog. Telefonstecklampe, eine sehr kleine Glühlampe mit 6V und 200mA, also nominal nur 1.2W.
Im Bild 21 ist die Dunkelfeldbeleuchtung in die Achse eingeschwenkt, sie hat eine zentrale schwarze Blende, das Licht wird über interne kreisförmig umaufende Spiegel mit flachem Winkel aus dem Spalt zwischen Blende und Rand gelenkt. Daher ist die Lichtausnutzung relativ hoch ähnlich einem gut konstruiertem Dunkelfeldkondensor. Links daneben sieht man die helle Mattscheibe für die normale Hellfeldbeleuchtung, ebenfalls etwa 6 mm im Durchmesser wie bei der anderen Beleuchtungseinheit. Der Wechsel der beiden Beleuchtungsarten erfolgt durch den Lampenfassung, die man drehen kann. Dabei muß auch mit Hilfe der auf dem Bild sichtbaren Führungen an der Lampenfassung die Lampe unterschiedlich weit in die Beleuchtungseinheit geschoben werden.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/otzpsuyx.jpg)
21 Leitz HD-Beleuchtungseinheit
Diese Beleuchtungen wurden in Verbindung mit dem Lehr- und Labormikroskop HM-LUX ausgeliefert. Interessanterweise gab es ebenfalls wie bei Zeiss ein Polarisationsmikroskop HM POL (rechtes Foto, Leitz HM-POL Anleitung 1974). Deren Beleuchtungseinheit hatte einen zusätzlich eingebauten, um 90° verdrehbaren Polarisator.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/drngc3y7.jpg)
22 Leitz HM-LUX, HM POL
Daneben gab es noch eine sehr interessante Beleuchtungs-Variante, ein Fluoreszenzmikroskop, ebenfalls auf Basis des HM-LUX. Dazu wurde die HD-Beleuchtungseinheit statt mit der Glühlampe mit einer speziellen Halterung für einen Lichtwellenleiter versehen, und dieser an eine 50 W Quecksilberlampe angeschlossen, die sich in einem unabhängigen Lampengehäuse befindet. Dort war auch der Einschub für den Anregungsfilter. Der Sperrfilter wurde auf das Okular aufgesetzt (Leitz HM-LUX Anleitung 1978). Der Glasfaseraufbau erinnert stark an die in Bild 7 gezeigte historische Glasleiterbeleuchtung mit Petroleumlampe aus dem Lehrbuch von 1895.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/roo74z4r.jpg)
23 Leitz HM-LUX Fluoreszenzmikroskop
5. Praktische Anwendungen nach Modifikation der LUCIGEN-Beleuchtung
Die Zeiss LUCIGEN Beleuchtung verwende ich häufig, insbesondere wenn es um Experimente mit verschiedenen Beleuchtungsarten geht weil sich dort Blenden sehr einfach befestigen lassen und an der optimalen Stelle befinden, die genau der vorderen Brennebene eines Kondensors entspricht. Auch lässt sich die Lichtquelle prinzipiell sehr einfach auswechseln durch Umstecken in der Halterung. Für diesen Zweck verwende ich einen LED-Adapter mit zentrierter Öffnung für 5 mm bedrahtete LEDs, die an Stelle der originalen Glühlampenhalterung eingeschoben wird. Diese LEDs sind die einfachste Art für einen LED-Umbau, sie benötigen keine Kühlung, sind einfach anzuschließen und es gibt in der genau gleichen Baugröße verschiedene Varianten.
Mein Exemplar hat eine Zeiss Schwalbenschwanzhalterung. Zur Verwendung an anderen Mikroskopen mit Hülsen für den oft verwendeten Kondensordurchmesser 39 mm wie z.B. dem Zeiss Junior wurde noch ein Adapterring aufgesteckt (alle Ergänzungen in 3D-Druck).
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/yu6lj7wp.jpg)
24 LUCIGEN LED-Nachrüstung
Bild 25 zeigt die Verwendung z.B. am Leitz HM, da mir hier ein leistungsfähigerer Kondensor fehlt.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/rb39x62d.jpg)
25 Leitz HM mit LUCIGEN-Beleuchtung
Die verwendeten LEDs in verschiedenen Emissionswellenlängen (Weiß 5000 K, Farben von UV 407 nm bis Rot 633 nm) haben alle einen passenden angelöteten Vorwiderstand und werden mit einem stabilisierten 5V Steckernetzteil betrieben. Zum Dimmen wird ggfs. ein Potentiometer in Serie geschaltet.
Die aufsteckbaren Aperturblenden in diversen Formen (schiefe Beleuchtung, ringförmige Beleuchtung, Polfilterhalterung u.a.) wurden ebenfalls in 3D-Druck erzeugt:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/vh9kaj4o.jpg)
26 LUCIGEN Vorsatzblenden, Polarisator, Farb-LEDs
Der Grund für den Umbau auf LED ist naheliegend, wegen der geringen Lichtausbeute der originalen Glühlampe. Vorausgesetzt man verwendet eine weiße Hochleistungs-LED, die gibt es nämlich auch für die 5 mm bedrahteten LEDs. Billige weiße LEDs dieser Bauart haben oft nur eine Lichtleistung von 4-6 Lumen, während die hier verwendete Nichia NSDW510GS-K1 auf 26 lm kommt.
https://www.leds.de/collections/5-mm-bedrahtete-leds/products/nichia-nsdw510gs-k1-5mm-led-28000mcd-5000k-nichia-nsdw510gs-k1-5mm-led-28000mcd-5000k-bedrahtete-leds-15033
Sie verbraucht elektrisch nur ca. 0.24 W im Vergleich zur Originalglühlampe mit 5 W. Trotzdem zeigt eine Messung dass die LED die Leuchtdichte der LUCIGEN-Mattscheibe um einen Faktor 6-7 erhöht. Grund ist die effektivere Abstahlung der LED (sowohl durch die Abstrahlung wie bei jeder LED nur in den 180°-Halbraum, als auch eine teilweise Bündelung durch die integrierte Linse an der Front), und der höhere Wirkungsgrad von ca. 110 lm/W im Vergleich zu Glühlampen geringer elektrischer Leistung, die nur typisch 6-10 lm/W besitzen (ohne Überspannung).
Glühlampen geringer Leistung sind besonders uneffektiv, da deren dünnere Glühwendel bei gleicher Lebensdauer nicht so heiß betrieben werden kann. Die Glühlampe hätte also rechnerisch nach dem Literaturwert etwa 30-50 lm, mit der verwendetten 6.75 V leichten Überspannung vermutlich also die doppelte Lichtleistung der LED - aber mit uneffektiver 360° Abstrahlung.
Dazu kommt dass eine besser an die Kollektordimension der LUCIGEN-Beleuchtung angepasste LED-Variante mit 36° Abstrahlwinkel statt der alternativen 140° Abstrahlung (bei fast identischer Lichtleistung) verwendet wurde. Bereits das ergab eine Erhöhung der Helligkeit der Mattschiebe um ca. 70-90%. Man sieht im Bild 27 auch, dass durch den Linseneffekt des LED-Kopfes die Emitterfläche der LED mit engerem Abstrahlwinkel größer erscheint - obwohl beide gleich groß sind - und diese LED-Variante dadurch die LUCIGEN Mattscheibe homogener ausleuchten kann (Abstrahlwinkel aus Datenblatt Nichia NSDW570GS-K1 und NSDW510GS-K1).
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/aepmg8f4.jpg)
27 5mm bedrahtete LEDs 140° 36° Abstrahlwinkel
Die Bündelung mit 36° Abstrahlwinkel entsteht dadurch, dass die brechende Fläche des transparenten LED-Gehäuses in diesem Fall wesentlich weiter vom (gleich großen) Emitter entfernt ist als bei der 140° LED und ein virtuelles Emitterbild erzeugt das weit hinter dem Emitter zu liegen scheint (untere Grafik Bild 28). Gleichzeitig ist das Bild fast dreimal so groß wie der Emitters selbst.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/xrh4eab8.jpg)
28 Abstrahlwinkel durch LED-Linsenkopfform
Die verschiedenen zur Verfügung stehenden LED-Wellenlängen waren für diverse Versuche zur wellenlängenabhängigen Auflösungsmessung bestimmt, für besseren Kontrast mit grünem Licht bei Phasenkontrast und Reduzierung des sekundären Spektrums einfacher Achromat-Objektive bei farblosen Objekten, sowie Fluoreszenzexperimente. Hier die Farbauswahl:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/mdfns4qs.jpg)
29 LED Emissionswellenlängen
5.1 Polfilter
Mit einem auf die Mattscheibe aufgesteckten Polfilter (billiger Folienfilter von AstroMedia) und gekreuzter Polfilterfolie (Bild 26) auf dem Okular lässt sich recht einfach die Doppelbrechung anisotroper Materialien demonstrieren. Hier als Beispiel Haare, lose zwischen Objektträger und Deckglas. Objektive 2.5x, 10x, 40x. Die optische Qualität des oberen Folien-Polfilters auf dem Okular ist sicher nicht optimal für beste Bildqualität.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/8cvvx7tx.jpg)
30 Haar 2.5x Polfilter
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/hnmkuvtw.jpg)
31 Haar 10x Polfilter
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/4c47n3g4.jpg)
32 Haar 40x Polfilter
5.2 Schiefe Beleuchtung
Mit entsprechenden Blenden lässt sich problemlos schiefe Beleuchtung und damit differentieller Phasenkontrast der frei von Hintergrund-Helligkeitsgradienten ist, erzeugen. Im Gegensatz zu manchen Kondensoren ist bei der LUCIGEN Beleuchtung die Mattscheibe als optimale Stelle zur definierten Beeinflussung des Beleuchtungswinkels leicht erreichbar. Die Abbildung 26 zeigt Beispiele von halbseitigen aufsteckbaren Blenden.
Durch stärkere einseitige Einengung der Blendenöffnung kann der Bildkontrast erhöht werden, allerdings auf Kosten der Linearität des Intensitätsverlaufs bei der Darstellung der Phasenverschiebung. Außerdem erzeugen schmale Blenden stärker Beugungsartefakte, speziell bei dickeren Objekten durch die kohärentere Beleuchtung. Gute optische Schnitte in verschiedenen Objekttiefen lassen sich nur mit halbseitigen Blenden erreichen.
5.3 Phasenkontrast nach Zernike
Mit entsprechend dimensionierten Ringblenden kann bei Verwendung von Phasenkontrastobjektiven natürlich auch mit Phasenkontrast beobachtet werden. Spezielle Phasenkontrast-Kondensoren machen nichts anderes als solche Blenden in ihrer vorderen Brennebene zu platzieren. Mit 3D Druck gefertigte Ringblenden sind ebenfalls im Bild 26 zu sehen. Bild 33a zeigt eine passende Ringblende zum Aufstecken mit Phasenkontrastobjektiven.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260907/qa7tdw9m.jpg)
33a Lucigen mit Ringblende und Phasenkontrastobjektiven
Folgende Beispiele sind mit einem 40/0.65 Phasenkontrastobjektiv aufgenommen:
Das Bild 33b zeigt einen Vergleich von schiefer Beleuchtung (links) mit Zernike Phasenkontrast am Beispiel eines ungefärbten Präparats der Geschmacksknospen einer Kaninchenzunge. Dadurch dass Phasenkontrast über die ganze Präparatdicke integriert, während bei schiefer Beleuchung die Bilddetails stärker von der Schärfenebene abhängen, ist hier nicht an allen Stellen die identische Objektinformation zu sehen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/sfrc84xq.jpg)
33b Vergleich schiefe Beleuchtung/Phasenkontrast Geschmacksknospen
Als weiteres Beispiel im Bild 34 Dinoflagellaten, als Schwarzweiß-Aufnahme da hier die eigentlichen Phasenunterschiede unverfälscht sichtbar werden. SW stören auch die Farbrestfehler des Objektivs nicht. Mit grünem Licht lässt sich speziell bei sehr schwachen Phasenobjekten der Kontrast erhöhen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/eogzwd25.jpg)
34 Phasenkontrast Dinoflagellaten
Schließlich noch ein Phasenkontrast-Foto von Arachnoidiscus ehrenbergii, eigentlich nur wegen den Farben. Bei solchen Objekten ergibt Phasenkontrast sonst eher keinen Vorteil.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/ov8ybehj.jpg)
35 Arachnoidiscus ehrenbergii Phasenkontrast
5.4 Fluoreszenzexperimente
Mit farbigen LEDs lassen sich auf einfache Weise Fluoreszenzanregungen durchführen. Das eigentliche Problem ist dass man zumindest einen guten Sperrfilter zum Beobachten benötigt. Um aber das Prinzip mit einfachsten Mitteln zu demonstrieren, habe ich für die folgenden Autofluoreszenzaufnahmen eine blaue LED (Schwerpunkt 463 nm) montiert, eine ringförmige Blende für Dunkelfeldbeleuchtung aufgesetzt, und auf das Okular einen simplen Rotfilter aus einer Anaglyphenbrille gelegt.
Der Rotfilter hat leider keine besonders steile Absorptionsflanke, und ist sicher auch noch im Sperrbereich einigermaßen durchlässig. Gleichzeitig blockt die einfache Dunkelfeldbeleuchtung durch Streulicht im Hintergrund das blaue Anregungslicht auch außerhalb des Objekts nicht vollständig ab. Dadurch werden natürlich zumindest die grünen Kamerapixel auch von blauem Licht belichtet, geringer auch die roten Pixel, denn die Empfindlichkeit der drei Farben überlappt sich.
In der Grafik Bild 36 ist gestrichelt eine typische spektrale Empfindlichkeitsverteilung eines RGB-Kamerasensors gezeigt, dazu als Anhaltspunkt die Intensitätsverteilung einer neutralweißen LED (schwarz) und blau die blaue Anregungs-LED. Das Bild 37 zeigt die Transmissionskurve des einfachen Rotfilters, wobei die Nulllinie in diesem Fall sicher keine vollständige Blockierung bedeutet, während leider die blaue Anregungsintensität relativ hoch ist im Vergleich zu der erwartbaren Fluoreszenz-Emission.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/5pr6egvr.jpg)
36 Spektrum Kamerasensor - weiße und blaue LED
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/tvef4v7t.jpg)
37 Transmissionskurve Folien-Rotfilter
Als Beispiel die Autofluroeszenz von Chlorophyll eines Pflanzenschnitts. Das Präparat entstand aus dem am Rand bereits etwas verholzten unteren Teil eines Petersilienstängels, angeregt mit der beschriebenen blauen LED und mit einfachem Rotfilter fotografiert. Wegen der geringen Anregungsintensität und geringen Rot-Fluoreszenz des Chlorophylls war die Belichtungszeit mit 40 Sekunden sehr lang, Rauschen ist deutlich zu erkennen. Bild 38 ist ein Ausschnitt im normalen Hellfeld mit Weißlicht.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/59p9st2i.jpg)
38 Ausschnitt Petersilienstängel
Dann zwei verschiedene Ausschnitte der Fluoreszenz, die Bilder zeigen den Grün-Rot-Auszug der Aufnahme. Inwieweit hier auch noch ein geringer Anteil von Grün-Fluoreszenz durch andere Pflanzenstoffe sichtbar ist, kann ich als mangels Erfahrung mit Fluoreszenz nicht sagen. Jedenfalls zeigt der hauptsächliche Grünanteil die Blauanregung des grünen Kamerakanals. Aber immerhin lässt sich mit einfachen Mitteln die Chlorophyllfluoreszenz demonstrieren.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/8jebrill.jpg)
39 Autofluoreszenz Petersilienstängel
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/9gmysyzm.jpg)
40 Autofluoreszenz Petersilienstängel
6. Selbstbau einer kondensorlosen Beleuchtung
LUCIGEN-Beleuchtungen oder entsprechende Leitz-Beleuchtungen werden gelegentlich zum Kauf angeboten, meist in Verbindung mit einem billigen Mikroskop. Eine alternative Möglichkeit zu einer kondensorlosen Beleuchtung zu kommen wäre der Selbstbau. Ich will jetzt nicht alle Möglichkeiten durchdiskutieren, sondern beschränke mich auf zwei relativ einfache und kostengünstige Methoden.
Als Lichtquelle dienen natürlich LEDs. Die direkteste Möglichkeit wäre eine großflächige LED als Lichtquelle unter den Tisch zu montieren, z.B. eine COB-LED die es in relativ großer, runder Form gibt. Mir war der Aufwand zu groß, sie benötigt bei entsprechender Leistung dann einen Kühlköper direkt unter dem Mikroskoptisch und wird typischerweise mit höherer Spannung über 30V betrieben. Eine andere Variante wäre eine kleine Hochleistungs-LED zu verwenden und das Licht mit einem Lichtleiter zum Objekttisch zu führen. Hier ist so ein Beispiel:
https://www.photomacrography.net/forum/viewtopic.php?p=296945#p296945
Meine beiden einfach zu bauenden Varianten leiten sich
1. von der klassischen Bauweise des Kollektorstrahlengangs der Köhlerbeleuchtung (wie auch die LUCIGEN-Beleuchtung), und
2. von den früher üblichen Mikroskop-Aufsteckleuchten mit großer Glühlampenwendel und Mattscheibe (mit Blaufilter) ab.
6.1 Kollektorlinse mit Mattscheibe
Lichtquelle ist die schon bei der LUCIGEN-Umrüstung beschriebene 5 mm bedrahtete LED. Die reicht bezüglich der Helligkeit zur visuellen Beobachtung und auch für nicht zu lichtschluckende Beleuchtungsmethoden zur Fotografie aus.
Als Kollektor, der auch als Feldlinse wirkt, braucht man eine sehr kurzbrennweitige Linse, die bekommt man in der richtigen Größe für 30-40 €. Ich habe wieder die für mich billigste Variante gewählt, indem 3 AstroMedia Plexiglaslinsen mit f=30 mm, d=16.5 mm zur notwendigen Verkürzung der effektiven Brennweite zusammengesetzt wurden (https://astromedia.de/OptiMedia-Acrylglas-Linse-OM3). Die erzeugen aus der 5 mm Leuchtfläche der LED ein konvergentes Strahlenbündel, das direkt hinter der letzten Linsenfläche mit einem Diffusor verbreitert wird.
Wie bei der LUCIGEN Beleuchtung beträgt der effektive Durchmesser der Leuchtfläche 8 mm. Wichtig ist dass der Diffusor weder zu schwach ist (der Beleuchtungswinkel muss ausreichend aufgeweitet und homogenisiert werden), aber auch nicht unnötig stark da das Lichtverlust bedeutet. Ich habe 2 mm opales (also milchig-weiß durchgefärbtes) Röhm Plexiglas WN770 mit einer Transmission von 45% verwendet. Das gibt es auch mit 30% und 79% Transmission (WN071 und WN670) und größeren Dicken mit entsprechend geringerer Transmission. z.B.:
https://www.ebay.de/itm/134114134051?itmmeta=01JTJT651TYQD0MJ13QK3879BZ&hash=item1f39d34823:g:ubQAAOSwUzVgvIQU
Hier der optische Aufbau:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/s5yaxwhc.jpg)
41 Aufbau LED-Kollektorlinse-Mattscheibe
Der Strahlengang wurde vorher berechnet, um zu prüfen bei welchen Abständen und Linsenkombinationen eine ausreichend konvergentes Strahlenbündel zustande kommt:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/7zicu4ji.jpg)
42 Strahlengang Kollektorlinsensystem
Als Rohr zur Aufnahme der Linsen passt praktischerweise genau ein Elektro Leerrohr. Der Adapter für die 39 mm Kondensoraufnahme des Mikroskops, die LED-Halterung als Einschub ins Leerrohr und die Halterung für die Linsen und Mattscheibe wurden als 3D Druckteile gefertigt (Bild 43).
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/vucmrh75.jpg)
43 Einzelteile Variante 1
6.2 Diodenarray mit Mattscheibe
Eine größere homogene Leuchtfläche lässt sich ohne Kollektorlinse mit einer kompakten Anordnung mehrerer LEDs verwirklichen, mit nachgeschaltetem Diffusor. In diesem Fall wurde eine zentrale LED und 6 weitere umgebende LEDs verwendet (das ist die dichteste mögliche Anordnung), der Außendurchmesser von etwa 15 mm ist gerade passend für den wieder vorgesehenen 8 mm effektiven Diffusordurchmesser.
Bild 44 zeigt wieder der Aufbau. Die 36°-LEDs wurden geneigt, um von Anfang an den notwendigen mittleren Konvergenzwinkel zu erreichen um dann mit einem schwächeren Diffusor auszukommen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/h4zeofm9.jpg)
44 Aufbau LED-Array mit Mattschiebe
Das nächste Bild zeigt die 3D Druckteile für den 39mm-Adapter, Aufnahmeeinheit für LEDs und Mattschiebe, darunter die Halterung für die 7 LEDs und die Mattschiebenhalterung.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/zlziiamu.jpg)
45 3D Druckteile für Gehäuse
Hier die Bauteile vor dem endgültigen Zusammenbau:
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/4evmt64l.jpg)
46 Einzelteile Variante 2
Das nächste Bild zeigt zum Größenvergleich alle drei kondensorlosen Beleuchtungseinheiten (die beiden Selbstbauvarianten und die LUCIGEN-Beleuchtung.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/clrhv46a.jpg)
47 Vergleich LUCIGEN DIY Variante 1 Variante 2
Die Helligkeit der 1. Selbstbauvariante ist trotz gleicher LED nochmal um 25% heller als die umgerüstete LUCIGEN-Beleuchtung. Sie hat keinen Blaufilter, und eine für diese Lichtquelle vermutlich besser optimierte Linsenanordnung.
Die 2. Selbstbauvariante ist erstaunlicherweise nach grober Messung aufgrund der 7 LEDs etwa um den Faktor 18 heller als die 1. Variante. Durch die Neigung der LEDs mit gleichzeitig schmalem Abstrahlwinkel wird das Licht offensichtlich effektiver genutzt als durch Bündelung mit einer Linse. Für visuelle Beobachtung ist das schon zu hell, ich habe ein Potentiometer vor das 5V-Steckernetzteil geschaltet oder verwende ein einstellbares Labornetzteil.
7. Moderne kondensorlose Beleuchtungen
Durch die Weiterentwicklung von LED-Beleuchtung ist die kondensorlose Beleuchtung sowohl in der Wissenschaft als auch in der Produktentwicklung wieder ein Thema geworden.
Es gibt zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten darüber, mit Hilfe von LED-Arrays durch entsprechende elektronische Ansteuerung schiefe Beleuchtung zu erzeugen (als Ersatz mechanischer halbkreisförmiger Blenden), und damit differentiellen Phasenkontrast. Durch schnelles Umschalten zwischen zwei komplementären Blenden (z.B. linke und rechte Halbblende) können anschließend die Pixelintensitäten des Bildpaares miteinander verrechnet werden um daraus neue Informationen zu erhalten.
Im Bild 48 wird das Grundschema aus einer beispielhalften Veröffentlichung gezeigt, durch Addition (Mittelwertbildung) des oberen und unteren differentiellen Phasenkontrastbildes wird der Phasenkontrast aufgehoben, es bleiben die Amplitudeninformationen, d.h. Helligkeitsunterschiede bei absorbierenden Strukturen im Phasenobjekt ("brightfield"). Durch Differenzbildung beider Ausgangsbilder und Normierung mit dem Amplitudenbild (Division durch dessen Intensität) wird ein reines Phasenkontrastbild extrahiert (ganz rechts unten, "differential phase contrast").
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/8fqr4km3.jpg)
48 Artikel Quantitative differential phase contrast
https://doi.org/10.1364/OE.23.011394
Das funktioniert natürlich auch wenn der LED-Array in der vorderen Brennebene eines Kondensors montiert wird. Allerdings ist man dann bezüglich der Größe des Arrays vollkommen unflexibel.
Ein weiteres Beispiel eines wissenschaftlichen Artikels der gleichen Methode für die gleichzeitige Aufnahme beider differentiellen Phasenkontrastbilder (bei bewegten Objekten) zeigt Bild 49. Hier werden die beiden Halbblenden ganz einfach durch unterschiedliche Farben (rote und blaue LEDs) codiert und können dann in einem Foto als Farbauszug getrennt werden. In diesem Beispiel lässt sich sogar gleichzeitig ein Dunkefeldbild (Grünauszug durch grüne LEDs, unten rechts der Grafik) erzeugen.
(https://s1.directupload.eu/images/user/260826/8gwocpd7.jpg)
49 Artikel Color-coded quantitative differential phase contrast
https://doi.org/10.1364/BOE.6.004912
Als weitere Auswertung kann das digital vorliegende differentielle Phasenkontrastbild in ein normales (Zernike) Phasenkontrastbild durch mathematische ,,Integration" der differentiellen Helligkeitsinformationen erhalten werden. Mathematisch ist das eine spezielle Art der Dekonvolution des Bildes.
Inzwischen gibt es auch eine kommerzielle Anwendung dieser Methoden der Firma Leida
https://leida.fr/doc/%C2%B5Light%20Vision_UK%20V%201.0.2.pdf
Hubert
Hallo,
die Forumssoftware scheint teilweise verrückt zu spielen. Der Beitrag war heute morgen in Ordnung, jetzt zeigt es (bei mir) z.T. Bilder doppelt an, andere sind nicht mehr zu sehen......
Hubert
Hallo Hubert,
das ist betrüblich und war mir so bisher nicht bekannt (doppelte Anzeige von Bildern). Ich selbst habe bei meinen Beiträgen in den letzten Tagen bemerkt, dass manche Bilder nicht angezeigt wurden und beim erneuten Aufrufen der Seiten wiederum andere Bilder nicht. Ich habe das auf ein Problem der mangelhaften Speicherressourcen durch Überlastung zurückgeführt. Dass allerdings Bilder doppelt angezeigt werden, ist mir neu.
Ich denke, dass ein Update auf die neueste version von SMF erforderlich ist und dann dieses Problem hofentlich behoben ist. ich kann dazu alleridngs weniger sagen, da diese technische Dinge ausschließlich in den Händen unseres Admins liegen.
Grundsätzlich ziehe ich das Veröffentlichen im Forum einem PDF immer vor, würde Dir allerdings in diesem speziellen empfehlen bzw. Dich bitten,zusätzlich ein PDF zu erstellen. Schon aufgrund des großen Textummfangs und der reichhaltigen Bebilderung. Für diejenigen, die den Beitrag gerne komplett "durcharbeiten" und ihn für sich speichern möchten, ist ein solches Dokument sicher einfacher und übrsichtlicher als der Aufruf der vielen einzelnen Posts. Das ist vor allem dann der Fall, wenn man - wie ich - die Sortierung einzelner Post in einem Thread so eingestellt hat, dass stets der neueste Beitrag ganz oben erscheint. Auch ist ein Ausdruck Deines Beitrages - wenn er nur innerhalb der Forensoftware veröffentlicht ist - nicht venrünftig möglich und ich könnte mir vorstellen, dass viele Member diesen Artikel gerne auch in toto abspeichern oder ausdrucken möchten.
Herzliche Grüße
Peter
Hallo Peter,
ich hatte ja schon erwähnt dass ich bisher - nach eventuellen Ergänzungen - bei längeren Beiträgen auch eine PDF erstellt hatte. Ich habe das jetzt auch mit diesem Beitrag "versucht" (ich verwende eigentlich erfolgreich kostenlose Online-Konverter). Aber auch daran bin ich bisher mit diesem Text gescheitert, weil die Konverter anscheinend auch ein Eigenleben entwickeln. Nach X Versuchen habe ich es bisher nicht geschafft, dass alle Textblöcke oder Bilder unverschoben an der Stelle im PDF-Dokument erscheinen wie in der Vorlage vorgesehen.
Doppelt angezeigte Bilder in dem Sinn, dass temporär zusätzlich der gesamte Block von Bildern eines einzelnen Beitrages am Ende des Beitrages angezeigt wurde.
Hubert
Hallo Hubert,
Ich gehe davon aus das du auch schon ein "webpage to pdf converter" probiert hast? Ich verwende z.B. oft dieser:
https://www.freeconvert.com/webpage-to-pdf
Damit mache ich pdfs von meine HP und wenn ich derselben layout als auf der Webseite will dann lasse ich die einzelnen Artikel auf eine einzige Seite zur pdf konvertieren. Habe das gerade probiert mit diesem Forum-Beitrag, funktioniert aber nicht weil man jetzt einloggen muss um der Inhalt zu sehen.
Beste Grüsse,
Rolf
Hallo zusammen,
am einfachsten ist es, wenn man als Autor den Beitrag im gewohnten Schreibprogramm erstellt und dann zusätzlich als PDF abspeichert; dann hat man auch stets die bearbeitbare Version im Format des Schreibprogrammes weiter zur Verfügung und kann so ggf. Korrekturen problemlos vornehmen.
Hallo,
der Nachteil einer PDF aus dem Schreibprogramm ist (zumindest bei mir) dass man einige Optionen zur Einstellung nicht hat. Die PDF-Datei hat bei guter Bildqualität übrigens 35MB, hier sind maximal PDF-Anhänge mit 4MB erlaubt.
Hubert
Hallo Hubert,
wenn eine Datei zu groß ist, kannst Du sie mir auch gerne schicken; ich lade sie dann in meine Cloud und kann darauf verlinken.
Hezrliche Grüße
Peter
Hallo Peter,
danke für Dein Angebot. Ich habe früher dafür Dropbox verwendet, aber da kann man seit einiger Zeit nicht mehr kostenlos an Dritte freigeben. Ich versuche es mit einer Alternative, an die ich nicht mehr gedacht habe.
Hubert
Lieber Hubert,
eine wirklich toller und elaborierte Zusammenfassung und Darstellung. Herzlichen Dank dafür!
Hallo Hubert,
zuerst einmal Dank für den schönen Überblick über diese Methode und ihre schon historischen kommerziellen Anwendungen.
Es ist für mich immer faszinierend, was für Techniken teils schon sehr früh erdacht und gebaut worden waren, dann aber wieder sang- und klanglos in den Annalen verstaubten, bei Licht betrachtet- wie hier- meist aus kommerziellen oder dogmatischen Gründen.
Sehr instruktiv auch die Beschreibung deines Selbstbaus, bin gespannt ob das mal wieder auftaucht (und dann auch so beschrieben wird).
Auch hier spielt beim Aufbau die Auswahl der Mattscheibe(n) eine wichtige und interessante Rolle, hier (https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=52583.15) wurde schon einmal auf die verschiedenen Fertigungsmethoden eigegangen, ein nach wie vor interessantes und vernachlässigtes Thema.
Interessant auch Dein Ausblick auf die moderne Wiederentdeckung der kondensorlosen Beleuchtung bei der Verwendung von LED-Arrays bei den QuaPIs (quantitative Phase imaging Systems), hier liegt der Charme für die biologische Screening-Anwendung von meist Zellkulturen in der Verwendung von niedrigaperturigen Objektiven mit großem Überblick und späterer digitaler Auflösungsverbesserung, mittels Diskobeleuchtung und anschließender Mathematik ;)
Von der Arbeitsgruppenleiterin des oben verlinkten Papiers Laura Waller gibt es zu "black magic" und "dark secrets" dieser Methoden einen schönen Überblicksvortrag:
Beste Grüße Stefan
Hallo,
was ich nochmals erwähnen und betonen möchte, ist die fast unerwartet einfache Verwendung dieser Beleuchtung für Zernike Phasenkontrast.
Lediglich durch eine passende Blende für ringförmiges Licht lässt sich die Phasenblende eines Phasenkontrastobjektivs ausleuchten. Man kann sich den i.d.R. teuren Phasenkontrastkondensor sparen - auch wenn natürlich dessen Anwendung komfortabler ist. Der Vorteil gegenüber einer eigenen Bastellösung mit Ringblende in der Brennebene eines Kondensors ist (abgesehen davon dass man dazu eigentlich einen achromatisch-aplanatischen Kondensor bräuchte), dass nur die Radienverhältnisse der Ringblende stimmen müssen, während der richtige absolute Durchmesser präzise durch Höhenverstellung der Leuchtfläche erreicht werden kann.
Man kann damit also jedes alte Hufeisenstativ mit Phasenkontrast nachrüsten.
Hubert