Schärfentiefe Elektronenmikroskope

[JüSchTü]

Huch, jetzt ist die Frage mit dem Newton wegeditiert. Wie gemein! Ich antworte trotzdem

Hallo Jorrit,

naja, auch ein Spiegel ist nie perfekt, sprich Strehlzahl < 1, und die Oberfläche ist auch nicht glatt. Weiterhin hab ich immer ein klitzekleines Verständnisproblem damit, dass ein einzelnes Photon am Doppelspalt mit sich selber interferiert. Ich denke, Heisenberg steht hier im Weg. Und Schrödingers Katze sollte auch mal wieder gefüttert werden...

Guz Nächtle, Jürgen

[the_playstation]

Hallo Jürgen,

Absolut!

Ich möchte hier aber einwerfen, daß es nicht um die max. Auflösung geht sondern um die Tiefenschärfe.
Ich muß den Strahl z.B. nicht auf 200nm fokusieren.

Zu Linsen + Abbe:
http://de.wikipedia.org/wiki/Optisches_Rasternahfeldmikroskop
löst zwar das abbesche Problem. Ist aber glaube Ich von der Aufgabenstellung "Tiefenschärfe" weit entfernt.

Problem Tiefenschärfe:
Ich sage nur einmal Hologramm.

Liebe Grüße Jorrit.

[JüSchTü]

Hallo Jorrit,

von Hologrammen versteh i nix

Zu linsenlosen Systemen (vergleichbar der Camera obscura) schreibt Anselm Adams in "Die Kamera" recht anschaulich (ich zitiere sinngemäß):

"Jeder Punkt des Gegenstandes wird, gemäß dem Lochdurchmesser und den Abständen Gegenstand-Loch-Filmebene, zu einem Scheibchen auf dem Film. Das ganze Bild besteht aus solchen sich überlappenden Scheibchen. Das Loch "fokussiert" nicht und "das Bild ist nie wirklich scharf"... Unterschreitet man einen bestimmten Lochdurchmesser, kommt es aufgrund der Lichtbeugung zu Schärfeverlust... Alle Teile des abgebildeten Aufnahmegegenstandes sind etwa gleich scharf. Die Schärfentiefe ist daher faktisch grenzenlos."

Aber eben nicht scharf.

In "ABC der Optik" steht: Der "optimale" Lochdurchmesser 2h für λ = 550 nm beträgt 2h = 0,0375 · √b"

und

"Das durch die Lochkamera erzeugte Bild ist ideal verzeichnungsfrei".

Aber eben nicht scharf.

Linsen machen also durchaus Sinn (nicht nur als schwäbisches "Nationalgericht" )

Liebe Grüße, Jürgen

PS: Ansel Adams hat in seinem Beispiel eine Lochkamera mit einem Abstand Loch-Mattscheibe von 150 mm mit einem Loch von ca. 0,4 mm Durchmesser verwendet. Nach obiger Formel errechnet sich ein optimaler Lochdurchmesser von ca. 0,4 mm, er wusste also sehr genau, was er da tat. Das ebenfalls von ihm gezeigte Bild mit einem Lochdurchmesser von ca. 0,25 mm zeigt ein deutlich unschärferes Bild.

[the_playstation]

Hallo Jürgen,

Zu Schrödingers Katze und Hologrammen:
Ich habe hier eine sehr schöne Aufnahme.
Die Katze incl. Hintergrund incl aller Härchen ist gestochen scharf.
Ich habe auch Aufnahmen von einem Chip mit davor montierten Linsen.
Platine + Blick durch die Linsen (im Bild des Hologramms) sind scharf.
Ich kann durch eine Blickwinkeländerung auch verschiedene Bereiche des Chips unter oder neben der Linse (des Bildes des Hologramms) betrachten.
Die Linsen auf dem Hologrambild werden mit im Hologramm gespeichert.

Tiefenschärfe ist kein Problem.

Zur Lochkamera:
Ist mir bewußt. Ich habe aber nie von einer Lochkamera gesprochen.
Auch wenn es z.B. 3D Laserscan-Mikroskope oder konfocale Mikroskope mit Blenden gibt.

Liebe Grüße Jorrit.

[Lupus]

Hallo,

klingt ja alles ziemlich beeindruckend, aber was bitte hat ein Hologramm mit dem Thema Tiefenschärfe zu tun

Hubert

[the_playstation]

Hallo,

Sie spielt keine große Rolle mehr.
Hier ein schöner Youtube-Film:
http://www.youtube.com/watch?v=Ph5K2ZoauRo

Liebe Grüße Jorrit.

[JüSchTü]

Hallo Hubert,

genau das ist der Knackpunkt:

"Schliesslich ist auch die hochauflösende Abbildung kleinster Objekte durch Holographie interessant, weil ein Hologramm keine eingeschränkte Schärfentiefe besitzt."

und

Der dritte wichtige Unterschied zur Photographie liegt im Fehlen eines Schärfentiefebereichs, ausserhalb dessen die Abbildung unscharf wird: Bei der holographischen Aufnahme wird das gesamte Objekt gleichmässig abgebildet, so dass ein Betrachter jeden Teil des Hologramms scharf wahrnehmen wird, auf den er seine Augen »scharfstellt«

Das ist aus http://www.techniklexikon.net/d/holographie/holographie.htm

Ich les mich ja auch gerade erst ein. Interessant ist, dass der Erfinder Dennis Gábor

einen Weg zur Verbesserung von Elektronenmikroskopen suchte, zu einem Zeitpunkt, als kohärente Strahlungsquellen nicht einfach herzustellen waren, da der Laser noch nicht existierte

siehe Wikipedia "Holografie".

Jorrit, Du kommst zu spät. Der Nobelpreis ist schon vergeben

Liebe Grüße, Jürgen

[Lupus]

Liebe Holografiefans,

ein Hologramm hat natürlich keine Schärfentiefe da es "nur" die realen Lichtstrahlen des aufgenommenen Objektes rekonstruiert. Das Problem Schärfentiefe entsteht immer nur in Verbindung mit der Abbildung eines realen Bildes durch ein optisches System auf einem Sensor (egal ob Film, Chip oder Netzhaut). Und wenn ich das Hologramm betrachten möchte, kann ich das Problem Schärfentiefe nicht vermeiden. Der Vorteil liegt lediglich darin, dass man das Objekt abspeichern und später betachten kann.

Hubert

[JüSchTü]

Hallo Hubert,

jetzt bin ich doch neugierig geworden, weil ich mit Hologrammen nie näher in Kontakt gekommen bin.

Und wenn ich das Hologramm betrachten möchte, kann ich das Problem Schärfentiefe nicht vermeiden

Verstehe ich Dich richtig, dass dann beim Betrachten des Hologramms das Problem der begrenzten Schärfentiefe auftritt? Sozusagen die Verschiebung dieses Problems von der Aufnahmesituation in die Betrachtungssituation.

Liebe Grüße, Jürgen

[Lupus]

Hallo Jürgen,

Du hast das richtig verstanden. Ein Hologramm ist nichts anderes als die in einem Film (heute auch andere Medien) gespeicherten Interferenzen des vom abzubildenden Objekt ausgehenden Lichtes. Da man mit kohärentem Licht beleuchtet (i.A. Laser) entsteht in der Fotoebene ein komplexes Beugungsmuster, das gespeichert wird. Durch geeignetes Beleuchten des Hologrammes wird das Objekt durch die gebeugten Lichtstrahlen originalgetreu rekonstruiert. Und irgendwie muss ich das entstehende meist virtuelle Bild ja wieder betrachten. Es ist so, als würde ich das Originalobjekt betrachten, mit all den Eigenschaften, die die Beobachtungsoptik aufweist. Ich kann das mit gutem Gewissen behaupten, ich habe vor über 35 Jahren selbst meine ersten Hologramme gefertigt.

Hubert

[the_playstation]

Hallo Hubert,

Das Hologramm besitzt aber keine Tiefenunschärfe.
Es ist die Unzulänglichkeit des Betrachters.

Das Wort "nur" spiegelt den Herstellungsprozess mit all seinen Schwierigkeiten aber nicht wieder.
Ich habe meine ersten vor etwa 29 Jahren hergestellt.
Die erschütterungsfreie Aufstellung war am Anfang nicht einfach.

Ich habe Hologramme aber nur als Denkansatz aufgeführt.

Liebe Grüße Jorrit.

[Ingo Wakop]

Hallo liebe Holo-Diskutanten,
ich habe mich selber bisher mit der Thematik Holografie nur wenig auseinander gesetzt, finde diese Diskussion aber durchaus anregend sich mal mit dem Thema zu beschäftigen.

Erst mal eine Frage vorweg, wie hoch ist denn die Detailauflösung eines holografischen Bildes? Von welchen Faktoren hängt diese ab?
Wenn ich eine Holografie durch eine Lupe betrachte, werden Details sichtbar die ich vorher nicht gesehen habe, aber mit der Einschränkung der begrenzten Tiefenschärfe der beobachtenden Optik.

Wie ich gelesen habe, ist es mittlerweile möglich holografische Objekte am Rechner zu „Konstruieren“ und auf ein Holografisches Medium zu übertragen, ist dieser Vorgang reversibel?
D.h. kann ich ein Hologramm „einscannen“ und am Rechner daraus wieder das Original berechnen (direkt aus dem Interferenzmuster)?
Wenn ja, könnte ich am Rechner dieses Objekt vergrößern und wieder ein neues Hologramm daraus erstellen?
Fragen über Fragen …

Viele Grüße
Ingo

[JüSchTü]

Hallo Hubert,

Es ist so, als würde ich das Originalobjekt betrachten

stimmt eigentlich. Ist auch sofort plausibel. Ich hab mir bisher darüber keine Gedanken gemacht. Vielen Dank für Deine Erklärungen.

Hallo Jorrit,

Die erschütterungsfreie Aufstellung war am Anfang nicht einfach.

dafür gibt's für wenige zigtausend € luftgefederte Wabentische mit Invar- oder Zeroduroberfläche Es wundert mich, dass Du das überhaupt zum Funktionieren gebracht hast.

Liebe Grüße, Jürgen

[Lupus]

Hallo Ingo,

theoretisch ist die Auflösung nur beugungsbeschränkt, ähnlich der N.A. eines Mikroskopobjektives (gilt nur für Originalhologramme, nicht die üblichen käuflichen Weißlichthologramme). Wenn man z.B. eine Schachfigur durch eine direkt benachbarte mehrere Zentimeter große Hologramm-Fotoplatte aufnimmt, wird der größte Teil der Lichtstrahlen aufgefangen, und damit auch die Objektinformationen. Bei starker Verkleinerung einer Holografie (z.B. durch Abblenden oder Zerbrechen der Platte) nimmt die Auflösung entsprechend ab.
In der Praxis ist das Problem aber die Aufzeichnung des Interferenzmusters, d.h. das Fotomaterial muss mindestens eine Größenordnung feinkörniger sein als die Lichtwellenlänge, um auch die Intensitätsverteilung entsprechend aufzuzeichnen. Daran scheitern die meisten Ideen mit hoher Auflösung. Und hochauflösende Speichermedien sind entsprechend lichtschwach.

Theoretisch kann man natürlich auch den Rechenvorgang umkehren. Aber ein ALDI-Scanner dürfte weit davon entfernt sein, die Interferenzmuster einzuscannen.
Und die konstruierten Objekte sind natürlich auch sehr einfach, insofern nicht so interessant.

Hallo Jürgen,

der holografische Aufbau ist nicht so schwierig, man darf halt nicht auf einem Parkett mit schwimmenden Estrich arbeiten. Direkt auf einem Kellerboden kann man auch mit geringem Aufwand und guten Erfolg arbeiten......

Hubert

[the_playstation]

Hallo,

Ich stimme Hubert in allen Punkten bei.

Meine eigene Geschichte ist etwas länger und steiniger:
Zuerst habe Ich mir einen eigenen Helium Neon Laser gebaut.
Dazu hatte Ich mir einen zweiten Laser zum Justieren, ... geliehen.
Das war ein ziemlicher Akt. Dann mußte Ich mir noch die passende Elektronik bauen.
Ein Hochspannungsgenerator mit zusätzlicher Zündkaskade, die beim Zünden des Lasers zusammenbricht.

Der Laser war mit ca. 4,3 mW relativ schwach.
Das wirkt sich natürlich negativ auf die "Belichtungszeit" aus.

Beim Fotomaterial sollte man sehr feinkörniges Material verwenden.
Ich hatte Röntgenfotomaterial mit sehr feiner Körnung genommen.
Das Hologramm wird dadurch sehr schön.
Leider verlängert sich dadurch die Belichtung zusätzlich.

Je länger die Belichtung um so größer die Chance, daß das Hologramm durch Wackler unbrauchbar wird.

Im Keller habe Ich dann 4x Gummispielzeugreifen hingelegt.
Darauf 4x Luftballons, darauf eine schwere Holzplatte mit der Anordnung
und 4x Betongewichte, um die Platte noch stärker zu stabilisieren.

Ich war damals ca. 16-17 Jahre alt und hatte wenig Geld. Alles war etwas provisorisch.

Aber es hat dann, nach ein paar Fehlschlägen, gut hingehauen.

Das erste Zünden des selbstgebauten Lasers mit selbstgebauter Elektronik
war ein echtes Hocherlebnis. Ich besitze Ihn immer noch.
Auch wenn Er etwas klobig in seinem Holzkasten (mit Silikondichtungsmasse fixiert) aussieht.

Heute, mit fertigen Komponenten ist es viel leichter.

Ohne geliehenen Laser hätte Ich es auch nicht hinbekommen.

Man benötigt auch einen möglichst guten Laser (Strahlqualität).

Diodenlaser sind nicht so gut geeignet, glaube Ich.
Ich habe es aber noch nicht selbst ausprobiert.

Liebe Grüße Jorrit.