Autor Thema: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter  (Gelesen 8025 mal)

olaf.med

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Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« am: September 20, 2013, 16:19:54 Nachmittag »
Liebe Mikroskop-Freunde,

es ist wirklich sehr schwierig ein bedeutendes historisches Mikroskop aus deutscher Produktion zu finden, das nicht bereits in perfekter und unvergleichlicher Weise von Timo Mappes in seinem phantastischen virtuellen Museum http://www.musoptin.com vorgestellt wurde.

Das hier gezeigte Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter ist ein solches Gerät, und mit der Beschreibung erfülle ich eine alte Bringschuld, da ich seine ausführliche Vorstellung noch in diesem Kalenderjahr anlässlich der letzten Kornrade versprochen hatte.

Der Name Polarisationsmikroskop-Polymeter weist schon auf die Ansprüche dieses Geräts hin: es sollte alle an ein polarisationsoptisches Messinstrument gestellten Ansprüche in perfekter Weise erfüllen. Es war weltweit das sicher beste und universellste Messmikroskop seiner Zeit, sein enormer Preis – mehr als doppelt so hoch wie der eines normalen Forschungsstativs – ist aber wohl der Grund dafür, dass nur wenige Polymeter gebaut wurden. Ich selbst kenne nur zwei erhaltene Exemplare und wäre für jede Information über weitere Geräte sehr dankbar.

Das Polymeter wurde von Johann Friedrich Carl Klein (1842–1907), zunächst von 1877 bis 1871 Professor für Mineralogie in Göttingen und danach in Berlin, in Zusammenarbeit mit der Firma Voigt & Hochgesang in Göttingen konstruiert. Die frühe Phase der Entwicklung der Polarisationsmikroskopie  (etwa 1875 bis 1920) war von engster Zusammenarbeit namhafter Wissenschaftler von der Front der Forschung mit kleinen, hochspezialisierten und innovativen Unternehmen geprägt. Die großen Anbieter wie Leitz und Zeiss hatten damals primär die Mengenproduktion der medizinisch-biologischen Stative im Blick und fertigten in der Nische der Polarisationsmikroskopie nur Standardprodukte.

Carl Klein war ein Mineraloge mit kristallographischer Ausrichtung und daher an der Kristalloptik brennend interessiert. Neben verschiedensten Mikroskop-Entwicklungen (u.a. auch wesentliche Details des großen Mikroskops No. VI von Fuess http://www.musoptin.com/fuess_500.html und das große Forschungsstativ von Voigt & Hochgesang http://www.musoptin.com/voigt_hochgesang_mikroskop.html) beschäftigte er sich auch intensiv mit der Konstruktion von Kristall-Drehapparaturen als Zusatzgeräte zu Polarisationsmikroskopen, und eine eigene Linie solcher Geräte wird noch immer als „Kleinsche Trogapparate“ bezeichnet. Dies wäre einen eigenen Beitrag wert – schau’n mer mal….

Die enge Zusammenarbeit Kleins mit der Firma Voigt & Hochgesang geht auf seine Zeit als Ordinarius in Göttingen zurück. Die Entwicklung des Polymeters erfolgte um 1900 und um 1905 wurden Teile von Voigt & Hochgesang von der Firma Dr. Steeg & Reuter in Bad Homburg v.d.H. erworben und die mechanische Werkstatt dorthin überführt. Mit der Werkstatt übersiedelte auch der Mechaniker Waldmann, der, Zeitzeugen zufolge, die Instrumente „ohne Pläne direkt aus dem Kopf“ baute. In Bad Homburg wurden noch ganz wenige (wohl an einer Hand abzählbare) Polymeter gebaut und die Produktion schließlich endgültig eingestellt.

Im folgenden Bild sind die zwei mir bekannten Polymeter zu sehen, das rechte Instrument stammt noch von Voigt & Hochgesang und befindet sich im mineralogischen Institut der Bergakademie Freiberg (ausgestellt im ersten Stock des „Werner-Baus“ in der Brennhausgasse), das andere Gerät ist aus der Steeg & Reuterschen Produktion.


In der Preisliste Nr. 6 (ca. 1914) der Fa. Dr. Steeg & Reuter sind die wichtigsten Details des Instruments beschrieben – der Stich stammt aus der gleichen Preisliste, zeigt aber noch die zu dieser Zeit bereits überholte ältere Version. Alle weiteren Bilder und Beschreibungen beziehen sich auf das neuere Modell.


Das Stativ ist in Arbeitsstellung etwa 40 cm hoch und wiegt stolze 9,6 kg. Sehr prägnant ist der „Bierseidel“-artige Handgriff, der einen Transport der großen Masse ohne Beschädigung der Präzisionsmechanik gewährleistet.

Der Objekttisch ist mit 115 mm Durchmesser für die damalige Zeit riesig. Er ist mit einer innenliegenden und damit staubgeschützten Führung als präziser Kreuztisch nutzbar, die Mikrometer-Einstellschrauben erlauben eine Ablesung von 1/100 mm, Winkeleinstellungen sind an einem Nonius auf 1/10° messbar. Mit Hilfe von zwei Rändelschrauben (rote Pfeile im Detailbild des Tischs) kann ein interner Schneckentrieb eingerastet und zur Feinsteinstellung der Drehbewegung genutzt werden. 


Der Grobtrieb funktioniert in klassischer Weise über Zahnstange und Ritzel, aber mit einer überbreiten Führung von 35 mm Breite. Der Feintrieb bewegt nur den unteren sehr leichten Teil des Tubus mit der Objektivhalterung in Form einer Klammer (Revolver waren damals an Polarisationsmikroskopen wegen der Probleme beim Zentrieren unüblich), der Zentriereinrichtung mit zwei Rändelschrauben und Federwiderlager und der Bertrandlinse.

Der obere Teil des Tubus ist sehr aufwändig konstruiert und kann zur genauen Winkelmessung als „Goniometerokular“ genutzt werden. Dazu dient ein Teilkreis von 88 mm im Durchmesser, der wieder mittels eines Nonius auf 1/10° ablesbar ist. Der obere Teil des Tubus ist relativ zu diesem Teilkreis gleitend drehbar und rastet in der 0-Stellung ein. Somit kann man jede Winkelmessung bei 0 beginnen, was lästige Rechenarbeit vermeidet. Der Innentubus ist zur Fokussierung bei konoskopischer Arbeitsweise mit Zahnstange und Ritzel in der Länge einstellbar. Der Kragen am oberen Ende dient als Auflage und Ablesemarke für einen Aufsatzanalysator, der für manche Messungen dem Tubusanalysator vorzuziehen ist – ein typisches konstruktives Merkmal aller Polarisationsmikroskope aus der Zeit.

Am unteren Ende dieser Baueinheit sitzt der Tubusanalysator der mittels einer Schwalbenschwanzführung ein- und ausschaltbar ist. Er ist drehbar und mit einer Teilung versehen. Die schwarze Blechtülle ist ein Staubschutz, der den beim Betätigen des Feintriebs variablen Spalt verschließt. Sie hat am unteren Ende eine Öffnung für Kompensatoren wie z.B. das Hilfsobjekt Rot I.


Ein besonderes Schmankerl ist auch der Beleuchtungsapparat, hier in seiner abgesenkten Position zu sehen, wobei das Zwischenteil mit lateral verschiebbarer Aperturblende für schiefe Beleuchtung (blauer Pfeil) und die Kondensor-Hilfslinse mit einer Apertur von 1,40 (grüner Pfeil) ausgeklappt sind. Zusätzlich kann man noch den Polarisatorträger mit dem großen drehbaren Ahrens-Polarisationsprisma um die mit gelbem Pfeil markierte Achse ausklappen, sodass dann der Strahlengang unterhalb des Tischs völlig leer ist.


Eindrucksvoll ist die schöne Zierschabung auf der Unterseite des Tischs, die das liebevolle Finish zeigt. Besondere Beachtung verdient auch der Kondensor-Höhentrieb mit einem konstruktiven Merkmal, das ich bei noch keinem anderen Mikroskop gesehen habe. Hier sitzt das Antriebsritzel in einem Mittelstück und treibt gegensinnig zwei Zahnstangen, sodass der doppelte Weg zurückgelegt wird; dies ist durch die zwei roten Pfeile angedeutet. So wird mit einer einzigen Drehung des großen Rändelknopfs um 360° der gesamte Höhenweg abgedeckt.

Kein Universal-Polarisationsmikroskop aus dieser Zeit verzichtet auf eine Synchrondrehung der Polarisatoren. Diese von dem Engländer A.B. Dick für Swift entwickelte Methode ist für besondere Untersuchungen, wie z. B. die Universal-Drehtisch-Methode, sehr angenehm. Diese Synchrondrehung ist am Polymeter zur Perfektion weiterentwickelt und übertrifft in ihrer Qualität deutlich die aller Konkurrenzprodukte. Getrieben wird die Drehung durch den großen Rändelknopf (oberer roter Pfeil). Die Übertragung der Drehung geschieht völlig spielfrei in geschlossenen Getriebekästen über Kegelräder zum Polarisator und Analysator (durch grüne Striche angedeutete Ebenen). Die Kopplung zwischen diesen Ebenen erfolgt über eine Dreikant-Prismenstange, die zum Längenausgleich bei Höhenverstellung spielfrei in einem Dreikantrohr gleitet (unterer roter Pfeil).


Fazit: ein begeisternd schönes und komplexes Mikroskop, das mich an moderne Kraftfahrzeuge aus dem Premium-Sektor erinnert: alles was technisch aktuell möglich war, ist verwirklicht, aber ob der Nutzer auch alles benötigt, ist fraglich.

Ich hoffe ihr hattet bei der Lektüre genauso viel Spaß wie ich bei der Beschreibung.

Herzlichst, Olaf



« Letzte Änderung: Juli 05, 2017, 21:31:03 Nachmittag von Fabian Bähr »
Gerne per Du!

Vorstellung: http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=4757.0

... und hier der Link zu meinen Beschreibungen historischer mineralogischer Apparaturen:
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Klaus Herrmann

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #1 am: September 20, 2013, 16:37:32 Nachmittag »
Lieber Olaf,

vielen Dank für diese wunderschöne Dokumentation eines "Wunderinstruments"

Es ist schon erstaunlich, wie mit den damaligen Fertigungsmitteln eine solche Perfektion erreicht wurde.

Hat man denn Informationen über den Zeitaufwand zur Herstellung des kompletten Instruments? Mal abgesehen von den sicher langwierigen Konstruktionsüberlegungen.
Mit herzlichen Mikrogrüßen

 Klaus


ich ziehe das freundschaftliche "Du" vor! ∞ λ ¼


Vorstellung: hier klicken

olaf.med

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #2 am: September 20, 2013, 17:42:07 Nachmittag »
Lieber Klaus,

ich habe keine genaue Vorstellung von dem Zeitaufwand zur Fertigung eines solchen Geräts vor mehr als 100 Jahren. Eines ist aber klar, es geschah sicher nicht unter einem massiven Druck wie er heute herrscht, sonst hätte man die Details nicht so liebevoll ausgeführt.

Ein ganz erheblicher Teil des Arbeitsaufwands entsteht zunächst beim Anfertigen von Aufnahmen für nachfolgende Fräsarbeiten, und da werden für solch aufwändige Greräte schnell mal einige Dutzend Hilfsstücke benötigt. Bei Einzelanfertigungen schätze ich, dass das erste daher 1 1/2 mal so viel Zeit in Anspruch nimmt wie das zweite, bei Kleinserien - typischerweise vielleicht 5 oder max. 10 Stück bei solchen Apparaten - sinkt der Arbeitsaufwand nochmals entsprechend. Unter dem Strich hat's aber sicher Monate gebraucht.

Herzliche Grüße,

Olaf
Gerne per Du!

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Eckhard F. H.

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #3 am: September 20, 2013, 18:01:06 Nachmittag »
Zitat
Es ist schon erstaunlich, wie mit den damaligen Fertigungsmitteln eine solche Perfektion erreicht wurde.
Das erstaunt mich auch immer wieder. Würde sogar dagegen wetten, wäre sie nicht hinreichend belegt.
Gruß - EFH

Werner

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #4 am: September 20, 2013, 18:34:36 Nachmittag »
Die in der Druckschrift von Steeg & Reuter erwähnte Zeitschrift:
   Zeitschrift für wissenschaftliche Mikroskopie und mikroskopische Technik
ist übrigens im Netz zu finden:
http://archive.org/stream/zeitschriftfrw14stut#page/12/mode/2up
die anderen Bände:
http://archive.org/search.php?query=Zeitschrift%20f%C3%BCr%20wissenschaftliche%20Mikroskopie%20und%20mikroskopische%20Technik%20AND%20collection%3Abiodiversity

Gruß  -   Werner

Florian Stellmacher

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #5 am: September 22, 2013, 16:47:11 Nachmittag »
Lieber Olaf,

ein geradezu irrwitziges und respekteinflößendes Instrument, das Du hochinteressant beschrieben und perfekt bebildert hast.

Ich mag gerade Deine Art, die Mikroskope zu fotogrfieren, sehr gerne - das möchte ich auch gern können!

Herzliche Grüße,
Florian
Vorwiegende Arbeitsmikroskope:
Zeiss Axioskop 40 (DL, Pol, AL-Fluoreszenz)
Olympus BHS (DL, Pol, Multidiskussionseinrichtung)
Leitz Orthoplan (DL, DF, Pol, AL-Fluoreszenz)
Zeiss Axiophot (DIK und AL-Fluoreszenz)
Wild M400 Fotomakroskop (DL, DF, AL, Pol)

olaf.med

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #6 am: September 22, 2013, 21:58:24 Nachmittag »
Lieber Florian,

Danke für Deine netten Worte über dieses in der Tat sehr beeindruckende Mikroskop.

Die Foto-Technik jedoch ist ist sehr trivial und ich könnte sie Dir in weniger als einer halben Stunde leicht beibringen. Komm doch einfach mal....

Herzliche Grüße,

Olaf
Gerne per Du!

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HDD

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #7 am: September 23, 2013, 07:12:09 Vormittag »
Lieber Olaf

Danke für den faszinierenden Bericht und die Bilder von diesem Prachtstück.

Da lacht das Feinmechanikerherz. ;D ;D

Herzliche Grüße

Horst-Dieter

TPL

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #8 am: September 23, 2013, 13:43:08 Nachmittag »
Lieber Olaf,

nun, da ich das Prachtstück sogar leibhaftig sehen durfte, möchte ich auch hier noch einmal meine Bewunderung für dieses unglaublich ausgefeilte Gerät ausdrücken. Und natürlich auch für Deine schöne Präsentation.

Eine nette sprachliche Kleinigkeit ist mir noch aufgefallen: obwohl in der Preisliste explizit erwähnt wird, dass der Polarisator ein Ahrens-Prisma ist, ist unten auf der Seite (unter 3. und 4.) die Rede von "Nikols" (sic!). War da der (falsch geschriebene) Name des Erfinders bereits zum generischen Begriff für Pol-Prismen geworden?

Herzliche Grüße
Thomas

olaf.med

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #9 am: September 23, 2013, 14:49:54 Nachmittag »
Lieber Thomas,

herzlichen Dank für Deine netten Worte.

Zitat
Eine nette sprachliche Kleinigkeit ist mir noch aufgefallen: obwohl in der Preisliste explizit erwähnt wird, dass der Polarisator ein Ahrens-Prisma ist, ist unten auf der Seite (unter 3. und 4.) die Rede von "Nikols" (sic!). War da der (falsch geschriebene) Name des Erfinders bereits zum generischen Begriff für Pol-Prismen geworden?

Ja, das ist tatsächlich so. Der falsch geschriebene Name wurde zu dieser Zeit durchgängig für alle Calcit-Polarisatoren benutzt, und zum Teil ja auch später sogar noch für die Foilenpolarisatoren. Es ist ähnlich wie beim Tempo-Taschentuch, das ja garnicht mehr von Tempo sein muß...

Beste Grüße,

Olaf
Gerne per Du!

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Holger Adelmann

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Re: Das Kleinsche Polarisationsmikroskop-Polymeter
« Antwort #10 am: September 27, 2013, 07:40:50 Vormittag »
Ein unglaublich ausgefeiltes und dabei höchst ästhetischs Gerät, Olaf.
Ich bin begeistert und sprachlos über die optisch- und ganz besonders mechanischen Details dieses Messgerätes.
Mehr und mehr kann ich Deine Faszination für diese Techniken nachvollziehen.
Bei meinem ersten Blick in Deine Vitrinen dachte ich lediglich "Mann sind die schön und bei allen notwendigen technischen Details darüberhinaus so ästhetisch proportioniert".
Wenn ich nun aber durch Deine spannenden Erläuterungen auch beginne, die konstruktiven Rafinessen dieser Instrumente zu begreifen empfinde ich tiefe Ehrfurcht vor dem Genius der alten Konstrukteure.

Wunderbar !

Herzliche Grüsse
Holger