Kondensorapertur größer 1 - Wozu?

[smashIt]

da wäre ich eher skeptisch. Die Apertur des Systems, Objektiv und Kondensor, wird durch die kleinere Apertur begrenzt

niht ganz

du kennst sicher die gleichung um die auflösung abzuschätzen: λ/2nA
die ist allerdings vereinfacht
in wirklichkeit ist sie λ/(nA_Objektiv+nA_Kondensor)
es wird nur der einfachheit wegen für die nA von Objektiv und Kondensor das gleiche angenommen

[peter-h]

Lieber Herr Chmela,

es ist vermutlich eine persönliche Einstellung, ob man Öl am Objektiv und Kondensor als besonderen Aufwand sieht oder nicht. Ebenso ist es für mich keine Frage einmal schnell auf UV (@ 365nm) zu wechseln und die monochrome Kamera anzusetzen. Ich habe sicher nicht das tollste Bild gewählt da ich es langweilig finde die Amphipleura pellucida immer wieder als Beispiel zu zeigen. Aber diese Bilder gibt es immer noch auf meiner HP. 

Es kommt sicher auf die Fragestellung und das Objekt an mit welchem "Optikaufwand" und für welchen Zweck man das Mikroskop benutzt. Nur zum "schaun" habe ich noch nie den Kondensor geölt und UV verbietet sich ! Zu ca. 70 - 80% fotografiere ich am Mikroskop. Kann gut sein, dass ich nicht dem Durchschnitt der Mikroskopiker entspreche  wer weiß ?

Viele Grüße in den Süden
Peter Höbel

[momotaro]

Die Apertur des Systems, Objektiv und Kondensor, wird durch die kleinere Apertur begrenzt, in diesem Fall durch die Apertur des Trockenkondensors.

If you do not use a condenser (ie parallel light) the condenser NA is effectively 0. But that does not mean that you don't see anything through your microscope. That does also apply to everyday life. So I think you misunderstood Ron's text.

Hallo René,

Ich muß mich korrigieren: Die kleinere Apertur beschränkt die Auflösung nur insoweit, als dass die maximale Auflösung dann vorliegt wenn die Apertur des Beleuchtung gleich der des Objektivs ist.

Ich will nicht spitzfindig sein, zumal ich ein Chemical Engineer und kein Physiker bin, aber bei einer Apertur für den Planspiegel von Null würde die Auflösung nur mehr vom Objektiv abhängen, das wäre die eleganteste Lösung und man könnte sich den Kondensor ersparen. Kondensorapertur ist wohl etwas salopp ausgedrückt, genauer sollte es wohl Apertur des vom Kondensor erzeugten Beleuchtungskegels heißen. Der Ausgangspunkt der Diskussion war ja die Frage wozu Beleuchtungsaperturen größer 1 benötight werden und das geht praktisch nur mit Kondensoren. Ich möchte daher anmerken dass die Beleuchtung mit dem Spiegel eine Apertur größer als Null besitzt; vergleiche Michel, Die Grundzuge der Theorie des Mikroskops, Stuttgart 1964:

Wird dabei das Licht der Lichtquelle über einen Spiegel auf das Objekt geleitet, dann ändert sich nichts, solange der Spiegel so groß ist, daß er alle von der Fläche der Lichtquelle nach einem Objektpunkt zielenden Strahlen vollständig erfaßt. Ist er kleiner, dann allerdings schränkt er die Apertur der Beleuchtungskegel ein, er wird selbst zur stellvertretenden Eintrittspupille. Er bleibt das, solange die Lichtquelle groß genug ist, daß alle, rückwärts von einem Objektpunkt über den Spiegel verfolgten Strahlen die Lichtquelle noch treffen. Mit Ausnahme des Himmels gibt es nun kaum so ausgedehnte Lichtquellen. Man kann also die größte mit dem Spiegel an sich mögliche Apertur meist nicht ausnutzen. Um sie voll zu erreichen, kann man sich eines Hohlspiegels vongeeigneter Krümmung bedienen. Er erzeugt ein vergrößertes Bild der kleinen Lichtquelle, das gegebenenfalls imstande ist, den vollen Aperturwinkel des Spiegels mit beleuchtenden Strahlen auszufüllen. Für die meisten Zwecke genügt aber die Beleuchtung mit den bloßen Lichtquellen nicht, auch wenn sie große Ausdehnung haben oder mit einem Hohlspiegel vergrößert werden, weil trotzdem die Beleuchtungsapertur noch klein gegen die vorkommenden Objektivaperturen bleibt. Eine weitere Vergrößerung der Lichtquellen läßt sich nun nur noch mit besonderen optischen Mitteln, ·mit Linsen oder mit Linsensystemen erreichen. Solche Mittel, welche die Aufgabe haben, eine lichtstrahlende Fläche, sei es nun eine wirkliche Lichtquelle oder eine deren Stelle einnehmende Öffnung, so stark zu vergrößern, daß die notwendigen Beleuchtungsaperturen erzielt werden, heißen "Kondensoren".


Nix für ungut,

Helmut

[Gunther Chmela]

Lieber Herr Höbel,

eines gleich vorweg: Wenn ich Ihre Ausrüstung hätte, würde ich wahrscheinlich alles genauso machen wie Sie! Ich meine, es könnte sein, daß wir uns da recht ähnlich sind - insofern, als ich gern am Mikroskop alles ausreize, was nur irgendwie möglich ist. Allerdings fotografiere ich nicht am Mikroskop.

Meine Kritik bezog sich wirklich nur auf dieses eine Beispiel; da hab ich gemeint: Na ja, das geht doch im sichtbaren Hellfeld genauso gut (zumal die Gyrosigma ja nun nicht eines der kritischen Objekte ist)!
Bei der Amphipleura ist das ganz etwas anderes! Da bewegen Sie sich in einem Grenzbereich. Dort ist das normale Hellfeldmikroskop praktisch an seiner Leistungsgrenze, und es ist klar, daß hier jede Verbesserung der Auflösung einen deutlich sichtbaren Gewinn bringt.

Und im übrigen: Unter Spezialisten, Enthusiasten, Amateuren, Wissenschaftlern usw. muß ab und zu gestritten werden.

Beste Grüße in den (bayrischen) Norden - nein, doch eher in die bayrische Mitte!
Gunther Chmela

[MikroTux]

Oh, da habe ich ja ziemlich eine Diskussion losgetreten.
Meine Frage zielte wirklich darauf, weshalb der Kondensor so allgegenwärtig -engl.ubiquitous- ist. Daß im Grenzbereich der Hochleistungsmikroskopie Anwendungen für solche Kondensoraperturen bestehen, keine Frage.
Meine bisherige Erfahrung daß das 40`er Objektiv den besten Kompromiss darstellt. Das 100`er hat seinen Platz gegen ein 20er verloren und liegt in der Schublade. Vielleicht sind meine Präparate ja zu dick, aber das ist eben was ich ich derzeit eben ansehen will. Ich konnte im 100`er -alles emergiert- eher weniger sehen als im 40`er.
Aber selbst mit dem 1,2/100`er, Achromat, wo ablenden unabdingbar ist, würde 0.9 ausreichen, und ein weniger Lichtstarker Kondensor, würde sich, wie oben beschrieben im meistgebrauchten Bereich feinfühliger regulieren lassen. Daß sich 1,4 Planapos an ein Kursmikroskop der Einsteigerpreisklasse verirren, wäre zwar technisch möglich, aber doch eher selten.
Daß den Abbe-Kondensor mit 1.2 Apertur herzustellen auch nicht teurer ist, als mit 0,8 und sich 1,2 im Prospekt eben besser macht, ist allerdings eine Erklärung.

[Gunther Chmela]

Oh, da habe ich ja ziemlich eine Diskussion losgetreten.

Nein, das hast Du nicht! Es ist halt nur - leider! - so, daß solche Fragen, und das gilt wohl allgemein für Internetforen, zu "Diskussionen" führen, die mit der Ausgangsfrage kaum noch etwas zu tun haben. Das Thema wird zerredet, weil immer wieder Leute meinen, sie müßten auch noch etwas dazu sagen - ob's nun wirklich relevant ist oder nicht.

Man wird das nicht ändern können, Menschen sind nun einmal so. Trotzdem hoffe ich, daß Du wenigstens eine befriedigende Antwort auf Deine Frage bekommen hast!

Beste Grüße
Gunther Chmela

[MikroTux]

Hallo Frieder,

ohne Objektiv mit NA 1,4 und Kondensor mit NA 1,4 und UV-Beleuchtung, gelingen mir solche Bilder nicht.

Hallo Peter, gibt es dazu auch ein Vergleichsbild bei 1/4 bis 1/3 Geschlossener Aperturbelende? Das wäre da sehr interessant.
Ich hatte auch gedacht, das Abblenden wäre zum finden des Kompromises aus Abbildungsfehler und größtmöglicher Öffnung,
was bei perfekten Objektiven die Offenblende darstellt.

Bis ich in dem Buch:  Helmut Naumann "Handbuch Bauelemente der Optik" Seite 324 auf folgenden Satz gestoßen bin:

"Die Beleuchtungsapertur soll an die Abbildungsappertur angepasst sein [...]Aus Abbildungssimulationen, wie dem Experiment, lassen sich für das Kohärenz-Parameter S genannte Verhältnis im Bereich 0,7...0,8 kontrastreiche Mikroskopbilder mit noch guter Detailbetonung erwarten".
Seither gehe ich davon aus, daß das mit dem Abblenden für ein besseres Bild aus Physikalischen Gründen allgemein gilt.

P.S. an Rene und Helmut:
Im Kapitel davor  S.320, Gleichung 11.4 wird für die Auflösung  im Hellfeld der Term n.A_Obj +n.A._Bel angesetzt, bei  n.A._Bel < n.A. _Obj . Ich hatte zuvor auch gedacht, die kleinere Entscheidet. In dem Buch ist zwar viel interesantes Zusammengestellt, leider meist zu gerafft.

[peter-h]

Lieber Herr Chmela,

ich finde es schön wenn man sich so austauschen kann. Wie schon geschrieben habe ich ein falsches Beispiel gewählt 
So überragend ist meine alte Ausrüstung Olympus BH-2 auch nicht, aber ich versuche immer wieder an die Grenzen zu gehen. Wenn es sein muß dann eben auch mit "Fremdgehen" an ein REM hier bei der UNI oder dem MPI.

@MikroTux,
leider habe ich jetzt keine Bilder oder Bildreihen mit unterschiedlichen Kondensor Aperturen. Das wäre sicher eine nette Aufgabe. Jedoch würde es weitere 1000 Fragen eröffnen. Welches Objekt? In Farbe? Monochrom? Mit welcher Kamera? Welches Objektiv? LED- oder Halogenleuchte? Mir fallen noch zig Fragen ein, aber ich langweile 

Ein Punkt sollte man nicht vergessen.
Eine Kondensor mit NA 1,4 und immergiert hat für schiefe Beleuchtung einen sehr großen Vorteil!

Letztlich ist die Frage was ich will und ob es meine Ausrüstung kann.

Viele Grüße
Peter Höbel

[rhamvossen]

Hallo Peter,

Eine Kondensor mit NA 1,4 und immergiert hat für schiefe Beleuchtung einen sehr großen Vorteil!

Ich nehme an das Sie auch alle mögliche Varianten der Schiefe Beleuchtung mit ein Kondensor 0.9 ausprobiert haben? Beste Grüsse,

Rolf

[l'œil armé]

Seither gehe ich davon aus, daß das mit dem Abblenden für ein besseres Bild aus Physikalischen Gründen allgemein gilt.

Guten Morgen allseits!

Dazu habe ich eine Frage:"Was habe ich, bitte, unter einem besseren Bild zu verstehen"?

Freundliche Grüße

Wolfgang

[MikroTux]

Wolfgang,
das bessere Bild -am Mikroskop- ist für mich das wo man am meisten erkennen kann. Dazu bedarf es daß einmal die Details aufgelöst werden, und zweitens genügend Kontrast haben, um erkannt, oder gar mit der Kamera aufgezeichnet zu werden. Größte Auflösung ergibt sich aus den Formeln zweifellos bei ganz offener Blende, dennoch läßt sich mehr erkennen, wenn man etwas abblendet, weil Kontraste angehoben werden. ....

@Peter,
das ist schade, im Zusammenhang dieser Frage wäre so ein Vergleichsbild interessant gewesen, unabhänig von den zig anderen Parametern.

[Lupus]

Hallo,

Seither gehe ich davon aus, daß das mit dem Abblenden für ein besseres Bild aus Physikalischen Gründen allgemein gilt.

das bessere Bild -am Mikroskop- ist für mich das wo man am meisten erkennen kann. Dazu bedarf es daß einmal die Details aufgelöst werden, und zweitens genügend Kontrast haben, um erkannt, oder gar mit der Kamera aufgezeichnet zu werden.

da möchte ich Zweifel anmelden, physikalisch wird das Bild durch Verringern der Beleuchtungsapertur nicht besser. Der höhere Kontrast bei geringer Beleuchtungsapertur (im Vergleich zur Objektivapertur) entsteht insbesondere durch Interferenzeffekte, weil die Beleuchtung zunehmend kohärenter wird. Die Bildkanten zeigen dann immer deutlicher die typischen Artefakte (Pseudodetails) wie sie auch durch Kontrasterhöhung mittels Bildbearbeitungsprogrammen entstehen.

Hubert

[peter-h]

Hallo MikroTux,

@Peter,
das ist schade, im Zusammenhang dieser Frage wäre so ein Vergleichsbild interessant gewesen, unabhänig von den zig anderen Parametern.

Wieso ich ? Es gibt reichlich Mikroskopiker hier im Forum welche mit bester Ausrüstung solche Vergleiche anstellen können. Sie müssen nur wollen 

Peter

[l'œil armé]

da möchte ich Zweifel anmelden, physikalisch wird das Bild durch Verringern der Beleuchtungsapertur nicht besser. Der höhere Kontrast bei geringer Beleuchtungsapertur (im Vergleich zur Objektivapertur) entsteht insbesondere durch Interferenzeffekte, weil die Beleuchtung zunehmend kohärenter wird. Die Bildkanten zeigen dann immer deutlicher die typischen Artefakte (Pseudodetails) wie sie auch durch Kontrasterhöhung mittels Bildbearbeitungsprogrammen entstehen.

Guten Tag in die Runde!

Dies entspricht auch meinen Kenntnissen und meiner Erfahrung! Es mag sich - ganz subjektiv für den jeweiligen Betrachter, bitte! - ein angenehmer zu betrachtendes (schöneres?) Bild ergeben, besser im objektiven, physikalischen Sinne wird das Bild durch Abblendung keinesfalls. Auch nicht beim Abblenden um das berühmte 1/4 bis 1/3 beim klassischen Köhlern. Im Gegenteil neige ich bei Nutzung der heutigen Mikroskope mit modernen Vergütungen im gesamten Strahlengang immer mehr dazu, wenig bis garnicht mehr abzublenden (den Kondensor, nicht die Leuchtfeldblende!), insbesondere bei Benutzung von DIC.

Freundliche Grüße

Wolfgang

[reblaus]

Gott zum Gruße!

Nun habe ich mich doch aufraffen können, mal schnell ein Diatomeen-Testpräparat drunter zu legen.
Hier Aufnahmen von Nitzschia obtusa mit Axioskop und Canon 5D MkII.
1. PlanApochromat 40x/0,95 oo/0,13-0,21 und trockener Kondensorfrontlinse 1,4, Optovar 2,0
2. PlanApochromat 100x/1,40 Öl mit trockenem Kondensor, Optovar 1,25
3. PlanApochramat 100x/1,40 Öl mit geöltem Kondensor, Optovar 1,25

Alle mit DIC, Schieberchen bei 2. und 3. in gleicher Stellung. Korrekt geköhlert. Aperturblende geöffnet - wie immer beim DIK. Je 5 neufokussierte Aufnahmen, von der gefühlsmäßig "besten" hier der Ausschnitt. Leider hatte ich vergessen die "automatic light balance" abzustellen. Nr. 1 ist im Vergleich zu den anderen um 50 % nachvergrößert um zusammen mit der stärkeren Optovarvergrößerung auf vergleichbare Bildgröße zu kommen.
Die Areolen sind etwa 0,35 µm voneinander entfernt.



Bei Surirella gemma kommt das PlanApo 40x deutlicher an seine Grenzen.

Viele Grüße

Rolf