Querschnitte Schmetterlingsschuppen - ein Gemeinschaftsprojekt

[bernd552]

Hallo Wilfried,

- (Anne verzeih, dass ich Dein Beitrag evt. verwässere)

Bei Schmetterlingsflügeln die ja aus organischem Material bestehen könnte man durch reaktives Sputtern unter Zusatz von Sauerstoff oder noch besser Wasserdampf die Reaktionsprodukte als flüchtiges gasförmiges Material in die Vakuumpumpe befördern.

Meinst Du damit Sputtern extern oder im REM selbst (was mir neu wäre .. aber die Weiterentwicklung der Technik ist ja heut zu Tage ja rasend schnell)?

Übrigens, Deinen Ionenbeamschnitt finde ich hervorragend und sehr spannend, was alles an Verborgenen frei gestellt werden kann.
(Passend zum Thema: Mein Traum ist es, im REM Mikrotomografie von u.a. Diatomeen zu machen, ... es hapert aber beim Einzelkämpfer Bernd an vernünftigen Detektoren und Software)

LG
Bernd

[sushidelic]

Wieder eine tolle Kooperation hier im Forum, vielen Dank für die Mühe und den informativen Beitrag!

LG Michael

[wilfried48]

Hallo Bernd,

ja ich meine Sputtern direkt im REM was man ja mit einem FIB-REM sehr zielgenau durchführen kann. Aber normalerweise sputtert man da ja mit einem fokussierten Ionenstrahl mit Gallium Ionen.
Die ballistisch weggesputterten Objektatome fliegen natürlich vom Zielort weg und landen irgendwo auf der Probe oder im Mikroskop. Das führt bei Proben mit inneren Hohlräumen natürlich zu Artefakten durch das Aufwachsen der abgesputterten Probenatomen in Schattenbereichen des fokussieten Ionenstrahls.
Wenn man nun mit einer feinen Düse knapp über der Probenoberfläche ein Raktionsgas heranführt (bei organischen Proben die aus Kohlenwasserstoffen bestehen z.B. Sauerstoff), dann kann man die Probenoberfläche gezielt wegoxidieren und die Reaktionsprodukte sind gasförmig und werden von der Vakuumpumpe abgesaugt. Damit hat man dann keine Verschmutzung der Probe oder der freigelegten inneren Hohräume. Bei Diatomeen die ja aus Siliziumdioxid bestehen hilft natürlich Sauerstoff nicht, da müsste man dann Freon oder Schwefelhexafluorid als Reaktionsgas nehmen.
Das reaktive Ätzen funktioniert übtigens auch im REM nur mit dem Elektronenstrahl weil man mit dem Elektronenstrahl ja auch Bindungen aufbricht und somit gezielt reaktiv ätzen kann. Aber leider geht das reaktive Ätzen nur mit dem Elektronenstrahl deutlich langsamer.

Falls wir aber über dieses Thema weiterdiskutieren, bitte ich dich ein neues Thema aufzumachen, damit Annes Beitrag nicht zu sehr verwässert wird und die Disskusion nicht in einem falschen Thema untergeht.

viele Grüsse
Wilfried

[Jürgen H.]

Liebe Mitmikroskopiker,

zunächst gilt mein herzlicher Dank Anne, die dieses Gemeinschaftsprojekt angeregt, gesteuert und bereichert hat, sowie natürlich Bernd, Frank und Wilfried für ihre Beiträge zu dem Projekt.

Für mich bestand der Reiz des Projektes darin, die lichtmikroskopischen und elektronenmikroskopischen Möglichkeiten einmal vergleichen zu können.

Dabei gestaltete sich die Fertigung eines lichtmikroskopischen Präparates verhältnismäßig einfach. Da die Flügel staubtrocken sind, war eine Entwässerung in Alkokolbädern nicht nötig. Ich brauchte ich nur ein kleines Flügelstückchen einige Zeit in flüssiges  Paraffin einzulegen und schließlich in ein Förmchen auszugießen. Einziger Trick: Ich habe das Flügelstückchen mit einer warmen Pinzette senkrecht ins mit Paraffin gefüllte Förmchen gehalten und das Förmchen vorsichtig von der Heizplatte auf eine gekühlte dicke Aluplatte verschoben. So friert das Flügelstückchen in senkrechter Lage sofort fest.

Der Rest folgt dem üblichen histologische Verfahren. Geschnitten habe ich den Block mit dem Schlittenmikrotom in etwa 2 -3 mü Stärke. Die Schnitte sind dann auf den Objektträger für die Lichtmikroskopie und auf winzige Deckglassplitter für die Elektronenmikroskopie geklebt worden und wie üblich entparaffiniert worden. Technovitschnitte habe ich später nur für die Lichtmikroskopie gefertigt, da sich der Kunststoff nicht herauslösen lässt und dieses Verfahren daher für die Elektronenmikroskopie untauglich ist. Ich staune darüber, dass meine Paraffinschnitte bei der elektronenmikroskopischen Behandlung in einigermaßen vernünftiger Ausrichtung kleben geblieben sind. Immerhin stehen die Schnitte ja fast hochkant....

Die Elektronenmikroskopie liefert natürlich einen hinreißenden Detailreichtum. Allerdings bin ich der Meinung, dass schon die Lichtmikroskopie Wesentliches zu zeigen vermag. Man vergleiche einmal die letzte Aufnahme aus Annes Beitrag mit der ersten. In beiden Aufnahmen zeigt sich, wie die Flügelschuppe grundsätzlich aufgebaut ist. Es gibt eine Unter- und eine Oberlamelle, die durch pfeilerähnliche Streben, sogenannte Trabekel, miteinander verbunden sind. Die Oberlamelle weist zudem eine Art Höcker auf, die mal dünner, mal dicker ausgebildet sind.

Der doppelschichtige Aufbau des Flügels bewirkt seine Verwindungsstabilität bei gleichzeitiger enormer Leichtigkeit. Brunelleschi braucht sich auf seine Doppelschalentechnik also nichts einzubilden, die Schmetterlinge bauten ihre doppelschaligen Flügelkonstruktionen schon lange vor seiner Erfindung ;-)


Bei der Fertigung des Präparates wird übrigens sofort klar, dass die Farbenvielfalt nur durch die Schuppenstruktur entsteht. Sobald ich nämlich ein Flügelstückchen in Xylol oder Paraffin eingetaucht habe, verschwanden alle Farben. Es blieb nur ein schmutziges Braun übrig.

Schöne Grüße

Jürgen

[JaRo]

Hallo,
ich habe mich vor ungefähr einem Jahr ja auch schonmal mit der Fotografie der Urania-Schuppen beschäftigt. Wenn es keinen stört (ich kann die Bilder an dieser Stelle auch gerne wieder herausnehmen), habe ich hier nochmal meiner Versuche mit verschiedenen Vergrößerungen eingestellt. Einmal mit einem Nikon M Plan 5, dann mit einem Nikon Plan 10 und mit einem 60 ELWD von Nikon aufgenommen. Es sind immer Stacks mit etwa 200 Bildern gewesen.
Das letzte Urania-Bild ist ein bisschen überstrahlt, aber da man da die Querbalken ganz gut sieht, habe ich es trotzdem mit hineingenommen.













Da es ja allgemein um Schmetterlingsschuppen geht, hier nochmal zum Vergleich die Schuppen eines Tagpfauenauges. Ebenfalls mit dem 60er Nikon ELWD aufgenommen. Die Schuppen sind deutlich kleiner und meiner Meinung nach noch schwerer zu fotografieren.



Viele Grüße
Jan

[anne]

Hallo Interessierte,
anbei nochmals der link zum Artikel über die Konstruktionsprinzipien von Schmetterlingsschuppen:
https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/zna.1946.1.issue-6/zna-1946-0614/zna-1946-0614.pdf

Hallo Jürgen,
vielen Dank für Deine Ausführungen, ohne Deine tollen Schnitte wäre dieser Einblick nicht möglich gewesen!!!

Hallo Adi und Jaro,
danke für die Ergänzungen!
Jan : Deine Bilder sind recht groß und benötigen zumindest bei mir teilweise lange zum Aufbau, die ersten 5 sind wohl Photobucket zum Opfer gefallen.

lg
anne

[JaRo]

Hallo Anne,
tut mir Leid, da habe ich gestern Abend wohl schon halb geschlafen. Die sahen bei mir erst noch gut aus, jetzt sehe ich die Photobucketbilder auch nicht mehr.
Bei einem hatte ich offensichtlich auch noch das Komprimieren vergessen.
Ich habe die jetzt nochmal alle komprimiert auf meinem eigenen Webspace hochgeladen, das sollte jetzt besser funktionieren.
Viele Grüße
Jan