Autor Thema: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang  (Gelesen 1610 mal)

olaf.med

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Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang

Unter den ausgefallenen Mikroskopen nimmt das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann noch einmal eine Sonderstellung ein. Es ist nicht nur technisch sehr ungewöhnlich; mit seiner Hilfe wurden auch bahnbrechende wissenschaftliche Entdeckungen gemacht, die gerade in der modernen Medientechnik unverzichtbar sind. Es handelt sich um die Beobachtung und Beschreibung flüssiger Kristalle, ohne die moderne Displays nicht funktionieren würden.


Kristallisationsmikroskop nach Lehmann, Voigt & Hochgesang, Göttingen, ca. 1900

Die mikroskopische Untersuchung des Schmelz- und Kristallisationsverhaltens von Kristallen ist untrennbar mit dem Name Otto Lehmann (1855-1922) verbunden. Unter der Anleitung seines Vaters, eines Mathematik- und Naturwissenschafts-Professors am Gymnasium in Freiburg/Breisgau, begann er schon als Schüler mit solchen Experimenten und blieb ihnen bis zu seinem Lebensende treu. Seine wissenschaftliche Blütezeit verbrachte er als Professor an der Technischen Hochschule in Karlsruhe. Für seine Tätigkeit wurde er mehrmals für den Nobelpreis vorgeschlagen, ohne aber je berücksichtigt zu werden.

Lehmann entdeckte bereits etwa 1885 Phasen, die Eigenschaften sowohl von Flüssigkeiten als auch von Kristallen haben – insbesondere zeigen sie im Polarisationsmikroskop Interferenzerscheinungen, die man bis dahin ausschließlich festen Kristallen zugesprochen hatte. Er nannte diese Formen „scheinbar lebende Kristalle“. Für den weiteren Verlauf seines Lebens beschäftigte er sich mit der Untersuchung des Schmelz- und Kristallisationsverhaltens aller chemischen Substanzen deren er habhaft werden konnte, er war quasi der Klaus Herrmann des ausgehenden 19. Jahrhunderts  ;D.


Otto Lehmann (1855-1922) mit seinem Kristallisationsmikroskop

Seine Beobachtungen und Theorien jedoch stießen in der Fachwelt nicht immer auf Verständnis; von vielen wurde er belächelt, schlimmer noch, verhöhnt und, was ihn besonders traf, in der Fachliteratur nicht gebührend zitiert. Seine späteren Publikationen ab ca. 1905 werden immer stärker durch die Konfrontation mit seinen Widersachern geprägt. Sein zusammenfassendes Werk Das Kristallisationsmikroskop und die damit gemachten Entdeckungen insbesondere die der flüssigen Kristalle, Viehweg & Sohn, Braunschweig, 1910 besteht zu einem ganz erheblichen Teil aus der Auseinandersetzung mit seinen Gegnern und philosophischen Betrachtungen über das ethische Verhalten der Naturwissenschaftler.

Erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, lange nach dem Tode Lehmanns, beschäftigte man sich wieder ausführlich mit flüssigen Kristallen und deren technischen Anwendung, was 1971 zur ersten Konstruktion der Flüssigkeitsanzeigen führte – Lehmann war nicht nur rehabilitiert, sondern galt nun als Begründer einer neuen Technologie, deren Anwendung aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken ist.

Mit dieser Kenntnis mutet folgender Abschnitt aus seinem Buch „Kristallisationsmikroskop…“, S. 96 geradezu wie ein Blick in die Kristallkugel an: „Jede neue Errungenschaft findet einmal ihren Weg in die Welt, wenn auch manchmal erst lange nach dem Tode ihres Urhebers; sie ist der Menschheit nicht verloren. In einem Punkte nun stimmt freilich die Rechnung nicht; denn wer forschen will braucht nicht wenige Mittel, und wer eine Stellung erringen will, die ihm solche bietet, muß einen akademischen Ruf erlangen, der eben ordnungsgemäß nur erfolgen kann auf Grund anerkannter wissenschaftlicher Arbeiten. Anerkennung nach dem Tode ist leider dafür ohne Nutzen.

Lehmanns Mikroskope zeichnen sich alle durch eine Gas-Heizung aus, durch die er Temperaturen bis zur sanften Rotglut erzeugen konnte (geschätzt über 800°C). Als erstes Stativ nutzte er ab ca. 1872 ein umgebautes Belthle/Leitz, später baute er große komplexe Apparaturen – Arbeitsplätze in Schreibtischgröße, allesamt Einzelanfertigungen - die aber in Karlsruhe leider nicht mehr erhalten sind (Timo Mappes, persönliche Mitt.).

Die erste kommerzielle Fertigung eines Lehmannschen Kristallisationsmikroskops erfolgte in Zusammenarbeit mit der Fa. Voigt & Hochgesang in Göttingen um das Jahr 1890. Produziert wurde sicher nur in sehr geringer Stückzahl und mit nur wenigen Änderungen bis zur Übernahme der Werkstätten von Voigt & Hochgesang durch die Fa. Dr. Steeg & Reuter in Bad Homburg im Jahre 1905.

Im Jahre 1918 erwarb die Fa. Leitz Anteile an der Fa. Dr. Steeg & Reuter mit der Bedingung, dass die Mikroskopproduktion in Bad Homburg eingestellt wird. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden lediglich noch ganze 12 Lehmann-Mikroskope gebaut (Helmut Reimann (†), Dr. Steeg & Reuter, persönliche Mitt.).



Eines der letzten Lehmannschen Kristallisationsmikroskope von Dr. Steeg & Reuter, ca. 1918, vermutlich im Museum Gotisches Haus in Bad Homburg v. d. H.

Insgesamt sind mir etwa ein halbes Dutzend erhaltener Lehmann-Mikroskope des klassischen Designs nach Voigt & Hochgesang bekannt. Außerdem haben auch andere Firmen Gas-geheizte Mikroskope angeboten, meist aber nur in Form von Zusatzgeräten zur Umrüstung der Standard-Stative (z.B. Zeiss). Sie alle fanden keine weite Verbreitung, da die viel einfacher zu handhabenden elektrisch betriebenen Heiztische den Markt eroberten.

DAS Lehmann-Mikroskop


Kristallisationsmikroskop von Voigt & Hochgesang, ca. 1900, DAS Lehmann-Mikroskop. Bei dem umfangreichen Zubehör ist das Objektiv mit dem integrierten Kühlmantel besonders prägnant. Extrem selten ist der Mahagoni-Kasten mit einer Zusammenstellung von 21 Substanzen zur Demonstration flüssiger Kristalle samt vorgefertigter Präparate.

Basis des Mikroskops ist ein gerades Forschungsstativ mittlerer Größe ohne Umlegvorrichtung, die bei dieser Anwendung auch nur stören würde. Tubusseitig entspricht es ganz einem klassischen Stativ: Der Tubusträger gleitet auf einer Dreikantsäule, der Feintrieb wirkt in Form einer feingängigen Schraube als Höhenverstellung. Der Grobtrieb erfolgt über Zahnstange und Ritzel direkt am Tubus. Ein einschieb- und drehbarer Analysator erlaubt den schnellen Wechsel zwischen linear polarisiertem Licht und gekreuzten Polarisatoren. Die Objektivhalterung ist mit zwei Schrauben und Federwiderlager zentrierbar. Das restliche Mikroskop ist durch verschiedene außergewöhnliche Konstruktionsmerkmale ausgezeichnet, die nachfolgend beschrieben werden.


Zeitgenössischer Stich des Lehmann-Mikroskops. Dr. Steeg & Reuter, Preisliste Nr. 6

Der Objekttisch

Der eigentliche Drehtisch befindet sich unter einer schützenden Blechabdeckung. Seine vernickelte Skala ist in 360° geteilt, die Werte sind durch ein Sichtfenster mit einer Einstellmarke abzulesen. Durch einen seitlichen Dreharm und einen Anschlag ist die Null-Stellung schnell und exakt aufzufinden. In der zentralen Bohrung des Tischs befindet sich ein herausnehmbarer pilzförmiger Einsatz, auf den das Präparat aufgelegt wird. Der Fuß dieses Einsatzes hat seitlich Schlitze, durch die die erwärmte Luft zirkulieren kann. Für Untersuchungen bei sehr hoher Temperatur kann noch eine mit Asbest ausgekleidete Hülse eingeschraubt werden.


Pilzförmiger Tischeinsatz mit Asbest-ausgekleideter Hülse. Der Kühlmantel des Objektivs und die Düse für die Luftkühlung (links) sind sichtbar

Die Gasführung

Alle Gaszuführungen erfolgen durch Bohrungen im Hufeisenstativ und dem senkrechten Tischträger. Am vorderen Ende des rechten Teils des Hufeisenstativs ist ein kleiner Bunsenbrenner drehbar eingeschraubt, den man bei ausgeklapptem Kondensor sehr schnell in den Strahlengang direkt unterhalb des Präparats einschwenken kann. Die Spitze des Brenners ist für verschiedene Flammengrößen und Temperaturen austauschbar.

Die Gas- und Luftzufuhr für den Brenner erfolgt durch zwei Schlauchtüllen und regelbare Ventile seitlich am Hufeisenfuß. Am senkrechten Tischträger befindet sich ein weiterer Anschluss mit Regelventil. Durch diesen kann dem Objektiv oder auch dem Objekt Kühlluft zugeführt werden. Diese wird durch austauschbare unterschiedlich geformte Düsen an die erforderliche Stelle geleitet. Eine Düse zur Kühlung des Objektivs ist im oberen Bild zu sehen, weitere im Übersichtsbild weiter oben.


Der schwenkbare Bunsenbrenner mit den beiden Zuführungen für Gas und Luft im Hufeisenfuß und die Kühlluftzufuhr im senkrechten Tischträger

Der Kondensor

Vergleicht man die zeitgenössischen Stiche des klassischen Lehmann-Mikroskops in Lehrbüchern und Katalogen, stellt man fest, dass die einzige nennenswerte Weiterentwicklung über die ganze Produktionsperiode den Kondensor betrifft. Die allerersten Bilder zeigen das Stativ ganz ohne Kondensor, später wurde ein einfacher einklappbarer Kondensor mit einem Polarisationsprisma aber ohne Höhenverstellung geliefert; der Kondensor des hier beschriebenen Stativs ist der aufwendigste. Er ist mit einer Kondensorlinse ausgestattet und höhenverstellbar und damit auch für höheraperturige Beleuchtung (z.B. für konoskopische Beobachtung) geeignet.

In der untersten Stellung kann der Kondensor komplett aus dem Strahlengang geschwenkt werden, um Platz für den Bunsenbrenner zu schaffen. Das Anheben geschieht über einen Rändelknopf mit einer Welle, auf der zwei Ritzel angebracht sind. Eines wirkt auf eine Zahnstange an der Ausschwenkachse, das andere auf eine an der inneren Kondensorhülse. Die beiden Zahnstangen befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Welle. Durch diesen Kunstgriff wird bei Drehung des Rändelknopfs der doppelte Weg zurückgelegt im Vergleich zu nur einem Ritzel mit Zahnstange, wodurch das Absenken und Ausschwenken sehr schnell erfolgen kann. Eine vergleichbare Konstruktion habe ich bisher lediglich hier beim Kleinschen Mikroskop-Polymeter gesehen, dessen Konzept ja gleichfalls aus der Voigt & Hochgesangschen Werkstatt stammt.


Der ausschwenkbare Kondensor mit dem doppelt wirkenden Höhentrieb. Bemerkenswert ist die schöne Zierschabung, die selbst auf der nur im ausgebauten Zustand sichtbaren Rückseite zu finden ist

Die Lichtführung

Für Untersuchungen mit dem Kristallisationsmikroskop ist polarisiertes Licht natürlich absolut unerlässlich, dessen Erzeugung hier für verschiedene Temperaturbereiche unterschiedlich erfolgt. Für Untersuchungen bei normalen Temperaturen befindet sich ein großes Glan-Thompson Calcit-Prisma im Kondensor. Für höhere Temperaturen muss der Kondensor ausgeklappt werden, um Platz für den Bunsenbrenner zu schaffen; die Erzeugung des polarisierten Lichts erfolgt dann mit einem Glasplattensatz, der auf einem Messingsteg am Ende des Hufeisenstativs befestigt ist. Durch eine Lagerung auf Kugeln ist dieser Steg durch entsprechendes Anziehen von vier Schrauben zur Optimierung des Polarisationsgrades in seiner Position fein justierbar.

Die Umschaltung zwischen diesen einzelnen Beleuchtungsarten muss schnell und unproblematisch erfolgen, wozu hier eine geniale Lichtführung realisiert ist:
  • Bei normalen Temperaturen befindet sich der Kondensor mit dem Glan-Thompson-Prisma im Strahlengang, die Beleuchtung erfolgt in gewohnter Weise über den Hohlspiegel (linkes Bild).
  • Für Untersuchungen bei erhöhten Temperaturen wird der Kondensor in die unterste Stellung gedreht, ausgeschwenkt und der Bunsenbrenner in den Strahlengang gebracht. Durch Umklappen des Hohlspiegels (roter Pfeil) wird auf den Glasplatten-Polarisator umgestellt. Das polarisierte Licht wird dann von diesem über einen kleinen Zusatzspiegel und den Hohlspiegel gelenkt. Die Anschläge des Hohlspiegels sind durch Schrauben fein einstellbar, sodass der gesamte Umschaltprozess schnell und reproduzierbar erfolgt.


Strahlenführung bei normaler Temperatur durch den Prismenpolarisator im Kondensor (links) und bei Heizexperimenten über den Glasplattensatz (rechts)

Versuche mit elektrischem Feld

Lehmann hat sich bereits intensiv mit dem Einfluss der Elektrizität auf flüssige Kristalle beschäftigt. Auch dazu ist das Kristallisationsmikroskop schnell und unproblematisch umrüstbar. Der obere Tisch wird durch einen modifizierten Aufsatz mit isolierten Klammern für das Präparat ersetzt. Die Stromzufuhr erfolgt über Platindrähte, die in Quecksilber-gefüllten Näpfen enden an denen die Spannung anliegt. Diese Näpfe werden in Schwalbenschwanzführungen unter dem Tisch eingeschoben.


Ausstattung für elektrische Experimente. die Stromzufuhr erfolgt über Platindrähte, die in Quecksilber-gefüllten Näpfen enden

Fazit

Ein sehr seltenes, beeindruckend komplexes und besonderes Mikroskop von großer historischer Relevanz, bei dem auch der ästhetische Aspekt durchaus berücksichtigt wurde. Wie bei allen Voigt & Hochgesang-Mikroskopen dieser Zeit wurden ausgewählte Flächen des Stativs attraktiv gebeizt oder mit einer Zierschabung versehen.

« Letzte Änderung: Januar 04, 2020, 15:19:54 Nachmittag von olaf.med »
Gerne per Du!

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

... und hier der Link zu meinen Beschreibungen historischer mineralogischer Apparaturen:
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=34049.0

Tilman

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #1 am: April 15, 2019, 12:03:19 Nachmittag »
Hallo Olaf,
vielen Dank fürs zeigen und für die tolle Beschreibung mit dem recherchierten Hintergrund. Wahnsinniges Gerät, gratuliere! Aber musst du jetzt Gas legen lassen?
Liebe Grüße, auch an Uli
Tilman

Klaus Herrmann

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #2 am: April 15, 2019, 12:31:49 Nachmittag »
Lieber Olaf,

gratuliere zu diesem seltenen Wundermikroskop und der wie immer perfekten Darstellung. Das fehlende Quecksilber könnte ich dir gegen den Kasten mit den sicherlich saugefährlichen Chemikalien eintauschen.
Dann hast du das Instrument komplett und den Riesenaufwand für die sehr teure Endsorgung der Gefahrstoffe elegant gelöst. 8) ;D

Ps: und natürlich danke, dass du mich mit dem genialen Forscher vergleichst. Meine Frau meinte eben: da hast du wohl einen Namenvetter. ::)
« Letzte Änderung: April 15, 2019, 12:37:00 Nachmittag von Klaus Herrmann »
Mit herzlichen Mikrogrüßen

 Klaus


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


Vorstellung: hier klicken

limno

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #3 am: April 15, 2019, 15:00:25 Nachmittag »
Hallo Olaf,
danke, dass Du uns dieses Meisterwerk an hoher Experimentierkunst  und gediegener Feinmechanik vorstellst! 8) Sind mal alle Brenner in Betrieb, denke ich, dass es bei längerem Betrieb doch recht heiß wird. Daher ist es wohl nötig, rasch zu messen. Mutig, dass der wackere Erfinder obendrein (wie Du) noch einen Vollbart trägt ???
Hast Du das Gerät experimentell schon mal ausprobiert?
Besorgte Grüße von
Heinrich
So blickt man klar, wie selten nur,
Ins innre Walten der Natur.

hotte

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #4 am: April 15, 2019, 16:51:41 Nachmittag »
Lieber Olaf,
Ein erstaunliches Mikroskop voller technischer Rafinessen. Wieder eine sehr gute Beschreibung. Danke !!!!
Liebe Grüsse
Horst
« Letzte Änderung: April 15, 2019, 17:00:08 Nachmittag von hotte »

Heiko

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #5 am: April 16, 2019, 00:00:01 Vormittag »
Lieber Olaf,

Du schaffst es noch, dass ich mich für Geräte-Historie begeistere!
In dem Büchlein von Dr. Lehmann „Die scheinbar lebenden Kristalle“ aus dem Jahre 1907 ist im recht umfangreichen Werbe-Anhang auch die folgende Abbildung enthalten:





Ich unterstelle, es handelt sich um das fragliche Gerät. Wie erklärt sich die Signatur im Fuß? Agierten die Firmen oder Händler auch auf Lizenz- bzw. Kommissionsbasis?

Viele Grüße,
Heiko

Peter V.

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #6 am: April 16, 2019, 08:01:19 Vormittag »
Lieber Olaf,

vielen Dank für diese äußerst interessante Vorstellung nicht nur des Mikroskops, sondern auch des wissenschaftlich-historischen Kontextes. Deine wunderbar druckreif ausgearbeiteten und bebilderten Beiträge sind stets ein Highlight in diesem Forum!!
Falls Du mal Lust und Zeit hast, könntest Du gerne alle Beitrage dieser Art zusammentragen, ich würde sie gerne in einem eigenen Beitrag "Olafs historishce mineralogische Mikroskope und Apparaturen" (oder ähnlich betitelt) zusammenfassen.

Hezrliche Grüße
Peter

Bzgl. Netiquette: Heinrich Lübke, Bundespräsident 1959 - 1969: You can say you to me!
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olaf.med

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #7 am: April 16, 2019, 09:06:33 Vormittag »
Liebe Freunde,

herzlichen Dank für die netten Kommentare zu diesem interessanten Instrument.

@ Tilman: Gas liegt, nur die Düse muss angepasst werden

@ Klaus: Quecksilber ist auch vorhanden, daher kann ich den Präparatesatz mit gutem Gewissen behalten

@ Heinrich: nein, ich habe Angst um meinen Bart

@ Heiko: sehr gut beobachtet! Des Rätsels Lösung sieht man hier:



@ Peter: Liste ist vorhanden und geht Dir per email zu.

 :) :) :)

Herzliche Grüße,

Olaf
Gerne per Du!

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

... und hier der Link zu meinen Beschreibungen historischer mineralogischer Apparaturen:
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=34049.0

reblaus

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #8 am: April 16, 2019, 09:10:03 Vormittag »
Hallo Olaf -

voller Bewunderung stelle ich die Frage:
Wie viele Stunden hat denn Dein Arbeitstag?

Viele Grüße

Rolf

Peter V.

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Re: Das Kristallisationsmikroskop nach Lehmann von der Firma Voigt & Hochgesang
« Antwort #9 am: April 16, 2019, 13:43:13 Nachmittag »
Hallo,

Olaf hat auf meine Bitte eine Liste seiner sehr lesenswerten Beiträge zu diversen historischen polarisationsoptischen Instrumenten und Hilfsapparaturen zusammengestellt, die sich jetzt hier befindet:

https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=34049.msg249374#msg249374

Herzliche Grüße
Peter
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