Kaufberatung für lichtmikroskopische Identifikation von Asbest

[Aljoscha]

Das heißt doch aber auch, dass das 20x oder 40x Phako-Objektiv für die Ölimmersion gekennzeichnet sein muss, oder?

Hallo Jonas,

Nein, das heißt das nicht. Die Probe wird auf dem Objektträger in dem Immersionsmedium immergiert und mit einem Deckglas bedeckt. Es werden also ganz normale, trockene Objektive verwendet. Das Immersionsmedium stellt bei diesem Verfahren einen Standard mit bekanntem Brechungsindex dar, gegen den die Probe verglichen wird.

Viele Grüße

Alexander

[olaf.med]

Hallo Jonas,

Alexander hat es ja schon richtiggestellt, aber ich möchte es nochmals leicht fasslich ergänzen:

• Bei Ölimmersionssobjektiven dient das Öl dem Erreichen höherer Aperturen (>1), die Suppe befindet sich also zwischen Frontlinse und Deckglas. Abbildungen und Erläuterungen dazu findst Du in jedem Lehrbuch.
• Bei der Immersionsmethode zur Brechungsindexbestimmung umhüllt man die Probe mit einer definierten Immersion unter dem Deckglas, das Asbest"haar" schwimmt also in der Suppe.

das Ganze ist leider eine sprachliche Analogie, die dem erfahrenen Mikroskopiker garnicht mehr auffällt, aber den Anfänger doch verwirren kann, wie man sieht.

Herzliche Grüße,

Olaf

[olaf.med]

Hallo Jonas,

ich fühle mich gedrängt doch mal die didaktische Keule zu schwingen und etwas leicht Fassliches zur Immersionsmethode abzusondern.

Beginnen wir zunächst mit einem einfachen Experiment aus der Küche: nimm ein kleines Becherglas (Schnapsglas tut auch) und stelle einen Glasstab hinein, dieser ist von oben und von der Seite in Luft (n=1,0) bestens sichtbar. Nun fülle das Glas mit Wasser (n=1,33), der Glasstab ist nur noch viel weniger gut sichtbar, bei einer Füllung mit klarem Öl (n=1,5) ist er verschwunden.

Fazit: stimmen Brechungsindizes von Probe und Umgebung überein ist die Probe nicht sichtbar (vorausgesetzt beide Medien sind nicht gefärbt!).

Dieses Prinzip liegt der Immersionsmethode zur Bestimmung des Brechungsindex zugrunde, man variiert also die Umgebung (das bekannte Immersionsöl) so lange, bis die Probe verschwunden ist und bestimmt damit den Brechungsindex des Festkörpers.

Nun ist es aber so, dass die Dispersion (d.h. die Wellenlängenabhängigkeit der Brechungsindizes) von Flüssigkeiten und Festkörpern unterschiedlich ist, sodass Brechungsindexgleichheit immer nur für eine Wellenlänge (Lichtfarbe) eintreten kann. Das sieht man an folgender Graphik.



Monochromatisch sieht das dann so aus: im roten und blauen Licht ist der Festkörper (hier Kristall auf Glasfaden aufgekittet) deutlich zu sehen, im grünen Licht, am Schnittpunkt der beiden Dispersionskurven, ist er verschwunden.



Monochromatisch kann man den Schnittpunkt der Kurven sehr genau bestimmen (bis etwa in die 4. Nachkommastelle beim Brechungsindex). Nicht jeder verfügt aber über einen Monochromator, deshalb behilft man sich mit den diagnostisch sehr typischen Farben im Phasenkontrast oder bei Beobachtung mit Dispersion Staining wenn der Schnittpunkt in der Mitte des sichtbaren Spektrums ist. Dies sieht im Phasenkontrast so aus mit dem sehr typischen Ziegelrot im Halo und dem Lichtblau innerhalb der Faser.



Dispersion Staining ist übrigens keineswegs besser oder empfindlicher als der viel leichter zu beschaffende Phasenkontrast. Er wurde nur von einigen US-Wissenschaftlern für die Asbest-Diagnose etabliert (evtl. in Unkenntnis des Phasenkontrasts )

Herzliche Grüße,

Olaf

[Gerd Schmahl]

Hallo Olaf,
schwieriger zu beschaffen als Phasenkontrasteinrichtungen sind wahrscheinlich die definierten Immersionsflüssigkeiten, zumindest für Hobbyisten, oder?. Da ist doch wahrscheinlich so manches Zeug dabei, das schlimmer ist als Asbest und nicht frei verkauft wird.
LG Gerd

[olaf.med]

Lieber Gerd,

eigentlich ist auch das kein wirkliches Problem. Es gibt genügend wenig- bis unproblematische Flüssigkeiten die man mischen kann. Eine Zusammenstellung findet man im Rinne- Berek. Ich kann sie gerne morgen heraussuchen falls Bedarf besteht. Dann braucht man nur ein Refraktometer - vorzugsweise ein Abbe-Refraktometer - und mischt lustig drauf los bis man den gewünschten Wert hat. Geht so einfach, dass wir das im Praktikum mit den Studenten gemacht haben.

Herzliche Grüße, Olaf

[purkinje]

Hallo Olaf,

Er wurde nur von einigen US-Wissenschaftlern für die Asbest-Diagnose etabliert (evtl. in Unkenntnis des Phasenkontrasts )

Dass McCrown und Delly Phasenkontrast als Methode für Fasern nicht gekannt haben könnten, halte ich ja für eine gewagte These 
Denke eher, dass das Dispersion staining ihr "Alleinstellungsmerkmal" war, sie haben ja in den USA Kurse, diese Methode und einiges mehr vermarktet.
Das erinnert mich daran, dass ich vor beinah 45 Jahren mit meinem Vater meine erste Phasenblende für ein mühsam erworbenes 40er PH Objektiv bastelte, da ein Kondensor abartig teuer und eigentlich nicht zu bekommen war [Sentimentalität Ende  ]
https://mccroneinstitute.org/videos/

Beste Grüße Stefan

kurzer Nachtrag und Link zum 3D-Drucken für zentrale Einhängeblenden:
Objektiv-Inserts für u.a. Leitz-Objektive (zentrales DF etc)

[Aljoscha]

Hallo,

Ich habe mal die Liste der Immersionsflüssigkeiten Rinne, Seite 120, kopiert.

Viele Grüße

Alexander

[olaf.med]

Lieber Stefan,

ich habe mich zunächst bewußt nur nebulös ausgedrückt und daher leider auch Raum für Missverständnisse gelassen. Dass Arthur McCrone und John Delly Phasenkontrast und seine Vorzüge kannten ist völlig unstrittig, aber der Grund dafür, dass Dispersion Staining so favoritisiert wurde, ist wohl anderswo zu finden und historisch bedingt.

Die Wiedergeburt optischer Drehmethoden in den USA (und gar weltweit) geht auf Donald Bloss in Blacksburg/Virginia und seinen Schüler Mickey Gunter zurück, die ich beide außerordentlich schätze! Sie etablierten in den 1970er Jahren mit einem neuen Auswerteverfahren die Spindeltisch-Methodik als hervorragende optische Meßmethode (Bloss, 1978: The spindle stage, a turning point for optical crystallography, ,,presidential address" der  Mineralogical Society of America).

Am Spindeltsich untersucht man größere Kristalle von ca. 50 -300 µm. Für solche "Brocken" ist Phasenkontrast völlig ungeeignet - hier ist man auf sehr dünne Proben angewiesen - aber Dispersion Staining ist geradezu perfekt. Daher benutzten Bloss und Gunter ausschließlich diese Methode und ihr Instrumentarium war darauf eingerichtet. Als die Asbestproblematik hochkochte und optische Verfahren gesucht wurden, hat man sich an die Päbste Bloss und Gunter gewandt, die natürlich Lösungen nach ihrer Methode und mit ihrem Instrumentarim suchten. Ihre Vorschläge wurden dann als Standardverfahren eingeführt. Dies ist, nach meiner festen Überzeugung, der Grund für den Hype um Dispersion Staining bei der Asbestanalyse.

Ich habe auf diesem Gebiet wirklich viel Erfahrung, denn ich habe mich mit der Bestimmung von Brechungsindizes mein gesamtes Berufsleben intensiv beschäftigt. Als Quintessenz postuliere ich:

• Dispersion Staining: für größere Kristalle absolut unschlagbar als Kontrastiermethode und damit perfekt geeignet für Spindeltisch-Untersuchungen. Für Asbest-Analytik definitiv der Phasenkontrast-Methode unterlegen!
   
• Phasenkontrast: Bei der Untersuchung von feinen Partikeln und Stäuben und daher auch in der Staubforschung unschlagbar, für größere Kristalle aber völlig ungeeignet.

Herzliche Grüße,

Olaf

[purkinje]

Lieber Olaf,
Dank Dir für die ausführliche Antwort, habe wieder einiges zur Historie des DS gelernt. Ich habe ja auch nichts zur Qualität des Phasenkontrasts bei der Faseranalytik behauptet. Das Video sollte eher eine Möglichkeit zur Zusatzinformation bieten, denn nicht jeder Leser wird ja etwas mit dem Begriff Dispersion Staining oder zentralem Dunkelfeld anfangen können.
Da eine befreundete Physikerin ebenfalls in diesem Bereich gutachterlich arbeitet, seid ihr auch schon zu zweit bei Eurer Einschätzung des Dispersion stainings. Ich deutet ja auch an, dass es wohl vor Jahrzehnten die in der Breite verfügbarere, weil kostengünstigere Methode war, von Dir konnte ich nun die Hintergründe aus einer bestimmten "Schule" heraus erfahren.   
Beste Grüße Stefan

[fiese_faser]

Hallo allerseits,

Nein, das heißt das nicht. Die Probe wird auf dem Objektträger in dem Immersionsmedium immergiert und mit einem Deckglas bedeckt. Es werden also ganz normale, trockene Objektive verwendet. [...]

Vielen Dank Alexander für Deine Richtigstellung. So ergibt das ganze natürlich mehr Sinn

[...] das Ganze ist leider eine sprachliche Analogie, die dem erfahrenen Mikroskopiker garnicht mehr auffällt, aber den Anfänger doch verwirren kann, wie man sieht.

ich fühle mich gedrängt doch mal die didaktische Keule zu schwingen und etwas leicht Fassliches zur Immersionsmethode abzusondern. [...]

Ich danke Dir sehr für so viel Kontext, Olaf (und natürlich auch für den historischen Abriss zum Dispersion Staining). Sehr verständlich zusammengefasst

Ich habe mal die Liste der Immersionsflüssigkeiten Rinne, Seite 120, kopiert.

Vielen Dank für die Liste! Beim Mischen müsste man dann doch nur noch zwei ungefährliche Substanzen von jeweils einem Ende des Spektrums nehmen (die beide entweder hydro- oder lipophil sind), sie mischen und  per Refraktometer analysieren, oder?
Hehe, ich habe mich zu ein paar der Stoffen informiert. Die sind ja sehr appetitlich

In diesem Zusammenhang ist mir noch aufgefallen, dass Olaf eine Immersionsflüssigkeit mit Brechungsindex 1,550 bei Chrysotil verwendet hat und bei Wikipedia die Brechungsindizes mit n_alpha = 1,569 und n_gamma = 1,570 angegeben sind. Gibt es eine Daumenregel wie stark die Immersionsflüssigkeiten maximal Abweichen sollten, um die Farbgebung im PhaKo (oranger Saum) zu ermöglichen? Wird der Saum bei Abweichung einfach graduell schwächer bis er verschwunden ist - oder driftet die Farbe dann sogar?

[...]

kurzer Nachtrag und Link zum 3D-Drucken für zentrale Einhängeblenden:
Objektiv-Inserts für u.a. Leitz-Objektive (zentrales DF etc)

Interessantes Video, Stefan. Allerdings bin ich etwas zusammengezuckt, als die DIY-Blende mit einer Pinzette von der Objektiv-Linse angehoben wurde. 
Ich hatte auch mal kurz gestöbert, was es alles so für 3D-Druckteile für Mikros gibt. Ich bin positiv überrascht 
Insgesamt klingt das Dispersion Staining aber etwas komplexer und so als bräuchte man einiges an Erfahrung, um gute Ergebnisse zu erlangen.


Viele Grüße
Jonas

[Aljoscha]

Hehe, ich habe mich zu ein paar der Stoffen informiert. Die sind ja sehr appetitlich

Hallo Jonas,

Ja, speziell an dem Ende mit den hohen Brechungsindizes gibt es da richtige Leckereien.
Es sind aber genug Flüssigkeiten dabei, die beschaffbar und handhabbar sind. Man muss ja nicht zwingend mit Benzol, Schwefelkohlenstoff oder Clerici'scher Lösung hantieren.

In diesem Zusammenhang ist mir noch aufgefallen, dass Olaf eine Immersionsflüssigkeit mit Brechungsindex 1,550 bei Chrysotil verwendet hat und bei Wikipedia die Brechungsindizes mit n_alpha = 1,569 und n_gamma = 1,570 angegeben sind.

Ach ja, die Wikipedia.
Tröger, und das ist eine zitterfähige Quelle, gibt Brechungsindizes zwischen 1,538 und 1,567 an, abhängig von der Kristallachse und der Wellenlänge des Lichts. Auf der Natrium-D-Linie sollte 1,550 ziemlich gut hinkommen, sage ich mal so aus dem Bauch raus.

Viele Grüße

Alexander

[Haus@Hund]

Hallo!

Ich hätte da auch noch einige Tipps zu "offiziellen" Dokumenten aus dem Bereich des Arbeitsschutzes:

- BGI/GUV-I 505-31: Lungengängige Fasern (Link)
- TRGS 517: Tätigkeiten mit potenziell asbesthaltigen mineralischen Rohstoffen [...] (Link)
- TRGS 519: Asbest: Abbruch-, Sanierungs- oder Instandhaltungsarbeiten (Link)
- Im Anhang: eine Übersicht der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, den ich vor vielen Jahren mal durch Googeln finden konnte, der aber jetzt offensichtlich nicht mehr verfügbar ist.

Grüße aus Wetzlar
Jörg

[olaf.med]

Lieber Jonas,

Insgesamt klingt das Dispersion Staining aber etwas komplexer und so als bräuchte man einiges an Erfahrung, um gute Ergebnisse zu erlangen.

Das Gegenteil ist der Fall! Ein Phasenkontrast-Objektiv ist eine technologisch komplexe Einrichtung mit einem speziellen Phasenring innerhalb eines optischen Bauteils im Objektiv und kann unmöglich selbst hergestellt werden.

Die Hilfsmittel für Dispersion Staining kann man aber mit etwas Geschick ohne allzuviel Aufwand selbst fertigen. Man braucht ja lediglich zwei Blenden mit geringem Durchmesser im Strahlengang. Beleuchtungsseitig ist das die Aperturblende, die man soweit wie möglich zuziehen muss. Abbildungsseitig ist die perfekte Lage der Blende in der hinteren Brennebene des Objektivs, aber auch an anderer Stelle kann man sie einfügen.

Für solche Basteleien bieten sich die Leitzschen U-Tisch-Objektive besonders an, denn sie haben eine eingebaute Blende an der richtigen Stelle. Diese läßt sich in aller Regel durch einen konstruktiv gegebenen mechanischen Anschlag nicht weit genug zuziehen. Das Problem kann man lösen, indem man das Objektiv vorsichtig zerlegt ohne die Lamellen der Blende zu entfernen und den Blendenring um ein "Loch" (eigentlich um einen Schlitz ) versetzt wieder aufsteckt. Dann läßt sie sich fast vollständig schließen. Das ist machbar, ich würde es aber einem in mechanischen Dingen gänzlich Unerfahrenen nicht raten.

Ein guter Freund von mir, Thomas Armbruster, sehr erfahrener Spindel-Tisch Mikroskopiker und Schüler von Don Bloss, hat einmal ein sehr elegantes einfaches Hilfsmittel vorgeschlagen. Es besteht aus einem Ring der auf das Objektiv aufgesteckt und mit Madenschrauben fixiert wird. An seiner unteren Fläche ist ein Ringmagnet aufgeklebt. Ein dünnes Blech mit einer kleinen zentralen Bohrung (Durchmesser ca. 0,5 mm, roter Pfeil) und einem Stiel kann damit vor der Frontlinse angebracht werden. Der Vorteil ist, dass man diese Blende dann durch Verschieben genau zentrieren kann, der Nachteil jedoch ist, dass es zu einer erheblichen Vignettierung des Mikroskopbildes kommt, aber die Dispersion Staining Effekte sind ausreichend gut sichtbar.





Herzliche Grüße,

Olaf

[olaf.med]

... noch eine Ergänzung: ich kam gerade erst dazu das verlinkte Video von McCrone über Dispersion Staining anzusehen und habe dabei festgestellt, dass es sich um die Variante mit Zentralblende handelt. Mit dieser habe ich wenig Erfahrung, denn mein Ziel war es immer den genauen Schnittpunkt der Dispersionskurve zu ermitteln – das geht nur monochromatisch und dafür ist die Variante mit Zentralblende nicht geeignet.

Wohl dem der einen Phasenkontrast mit einem Heine Kondensor hat: damit kann man ganz ohne weitere Hilfsmittel den gleichen Effekt in Sekundenschnelle erreichen, nämlich in der Einstellung des Grenzdunkelfelds. Hier ein Beispiel von immergierten Gläsern ganz analog dem Beispiel im Video von McCrone.

Im normalen Phasenkontrast:



Im Grenzdunkelfeld:

[Werner]

Ich habe auch noch einen Tip als Vorprobe, bevor man das Präparieren anfängt:
Schnelltest der Fasern mit einer Flamme:
Organische Fasern verkohlen oder verbrennen, der Geruch ist oft charakteristisch.
Steinwolle oder Glaswolle schmelzen zu kleinen Kügelchen.
Asbest ist unschmelzbar und glüht nur hell auf.

Bei Rossmann gibt es (in Kassennähe) kleine graue Feuerzeuge für 2 €, die mit Stichflamme brennen.

Gruß - Werner

P.S.: In unserem Altbau gibt es im Dachboden Aufputz-Schalter und -Dosen auf Holz montiert, die (nach alter Vorschrift) als Brandschutz auf einem Stück Asbestpappe geschraubt sind. Habe ich zum "Entschärfen" einfach mit Wasserglas eingestrichen.