Lohnt der Einsatz eines Grünfilters? Tests an Nitzschia sp.

Klaus · Februar 23, 2011, 00:05:48 VORMITTAG

Liebes Forum,

angeregt durch einen Artikel von Jörg Piper und Gunther Chemela im Mikrokosmos (März 2010) und Diskussionen in der Mikrogruppe Hamburg habe ich versucht herauszufinden, ob sich der Einsatz eines normalen Grünfilters bei meinen Objektiven lohnt. Ich habe dazu eine Nitzschia ausgewählt, die ich in einem Streupräparat fand:

Es handelt sich hierbei um eine normale Hellfeld Aufnahme, die ich wie alle Aufnahmen mit GIMP bearbeitet habe. Im Folgenden vergleiche ich zwei Objektive, bei denen jeweils eine normale Hellfeld Aufnahme in S/W umgesetzt wurde und eine Aufnahme mit normalem Grünfilter, die ebenfalls entfärbt wurde. /Die kleinen Kreise sind Verunreinigungen auf dem Sensor meiner Kamera, da muß ich bei Gelegenheit mal ran).

1. Objektiv GF Planachromat fl 50/0.95. Die fl Objektive sind Apochromaten vergleichbar.

a. Ohne Grünfilter

b. Mit Grünfilter

Schlußfolgerung: kaum ein Unterschied zu erkennen.

2. Objektiv GF Planachromat 100/1,25, Kondensor nicht immergiert. Ein mittelklassiges Objektiv

a. Ohne Grünfilter

b. Mit Grünfilter

Hier ist ein deutlicher Unterschied zu erkennen. Dieser beruht darauf, dass das Objektiv nicht so gut chromatisch korrigiert ist, schon die normale Hellfeldaufnahme läßt grüne Ränder sehen. Eine Aufnahme mit Grünfilter führt zu einer deutlichen Verbesserung. Also lohnt sich der Einsatz eines solchen Filters bei nicht hochklassigen Objektiven!

Der Artikel im Mikrokosmos hatte als Ziel, Effekte von Interferenzfiltern auf die Auflösung zu untersuchen und konnte deutliche Verbesserungen beim Einsatz von grünen und besonders blaugrünen Interferenzfiltern zeigen. Bei meinem einfachen Grünfilter kann ich keine Verbesserung der Auflösung beobachten. Meine Frage in die Runde: Lohnt sich der Kauf von Interferenzfiltern bei Objektiven der Qualität, die ich nutze? Wie sind die Erfahrungen mit Interferenzfiltern zur Verbesserung der Auflösung? Lohnt sich die nicht unerhebliche Investition?

Gruß

Klaus

Gunther Chmela · Februar 23, 2011, 09:26:15 VORMITTAG

Hallo Klaus,

in dem zitierten Artikel ging es nicht um irgendeinen Grünfilter, sondern ganz speziell um den schmalbandigen Interferenzfilter O III (z.B. von Baader). Dieser hat ein Durchlass-Maximum bei ca. 500 nm mit einer Bandbreite von nur 8,5 nm.

Außerdem ist es so: Dieser Grünfilter verbessert zwar wirklich etwas die Auflösung (500 nm gegen normalerweise 550 nm). Sein Haupteffekt ist aber eine sehr deutliche Steigerung des Kontrasts. Dieser Effekt ist eindrucksvoll.

Eine echte Steigerung der Auflösung bekommt man allerdings mit dem Interferenfilter H-Beta (485 nm, Bandbreite 8,5 nm). Allerdings kann dort das blaue/blaugrüne Licht die Kontrastwahrnehmung wieder verschlechtern.

Ich habe für den zitierten Artikel die visuellen Tests an verschiedenen typischen "Testdiatomeen" durchgeführt - bis hinauf zu der schwierigsten Struktur der Schale von Amphipleura pellucida. Ich war begeistert! Seither verwende ich bei der visuellen Beobachtung von Diatomeenschalen fast immer den Filter O III, er befindet sich aus- und einschwenkbar unter dem Kondensor.

Beste Grüße!
Gunther Chmela

Rawfoto · Februar 23, 2011, 10:01:56 VORMITTAG

Guten Morgen

Auch mich hat der Artikel motiviert den beschriebenen Filter bei Baader zu bestellen. Ich habe den Olympus Gruenfilter mit diesem verglichen. Dabei habe ich S-Plan APOs und D-Plan APOs verwendet ...

Die beiden Filter unterscheiden sich deutlich und der Kauf war eine gute Entscheidung ...

:-)

Gerhard

Christian Linkenheld · Februar 23, 2011, 10:23:54 VORMITTAG

Zitat von: Rawfoto in Februar 23, 2011, 10:01:56 VORMITTAG
Ich habe den Olympus Gruenfilter mit diesem verglichen. Dabei habe ich S-Plan APOs und D-Plan APOs verwendet ...
Gerhard

Hallo Gerhard,

war das der Interferenzfilter IF 550 von Olympus?

viele Grüße

Christian

Rawfoto · Februar 23, 2011, 10:34:24 VORMITTAG

Hallo Christian

Ja

:-)

Gerhard

wilfried48 · Februar 23, 2011, 11:07:19 VORMITTAG

Zitat von: Gunther Chmela in Februar 23, 2011, 09:26:15 VORMITTAG
Ich habe für den zitierten Artikel die visuellen Tests an verschiedenen typischen "Testdiatomeen" durchgeführt - bis hinauf zu der schwierigsten Struktur der Schale von Amphipleura pellucida. Ich war begeistert! Seither verwende ich bei der visuellen Beobachtung von Diatomeenschalen fast immer den Filter O III, er befindet sich aus- und einschwenkbar unter dem Kondensor.

Hallo,

das würde mich interessieren, kann man das ausser in visuellen Tests auch in Bildern zeigen ?
Ich dachte bisher Amphipleura pellucida sei ein Fall für blaue oder ultraviolette LED Beleuchtung, siehe auch die schönen Bilder von Peter Höbel hier im Forum.

viele Grüsse
Wilfried

Gunther Chmela · Februar 23, 2011, 13:57:18 NACHMITTAGS

Zitat von: wilfried48 in Februar 23, 2011, 11:07:19 VORMITTAG
Hallo,

das würde mich interessieren, kann man das ausser in visuellen Tests auch in Bildern zeigen ?
Ich dachte bisher Amphipleura pellucida sei ein Fall für blaue oder ultraviolette LED Beleuchtung, siehe auch die schönen Bilder von Peter Höbel hier im Forum.

viele Grüsse
Wilfried

Das kann man durchaus, doch sind meine mikrofotografischen Fähigkeiten und auch meine diesbezügliche Ausrüstung dazu nicht ausreichend geeignet. Doch ich werde demnächst das ursprünglich erstellte Beobachtungsprotokoll hier veröffentlichen, wenn der Hauptautor des betreffenden Artikels dazu sein placet gibt.

Doch zu Amphipleura: Man kann durchaus mit der Apertur 1,3 visuell an die Grenze der Auflösung kommen und zumindest ein Streifensystem erkennbar machen, vor allem mit dem Filter H-Beta. Mit Ap. 1,4 und H-Beta geht's natürlich noch besser, aber das Objektiv 63 / 1,4 hatte ich damals leider noch nicht.

Beste Grüße!
Gunther Chmela

peter-h · Februar 23, 2011, 15:43:22 NACHMITTAGS

Liebe Auflösungsfreunde,

hier ein kleiner Beitrag zu meinen Versuchen. Frustulia rhomboides als Test, Zeiss PlanApo 100/1,3 Öl immergiert. Kondensor auf NA 1,1 immergiert , Kamera monochrom ImagingSource DMK72.
Gut der zunehmende Kontrast bei Reduzierung der Beleuchtungswellenlänge zu erkennen. Bei der UV-LED verändert sich aber leider durch die LED Anordnung auch etwas der Gesamteindruck.

Mit Baader Kontinuum-Filter 542nm , HWB 8nm

Mit Astronomik Hbeta Filter 490nm , HWB 20nm

Mit blauer LED 455nm , HWB 18nm

Mit Roithner UV-LED 385nm , HWB 9nm

Viele Grüße
Peter H.

Klaus · Februar 23, 2011, 16:29:20 NACHMITTAGS

Lieber Herr Höbel,

Sie haben den Effekt der Wellenlände hier sehr schön dokumentiert. Danke.

Kann mir jemand eine Bezugsquelle für ein OIII Filter mit 32mm Durchmesser nennen? Baader bietet 35 mm an oder Filter mit 11/4" Schraubgewinde. Notfalls muß ich mit der 35 mm Version Vorlieb nehmen.

Gruß

Klaus

Rawfoto · Februar 23, 2011, 16:55:37 NACHMITTAGS

Hallo Klaus

Du kaufst den 35er und gehst damit zu einem Optikermeister und kurz darauf hast Du den richtigen Durchmesser. Wenn die eine Werkstaette dabei haben ist das Schleifen kein Problem ...

:-)

Gerhard

Gunther Chmela · Februar 23, 2011, 16:56:51 NACHMITTAGS

Zitat von: Klaus in Februar 23, 2011, 16:29:20 NACHMITTAGS
Kann mir jemand eine Bezugsquelle für ein OIII Filter mit 32mm Durchmesser nennen? Baader bietet 35 mm an oder Filter mit 11/4" Schraubgewinde. Notfalls muß ich mit der 35 mm Version Vorlieb nehmen.

Schauen Sie einmal hier: http://www.baader-planetarium.de/sektion/s_filteruebersicht/s_filteruebersicht.htm

Sie müssen ein bisschen suchen, aber in "Sektion 42" werden Sie fündig werden. Der Filter mit 1 1/4 Zoll hat zusammen mit der Fassung ziemlich genau 32 mm Durchmesser und passt in die Filteraufnahme z.B. der Zeiss-Mikroskope. Der Preis ist - so meine ich - verglichen mit anderen Angeboten, eher moderat.

Grüße!
Gunther Chmela

Gunther Chmela · Februar 23, 2011, 17:12:20 NACHMITTAGS

Zitat von: Rawfoto in Februar 23, 2011, 16:55:37 NACHMITTAGS
Du kaufst den 35er und gehst damit zu einem Optikermeister und kurz darauf hast Du den richtigen Durchmesser. Wenn die eine Werkstaette dabei haben ist das Schleifen kein Problem ...

Ich glaube kaum, dass das funktionieren wird! Interferenzfilter sind keine gefärbten Gläser, sondern sehr dünne Schichten, die zwischen zwei Glasplatten gefasst sind. Das Schleifen würde wohl ziemlich viel ruinieren.

Die Baaderfilter sind (laut Hersteller) am Rand versiegelt, um eine Beschädigung (Delamination!) der Filterschicht möglichst zu verhindern.

G.Ch.

Gunther Chmela · Februar 23, 2011, 18:19:58 NACHMITTAGS

Hier das versprochene Beobachtungsprotokoll, das von mir für den Mikrokosmos-Artikel seinerzeit erstellt worden ist:

Auflösungs- und Kontrastverbesserung bei der mikroskopischen Beobachtung von Diatomeenschalen im monochromatischen Licht

Alle im Folgenden protokollierten Beobachtungen wurden mit Blendenstellungen von NAKond = 2/3 NAObj bis NAKond = NAObj gemacht.

Einschlussmittel der Präparate: ,,Balsam" (nach GÖKE, keine nähere Bezeichnung).

Nitzschia sigmoidea (Gelegtes Präparat mit drei Schalen)

Nach GÖKE*) beträgt die Gitterkonstante dieser Art 0,33 – 0,45 µm. Daraus errechnet sich für weißes Licht eine zur Auflösung erforderliche numerische Apertur von 0,75 – 1,00. Die in der Praxis erforderliche NA soll aber nach GÖKE 1,0 – 1,2 betragen.

(Anmerkung: Bei GÖKE*), Seite 102, sind in einer diesbezüglichen Tabelle die Werte für Nitzschia sigma und Nitzschia sigmoidea vertauscht. Da das Werk nie in einer zweiten Auflage erschienen ist, wurde dieser Fehler nicht korrigiert!)

>>> Objektiv: Zeiss Neofluar 40:1/0,75
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 (trocken)
Vergrößerung: 400fach

Weißes Licht
Beginnende Auflösung der Querstreifen höchstens erahnbar (linke = kleinste Schale).

Grünfilter O III
Deutlich beginnende Auflösung an allen drei Schalen erkennbar.

Blaufilter H-Beta
Querstreifen gut aufgelöst.

Surirella gemma (Streupräparat, es wurden mehrere Schalen untersucht)

Gitterkonstanten: 0,5 µm für die Querrippen, 0,4 µm für die Längsrippen. Für Letztere ergibt sich rechnerisch eine erforderliche Apertur von 0,8. In der Praxis sind jedoch Aperturen von 1,0 – 1,2 erforderlich – vor allem wegen der Kontrastarmut der Längsrippen.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 40:1/1,0 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 (trocken)
Vergrößerung: 800fach

Weißes Licht
Querstreifen deutlich zu sehen, Längsstreifen (,,Punkte") höchstens sehr schwach wahrnehmbar.

Grünfilter O III
Auflösung und Kontrast der Punkte gut.

Blaufilter H-Beta
Beste Auflösung, Kontrast allerdings etwas schlechter.

Weiterer Vorteil beider Filter: Es kann ohne Kontrastverlust bei NAKond = NAObj (ganz geöffnete Kondensorblende) gearbeitet werden, was mit weißem Licht kaum möglich ist!

Die Wiederholung der Beobachtungen mit immergiertem Kondensor brachte bei allen drei Beleuchtungsarten keine nennenswerten Vorteile.

Nitzschia obtusa (Streupräparat, es wurden mehrere Schalen untersucht)

Gitterkonstante: 0,33 µm, erforderliche Apertur (rechnerisch und praktisch) 1,0. So besehen sollte die Auflösung der Struktur für alle Objektive mit NA ab 1,0 kein Problem sein. Dies scheitert aber oft selbst mit den besten Objektiven am sehr geringen Kontrast der Feinstruktur. Daher eignet sich diese Schale besonders gut zur Beurteilung des Kontrasts bei verschiedenen Beleuchtungsarten.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 40:1/1,0 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 (trocken)
Vergrößerung: 800fach

Weißes Licht
Beginnende Auflösung der Querstreifen gerade eben schwach erkennbar.

Grünfilter O III
Beginnende Auflösung etwas deutlicher erkennbar – wohl wegen des verbesserten Kontrasts.

Blaufilter H-Beta
Querstreifensystem deutlicher erkennbar. Von vollständiger Auflösung kann aber nicht gesprochen werden.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 40:1/1,0 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 immergiert
Vergrößerung: 800fach

Alle Beleuchtungsarten
Nur unwesentliche, kaum wahrnehmbare Verbesserung.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 100:1/1,3 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 (trocken)
Vergrößerung: 1000fach

Weißes Licht
Querstreifensystem einigermaßen aufgelöst.

Grünfilter O III
Gute Auflösung der Querstreifen. Auflösung der Längsstreifen (,,Punkte") bereits deutlich erkennbar.

Blaufilter H-Beta
Punkte noch etwas besser aufgelöst.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 100:1/1,3 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 immergiert
Vergrößerung: 1000fach

Weißes Licht
Gute Auflösung der Querstreifen. Auflösung der Punkte erkennbar. Insgesamt kaum Verbesserung gegenüber dem trocken verwendeten Kondensor.

Grünfilter O III
Sehr gute Auflösung beider Struktursysteme bei sehr gutem Kontrast.

Blaufilter H-Beta
Auflösung optimal. Kontrast gut, aber etwas schlechter als im Grünlicht (dies kann aber auch eine subjektive Empfindung sein!).

Frustulia rhomboides (Streupräparat, es wurden mehrere Schalen untersucht)

Gitterkonstante: 0,25 – 0,29 µm. Erforderliche Apertur (berechnet) 1,1 – 1,3 bzw. (in der Praxis) 1,3 – 1,4.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 100:1/1,3 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 (trocken)
Vergrößerung: 1000fach

Weißes Licht
Querstreifensystem allenfalls schwach erahnbar.

Grünfilter O III
Beide Streifensysteme deutlich zu sehen. Allerdings kann von einer vollständigen Auflösung nicht unbedingt gesprochen werden.

Blaufilter H-Beta
Nochmals deutlich Verbesserung. Die Punkte können nun als aufgelöst wahrgenommen werden.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 100:1/1,3 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 immergiert
Vergrößerung: 1000fach

Weißes Licht
Geringfügige Verbesserung gegenüber dem trocken verwendeten Kondensor.

Grünfilter O III
Auch hier eine leichte Verbesserung gegenüber dem trockenen Kondensor.

Blaufilter H-Beta
Sehr gute Auflösung beider Systeme.

Wie schon gesagt: Ein großer Vorteil der Filter ergibt sich daraus, dass der gesteigerte Kontrast es erlaubt, die Kondensorapertur so groß wie die Objektivapertur zu machen!

Amphipleura pellucida (Streupräparat, es wurden mehrere Schalen untersucht)

Gitterkonstante: 0,25 µm. Berechnete erforderliche Apertur zur Auflösung der Struktur: 1,3. Nach GÖKE gelingt die Auflösung allerdings auch mit den allerbesten Objektiven nur im Dunkelfeld.

Amphipleura pellucida gilt als die Diatomee mit der feinsten im Lichtmikroskop noch auflösbaren Struktur.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 100:1/1,3 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 (trocken)
Vergrößerung: 1000fach

Weißes Licht
Keine Auflösung erkennbar, die Schalen erscheinen innerhalb der Umgrenzung leer.

Grünfilter O III
Erste Spuren eines Systems von Querstreifen mehr erahnbar als sichtbar.

Blaufilter H-Beta
Querstreifen deutlich zu sehen, allerdings keine wirklich vollständige Auflösung.

>>> Objektiv: Zeiss Planapo 100:1/1,3 Öl
Achromatisch-aplanatischer Kondensor NA = 1,4 immergiert
Vergrößerung: 1000fach

Weißes Licht
Keine Auflösung, höchstens hie und da ein Hauch von Struktur erkennbar.

Grünfilter OIII
Querstreifen deutlich zu sehen – der Kondensor kann dazu sogar etwas abgeblendet werden.

Blaufilter H-Beta
Querstreifen aufgelöst, Kontrast aber wieder etwas schwächer als im Grünlicht.

Hier stößt meine Ausrüstung ganz offensichtlich an ihre Leistungsgrenze, was die visuelle Beobachtung betrifft.

Literatur:

*) GÖKE Gerhard, Moderne Methoden der Lichtmikroskopie, Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 19881

Gunther Chmela

P.S. Ich bitte um Entschuldigung für die Fehlformatierung gegen Ende des Protokolls (durchgehende Unterstreichung). Sie ist mit der Änderungsfunktion nicht zu korrigieren.

G.Ch.

P.P.S. So, jetzt hab ich es doch geschafft. Man lernt halt nie aus - nicht am Mikroskop und nicht am Computer.

G.Ch.

Piper · Februar 23, 2011, 18:28:00 NACHMITTAGS

[das würde mich interessieren, kann man das ausser in visuellen Tests auch in Bildern zeigen ?]
Hallo,
man kann im Falle von Amphipleura pellucida bei Beleuchtung im sichtbaren Spektralbereich eine feine Streifung nicht nur sehen, sondern auch fotografieren; bei dieser Aufgabenstellung kann die Erkennbarkeit dieser Streifen durch eine Filterung mit schmalbandigen (wichtig!) monochromatischen Filtern verbessert werden, vor allem bei Verwendung kurzer Wellenlängen (blaugrün oder grün). Wer den Mikrokosmos im Bestand hat, kann ein entsprechendes Beispielfoto in unserem dort veröffentlichen Beitrag finden. Wer den Mikrokosmos nicht abonniert hat, kann im Internet den folgenden Link anwählen:
http://www.microscopy-today.com/jsp/search/groupsearch.jsf
Hier ist ein Beitrag zum selben Thema in Englisch hinterlegt. Die dortige Fig. 8 zeigt die Streifung (leider etwas komprimiert und daher weniger scharf abgrenzbar als im Original).
Alle sonstigen Aspekte hat Herr Chmela m.E. schon angesprochen.
Schöne Mikrogrüße
Jörg Piper

Piper · Februar 23, 2011, 18:34:52 NACHMITTAGS

Kleiner Nachtrag:
Der angegebene Link führt nicht direkt zu der PDF-Datei, obwohl er so im Broswer-Adressfeld angezeigt wird. Man muss doch die Homepage des Journals anwählen: www.microscopy-today.com und dort auf das abgebildete Titelbild mit einem Diatomeen-Vierersplit clicken. Dann kommt man auf ein Inhaltsverzeichnis. Im zuoberst erscheinenden "Feature-Artikel" die "PDF" anclicken. Dann kann man den Beitrag lesen und bei Bedarf auch gratis herunterladen.
Jörg Piper