Frage zur Infrarot-/Wärmestrahlung beim Mikroskopieren

Peter V. · Juni 11, 2011, 21:40:58 NACHMITTAGS

Hallo!

Als "Mikroskopsammler" kaufe ich häufiger Mikroskope bei ebay, deren Vorgeschichte man ja nicht immer kennt. So kann es durchaus mal sein, dass ein möglicherweise werkseitig verbauter IR-Filter fehlt, was man gar nicht bemerrkt, da man nicht weiss, ob und wo dort überhaupt einer hingehört.

Und nicht alle Mikroskope sind ja werkseitig mit IR-Filtern ausgestattet, so ist mir das Vorhandensein solcher Filter bei Mikroskopen mit Glühlampenbeleuchtung oder niedrigenergetischen Halogenleuchten bis 30 Watt bislang nicht aufgefallen ( allerdings zerlege ich auch nicht all meine Mikroskope ).

In diesem Zusammenhang stellen sich mir einige Fragen:

1) Gibt es ( wenn auch nur als grobe Richtgröße ) eine Wattzahl, ab der ein IR-Flter erforderlich ist bzw. "überlicherweise" zum Einsatz kommt?

2) Ist auch bei kurzzeitigen Mikroskopieren eine Gefährdung der Augen gegeben, falls ein solcher Filter fehlt? Mit kurzzeitig meine ich gelegentliches Mikroskopieren über vielleicht 1/2 Stunde mit einer maximal 100 W-Halogenlichtquelle ( die natürlich nicht immr bis zum Anschlag aufgedreht wird ).

3) Bei sehr lichtschluckenden Verfahren ( Pol, DIK ) besteht ja oft die Notwendigkeit, die Helligkeit sehr stark hochzuregeln. Gehe ich recht in der Annahme, daß hierbei zwar die Intensität des sichtbaren Lichtes vergleichsweise gering ist ( deshlab ja die Notwendigkeit, hochzuregeln ), die IR-Strahlung aber "voll" durchkommt?

4) Gibt es eine Möglichkeit, zu testen, ob im Mikroskop ein IR-Filter verbaut ist? In manchen Lampenhäusern finden sich ja "irgendwelche" unbeschrifteten Scheiben, bei denen man nicht weiss, ob es einfach "nur Glas" oder ein IR-Filter ist.

5) Wenn ich nicht sicher bin, ob ein notwendiger Flter fehlt, schadet es ja vermutlich nichts, einen zusätzlichen Filter in den Strahlengang zu bringen.
Was nimmt man denn da? Gängig sind ja wohl die Schott KG-Filter. Allerdings erschließt sich mir beim Betrachten der Spektrogramme nicht so ganz der Unterschied zwischen den Filtern, zumindest sind die Spektrogrammkurven sehr ähnlich. Und: Welche "Dicke" des Glases?

http://www.pgo-online.com/de/katalog/kurven/optische_glasfilter/KG1-KG5_2001100KG.html

6) Kann man der Einfachheit halber solche Filter einfach auf dem Lichtaustritt am Mikroskopfuß legen?

und zuletzt:

7) Wo bekommt man solche Filter??? Oder ist es sinnvoll, gleich einen kombinirten IR- und UV-Flter zu nehmen? Wenn ja, wäre ich für eine ganz konkrete Empfehlung eines sicheren kombinierten UV-IR-Sperrfilter dankbar.
Fragen über Fragen.....

Herzliche Grüße
Peter

Frank D. · Juni 11, 2011, 23:40:28 NACHMITTAGS

Hallo Peter,

ohne jetzt auf die einzelnen Fragen eingehen zu können, sollte man zwischen den reinen Wärmeschutzgläsern (z.B das Jena W302) und den Rot- bzw. IR-Dämfpungsfiltern unterscheiden.

Zu den letzteren gehören z.B die KG-KaltGläser oder das BG38 Rot-Dämpfungsfilter, die mit ihren verschiedenen Sperrbereichen den langwelligeren Teil einer Strahlungsquelle mehr oder weniger unterdrücken. Allerdings sind sie nicht für die Energieabsobtion einer starken Wärmequelle geeignet und würden, im schlimmsten Fall, nach einigen Sekunden bersten. Diese Gläser dienen also hauptsächlich der Rot-/IR-Unterdrückung in der Fotografie, dem Präparateschutz oder der Rot-Blockung in der FL-Mikroskopie.

Die absorbierenden grünen Wärmeschutzgläser oder die Wärme reflektierenden Filter fallen, je nach Energiegehalt, Abstand der Lichtquelle und Empfindlichkeit der Optik, unterschiedlich aus und sollten an das System angepasst sein.

Vielleicht noch etwas zu Frage 4; ich benutze zur Überprüfung von eingebauten Filtern ein kleines IR-Nachtsichtgerät (Leitz-Komponenten in einem Kärcher Staubsaugerrohr

) und für den schnellen Test an losen Filtern einen berührungslosen dig. Temperaturmesser.
Der Versuchsaufbau wäre: Das zu messende Filter vor eine Glühlampe halten und dahinter die Temperatur messen. Nur kurz, und danach eine Kontrollmessung mit einer Glasscheibe. Die gemessene Temperaturdifferenz ist ein Anhaltspunkt für die Wärmeblockung.

Liebe Grüße
Frank

Holger Adelmann · Juni 12, 2011, 01:26:38 VORMITTAG

Lieber Peter,
nachfolgend ein paar Antworten zu Deinen Fragen.

1) Gibt es ( wenn auch nur als grobe Richtgröße ) eine Wattzahl, ab der ein IR-Flter erforderlich ist bzw. "überlicherweise" zum Einsatz kommt?
Ich denke der sollte immer verwendet werden (bestimmt ab 20 Watt), da die Abgabe von Infrarotstrahlung bei einer Glühlampe prozentual sogar noch grösser ist als der des sichtbaren Lichtes - der Graue Star wartet sonst...

2) Ist auch bei kurzzeitigen Mikroskopieren eine Gefährdung der Augen gegeben, falls ein solcher Filter fehlt? Mit kurzzeitig meine ich gelegentliches Mikroskopieren über vielleicht 1/2 Stunde mit einer maximal 100 W-Halogenlichtquelle ( die natürlich nicht immr bis zum Anschlag aufgedreht wird ).
Ja, siehe oben

3) Bei sehr lichtschluckenden Verfahren ( Pol, DIK ) besteht ja oft die Notwendigkeit, die Helligkeit sehr stark hochzuregeln. Gehe ich recht in der Annahme, daß hierbei zwar die Intensität des sichtbaren Lichtes vergleichsweise gering ist ( deshlab ja die Notwendigkeit, hochzuregeln ), die IR-Strahlung aber "voll" durchkommt?
Die IR Strahlung wird ebenso wie das sichtbare Licht geschwächt aber der Polarisator bekommt das ganze 'Fett' weg, und evt leiden auch die kondensorseitigen DIC Prismen.

4) Gibt es eine Möglichkeit, zu testen, ob im Mikroskop ein IR-Filter verbaut ist? In manchen Lampenhäusern finden sich ja "irgendwelche" unbeschrifteten Scheiben, bei denen man nicht weiss, ob es einfach "nur Glas" oder ein IR-Filter ist.
Die üblicherweise verbauten Wärmeschutzfilter sind leicht grünlich (z.B. KG2), wenn das Filter farblos oder leicht gelblich ist handelt es sich vermutlich um ein UV Schutzfilter (weniger gebräuchlich).

5) Wenn ich nicht sicher bin, ob ein notwendiger Flter fehlt, schadet es ja vermutlich nichts, einen zusätzlichen Filter in den Strahlengang zu bringen.
Was nimmt man denn da? Gängig sind ja wohl die Schott KG-Filter. Allerdings erschließt sich mir beim Betrachten der Spektrogramme nicht so ganz der Unterschied zwischen den Filtern, zumindest sind die Spektrogrammkurven sehr ähnlich. Und: Welche "Dicke" des Glases?
Mehr schadet m.E. nicht, ein KG2/3 mm o.ä. sollte es aber unbedingt immer sein (ich verwende bei allen Stativen 2 Filter). Allerdings haben manche IR Sperrfilter Filter auch eine UV Dämpfung, also dran denken wenn die UV Fluoreszenz damit nicht mehr so brillant ist.

6) Kann man der Einfachheit halber solche Filter einfach auf dem Lichtaustritt am Mikroskopfuß legen?
Warum nicht

7) Wo bekommt man solche Filter??? Oder ist es sinnvoll, gleich einen kombinirten IR- und UV-Flter zu nehmen? Wenn ja, wäre ich für eine ganz konkrete Empfehlung eines sicheren kombinierten UV-IR-Sperrfilter dankbar.

Kombinierte Filter sind erhältlich und meist OK, siehe aber meine Anmerkung zur Fluoreszenz. Die Schott Filter gibt es bei verschiedenen Quellen im Web.
Schau auch mal beim Astrofoto-Zubehör !

Herzliche Grüsse
Holger

Stefan_O · Juni 12, 2011, 07:51:59 VORMITTAG

Hallo Peter,

zu den Bezugsquellen: ich habe meine hier gekauft:
http://www.knightoptical.co.uk/acatalog/FiltersHeat-controloptics-Heatglassfilters.htm
und hier:
http://www.qioptiq-shop.com/Praezisionsoptik/Planoptik/Filter/Waermeabsorptionsfilter.html
Bei letzterem gibt es die KG Filter auch in Kombination mit (N)IR-Schutz:
http://www.qioptiq-shop.com/Praezisionsoptik/Planoptik/Filter/Waermeschutzfilter-CALFLEX-B1-K1-sup-TM-sup.html

Um nicht Geld zu versenken, sollest Du vorher genau überlegen, was Du brauchst. IR-Schutz für die Augen? Wärmeschutz für das Mikroskop? Hier ein Beispiel, für das ich Lehrgeld bezahlt habe:

Beim Astronomie-Bedarf würde ich vorsichtig sein. Die Filter dort mögen zwar das (nahe) IR abschneiden, nicht aber die Wärmestrahlung, auch wenn im Forum hier schon etwas anderes geschrieben wurde. Ein Beispiel ist: http://www.baader-planetarium.de/sektion/s43b/s43b.htm. Dieser Filter schützt nicht vor Wärme, da die Transmision bei 1100nm wieder stark ansteigt. Bei einer 100W Halogen fängt der Polarisator nach ein paar Minuten an zu kochen.

Bisher habe ich nur die KG-Filter als Wärme- und IR-Schutz gefunden und im Einsatz. Der Grünton ist aber nicht unbedingt erwünscht. Wer ungefärbte Alternativen dazu kennt, möge sich melden! Schön wäre ein Hot Mirror der bei 800nm anfängt.

Gruss,
Stefan

Peter V. · Juni 12, 2011, 08:17:48 VORMITTAG

Hallo!

ZitatMehr schadet m.E. nicht, ein KG2/3 mm o.ä. sollte es aber unbedingt immer sein (ich verwende bei allen Stativen 2 Filter).

Was meinst Du mit "2 Filter"? Also 2 Stück KG2/3mm-Filter? Hast Du die dann beide ins Lampenhaus verfrachtet?

In den typischen Leitz-Lampenhäusern ( für Orthoplan etc. ) gibt es einen Filter, der duch eine kleine Schraube gegen Herausfallen oder Entnahme geischert ist. Das ist doch vermutlich ein IR-Flter, oder?

Verwendest Du auch zusätzliche UV-Filter?

Ist es ratsam, evtl. vorhandene Halogenbirnen unklaren Alters bei Gebrauchtmikroskopen auszutauschen, da diese möglicherweise noch ohne UV-Schutz sind?

Und weiss eigentlich jemand, wie es mit dem UV-Schutz der alten NARVA-Haolgenlampen der Jena-Mikroskope aussieht? Die kann man ja wegen der speziellen Bauform ("Justiersockel") nicht so einfach gegen neuere Halogenlampen tauschen.

Wenn ich das richtig sehe, verfügen die alten Mikroskope ( z.B. Ortholux etc. ) trotz ebenfalls teilweise höherer Wattzahlen aber über keinerlei IR-Schutzeinrichtung ( oder habe ich da etwas übersehen? )
Kannte man damals die Gefahren einfach noch nicht?

Herzliche Grüße
Peter

Holger Adelmann · Juni 12, 2011, 10:25:55 VORMITTAG

Ja, Peter, ich verwende immer 2 KG2/3 mm Filter, die ich in den Filterhaltern der Lampenhäuser unterbringe.
In den Leitz Lampenhäusern ist standardmässig in der Nähe des Kollektors ein Schott Wärmeschutzfilter verbaut. Dieser ist aber sehr dünn.
Ich verwende noch zwei zusätzliche, das mag übertrieben erscheinen, ist aber so.

Stefan hat Recht, man muss sich die Filterkurven ansehen. Einige sogenannte IR Sperrfilter haben im sehr langwelligen IR in der Tat wieder einen hohen Durchlass, das ist natürlich nicht ideal.

Eine schöne Zusammenfassung der Filterkurven hat man hier: http://www.optical-filters.com/kg2.html
Noch ausführlicher:
http://www.pgo-online.com/de/katalog/kurven/optische_glasfilter/KG1-KG5_2001100KG.html
http://www.pgo-online.com/de/katalog/kurven/optische_glasfilter/KG1-KG5_10004600KG.html

Die beiden letzten Charts zeigen, dass z.B. der KG2 Filter nur ca 10-20% Transmission von 950 bis 2800 nm hat, bei höheren Wellenlängen geht's sogar noch weiter zurück.

Eine ungünstige Änderung der Lichtfarbe durch die schwach getönten Filter konnte ich bislang weder im DIC, noch im Hellfeld etc. bemerken.

UV Sperrfilter verwende ich bei Halogenlampen nicht, der kurzwellige UV Anteil einer 100 W Halogenlampe ist m.E. viel unkritischer für die visuelle Beobachtung als das IR.
Das schädliche kurzwellige UV <300 nm wird sowieso in den Linsensystemen stark geschwächt, bevor es das Auge erreicht.
UV Licht erzeugt am Auge im Gegensatz zum tief eindringenden IR lediglich eine oberflächliche Konjunktivitis (Bindehautentzündung), die ist als Reizung rasch bemerkbar und hat i.d.R. daher weniger unbemerkte Spätschäden als IR zur Folge.

Anders ist es bei Hg oder Xenon Bogenlampen. Hier ist die Erzeugung von UV im Falle der Fluoreszenz natürlich erwünscht, bei der Auflicht Fluoreszenz i.d.R. auch für die Augen unkritisch.
Vorsicht ist bei der Durchlicht Fluoreszenz angebracht, hier verwendet man sicherheitshalber die Dunkelfeldanregung, die gibt auch kontrastreichere Bilder.

Wenn man die Bogenlampen allerdings als sehr starke Lichtquellen im Durchlichtfall (incl. DIC etc.) verwendet, müssen starke Vorsichtsmassnahmen zum Ausfiltern der beträchtlichen UV und IR Strahlung getroffen werden !

So, ich hoffe die Sache ist nun etwas klarer.

Herzliche Grüsse
Holger

Werner · Juni 12, 2011, 11:35:10 VORMITTAG

Hallo Peter!

Holgers ausgezeichnete Darstellung sagt fast alles, nur noch einige Ergänzungen zu Deinen Fragen:

Den UV-Schutz bei Halogenbirnen gibt es erst seit ein paar Jahren. ALLE alten Halogenlampen senden auch UV (bis etwa 350 nm) aus - glücklicherweise, denn sie sind die einfachste UV-Quelle in diesem Bereich. Diese Lampen haben einen wasserklaren Quarzkolben, die UV-Schutz-Birnen schimmern in einem bläulichen Farbton, ist gut mit dem Auge zu erkennen.
Als Schutzfilter genügt ein Kamera-UV-Schutzfilter irgendwo im Strahlengang.

IR-Schutzfilter: Ich verwende einen grünlichen Wärmeschutzfilter aus einem geschlachteten Diaprojektor, einfach auf den Fuß unter den Kondensor gelegt, um die kleinen Wasserflitzer zu schonen. Bei starken Halogenlampen ist der IR-Filter immer in der Nähe der Birne. Da er die meiste IR-Energie tatsächlich absorbiert, wird er saumäßig heiß und muß demzufolge im Kühlluftstrom (der Lampe) stehen. Die Restenergie tritt eigentlich nur im Fokus des Kondensors in Erscheinung, deshalb das aufgelegte Zusatzfilter.
Der eigentliche Wärmeabsorber sind zweiwertige Eisenionen und die sind nun mal grünlich - höher konzentriert färben sie die grünen Weinflaschen. Dreiwertiges Eisen ist dunkelbraun - auch in Flaschen sichtbar.
Die Eisengläser sind billig in der Herstellung, deshalb industriell verwendet und leicht beschaffbar. Andere farblose IR-Absorber wären teurere Sondergläser und werden gemieden wo es geht.

viele Grüße - Werner

ortholux · Juni 12, 2011, 11:58:19 VORMITTAG

Liebe Dres.,

bzgl. Infrarot habe ich mir bislang wenig Gedanken gemacht. Diese Diskussion stimmt mich allerdings ob meiner Leichtfertigkeit nachdenklich. Zwar haben meine alten Ortholux-Lampenhäuser den leider selten zu bekommenden, aber serienmäßigen Wärmeschutzfilter (http://www.leitz-ortholux.de/komponenten_beleuchtung.php, das zweite Bild). Aber eher, weil ich den kühleren Farbcharakter bevorzuge.

So bin ich bisher davon ausgegangen, daß Infrarot zu spüren sei. Und wenn's zuviel wird, dann wird's eben warm. Offensichtlich ist dem nicht so. Was könnte das denn für Folgen haben, wenn ich meine Nachlässigkeit weiter pflegte?

Nachdenkliche Grüße
Wolfgang

Holger Adelmann · Juni 12, 2011, 12:17:04 NACHMITTAGS

Lieber Wolfgang,
IR macht chronisch eine Linsentrübung - grauer Star. Da wird dann irgenwann eine Kunstlinse fällig.
Auch IR Dosen die nicht in Form von Wärme spürbar sind, sind für die Augenlinse auf Dauer schädlich und beschleunigen die Linsenalterung und Trübung.

Ich bin zwar wirklich nicht der überängstliche Typ, aber gute Filter am Mikroskop müssen sein - immer !

Herzliche Grüsse
Holger

Peter V. · Juni 12, 2011, 13:04:54 NACHMITTAGS

Hallo!

Zitatgrauer Star. Da wird dann irgenwann eine Kunstlinse fällig.

Na ja, wenn man den Trend der letzten 15 Jahre verfolgt, gehört der Austausch der Linse heute ohnehin so selbstverständlich zum Leben wie der Zahnriemenwechsel nach 100.000 km

Derzeit etwa 650.000(!) Patienten pro Jahr in Deutchland. ( O.k., etwas ketzerisch und leicht OT ).

Aber Spass beseite, ist ja ein ernstes Thema:

Gibt es denn einen wirklich guten hochwertigen kombinierten UV- und IR-Filter, quasi den Rundum-Glücklich-Sorglos-Filter für das Mikroskop, einfach auf den Lichtaustriit des Mikroskops, mit der man gerade arbeitet, gelegt? Gerne auch aus dem Astrobereich? Anforderungen: Hohe Qualität ( die Transmissionskurve muss auch beim konkreten Produkt stimmen, nicht nur im Datenblatt ) und keine Transmission im langwelligen IR-Bereich. Offenbar lassen die üblichen Astrofilter IR im langwelligen Bereich wieder durch, über die möglichen biologischen Folgen herrscht aber wohl Uneinigkeit.

Herzliche Grüße
Peter

Stefan_O · Juni 12, 2011, 13:20:05 NACHMITTAGS

Peter, der Link oben geht leider nicht, aber eine mögliche Lösung heisst:

Calflex™ B1/K1 Transmission visible range: avg.>75% 400–660 nm Transmission IR: abs. <10% 760–2600 nm Max. temp. 350 °C

pdf mit Kurven hier: http://www.opticsbalzers.com/index_en.php?TPL=100300&x100000_fileid=30

Ich habe den Filter hier, mir ist aber der obere Durchlassbereich zu eng. Der Filter ist eine Kombinations aus KG und Hot Mirror und bietet Wärme- und IR/UV-Schutz. IR/UV kann ich nicht testen, Wärmeschutz geht gut, zudem ist der Filter dünner als die normalen KG. Anders als vorher beschrieben sehe ich eine Änderung der Lichtfarbe mit KG Filtern.

Gruss,
Stefan

Peter V. · Juni 12, 2011, 13:24:10 NACHMITTAGS

Hallo!

Danke für den Link. Übrigens scheint Deutschland irgendwie Filter-Brachland zu sein.....
Ich hatte mir die Beschaffung solcher Filter einfacher vorgestellt, hätte vermutet, dass solche Filter problemlos über irgendwelche Onlineshops zu bestellen seien.

Noch eine Frage:

Hir mein Lampenhaus des Leica-DMLB.

Ich kann doch davon ausgehen, dass der mit einem roten Punkt markierte Filter der IR-Filter ist ( neben der Kollektorlinse das einzige Glasteil in dem Lampenhaus ).

Herzliche Grüße
Peter

Holger Adelmann · Juni 12, 2011, 14:43:13 NACHMITTAGS

Peter, schau mal hier:
http://www.gerdneumann.net/v2/deutsch/astronomik_l_mc_ir-sperr.html
VG
Holger

Stefan_O · Juni 12, 2011, 14:56:09 NACHMITTAGS

@Holger: Eben das ist wieder einer, der keinen Wärmeschutz hat. Bei 1100 nm gehts wie beim Baader-Filter hoch. Geht also nur in Verbindung mit einem KG-Filter. Astronomiefilter sind zudem selten für hohe Temperaturen ausgelegt.

@Peter: wenn die Filter leicht grünlich getönt ist, wirds der Wärmeschutzfilter sein.

Gruss,
Stefan

Frank D. · Juni 12, 2011, 15:24:58 NACHMITTAGS

Zitat von: Peter V. in Juni 12, 2011, 13:24:10 NACHMITTAGS

...
Ich kann doch davon ausgehen, dass der mit einem roten Punkt markierte Filter der IR-Filter ist ( neben der Kollektorlinse das einzige Glasteil in dem Lampenhaus ).
...

Nein, Du weißt nicht wer da was eingesteckt hat! Prüfe es lieber nach!
Hier noch ein schneller Schnelltest: Die Filterscheibe vor die Infrarot-Fernbedienung halten und beobachten, ob sich was am Fernseher "tut".
(50mm Schlierenglas -sogar 150mm- und 8mm grün aussehendes Glas lassen die IR-Strahlung problemlos passieren, das 2mm KG5 und das W301 dagegen nicht.)
Aber keinesfalls ein KG-Filter direkt vor die Wärmequelle setzen.

Wer noch 20mmØ W301 benötigt, kann sich ja bei mir melden.

MfG
Frank