Materialmikroskope / Metallografie

Die Auflichtmikroskopie ist ein Verfahren der Mikroskopie.

Im Gegensatz zum Durchlichtmikroskop wird die betrachtete Probe bei der Auflichtmikroskopie nicht durchstrahlt. Im Auflichtmikroskop wird die Probe aus der Richtung des Objektivs, oft durch das Objektiv selbst, beleuchtet. Wie bei der Durchlichtmikroskopie gibt es auch bei der Auflichtmikroskopie zwei verschiedene Konstruktionsansätze: die aufrechtstehende sowie die inverse Bauweise. Beiden Bauweisen ist die Köhlersche Beleuchtung gemeinsam. Aufrechtstehende Auflichtmikroskope haben einen ähnlichen Aufbau wie typische Durchlichtmikroskope. In der Regel ist das Lichthaus (Halogen oder LED) hinten am Mikroskop befestigt. Das Licht wird durch die Leuchtfeldblende hindurch in einen Bereich geleitet, in dem Farb- und Reduktionsfilter eingesetzt werden können. Danach passiert das Licht die Aperturblende des Kondensors und trifft daraufhin durch einen halbdurchlässigen Spiegel, der den größten Anteil des Lichts in Richtung des Objektivs umlenkt. Von dort wird es durch das Objektiv auf das Objekt fokussiert. Von diesem wird das Licht reflektiert, und es durchläuft erneut das Objektiv. Das Licht durchläuft wieder den halbdurchlässigen Spiegel und wird in Richtung der Okulare umgelenkt. Nach dem Passieren der Okulare trifft das Licht auf die Netzhaut des Betrachters. Bei den inversen Auflichtmikroskopen stellt der Objekttisch üblicherweise den höchsten Punkt des Gerätes dar. Das Objekt liegt mit der zu mikroskopierenden Fläche nach unten auf dem Objektteller und wird auch von unten bestrahlt. Ansonsten sind Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang prinzipiell gleich, nur eben um 180° gedreht.

Die Auflichtmikroskopie findet besonders bei lichtundurchlässigen Objekten wie in der Metallographie, Anwendung; auch bei der Fluoreszenzmikroskopie hat sie Vorteile und wird dabei angewendet.

In der Medizin findet das Verfahren Verwendung bei der Dermatoskopie, bei der Dermatologen Hautveränderungen ihrer Patienten durch ein Hand-Auflichtmikroskop begutachten. In der Mineralogie wird die Auflichtmikroskopie zur Identifizierung von Erzmineralen verwendet, wobei Eigenschaften wie Bireflektanz, Innenreflexe und Reflexionsgrad bestimmt werden. In der Geologie ist sie eine wichtige Methode in der Kohlenpetrographie.

Hellfeldmikroskopie: Das Objekt wird meist im Durchlichtverfahren beleuchtet. Dargestellt werden vor allem farbige Präparate.Die bei der Hellfeldmikroskopie übliche Vergrößerung ist beim Lichtmikroskop bis zu 1:1000

Dunkelfeldmikroskopie: Sie führt zu einem dunklen Bildhintergrund, vor dem sich die zu beobachtenden Strukturen hell abheben. Dadurch können von durchsichtigen Objekten mit nur sehr geringem Kontrast dennoch gut aufgelöste, kontrastreiche Bilder erzeugt werden, ohne dass eine vorherige Färbung des Präparats erforderlich ist.. in Abgrenzung zur Dunkelfeldmikroskopie wird die Technik der „normalen“ Lichtmikroskopie als Hellfeldmikroskopie bezeichnet.Das Prinzip der Dunkelfeldmikroskopie beruht darauf, dass Objekte Licht nicht nur absorbieren, sondern auch immer einen Teil des Lichtstrahls ablenken. Wenn die Beleuchtung so eingestellt ist, dass die direkten Lichtstrahlen am Objektiv des Mikroskops vorbeigehen, sieht der Betrachter nur das abgelenkte Licht.

Polarisationsmikroskop: Ist ein Lichtmikroskop, das polarisiertes Licht zur Abbildung verwendet. Es wird zur Untersuchung optisch anisotroper (doppelbrechender) Objekte eingesetzt. Dieses können Kristalle oder Mineralien mit entsprechendem Kristallgitteraufbau sein (Eigendoppelbrechung) oder auch isotrope Materialien, auf die mechanische Kräfte einwirken (Spannungsdoppelbrechung). Als dritte Gruppe sind Materialien zu nennen, die aufgrund ihrer Anordnung und Orientierung doppelbrechende Eigenschaften entwickeln (Formdoppelbrechung bei biologischen oder polymeren Objekten) Das Polarisationsmikroskop hat zwei Polarisationsfilter und einen drehbaren Objekttisch.

Differentialinterferenzkontrast: Differential-Interferenz-Kontrast oder Nomarski-Kontrast, abgekürzt DIK oder DIC von englisch differential interference contrast) ist eine Methode der Lichtmikroskopie, die Unterschiede in der optischen Weglänge im betrachteten Objekt in Helligkeitsunterschiede des Bildes umwandelt. Dadurch können transparente Phasenobjekte sichtbar gemacht werden. Im Auflicht gibt der Bildkontrast die Änderungen der Oberflächenmorphologie wieder. Im Durchlicht entstehen plastische Bilder des Objekts. Dabei beruht der Bildkontrast auf lokalen Variationen der optischen Weglänge des Lichts in der Probe. Das Bild entspricht also der lokalen Änderung des Brechungsindex der Probe (daher die Bezeichnung "differentieller" Bildkontrast).

Fluoreszenzmikroskopie: Sie beruht auf dem physikalischen Effekt der Fluoreszenz, bei dem Fluoreszenzfarbstoffe (Fluorochrome) mit Licht einer Wellenlänge angeregt werden und dadurch wenige Nanosekunden später Licht einer anderen Wellenlänge abstrahlen; durch spezielle Filter wird sichergestellt, dass nur das abgestrahlte Licht beobachtet wird. Manche Stoffe sind selbst fluoreszent (autofluoreszent), eine Färbung ist dann nicht erforderlich. Andere können mit bestimmten Fluoreszenzfarbstoffen spezifisch angefärbt werden, so dass zu untersuchende Strukturen sehr selektiv und mit hohem Kontrast dargestellt werden. In biomedizinischen Anwendungen hat außerdem die Immunfluoreszenz weite Verbreitung gefunden, eine Spezialform der Immunhistochemie, bei der spezifische Antikörper mit Fluoreszenzfarbstoffen gekoppelt werden. Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung ist eine Technik zum mikroskopischen Nachweis von größeren DNA-Abschnitten. Die genannten Möglichkeiten machen die Fluoreszenzmikroskopie zu einem sehr vielseitig einsetzbaren Verfahren. Neben der klassischen Fluoreszenzmikroskopie gibt es einige weiterentwickelte mikroskopische Anwendungen, etwa die konfokale Laserscanningmikroskopie.

Phasenkontrast: Dieses Verfahren ist ein Abbildungsverfahren in der Lichtmikroskopie. Dabei wird ausgenutzt, dass sich neben der Amplitude auch die Phase von Lichtwellen beim Durchgang durch ein Medium abhängig von seinem Brechungsindex verändert. So ist eine direkte Abbildung von Strukturen möglich, die nur einen geringen Eigenkontrast aufweisen und bei Hellfeldmikroskopie nur mit künstlicher Einfärbung sichtbar wären. Weit verbreitet ist die Phasenkontrastmikroskopie bei der Untersuchung biologischer Proben, die sich nur geringfügig in ihrer Dichte unterscheiden. Um diese Phasenverschiebung in Helligkeitsunterschieden darstellen zu können, sind in einem Phasenkontrastmikroskop ein Phasenring im Objektiv sowie eine Ringblende in der Kondensorlinse eingebaut. Die Ringblende beschränkt den Lichteinfall auf die Probe auf einen bestimmten Einfallswinkel. Befindet sich kein Präparat unter dem Mikroskop, so trifft das gesamte durch die Ringblende einfallende Hintergrundlicht auf den Phasenring. Dieser besteht aus einem Material, welches das Licht dämpft und seine Phase gleichzeitig um 90° verschiebt.