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Lichtmikroskope für Spezialanwendungen

Eine Reihe von Mikroskopen wurde für Spezialanwendungen entwickelt. Eines davon ist das Stereomikroskop, das eigentlich aus zwei schwächeren Mikroskopen besteht, die über der Probe zusammengeführt werden. Mit diesem Gerät erhält man ein nicht seitenverkehrtes, dreidimensionales Bild.

Beim Ultraviolettmikroskop wird statt des sichtbaren Lichtes ultraviolettes Licht verwendet. Damit erreicht man entweder eine bessere Auflösung aufgrund der kürzeren Wellenlänge oder die Hervorhebung bestimmter Einzelheiten durch selektive Absorbtion bei unterschiedlichen Wellenlängen des ultravioletten Spektrums. Weil kürzere ultraviolette Strahlen Glas nicht durchdringen, besteht das optische System dieser Geräte im Normalfall aus Quarz, Fluorit oder mit Aluminium bedampften Spiegeln. Ultraviolettes Licht ist für das menschliche Auge nicht sichtbar. Deshalb wird das Bild durch Fluoreszenzwirkungen (siehe Lumineszenz), Photographie oder elektronische Abtastung sichtbar gemacht. Das Ultraviolettmikroskop wird in der medizinischen Forschung eingesetzt.

In der Gesteinskunde werden Polarisationsmikroskope eingesetzt, um die mineralischen Bestandteile von Eruptivgestein und Metamorphit zu bestimmen. Außerdem ermittelt man damit den quantitativen Gehalt der Mineralien in diesen Gesteinen. Dieser Mikroskoptyp enthält ein Nicol’sches Prisma oder eine andere Einrichtung zur Polarisierung des Lichtes (siehe Optik: Polarisation des Lichtes). Ein weiteres Nicol’sches Prisma oder anderer Analysator bestimmt die Polarisierung des Lichtes, nachdem es die Probe durchdrungen hat. Mit Hilfe eines drehbaren Tisches kann man bei der entsprechenden Einstellung die von der Probe verursachte Änderung der Polarisierung erkennen.

Beim Dunkelfeldmikroskop erfolgt die Beleuchtung der Probe in Form eines hohlen, sehr intensiven Lichtkegels. Das Sichtfeld des Objektivs liegt im dunklen Teil des Kegels und nimmt deshalb nur das von der Probe gestreute Licht auf. Daher erscheinen die leeren Teile der Probe als dunkler Hintergrund. Die zu untersuchenden Objekte leuchten dagegen hell. Diese Form der Beleuchtung eignet sich für durchsichtiges, ungefärbtes biologisches Material und für kleinste Objekte, die man bei normaler Beleuchtung unter dem Mikroskop nicht erkennen kann.

Beim Phasenkontrastmikroskop wird die Probe wie beim Dunkelfeldmikroskop mit einem hohlen Lichtkegel beleuchtet. Allerdings ist hier der Lichtkegel enger und reicht in das Sichtfeld des Okulars hinein. Im Objektiv befindet sich ein ringförmiges Plättchen (Phasenring), das einmal die Lichtintensität verringert und zum anderen eine Phasenverschiebung um ein Viertel der Wellenlänge verursacht. Durch diese Form der Beleuchtung werden kleinste Änderungen der Brechungszahl bei durchsichtigen Proben sichtbar. Phasenkontrastmikroskope eignen sich besonders gut zur Untersuchung von lebendem Gewebe und werden daher häufig in der Medizin und Biologie eingesetzt.

Mit Hilfe des Nahfeldmikroskops kann man sogar Einzelheiten erkennen, die etwas kleiner sind als die Wellenlänge des Lichtes. Ein Lichtstrahl wird durch ein sehr kleines Loch geleitet. Der Strahl wird dabei in einem Abstand, der der Hälfte des Lochdurchmessers entspricht, über die Probe geführt, bis man ein vollständiges Bild erhält.

Mit Hilfe der so genannten Nahfeld-Raman-Mikroskopie lassen sich sogar Auflösungen von 20 Nanometern erreichen. Im Mittelpunkt steht dabei ein extrem spitz zulaufender Golddraht. An dessen Ende wird mit Hilfe eines Laserstrahls ein elektrisches Feld erzeugt. Beim Führen der Spitze über die Oberfläche des Beobachtungsobjektes kommt es bei genügend nahem Abstand zu einem Streueffekt, der auch als Ramanstreuung bezeichnet wird. Das so entstandene Streu- oder Ramanlicht enthält ausreichend Informationen, um daraus ein detailliertes Abbild der Probe zu erzeugen.