3 Mikroskopieverfahren, die Gewöhnliches in Bemerkenswertes verwandeln

Um welches Objekt handelt es sich in dieser Aufnahme? Es ist eine extreme Nahaufnahme einer Fotoausrüstung, die von Xie Rui, einem Mikroskopiker, aufgenommen wurde. Mit den leuchtenden Farben und komplexen Mustern ist es auch ein hervorragendes Beispiel dafür, wie mittels Mikroskopie alltägliche Gegenstände in etwas visuell Beeindruckendes verwandelt werden können!

Der Evident Global Image of the Year (IOTY) Scientific Award zeichnet die weltweit besten lichtmikroskopischen Aufnahmen aus. In den vergangenen vier Jahren lag das Augenmerk dieses Preises auf den Biowissenschaften. Der IOTY 2022 wurde nun auf den Bereich der Materialwissenschaften ausgeweitet, um die Vielfalt der wissenschaftlichen Forschungsarbeiten zu zeigen.

Die verborgene Schönheit in alltäglichen Gegenständen sichtbar machen

Frühere IOTY-Einsendungen aus dem Bereich der Materialwissenschaften haben gezeigt, dass selbst die schwierigsten Proben mit den richtigen Techniken hervorragend wiedergegeben werden können. Um noch mehr Mikroskopiker der Materialwissenschaften zu motivieren, ihre künstlerische Seite zu entdecken, stellen wir drei bemerkenswerte Beispielaufnahmen vor und erklären, wie sie mit Kontrastverfahren erfasst wurden.

Aufruf an alle Mikroskopiker mit künstlerischem Talent

Sie können diese Beleuchtungsmethoden verwenden, um wunderschöne Bilder zu erstellen, und dann bis zu drei Ihrer besten Aufnahmen einreichen, um einen der großartigen Preise unseres IOTY 2022 Awards zu gewinnen. Diese Aufnahmen sind wahre Hingucker und können als Hintergrundbilder auf einen Computer oder ein Mobilgerät heruntergeladen werden.

1. Differenzieller Interferenzkontrast (DIC)

Dieses atemberaubende Bild zeigt die Oberfläche eines transparenten Kristalls. Obwohl ein Kristall für das menschliche Auge makellos glatt aussieht, werden mit der DIC-Mikroskopie winzige Merkmale sichtbar, die normalerweise unsichtbar sind. Dies verhält sich in gewisser Weise wie mit den Satellitenfotos der geheimnisvollen Nazca-Linien in Peru, die solange nicht sichtbar sind, bis sie auf eine bestimmte Weise betrachtet werden.

Mit der DIC-Technik können winzige Höhenunterschiede durch Farbkontrast hervorgehoben werden, indem polarisiertes Licht durch ein DIC-Prisma geteilt wird. Diese Lichtstrahlteilung wird an der Oberfläche des Prüfteils reflektiert, wobei Höhenunterschiede die Eigenschaften des Lichts verändern. Die Diskrepanz kann dann in einem DIC-Bild betrachtet werden, das die Illusion von drei Dimensionen erzeugt, indem es Höhenunterschiede durch Farbe und Intensität hervorhebt.

Diese Methode kann bei der Bewertung von Proben mit sehr kleinen Höhenunterschieden innerhalb ihrer Form helfen, z. B. bei Magnetköpfen, Mineralien, Hartplattenoberflächen, polierten Waferoberflächen und metallurgischen Strukturen.

2. Dunkelfeld

Auch wenn jede Schneeflocke einzigartig ist, besitzen sie dennoch alle eine gemeinsame Grundform, die nur selten abweicht: Schneeflocken weisen immer eine sechseckige Struktur auf, wie in diesem spektakulären Beispiel zu sehen ist. Dieses Bild, aufgenommen mittels Dunkelfeldmikroskopie, zeigt die leuchtende Form eines natürlichen Schneekristalls, der als sternförmige Sternplättchen bekannt ist. Er zeichnet sich durch die sechs breiten Arme aus, die eine sternförmige Form bilden. Da es sich um einen Schneekristall handelt, der sehr hitzeempfindlich ist, musste der Fotograf ihn kühl halten und sogar vor der Energie von Lichtquellen schützen, damit er nicht schmilzt. Das macht das Bild noch außergewöhnlicher.

Die Dunkelfeld-Mikroskopie verwendet Schräglichtbeleuchtung, um den Kontrast bei Proben zu verbessern, die unter Standard-Beleuchtungsbedingungen schwer zu sehen sind. Diese Technik entfernt den ungestreuten Lichtstrahl von der Probe, sodass das Feld um die Probe herum dunkel ist und nur die Ränder des Kristalls beleuchtet werden. Die Probe wird schräg von einem Ringlicht beleuchtet, das im resultierenden Bild nicht sichtbar ist, da es nicht vom Objektiv erfasst wird. Dies führt zu auffälligen Aufnahmen von hellen Objekten auf einem sehr dunklen Hintergrund und bietet einen hohen Kontrast für Proben, die normalerweise schwer zu sehen sind.

Mit dieser Mikroskopietechnik kann der Bediener selbst kleinste Kratzer oder Unvollkommenheiten erkennen. Mineralische und chemische Kristalle, kolloidale Partikel, Staubproben, dünne Scheiben von Polymeren und Keramiken mit winzigen Einschlüssen, Porositätsschwankungen oder Brechungsindexgradienten sind gute Kandidaten für die Dunkelfeld-Beleuchtung.

3. Polarisation

Ist dieses Bild nicht faszinierend? Es zeigt die federartigen Formationen von Kalium- und Eisensulfaten mit polarisierter Lichtmikroskopie. Diese Sulfate kristallisieren, wenn sich Atome oder Moleküle durch Keimbildung und Wachstum zu einem organisierten Festkörper zusammenfügen. Kristallisation kann man sehen, wenn sich Schneeflocken aus gefrierendem Wasserdampf in den Wolken bilden oder wenn man einen Handwärmer knickt und dieser zu kristallisieren beginnt und Wärme abgibt.

Die Polarisationslichtmikroskopie ist eine kontrastverstärkende Technik, mit der die Zusammensetzung und dreidimensionale Struktur von anisotropen Proben beurteilt werden kann, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wenn sie aus verschiedenen Richtungen betrachtet werden. Bei dieser Technik wird polarisiertes Licht durch einen Satz von zwei Filtern (Analysator und Polarisator) erzeugt.

• Der Polarisator befindet sich im Strahlengang vor der Probe.
• Der Analysator wird nach der Probe in den Strahlengang eingeführt.

Die meisten Festkörper sind anisotrop und haben optische Eigenschaften, die je nach Ausrichtung des einfallenden Lichts variieren. Polarisationsmikroskopie kann verwendet werden, um einen spezifischen Kontrast oder eine spezifische Färbung entsprechend den Brechungseigenschaften einer Probe zu erzeugen.

Sie können diese Technik verwenden, um die Eigenschaften verschiedener Substanzen, wie metallurgischer Strukturen, Mineralien und Flüssigkristallbildschirmen (LCD) und Halbleitermaterialien hervorzuheben.

In der Mikroskopie gibt es viele Möglichkeiten, den Kontrast zu optimieren, insbesondere von kontrastarmen Proben (wie transparenten oder ungefärbten Proben) oder von Proben mit unterschiedlichem Brechungsindex, je nach Ausrichtung des Lichts. Dunkelfeld- und Polarisationstechniken eignen sich besonders gut für Mikroskopie-Einsteiger und gelten allgemein als gute Grundlage für jeden!

Noch mehr erstaunliche Hintergrundbilder zum Herunterladen!

Ein neues Aufrecht- oder Stereomikroskop gibt es zu gewinnen

Haben Sie bereits mikroskopische Aufnahmen gemacht, die Sie für gelungen halten oder fühlen Sie sich inspiriert, selbst welche anzufertigen? Sie haben noch Zeit, Ihre Aufnahmen für den 2022 Global Image of the Year Scientific Light Microscopy Award einzureichen! Teilnahmeschluss ist der 31. März 2023 um 12.00 Uhr (JST) [30. März 2023 um 22:00 Uhr (EST)].

Weitere Informationen zum IOTY 2022 finden Sie auf unserer IOTY Website.

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