Dazu gehören die vertrauten optischen Geräte, ebenso wie moderne Rasterelektronenmikroskope.
Klassisches Durchlicht-Mikroskop in einem Biologielabor
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| Ein Mikroskop ist ein Gerät, das es erlaubt, Objekte stark vergrößert anzusehen oder bildlich darzustellen. Dabei handelt es sich meist um Objekte bzw. die Struktur von Objekten, deren Größe unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges liegt. Mikroskope sind ein wichtiges Hilfsmittel z. B. in der Biologie und Medizin. Die physikalischen Prinzipien, die für den Vergrößerungseffekt ausgenutzt werden, können sehr unterschiedlicher Natur sein. Es gibt Lichtmikroskope, Elektronenmikroskope und Rastersondenmikroskopie. [1] |
| Lichtmikroskope sind Mikroskope, die stark vergrößerte Bilder von kleinen Strukturen oder Objekten mit Hilfe von Licht erzeugen. Die Vergrößerung erfolgt gemäß den Gesetzen der Optik unter Ausnutzung von Lichtbrechung an Glaslinsen. Lichtmikroskopie kann mit „einfachen“ oder mit „zusammengesetzten“ Mikroskopen durchgeführt werden. Heutige Mikroskope sind typischerweise „zusammengesetzte Mikroskope“, sie erreichen mehr als 200-fache Vergrößerung. Bei optimaler Gerätebeschaffenheit lassen sich mit klassischer Lichtmikroskopie, wie sie im Wesentlichen im 19. Jahrhundert entwickelt wurde, bestenfalls Objekte voneinander unterscheiden, die 0,2 bis 0,3 µm oder weiter voneinander entfernt sind. Die erzielbare Auflösung ist dabei nicht durch die verfügbare Qualität der Geräte, sondern durch physikalische Gesetze bestimmt. Sie hängt unter anderem von der Wellenlänge des verwendeten Lichts ab. [2] |
| Ein Elektronenmikroskop ist ein Mikroskop, welches das Innere oder die Oberfläche eines Objekts mit Elektronen abbilden kann. Wie bei klassischen Lichtmikroskopen ist auch hier das Auflösungsvermögen von der verwendeten Wellenlänge abhängig. Da die Materiewelle, die schnellen Elektronen zugeordnet werden kann, eine sehr viel kürzere Wellenlänge besitzt als sichtbares Licht, kann mit einem Elektronenmikroskop eine deutlich höhere Auflösung, derzeit etwa 0,1 nm, erreicht werden (Lichtmikroskop etwa 200 nm). In den 1960er Jahren wurde erstmals atomare Auflösung erreicht. [3] |
| Als Rasterelektronenmikroskop bezeichnet man ein Elektronenmikroskop, bei dem ein Elektronenstrahl in einem bestimmten Muster über das vergrößert abzubildende Objekt geführt (gerastert) wird und Wechselwirkungen der Elektronen mit dem Objekt zur Erzeugung eines Bildes des Objekts genutzt werden. Die typischerweise mit einem Rasterelektronenmikroskop erzeugten Bilder sind Abbildungen der Objektoberflächen. Die mit einem Rasterelektronenmikroskop erzeugten Bilder weisen im Vergleich zu Bildern, die mit lichtoptischen Durchlichtmikroskopen erzeugt werden, eine höhere Schärfentiefe auf. Das Auflösungsvermögen ist außer vom Strahldurchmesser natürlich stark von der Probe und dem gewählten Abbildungssignal abhängig und beträgt bei günstigen Verhältnissen typisch um 1 bis 2 nm. Der damit maximale sinnvolle Vergrößerungsfaktor liegt etwa bei 1.000.000, während dieser bei der Lichtmikroskopie bei etwa 2.000 liegt. [4] |
| Rastersondenmikroskopie ist der Überbegriff für alle Arten der Mikroskopie, bei welchen das Bild nicht mit einer optischen oder elektronenoptischen Abbildung (Linsen) erzeugt wird wie beim Lichtmikroskop oder dem Rasterelektronenmikroskop, sondern über die Wechselwirkung einer sogenannten Sonde mit der Probe. Die zu untersuchende Probenoberfläche wird mittels dieser Sonde in einem Rasterprozess Punkt für Punkt abgetastet. Die sich für jeden einzelnen Punkt ergebenden Messwerte werden dann zu einem digitalen Bild zusammengesetzt. Durch dieses Verfahren können Auflösungen bis zu 10 pm erreicht werden (Atome haben eine Größe im Bereich von 100 pm). Lichtmikroskope sind durch die Wellenlänge des Lichts beschränkt und erreichen in der Regel nur Auflösungen von ca. 200 bis 300 nm, also etwa der halben Wellenlänge des Lichts. Beim Rasterelektronenmikroskop verwendet man deshalb statt Licht Elektronenstrahlung. Hier kann die Wellenlänge durch Erhöhung der Energie zwar theoretisch beliebig klein gemacht werden, allerdings wird dann der Strahl so „hart“, dass er die Probe zerstören würde. Die Entwicklung der Rastersondenmikroskope seit Beginn der 1980er Jahre war aufgrund der deutlich verbesserten Auflösung von weit unter 1 μm eine wesentliche Voraussetzung für die explosionsartige Entwicklung der Nanowissenschaften und der Nanotechnologie seit Mitte der 1990er Jahre. [5] |
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| Daten |
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Erfasst werden Mikroskope weltweit mit ... Anzahl: etwa ... Datensätze. |
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| Quellen und Material |
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| Wikipedia (de) – Listen |
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| Wikipedia (en) – Listen |
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