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Ringförmiges Hellfeld zur Steigerung der Auflösung

Benötigt werden Zentralblenden, die auf irgendeine Weise nahe der Kondensorunterseite angebracht werden, und die zentrierbar sein müssen. Man fertigt sich einen Satz von solchen Blenden aus schwarzem Karton oder schwarzer, undurchsichtiger Folie. Durchmesser 8 bis 22 mm, in Schritten von jeweils 2 mm mehr. Genauigkeitsfanatiker können auch 1-mm-Schritte wählen.
Wenn man diese Blenden, wie häufig empfohlen, auf farblose runde Filtergläser klebt, kann man sie nicht genau nachzentrieren, wenn sie im Filterhalter liegen. Besser ist folgende Lösung: Man klebt die Scheiben auf normale Objektträger, die man dann zwischen Filterhalter und Kondensor einschieben kann. Jetzt lassen sie sich beim Blick ins Mikroskop zentrieren, wenn man den Objektträger vorsichtig verschiebt. Außerdem hat diese Methode den Vorteil, daß die Zentralblende noch ein paar mm näher an die Aperturblende heran kommt, was unbedingt von Vorteil ist.

Anwendung. Man stellt das Präparat zunächst im Hellfeld optimal ein (Köhlern!). Man öffnet die Aperturblende ganz. Nun schiebt man einen der genannten Objektträger mit Zentralblende in den Spalt zwischen Filterhalter und Kondensor. Der Durchmesser der Zentralblende soll so gewählt werden, daß im eingestellten Hellfeld in der Mitte des Gesichtsfeldes ein unscharfer dunkler Fleck sichtbar wird, der etwa 1/3 bis die Hälfte des Gesichtsfeldes einnimmt (wenn kein Fleck zu sehen ist, ist die Blende zu klein, wenn das gesamte Feld dunkel wird, ist sie zu groß). Diesen Fleck zentriert man nun. Das geht einfacher, wenn man durch leichtes Absenken des Kondensors den Fleck so groß wie möglich macht. Jetzt hebt man den Kondensor so weit, daß der Fleck völlig verschwindet. Dann schließt man die Leuchtfeldblende etwas, stellt sie erneut scharf und öffnet sie wieder so weit wie nötig. Man wird bei dieser Gelegenheit feststellen, daß das Bild der Leuchtfeldblende angehoben wurde! Man wird auch feststellen, daß man sie evtl. etwas weiter als "köhlermäßig" öffnen muß, um ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Feld zu erhalten.
Man kann die Zentralblende noch besser zentrieren, wenn man die Objektivapertur mit einem Einstellfernrohr oder mit der Bertrandlinse betrachtet. Es soll nur ein möglichst schmaler Lichtring zu sehen sein, dessen äußere Begrenzung die Objektivöffnung ist.
Nun schließt man die Aperturblende lediglich bis zum Rand der Objektivöffnung. Sie hat weiter keine Funktion.

Effekt.Die Auflösung des Objektivs ist (scheinbar? - siehe unten!) um etwa 25 % gesteigert. Das Objektiv mit der Apertur 0,65 "benimmt" sich jetzt so, als hätte es eine von etwa 0,8, der Kontrast ist deutlich erhöht. An sich typische Phasenobjekte werden gut sichtbar! An Diatomeenschalen werden Strukturen erkennbar, die man mit dem verwendeten Objektiv normalerweise nicht sehen dürfte, z.B. löst ein Achromat 40:1/0,65 die Feinstruktur von Pleurosigma angulatum vollständig (!) auf.

Nachteile. Es können nur sehr dünne Objekte auf diese Weise sinnvoll beobachtet werden. Auch ist die Anwendung des Verfahrens auf recht kontrastreiche Objekte sinnlos.

Anmerkungen
1. Die geschilderte Objektträger-Methode bewährt sich auch bei behelfsmäßigem Dunkelfeld und Grenzdunkelfeld.
2. Möglicherweise handelt es sich bei dem geschilderten Verfahren nicht um eine wirkliche Erhöhung der Auflösung, sondern nur um eine Steigerung des Kontrasts. Bereits aufgelöste, jedoch durch ihre Kontrastarmut unsichtbare Details würden dann auf diese Weise sichtbar gemacht.

Der Tipp stammt von Gunther Chmela, MVM

Anmerkung der Redaktion. Die Methode, mit einer ringförmigen Hellfeldbeleuchtung die "Auflösung zu steigern", ist seit 1863 bekannt und wurde von G. J. Stoney 1896 und H. Siedentopf 1915 beschrieben. Der Effekt beruht auf einer "spatiellen Filterung, welche eine optische Spaltung zwischen den Beugungsspektren der feineren und einem Teil der gröberen Struktureinheiten hervorruft, wodurch Kontrast und Sichtbarkeit der Feinstrukturen zunehmen." (C. van Duijn jr. 1990) Ich stelle mir das so vor, daß durch ausblenden des zentralen Beleuchtungskegels das dominante Beugungsmaximum nullter Ordnung so geschwächt wird, daß es die Nebenmaxima, die für die Auflösung der feinsten Strukturdetails verantwortlich sind, nicht mehr überstrahlt, diese also besser "zur Wirkung" kommen. Ich wäre aber dankbar, wenn mir das jemand mit genauerem Durchblick für Nicht-Physiker verständlich beschreiben könnte. K. Henkel.

Noch eine Anmerkung. Herr Chmela teilt mit, daß er in Kürze einen Beweis vorzulegen beabsichtigt, daß es sich bei der ringförmigen Beleuchtung doch um eine Verbesserung der Auflösung handelt und nicht nur um eine Verbesserung der Sichtbarkeit durch höheren Kontrast.



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