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Vortrag Biologie Lichtmikroskope und Elektronenmikroskope Wie ist das Lichtmikroskop Aufgebaut und wie Funktioniert es? Mit Hilfe des Lichtmikroskops werden Gegenstände mit sichtbarem Licht vergrößert. Die einfachste Form des Lichtmikroskops ist die bikonvexe Linse (Optik) mit kurzer Brennweite. Eine solche Linse kann einen Gegenstand bis zu 15fach vergrößern. Meist werden aber zusammengesetzte Mikroskope mit mehreren Linsen verwendet. Dadurch kann eine stärkere Vergrößerung erreicht werden als mit einer einzelnen Linse. Einige Lichtmikroskope können auf das 2 000fache und höher vergrößern.
Im Wesentlichen besteht ein zusammengesetztes Mikroskop aus zwei Linsensystemen, dem Objektiv und dem Okular. Beide sind an den gegenüberliegenden Enden eines geschlossenen Rohres (Tubus) angebracht. Die Linse des Objektivs besteht aus verschiedenen Linsenelementen. Sie erzeugen ein vergrößertes, reelles Abbild des zu untersuchenden Gegenstandes. Die Linsen eines Mikroskops sind so angeordnet, dass dieses vom Objektiv erzeugte reelle Bild im Brennpunkt des Okulars liegt. Der Betrachter sieht durch das Okular ein vergrößertes virtuelles Abbild des reellen Bildes.
Die Gesamtvergrößerungsleistung eines Mikroskops wird durch die Brennweiten der beiden Linsensysteme bestimmt. Neben dem Linsensystem gehören ein stabiles Stativ mit einem ebenen Objekttisch, auf dem das zu untersuchende Material festgehalten wird, sowie eine Einrichtung zur Scharfstellung des Bildes zu einem Lichtmikroskop. Proben, die mit dem Mikroskop untersucht werden, sind überwiegend lichtdurchlässig. Die Probe wird meist auf ein dünnes rechteckiges Glasplättchen (Objektträger) aufgebracht. Im Objekttisch befindet sich eine kleine Öffnung, durch die das Licht hindurch fällt. Unter dem Tisch ist entweder ein Spiegel angebracht, der Tageslicht auf bzw.
durch die Probe reflektiert, oder eine gesonderte elektrische Lichtquelle, die die Probe beleuchtet. Wie ist das Elektronenmikroskop aufgebaut und wie Funktioniert es? Bestimmte Bauteile findet man in allen Elektronenmikroskopen. Sie haben einen Elektronenstrahler zur Erzeugung der Elektronen. Weil die in Lichtmikroskopen verwendeten herkömmlichen Linsen mit Elektronenstrahlen nicht funktionieren, lenken und fokussieren magnetische "Linsen" den Elektronenstrahl. Einen wichtigen Bestandteil des Elektronenmikroskops bildet das Vakuumsystem. Elektronen werden leicht von den Molekülen der Luft gestreut.
Deshalb muss im Inneren eines Elektronenmikroskops ein Hochvakuum herrschen. Schließlich benötigt ein Elektronenmikroskop auch eine Vorrichtung zur Fixierung und Darstellung der mit den Elektronen erzeugten Bilder. Man unterscheidet zwei Grundtypen von Elektronenmikroskopen: das Durchstrahlungselektronenmikroskop (Transmissionselektronenmikroskop, TEM) und das Rasterelektronenmikroskop (REM). Das Durchstrahlungselektronenmikroskop Durchstrahlungselektronenmikroskop wird ein Elektronenstrahl auf das zu vergrößernde Objekt gerichtet. Einige der Elektronen werden von der Probe absorbiert oder gestreut, andere durchdringen die Probe und erzeugen hinter ihr ein vergrößertes Abbild. Die Probe muss dabei äußerst dünn geschnitten sein.
Normalerweise ist eine solche Probe nur einige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) dick. Zur Aufzeichnung des vergrößerten Abbilds wird hinter der Probe eine photographische Platte oder ein Leuchtschirm angebracht. Mit einem Durchstrahlungselektronenmikroskop kann man Gegenstände bis zum Einmillionenfachen vergrößern. Das Rasterelektronenmikroskop Ein Rasterelektronenmikroskop erzeugt ein vergrößertes Abbild der Oberfläche eines Gegenstandes. Bei diesem Verfahren muss die Probe nicht dünn geschnitten sein, sie braucht nur wenig oder gar keine Aufbereitung. Anders als ein Durchstrahlungselektronenmikroskop, das einen verhältnismäßig großen Teil der Probe auf einmal erfasst, tastet ein Rasterelektronenmikroskop die Oberfläche der Probe schrittweise ab.
Ein stark gebündelter Elektronenstrahl bewegt sich ähnlich dem Elektronenstrahl, der beim Fernsehen das Bild auf den Schirm "schreibt", über die gesamte Probe. Die Elektronen des gebündelten Strahles können direkt von der Oberfläche der Probe gestreut werden oder die Emission (Abstrahlung) von Sekundärelektronen aus der Probenoberfläche bewirken. Diese gestreuten oder Sekundärelektronen werden in einem Kollektor gesammelt und von einem neben der Probe eingebauten elektronischen Zähler erfasst. Jeder abgetastete Punkt der Probe entspricht einem Pixel auf einem Fernsehbildschirm. Je mehr Elektronen der Zähler feststellt, desto heller wird das Pixel am Bildschirm. Während sich der Elektronenstrahl über die Probe bewegt, entsteht auf dem Bildschirm ein vollständiges Abbild der Probe.
Rasterelektronenmikroskope erreichen eine 100 000fache und höhere Vergrößerung. Sie sind im Gegensatz zu Durchstrahlungselektronenmikroskopen und starken Lichtmikroskopen besonders dazu geeignet, die Oberfläche eines Gegenstandes realistisch und dreidimensional abzubilden
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