Ultramikroskop

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Ein Ultramikroskop ist eine spezielle Form eines Dunkelfeldmikroskops zur Beobachtung von sehr kleinen Objekten, die mit einem abbildenden Lichtmikroskop alleine nicht zu erkennen wären. Dazu gehören z. B. kolloide Teilchen, Nebel-Tröpfchen oder Rauch-Partikel. Der Begriff „Ultramikroskopie“ kam um 1900 auf. Er bezeichnete die mikroskopische Untersuchung sogenannter „Ultramikronen“, bei denen es sich um Partikel handelt, die kleiner sind als die Auflösungsgrenze der Lichtmikroskopie, also kleiner als 0,2  Mikrometer.

Eine Variante ist das Spaltultramikroskop, das Anfang des 20. Jahrhunderts von Henry Siedentopf und Richard Adolf Zsigmondy entwickelt wurde. Bei Beleuchtung mit hellem Sonnenlicht konnten die beiden Wissenschaftler 1902 in Rubingläsern Partikel von unter 4 Nanometern Größe nachweisen. [1] In der Folge wurde das Ultramikroskop von Zsigmondy im Jahre 1912 zum Immersionsultramikroskop weiterentwickelt und ermöglichte die Beobachtung von Nanopartikeln in (wässriger) Lösung.

Zsigmondy erhielt 1925 für seine Forschungen zu Kolloiden und dem Ultramikroskop den Chemie-Nobelpreis.

Aufbau des Spaltultramikroskops

Die Beobachtungsobjekte werden in einem Gas oder einer Flüssigkeit suspendiert. Sie werden in einer möglichst dunklen, absorbierenden, Umgebung mit einem abbildenden Lichtmikroskop beobachtet und dabei senkrecht zur Beobachtungsachse mit einem hellen konvergenten Lichtbündel beleuchtet. Dieses Lichtbündel ist im Sichtfeld des Mikroskops fokussiert und erzeugt im Beobachtungsvolumen an jedem einzelnen beobachteten Partikel einen leuchtenden Kegel, den Tyndall-Kegel.

Da die Beobachtungsobjekte kleiner sind als die Auflösungsgrenze des abbildenden Mikroskops, könnten sie damit allein nicht beobachtet werden. Doch in dem Beleuchtungsaufbau des Ultramikroskops erzeugen sie Beugungsringe, die im abbildenden Mikroskop als helle Flecken vor dem dunklen Hintergrund erscheinen.

Verwendung

Ultramikroskope wurden verwendet zur Untersuchung der Brownschen Molekularbewegung, im Millikan-Experiment zur Bestimmung der Elementarladung und zur Beobachtung von Teilchenspuren in Nebelkammern.

Die Beleuchtungsgeometrie des Spaltultramikroskops wurde im Laufe der 1990er und 2000er in der Fluoreszenzmikroskopie aufgegriffen und wird heute in der Lichtscheibenmikroskopie angewendet.

Einzelnachweise

  1.  Dieter Gerlach: Geschichte der Mikroskopie. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-8171-1781-9, S. 663-676.

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