Ein Mikroskop, abgeleitet von den altgriechischen Begriffen μικρός (mikrós), was 'klein' bedeutet, und σκοπέω (skopéō), was 'sehen, untersuchen oder inspizieren' bedeutet, fungiert als Laborgerät für die Untersuchung von Proben, die für das bloße menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind. Die wissenschaftliche Disziplin, die sich der Untersuchung kleinster Objekte und Strukturen mithilfe eines Mikroskops widmet, wird als Mikroskopie bezeichnet. Folglich bezeichnet das Adjektiv „mikroskopisch“ eine Einheit, die ohne die Hilfe eines Mikroskops unsichtbar bleibt.
Mikroskope werden anhand verschiedener Klassifizierungsschemata kategorisiert. Eine gängige Methode besteht darin, Instrumente anhand ihrer Wechselwirkung mit einer Probe zu unterscheiden, um Bilder zu erzeugen. Dies kann durch die Übertragung von Licht- oder Elektronenstrahlen durch den optischen Pfad der Probe, die Erkennung von Photonenemissionen aus der Probe oder das präzise Scannen der Oberfläche einer Probe aus nächster Nähe mit einer speziellen Sonde erfolgen. Das optische Mikroskop, historisch das erste und immer noch am weitesten verbreitete, verwendet Linsen, um sichtbares Licht zu brechen, das durch eine dünn präparierte Probe dringt, und so ein erkennbares Bild zu erzeugen. Weitere wichtige Kategorien sind das Fluoreszenzmikroskop, Elektronenmikroskope (bestehend aus Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopen) und verschiedene Formen von Rastersondenmikroskopen.
Verlauf
Während Artefakte, die Linsen ähneln, vier Jahrtausende zurückverfolgt werden können und griechische Texte aus dem 5. Jahrhundert v. Chr. die optischen Eigenschaften wassergefüllter Kugeln beschreiben, gefolgt von jahrhundertelangen optischen Abhandlungen, fällt die erste dokumentierte Verwendung einfacher Mikroskope oder Lupen mit der weit verbreiteten Einführung von Brillengläsern im 13. Jahrhundert zusammen. Verbundmikroskope, die eine in der Nähe der Probe positionierte Objektivlinse mit einem Okular kombinieren, um ein reales Bild zu erzeugen, kamen erstmals um 1620 in Europa auf. Der genaue Erfinder bleibt trotz zahlreicher historischer Behauptungen unbekannt. Viele dieser Behauptungen beziehen sich auf niederländische Zentren der Brillenherstellung und deuten auf eine Erfindung im Jahr 1590 durch Zacharias Janssen (wie von seinem Sohn behauptet) oder seinen Vater Hans Martens oder beide hin. Andere Behauptungen schreiben die Erfindung ihrem Konkurrenten Hans Lippershey zu, der 1608 das erste Teleskoppatent anmeldete, oder dem im Ausland lebenden Cornelis Drebbel, der Berichten zufolge 1619 eine Version in London besaß. Galileo Galilei, dem gelegentlich die Erfindung des zusammengesetzten Mikroskops zugeschrieben wird, entdeckte offenbar nach 1610, dass sein Teleskop neu fokussiert werden konnte, um winzige Objekte zu beobachten. Nach seiner Beobachtung eines von Drebbel konstruierten und 1624 in Rom ausgestellten zusammengesetzten Mikroskops begann Galilei mit der Entwicklung seines eigenen verbesserten Modells. Im Jahr 1625 bezeichnete Giovanni Faber das von Galileo der Accademia dei Lincei vorgestellte zusammengesetzte Mikroskop offiziell als Mikroskop (Galileo selbst hatte es als occhiolino oder „kleines Auge“ bezeichnet). René Descartes entwarf in seinem Werk Dioptrique aus dem Jahr 1637 detaillierte Mikroskope mit einem konkaven Spiegel, der mit seiner Konkavität auf das Objekt ausgerichtet war und in Verbindung mit einer Linse zur Beleuchtung der Probe verwendet wurde, die im Brennpunkt des Spiegels montiert war.
Entwicklung der modernen Lichtmikroskopie
Die erste umfassende Beschreibung der mikroskopischen Anatomie von organischem Gewebe, erleichtert durch den Einsatz eines Mikroskops, wurde 1644 in Giambattista Odiernas Abhandlung L'occhio della mosca veröffentlicht, übersetzt als Das Fliegenauge.
Mikroskope blieben weitgehend eine Neuheit, bis Naturforscher in Italien, den Niederlanden und England in den 1660er und 1670er Jahren damit begannen, sie in biologischen Studien einzusetzen. Marcello Malpighi, ein italienischer Wissenschaftler, den einige Biologiehistoriker als Vater der Histologie betrachten, begann seine Untersuchung biologischer Strukturen anhand der Lunge. Robert Hookes Veröffentlichung Micrographia aus dem Jahr 1665 beeinflusste das Fachgebiet maßgeblich, vor allem aufgrund seiner bemerkenswerten Illustrationen. Hooke stellte winzige Linsen aus kleinen Glaskügelchen her, die durch Verschmelzen der Enden gesponnener Glasfäden hergestellt wurden. Antonie van Leeuwenhoek leistete einen bemerkenswerten Beitrag, indem sie mit einem einfachen Einlinsenmikroskop eine bis zu 300-fache Vergrößerung erreichte. Sein Entwurf bestand darin, eine winzige Glaskugellinse zwischen Löchern in zwei genieteten Metallplatten einzubauen und eine durch Schrauben verstellbare Nadel zur Probenbefestigung zu integrieren. Anschließend entdeckte Van Leeuwenhoek unabhängig voneinander rote Blutkörperchen (im Anschluss an Jan Swammerdams frühere Beobachtung) und Spermatozoen und trug so zur Popularisierung von Mikroskopen zur Visualisierung der biologischen Ultrastruktur bei. Am 9. Oktober 1676 dokumentierte van Leeuwenhoek die Entdeckung von Mikroorganismen.
Die Wirksamkeit eines Verbundlichtmikroskops beruht auf der Qualität und präzisen Anwendung seines Kondensorlinsensystems, das das Licht auf die Probe fokussiert, und seiner Objektivlinse, die das Licht der Probe auffängt, um ein Bild zu erzeugen. Frühe Instrumente wiesen Einschränkungen auf, bis dieses Grundprinzip im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert gründlich verstanden und verfeinert wurde und elektrische Lampen als Beleuchtungsquellen zugänglich wurden. August Köhler formulierte 1893 ein entscheidendes Prinzip der Probenbeleuchtung, die sogenannte Köhler-Beleuchtung, die für das Erreichen der theoretischen Auflösungsgrenzen des Lichtmikroskops unabdingbar ist. Diese Beleuchtungstechnik gewährleistet eine gleichmäßige Beleuchtung und mildert die Einschränkungen hinsichtlich Kontrast und Auflösung, die bei früheren Methoden zur Probenbeleuchtung auftreten. Zu den späteren Fortschritten in der Probenbeleuchtung gehörten die Entdeckung des Phasenkontrasts durch Frits Zernike im Jahr 1953 und die differenzielle Interferenzkontrastbeleuchtung durch Georges Nomarski im Jahr 1955; Beide Innovationen ermöglichen die Abbildung ungefärbter, transparenter Proben.
Elektronenmikroskope
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entstand eine wesentliche Alternative zum Lichtmikroskop: ein Instrument, das einen Elektronenstrahl anstelle von Licht verwendet, um Bilder zu erzeugen. Im Jahr 1931 entwickelte der deutsche Physiker Ernst Ruska in Zusammenarbeit mit dem Elektroingenieur Max Knoll den ersten Prototyp eines Elektronenmikroskops, genauer gesagt eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM). Das Transmissionselektronenmikroskop funktioniert nach ähnlichen Prinzipien wie ein optisches Mikroskop, ersetzt jedoch Licht durch Elektronen und Glaslinsen durch Elektromagnete. Die Verwendung von Elektronen anstelle von Licht ermöglicht eine deutlich verbesserte Auflösung.
Die Entwicklung des Transmissionselektronenmikroskops wurde 1935 durch Max Knolls Erfindung des Rasterelektronenmikroskops rasch abgelöst. Während TEMs vor dem Zweiten Weltkrieg für Forschungszwecke eingesetzt wurden und sich danach großer Beliebtheit erfreuten, wurde das SEM erst 1965 kommerziell zugänglich.
Transmissionselektronenmikroskope erlangten nach dem Zweiten Weltkrieg große Bedeutung. Während seiner Zeit bei Siemens entwickelte Ernst Ruska das erste kommerzielle Transmissionselektronenmikroskop, und in den 1950er Jahren fanden bedeutende wissenschaftliche Konferenzen zum Thema Elektronenmikroskopie statt. Im Jahr 1965 entwickelten Professor Sir Charles Oatley und sein Doktorand Gary Stewart das erste kommerzielle Rasterelektronenmikroskop, das die Cambridge Instrument Company unter dem Namen „Stereoscan“ vermarktete.
Ein neuer Fortschritt in der Elektronenmikroskopie betrifft ihre Fähigkeit, Viren zu identifizieren. Da Elektronenmikroskope klare, sichtbare Bilder winziger Organellen erzeugen, sind keine Reagenzien mehr erforderlich, um Viren oder schädliche Zellen sichtbar zu machen, und bieten so eine effizientere Methode zum Nachweis von Krankheitserregern.
Rastersondenmikroskope
Zwischen 1981 und 1983 forschten Gerd Binnig und Heinrich Rohrer bei IBM in Zürich, Schweiz, und konzentrierten sich dabei auf das Quantentunnelphänomen. Ihre Arbeit führte zur Entwicklung eines funktionellen Rastersondenmikroskops (SPM), einem aus der Quantentunneltheorie abgeleiteten Instrument, das in der Lage ist, winzige Kräfte zu erfassen, die zwischen einer Sonde und einer Probenoberfläche ausgetauscht werden. Dieser Mechanismus beruht auf der Nähe der Sonde zur Oberfläche und ermöglicht einen kontinuierlichen Elektronenfluss und damit einen Strom zwischen Probe und Sonde. Anfangs stieß das Mikroskop aufgrund der komplizierten theoretischen Grundlagen auf Skepsis. Doch 1984 gründeten Jerry Tersoff und D.R. Hamann, damals an den Bell Laboratories von AT&T in Murray Hill, New Jersey, veröffentlichte Artikel, die den theoretischen Rahmen erfolgreich mit den experimentellen Ergebnissen des Instruments korrelierten. Dieser theoretischen Validierung folgte rasch die Einführung kommerzieller SPM-Instrumente im Jahr 1985 und 1986 die Erfindung des Rasterkraftmikroskops (AFM) durch Gerd Binnig, Calvin Quate und Christoph Gerber. Anschließend erhielten Binnig und Rohrer den Nobelpreis für Physik für ihre bahnbrechenden Arbeiten zum Rastersondenmikroskop.
Die kontinuierlichen Fortschritte bei der Bearbeitung ultrafeiner Sonden und Spitzen haben die kontinuierliche Entwicklung neuartiger Rastersondenmikroskopdesigns erleichtert.
Fluoreszenzmikroskope
Die heutigen Fortschritte in der Lichtmikroskopie konzentrieren sich hauptsächlich auf die Verbreitung der Fluoreszenzmikroskopie in der biologischen Forschung. In den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts, insbesondere in der postgenomischen Ära, entstanden zahlreiche Methoden zur Fluoreszenzfärbung von Zellstrukturen. Diese Techniken umfassen in erster Linie die gezielte chemische Färbung spezifischer Zellbestandteile, wie z. B. die Verwendung von DAPI zur Markierung von DNA; die Anwendung von Antikörpern, die mit fluoreszierenden Reportern konjugiert sind; und der Einbau fluoreszierender Proteine, am Beispiel grün fluoreszierender Proteine. Solche vielfältigen Fluorophore ermöglichen die Analyse der Zellarchitektur sowohl in lebenden als auch in konservierten Proben auf molekularer Ebene.
Das Aufkommen der Fluoreszenzmikroskopie hat die Entwicklung eines herausragenden modernen Mikroskopdesigns erheblich vorangetrieben: des konfokalen Mikroskops. Marvin Minsky patentierte das zugrunde liegende Prinzip 1957; Allerdings wurde die praktische Umsetzung dieser Technik durch den aufkommenden Stand der Lasertechnologie eingeschränkt. Erst 1978 entwickelten Thomas und Christoph Cremer erfolgreich das erste funktionsfähige konfokale Laser-Scanning-Mikroskop, was in den 1980er Jahren zu einer raschen Verbreitung der Technik führte.
Super-Resolution-Mikroskope
Ein wesentlicher Teil der aktuellen Forschung in der optischen Mikroskopie, insbesondere im frühen 21. Jahrhundert, konzentriert sich auf die Weiterentwicklung der hochauflösenden Analyse für fluoreszierend markierte Proben. Methoden wie die strukturierte Beleuchtung können die Auflösung um etwa das Zwei- bis Vierfache steigern, während Techniken wie die STED-Mikroskopie (Stimulated Emission Depletion) Auflösungen erreichen, die mit denen von Elektronenmikroskopen vergleichbar sind. Dieser Fortschritt befasst sich mit der dem Licht oder der Anregung innewohnenden Beugungsgrenze, die traditionell die Auflösung einschränkt. Stefan Hell erhielt 2014 den Nobelpreis für Chemie für seine bahnbrechenden Arbeiten zur STED-Technik und teilte sich die Auszeichnung mit Eric Betzig und William Moerner, die die Fluoreszenzmikroskopie zur Visualisierung einzelner Moleküle adaptierten.
Röntgenmikroskope
Röntgenmikroskope sind Spezialinstrumente, die elektromagnetische Strahlung, typischerweise im weichen Röntgenspektrum, nutzen, um verschiedene Objekte abzubilden. Bedeutende technologische Fortschritte in der Röntgenlinsenoptik in den frühen 1970er Jahren machten diese Instrumente zu einer praktischen Bildgebungslösung. Sie werden häufig in der Tomographie eingesetzt, um dreidimensionale Rekonstruktionen von Objekten zu erstellen, einschließlich biologischer Proben, die keiner chemischen Fixierung unterzogen wurden. Aktuelle Forschungsbemühungen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Optik für harte Röntgenstrahlen, die über eine überlegene Durchdringungsfähigkeit verfügen.
Typen
Mikroskope können anhand mehrerer Kriterien in verschiedene Klassen eingeteilt werden. Ein Klassifizierungssystem unterscheidet Instrumente nach dem Medium, das mit der Probe interagiert, um ein Bild zu erzeugen, insbesondere Licht oder Photonen (optische Mikroskope), Elektronen (Elektronenmikroskope) oder eine physikalische Sonde (Rastersondenmikroskope). Eine alternative Klassifizierungsmethode unterscheidet Mikroskope anhand ihres Probenanalyseansatzes: entweder durch einen Rasterpunkt (z. B. konfokale optische Mikroskope, Rasterelektronenmikroskope und Rastersondenmikroskope) oder durch gleichzeitige Analyse der gesamten Probe (z. B. optische Weitfeldmikroskope und Transmissionselektronenmikroskope).
Sowohl optische Weitfeldmikroskope als auch Transmissionselektronenmikroskope nutzen die Linsentheorie – optische Linsen für Lichtmikroskope und elektromagnetische Linsen für Elektronenmikroskope –, um Bilder zu vergrößern, die von Wellen erzeugt werden, die durch eine Probe übertragen oder von dieser reflektiert werden. Die verwendeten Wellen sind entweder elektromagnetische Wellen in optischen Mikroskopen oder Elektronenstrahlen in Elektronenmikroskopen. Die Auflösungsmöglichkeiten dieser Mikroskope werden durch die Wellenlänge der für die Bildgebung verwendeten Strahlung eingeschränkt, wobei kürzere Wellenlängen eine bessere Auflösung ermöglichen.
Optische Raster- und Elektronenmikroskope, wie das konfokale Mikroskop und das Rasterelektronenmikroskop, verwenden Linsen, um einen fokussierten Licht- oder Elektronenpunkt auf eine Probe zu richten. Anschließend analysieren sie die Signale, die durch die Wechselwirkung des Strahls mit der Probe entstehen. Dieser fokussierte Punkt wird dann systematisch über die Probe gescannt, um einen definierten rechteckigen Bereich zu untersuchen. Die Bildvergrößerung erfolgt durch die Projektion von Daten, die aus einem winzigen gescannten Probenbereich erfasst wurden, auf ein vergleichsweise größeres Display. Diese Mikroskope unterliegen den gleichen Auflösungsbeschränkungen wie optische Weitfeld-, Sonden- und Elektronenmikroskope.
Rastersondenmikroskope analysieren auf ähnliche Weise einzelne Punkte innerhalb einer Probe und scannen anschließend eine Sonde über einen rechteckigen Bereich, um ein Bild zu erstellen. Da diese Mikroskope für die Bildgebung nicht auf elektromagnetischer oder Elektronenstrahlung angewiesen sind, unterliegen sie nicht den Auflösungsbeschränkungen, die für optische und Elektronenmikroskope gelten.
Optisches Mikroskop
Das optische Mikroskop, das den frühesten und am weitesten verbreiteten Mikroskoptyp darstellt, ist ein optisches Instrument, das mit einer oder mehreren Linsen ausgestattet ist, die ein vergrößertes Bild einer Probe erzeugen, die in ihrer Brennebene positioniert ist. Diese Mikroskope enthalten typischerweise brechende Elemente wie Glas, Kunststoff oder Quarz, um Licht auf das Auge eines Betrachters oder einen anderen lichtempfindlichen Detektor zu richten. Spiegelbasierte optische Mikroskope funktionieren nach einem analogen Prinzip. Standard-Lichtmikroskope, die mit sichtbarem Licht arbeiten, erreichen typischerweise Vergrößerungen bis zum 1.250-fachen, mit einer theoretischen Auflösungsgrenze von etwa 0,250 Mikrometern oder 250 Nanometern. Diese inhärente Einschränkung beschränkt die praktische Vergrößerung auf etwa das 1.500-fache. Obwohl spezielle Methoden, einschließlich konfokaler Rastermikroskopie und Vertico SMI, diese Vergrößerung übertreffen können, bleibt ihre Auflösung durch Beugung eingeschränkt. Der Einsatz kürzerer Wellenlängen des Lichts, beispielsweise ultravioletter Strahlung, bietet eine Methode zur Verbesserung der räumlichen Auflösung optischer Mikroskope, eine Fähigkeit, die auch Instrumente wie das optische Nahfeld-Rastermikroskop bieten.
Sarfus stellt eine moderne optische Technik dar, die die Empfindlichkeit herkömmlicher optischer Mikroskope erhöht und die direkte Visualisierung nanometrischer Filme (bis zu 0,3 Nanometer dünn) und isolierter Nanoobjekte (mit Durchmessern bis zu 2 Nanometern) ermöglicht. Diese Methode basiert auf der Verwendung nicht reflektierender Substrate im Rahmen der kreuzpolarisierten Auflichtmikroskopie.
Ultraviolettes Licht erleichtert die Auflösung winziger mikroskopischer Merkmale und die Abbildung von Proben, die visuell transparent sind. Umgekehrt kann Licht im nahen Infrarotbereich verwendet werden, um Schaltkreise sichtbar zu machen, die in gebondete Siliziumbauelemente integriert sind, da Silizium bei diesen spezifischen Wellenlängen transparent ist.
Die Fluoreszenzmikroskopie nutzt ein breites Spektrum an Lichtwellenlängen, von ultraviolett bis sichtbar, um Fluoreszenz in Proben zu induzieren, wodurch eine Beobachtung entweder visuell oder durch spezielle empfindliche Kameras ermöglicht wird.
Phasenkontrastmikroskopie ist eine optische Beleuchtungstechnik, die subtile Phasenverschiebungen im Licht, das eine transparente Probe durchquert, in erkennbare Amplituden- oder Kontrastschwankungen im resultierenden Bild umwandelt. Diese Methode macht eine Färbung zur Untersuchung von Objektträgern überflüssig und ermöglicht so die Untersuchung des Zellzyklus in lebenden Zellen.
Das herkömmliche optische Mikroskop hat sich kürzlich zum digitalen Mikroskop weiterentwickelt. Bei dieser Entwicklung wird ein Sensor ähnlich dem in Digitalkameras eingesetzt, um ein Bild aufzunehmen, das anschließend auf einem Computermonitor angezeigt wird, entweder in Verbindung mit oder als Alternative zur direkten Betrachtung durch das Okular. Diese Sensoren können je nach Anwendung entweder CMOS- oder CCD-Technologie (Charge Coupled Device) verwenden.
Die digitale Mikroskopie, die empfindliche Photonen zählende Digitalkameras verwendet, ermöglicht die Bildgebung bei sehr geringen Lichtverhältnissen und verhindert so Schäden an empfindlichen biologischen Proben. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verwendung einer Lichtquelle, die Paare verschränkter Photonen erzeugt, das Risiko einer Schädigung der lichtempfindlichsten Proben weiter minimieren kann. Bei dieser speziellen Anwendung der Geisterbildgebung für die Photonensparse-Mikroskopie wird die Probe mit Infrarotphotonen beleuchtet, von denen jedes eine räumliche Korrelation mit einem verschränkten Partner im sichtbaren Spektrum aufweist, was eine effiziente Bildgebung durch eine Photonenzählkamera ermöglicht.
Elektronenmikroskop
Elektronenmikroskope umfassen hauptsächlich zwei Arten: Transmissionselektronenmikroskope (TEMs) und Rasterelektronenmikroskope (REMs). Beide Systeme nutzen eine Reihe elektromagnetischer und elektrostatischer Linsen, um einen hochenergetischen Elektronenstrahl auf eine Probe zu fokussieren. Bei einem TEM durchqueren Elektronen die Probe, ein Prozess, der der grundlegenden optischen Mikroskopie ähnelt. Diese Methode erfordert eine sorgfältige Probenvorbereitung, da die meisten Materialien Elektronen stark streuen. Darüber hinaus müssen die Proben außergewöhnlich dünn sein (unter 100 nm), um das Eindringen von Elektronen zu ermöglichen. Mit Osmium und Schwermetallen gefärbte Zellquerschnitte zeigen deutlich Organellenmembranen und Proteine wie Ribosomen. Diese Technik erreicht eine Auflösung von 0,1 nm und ermöglicht eine detaillierte Visualisierung von Viren (20–300 nm) und DNA-Strängen (2 nm Breite). Im Gegensatz dazu verwenden REMs Rasterspulen, um die Oberfläche von Massenobjekten mit einem feinen Elektronenstrahl abzutasten. Folglich müssen Proben nicht unbedingt geschnitten werden, obwohl nichtleitende Proben möglicherweise eine nanometrische Metall- oder Kohlenstoffbeschichtung benötigen. SEM ermöglicht eine schnelle Oberflächenabbildung von Proben, möglicherweise in einer Umgebung mit dünnem Wasserdampf, um ein Austrocknen zu verhindern.
Scan-Sonde
Die Vielfalt der Rastersondenmikroskope ergibt sich aus den zahlreichen Arten von Wechselwirkungen, die auftreten, wenn eine winzige Sonde über eine Probe geführt wird und mit ihr in Kontakt kommt. Diese Wechselwirkungen oder Betriebsmodi können als Funktion der Oberflächenposition aufgezeichnet oder kartiert werden, um eine Charakterisierungskarte zu erstellen. Zu den drei am weitesten verbreiteten Arten von Rastersondenmikroskopen gehören Rasterkraftmikroskope (AFM), optische Nahfeld-Rastermikroskope (NSOM oder SNOM, auch bekannt als optische Nahfeldmikroskopie) und Rastertunnelmikroskope (STM). Ein Rasterkraftmikroskop verfügt über eine feine Sonde, die typischerweise aus Silizium oder Siliziumnitrid besteht und an einem Ausleger befestigt ist. Diese Sonde tastet die Probenoberfläche ab und die Kräfte, die die Wechselwirkung zwischen Sonde und Oberfläche vermitteln, werden gemessen und kartiert. Ein optisches Nahfeld-Rastermikroskop hat Ähnlichkeiten mit einem AFM, seine Sonde enthält jedoch eine Lichtquelle in einer optischen Faser, die in einer Spitze endet, die normalerweise mit einer Apertur zur Lichtübertragung ausgestattet ist. Dieses Mikroskop kann entweder durchgelassenes oder reflektiertes Licht erfassen, um stark lokalisierte optische Eigenschaften der Oberfläche zu beurteilen, häufig bei biologischen Proben. Rastertunnelmikroskope verwenden eine Metallspitze mit einem einzelnen apikalen Atom; Diese Spitze ist an einem Rohr befestigt, durch das ein elektrischer Strom fließt. Die Spitze wird über die Oberfläche einer leitfähigen Probe geführt, bis ein Tunnelstrom entsteht; Dieser Strom wird durch computergesteuerte Spitzenbewegungen auf einem konstanten Niveau gehalten und aus den aufgezeichneten Bewegungen der Spitze wird ein Bild erstellt.
Andere Typen
Akustische Rastermikroskope nutzen Schallwellen, um Variationen der akustischen Impedanz zu quantifizieren. Diese Instrumente basieren auf Sonar-ähnlichen Prinzipien und werden für Aufgaben wie die Erkennung von Defekten unter der Oberfläche in Materialien, einschließlich solcher, die in integrierten Schaltkreisen vorkommen, eingesetzt. Am 4. Februar 2013 entwickelten australische Ingenieure ein „Quantenmikroskop“, das beispiellose Präzision liefern kann.
Mobile Apps
Mobile Anwendungsmikroskope können als optische Mikroskope fungieren, wenn die Taschenlampe des Geräts aktiviert ist. Diese mobilen App-basierten Mikroskope stellen jedoch aufgrund des visuellen Rauschens Probleme in der Benutzerfreundlichkeit dar, sind häufig auf die 40-fache Vergrößerung beschränkt und werden durch die inhärenten Auflösungsfähigkeiten des Kameraobjektivs selbst eingeschränkt.
Referenzen
Referenzen
Meilensteine der Lichtmikroskopie, Nature Publishing
- Meilensteine der Lichtmikroskopie, Nature Publishing
- Häufig gestellte Fragen zu optischen Mikroskopen (archiviert am 4. April 2009)
- Nikon MicroscopyU, Tutorials von Nikon
- Molekulare Ausdrücke: Erkundung der Welt der Optik und Mikroskopie, Florida State University.