Mikroskope sind technische Instrumente, die zur Untersuchung von Objekten verwendet werden, die ohne Vergrößerung für das menschliche Auge zum Erkennen zu klein wären. Dabei gibt es eine Vielzahl an Mikroskop Arten, die für unterschiedliche Anwendungen und Zwecke geeignet sind.

Mikroskope werden in vielen verschiedenen Naturwissenschaften eingesetzt und sind aus dem modernen Laboralltag der Medizin, Biologie, Chemie und Physik nicht mehr wegzudenken. Während Sie in einer medizinischen Praxis zur Untersuchung von Proben dienen, kommen sie in einem Chemielabor zu wichtigen Forschungszwecken zum Einsatz. Im Schulalltag wiederum sind sie ein essentielles Lehrmittel in den naturwissenschaftlichen Fächern.

Aber welche Art von Mikroskop wird eigentlich für die jeweilige Beobachtung verwendet? Welche Mikroskope finden beispielsweise im medizinischen Bereich Anwendung? In unserem Ratgeber stellen wir die verschiedenen Mikroskop Arten vor und erläutern ihren Zweck sowie ihre Vor- und Nachteile.

Mikroskope

Welche Mikroskop Arten gibt es?

Es gibt beinahe unzählig viele Mikroskop Arten, wobei viele ihre eigenen, spezifischen Funktionsweisen haben und auf einen bestimmten Anwendungsbereich zugeschnitten sind. Deshalb lässt sich auch nur für den jeweiligen Verwendungszwecke sagen, welches Mikroskop am besten geeignet ist, denn: Jedes erfüllt seinen eigenen Zweck und je nach Untersuchungsgegenstand ist eine andere Mikroskop Art von Vorteil.

Im Großen und Ganzen lassen sich Mikroskope aber in drei Überarten einteilen und zwar in Lichtmikroskope, Elektronenmikroskope und Rastersondenmikroskope. Auf diese gehen wir im Folgenden näher ein.

Lichtmikroskop

Wie der Name bereits anklingen lässt, verwendet ein Lichtmikroskop sichtbares Licht, um das zu untersuchende Objekt zu vergrößern. Es gibt verschiedene Arten von Lichtmikroskopen, einschließlich Durchlicht– und Auflichtmikroskopen. Bei einem Auflichtmikroskop wird das Licht von oben auf die Probe gerichtet, während bei einem Durchlichtmikroskop das Licht von unten durch die Probe hindurchtritt.

Lichtmikroskope nennt man auch optische Mikroskope, da das Licht durch eine oder mehrere Linsen geleitet wird, um das Bild einer Probe zu vergrößern. Optische Mikroskope kommen in vielen Bereichen zum Einsatz, einschließlich Biologie, Medizin, Materialwissenschaften und Forensik. Sie werden vor allem in diesen Bereichen verwendet, da sie besonders gut für die Betrachtung von Zellen, Geweben, Bakterien, Pilzen und vielen anderen biologischen Materialien geeignet sind.

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Lichtmikroskope für Einsteiger

Wer erste Erfahrungen in der Lichtmikroskopie machen will, für den eignen sich spezielle Einsteigermodelle wie das Küss Monokular Mikroskop. Es besitzt einen 360° drehbaren Optikkopf und bietet flexible Einstellungsmöglichkeiten, um verschiedenen Anwendungsaufgaben gerecht zu werden.

Stereomikroskop

Das Stereomikroskop, auch bekannt als Dissektionsmikroskop oder Binokularmikroskop, ist eine spezielle Art von Lichtmikroskop, welches eine dreidimensionale Ansicht des zu untersuchenden Objekts liefert. Es besteht aus zwei getrennten optischen Systemen, die einen stereoskopischen Effekt erzeugen, der dem menschlichen Sehen ähnelt.

Die Probe wird von oben durch eine Lichtquelle beleuchtet, während das Stereomikroskop zwei getrennte Objektive hat, die den zu untersuchenden Gegenstand von verschiedenen Winkeln aus betrachten. Die beiden Bilder werden dann zu einem 3D-Bild kombiniert, was eine verbesserte räumliche Auflösung bietet.

Infrarot-Mikroskop

Eine weitere Mikroskop Art im Bereich der Lichtmikroskopie ist das Infrarot-Mikroskop. Dieses erzeugt keine Bilder im herkömmlichen Sinne und ist deshalb den spektroskopischen Mikroskopen zu zuordnen, einer besonderen Untergruppe der Lichtmikroskope.

Das Infrarot-Mikroskop verwendet Infrarot Strahlen (IR) zur Beleuchtung von Proben, das heißt, es kann spektrale Eigenschaften einer Probe untersuchen. Infrarotstrahlen haben eine längere Wellenlänge als sichtbares Licht und können daher Informationen über die chemische Zusammensetzung von Proben liefern. Am häufigsten kommen sie daher in der chemischen Analyse, der Materialwissenschaft und der Forensik zum Einsatz.

Elektronenmikroskop

Ein Elektronenmikroskop verwendet im Gegensatz zum Lichtmikroskop Elektronenstrahlen, um eine höhere Vergrößerung sowie eine höhere Auflösung zu erreichen. Daher findet es vor allem dann Verwendung, wenn sehr kleine Strukturen wie Viren oder Nanopartikel zu untersuchen sind.

Bei diesem Mikroskop werden Elektronen durch eine Elektronenkanone erzeugt und dann durch einen Elektronenstrahl auf das Objekt fokussiert. Wenn die Elektronen auf das Objekt treffen, werden einige von ihnen durch das Objekt abgelenkt oder gestreut, während andere direkt durch das Objekt hindurchgehen. Die abgelenkten oder gestreuten Elektronen werden von einem Detektor aufgefangen und als Bild auf einem Bildschirm oder einem anderen Aufnahmemedium dargestellt.

Transmissionselektronenmikroskop

Das Transmissionsmikroskop ist eine spezielle Art von Elektronenmikroskopen. Es arbeitet mit einem Strahl von Elektronen, der durch die Probe hindurchgeht, anstatt auf ihrer Oberfläche zu scannen.

Diese Art von Mikroskop besteht aus einer Elektronenkanone, die Elektronenstrahlen erzeugt, und einer Serie von Elektronenlinsen, die den Strahl fokussieren und durch die Probe hindurchleiten. Die Probe muss dünn genug sein, damit die Elektronenstrahlen hindurchgehen können. Auf der anderen Seite der Probe befindet sich ein Detektor, der die Elektronenstrahlen auffängt und in ein Bild umwandelt.

Ein TEM ermöglicht die Untersuchung der inneren Struktur von Materialien auf atomarer Ebene und wird daher häufig in der Materialwissenschaft, der Nanotechnologie und der Elektronik eingesetzt. Es kann auch in der Biologie zur Untersuchung von Zellstrukturen und Viren eingesetzt werden. Das Transmissionsmikroskop ist aufgrund seiner hohen Auflösung und seines tiefen Einblicks in das Material eine sehr wichtige Technologie für viele wissenschaftliche Bereiche.

Rasterelektronenmikroskop

Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) ist ein hochauflösendes Mikroskop, das Elektronen verwendet, um Bilder von Proben zu erzeugen. Im Gegensatz zu einem Transmissionselektronenmikroskop, das Elektronen durch eine Probe schickt, um ein Bild zu erzeugen, tastet ein REM die Probe mit einem feinen Elektronenstrahl ab und erzeugt ein Bild durch die Messung der reflektierten Elektronen.

Das REM hat den Vorteil, dass es eine viel höhere Auflösung als herkömmliche Lichtmikroskope bietet, da die Wellenlänge von Elektronen viel kürzer ist als die von sichtbarem Licht. Dadurch können auch kleinste Strukturen auf der Oberfläche einer Probe dargestellt werden. REMs werden häufig in der Materialwissenschaft, der Biologie und anderen Bereichen eingesetzt, um detaillierte Bilder von Materialien und Strukturen zu erzeugen.

Rastersondenmikroskop

Das Rastersondenmikroskop (AFM) ist eine Mikroskop-Art, welches eine sehr hohe Auflösung ermöglicht, indem es die Probe mit einer mikroskopisch kleinen Sonde abtastet. Mithilfe dieser Sonde werden die Kräfte gemessen, die von der Oberflächenstruktur ausgeübt werden. Die Sonde bewegt sich dabei in einer rasterartigen Bewegung über die Probe und erzeugt ein dreidimensionales Bild der Oberflächenstruktur.

Im Gegensatz zum Elektronenmikroskop funktioniert das AFM auch mit nichtleitenden Proben und erfordert keine Vakuumkammer. Deshalb kann das AFM kann auch zur Messung mechanischer Eigenschaften von Materialien und zur Untersuchung von Oberflächenstrukturen und Topographie verwendet werden.

Rasterkraftmikroskop

Ein Rasterkraftmikroskop ist eine Art von Rastersondenmikroskop, welches statt einer Sonde eine Nadel verwendet, um die Probe abzutasten und so eine detaillierte Oberflächenanalyse ermöglicht. Dabei entsteht eine Wechselwirkung zwischen einer feinen, federnden Spitze und der zu untersuchenden Oberfläche. Es nutzt also eine mechanische Spitze, um die Oberflächenstruktur eines Objekts zu erfassen.

Rasterkraftmikroskope werden meist zur Untersuchung von Materialien in der Biologie, Medizin, Chemie oder der Geologie eingesetzt. Sie ermöglichen es, die Oberflächenmorphologie von Proben auf submikroskopischer Skala mit einer Auflösung von wenigen Nanometern zu untersuchen.

Rastertunnelmikroskop

Das Rastertunnelmikroskop (RTM) gehört ebenfalls zu den Rastersondenmikroskopen und bietet eine sehr hohe Auflösung, indem es die Oberfläche der Probe mit Hilfe des quantenmechanischen Tunneleffekts abtastet.

Dabei nutzt es eine mikroskopisch kleine Metallspitze, die sehr nah an die Probe herangeführt wird. Aufgrund des quantenmechanischen Tunneleffekts fließen Elektronen durch den winzigen Spalt zwischen der Spitze und der Probe. Die Stärke des Tunnelflusses hängt von der Entfernung zwischen Spitze und Probe ab. Diese Messung wird verwendet, um die Oberflächenstruktur der Probe zu erzeugen.

Da das Rastertunnelmikroskop mit atomarer Auflösung arbeitet wird es häufig in der Materialwissenschaft, der Physik und der Nanotechnologie eingesetzt. Es ermöglicht die Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von Materialien auf atomarer Ebene, einschließlich der elektronischen Struktur und der Ladungsverteilung. Das RTM kann auch zur Manipulation von Materialien auf atomarer Skala und zur Untersuchung der chemischen Bindungen zwischen Atomen verwendet werden.

Magnetkraftmikroskop

Eine weiteres Rastersondenmikroskop ist das Magnetkraftmikroskop (MFM), welches magnetische Kräfte verwendet, um die Magnetisierung einer Probe abzubilden.

Das MFM nutzt eine mikroskopisch kleine magnetische Spitze, die über die Oberfläche der Probe bewegt wird. Durch die Wechselwirkung zwischen der magnetischen Spitze und der Probe können die magnetischen Kräfte zwischen beiden gemessen werden. Diese Kräfte hängen von den magnetischen Eigenschaften der Probe ab, einschließlich der Magnetisierung und der Topologie des Magnetfelds. Das MFM erzeugt ein dreidimensionales Bild der Magnetisierung der Probe mit hoher Auflösung.

Es ermöglicht die Untersuchung von magnetischen Eigenschaften von Materialien auf nanoskaliger Ebene und wird oft verwendet, um magnetische Domänenstrukturen in Materialien zu visualisieren. Das MFM kann auch zur Untersuchung von Magnetfeldern in biologischen Systemen, wie zum Beispiel Zellen und Geweben, eingesetzt werden.

Welche Mikroskop Art ist wofür am besten geeignet?

Die Wahl der am besten geeigneten Mikroskop Art hängt von der Beschaffenheit des zu untersuchenden Materials und dem daraus resultierenden nötigen Detailgrad ab. Für biologische Proben werden in der Regel Lichtmikroskope verwendet, während für die Untersuchung von sehr kleinen Strukturen wie die von Viren und Nanomaterialien, Elektronenmikroskope bevorzugt werden. Diese bieten eine sehr viel höhere Auflösung als Lichtmikroskope.

Rasterkraftmikroskope sind ideal für die Untersuchung von Oberflächenstrukturen, während Röntgenmikroskope am besten für die Untersuchung von Materialien geeignet sind, die nicht durch sichtbares Licht oder Elektronen durchdrungen werden können.

Sinnvolles Zubehör zu den verschiedenen Mikroskop Arten

Für die verschiedenen Mikroskop Arten gibt es jede Menge Zubehörteile, mit denen sich die Leistung und Anwendung des jeweiligen Typs erweitern lässt. So gibt es bei den Lichtmikroskopen Objektträger und Deckgläser, Kondensatoren, Beleuchtungseinheiten, digitale Kameras, Filter sowie Immersionsöl und Färbemittel.

Ähnlich vielseitig gestalten sich auch die Zubehörmöglichkeiten für andere Mikroskop Arten. Seien es Detektoren oder Vakuumkammern für Elektronenmikroskope oder Rastersonden und Tip-Holder für Rastersondenmikroskope – die Mikroskope können je nach Bedarf und Anwendung individuell angepasst werden.

Für die meisten Mikroskop Arten lässt sich außerdem eine Software zur Bildanalyse anschaffen, welche genutzt werden kann, um Bilder der Probe zu analysieren und zu messen. Dies ist besonders hilfreich, wenn die Daten gespeichert und später gezielt ausgewertet werden solle.

Probenträger

Fazit: Es gibt Mikroskop Arten für jeden Zweck und jeden Fachbereich

Je nachdem welche Probe zu untersuchen ist, eignet sich eine andere Mikroskop Art, wobei auch die Art der Untersuchung eine Rolle spielt. Je nach Größe der Probe und je nach gewünschtem Beobachtungsbereich können unterschiedliche Mikroskope von Vorteil sein.

Um beispielsweise Viren zu untersuchen, ist ein hochauflösendes Elektronenmikroskop die richtige Wahl. Zur Untersuchung eines Pilz‘ reicht hingegen ein Lichtmikroskop aus. Wenn die Oberflächenstruktur eines Materials genauer zu betrachten ist, eignet sich ein Auflichtungsmikroskop.

Dabei ist die Entwicklung der Mikroskope noch lange nicht am Ende. Die Entwicklung neuer Technologien, wie die Superauflösungsmikroskopie, In-vivo und Echtzeit-Imaging oder Nanotechnologie-basierte Mikroskopie eröffnen neue Weg und zahlreiche Möglichkeiten für die Forschung.

Arztmikroskop Med-Prax 3
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Inversmikroskop MBL3200
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Objektträger Mattrand, 76 x 26 mm, 50 Stück
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