Mikroskopspektroskopie

Die Kombination verschiedener Typen von Stereo- oder Lichtmikroskopen mit der Spektralanalyse erweitert die Möglichkeiten zur Untersuchung von Strukturen und Einzelpartikeln nahe der optischen Auflösungsgrenze. Mit dieser Technik können Proben auf längere Arbeitsdistanz und sogar in dreidimensionaler Ansicht analysiert werden. Spektrometer an herkömmlichen Lichtmikroskopen, die hochgradig stabilisierte Beleuchtungseinheiten nutzen, arbeiten in Hellfeld, Polarisation und Fluoreszenz im tiefen UV- und NIR-Bereich.

  • Messtheorie

    Die Mikroskopspektroskopie konzentriert sich auf kleine Messflecke. Je kleiner die Struktur, desto schwieriger ist die präzise Positionierung der Probe. Daher sind im Strahlengang des Mikroskops variable Lochblenden integriert, um das Licht auf kleine Erfassungsbereiche zu fokussieren.

    Mikroskop und Spektrometer sind durch einen Lichtwellenleiter verbunden, der über einen speziellen optischen Kollimationsadapter an das Mikroskop gekoppelt ist. Dank dieser flexiblen Lichtwellenleiterverbindung können unterschiedliche Probenträger wie Küvetten, Mikrotiterplatten und Trayzellen mit dem gleichen Sensor verwendet werden.

    Die Expositionszeit der Probe muss so kurz wie möglich gehalten werden, um Schäden am Mikroskop oder ein Ausbleichen der Probe zu vermeiden. Für solche anspruchsvollen Konfigurationen sind darum eine hocheffiziente Signaltransmission und ein Spektrometer mit bestmöglicher Empfindlichkeit unbedingte Voraussetzung.

    Nutzen
    • Präzise Ausrichtung der Probe in der optischen Achse
    • Ausgezeichnete optische Signalübertragung vom Mikroskop an das Spektrometer
    • Optimierte Größe und Position der Messlochblende (konfokaler Effekt)
    • Darstellung der Messapertur
    • Präzise Fokussierung des Anregungslichts auf den Detektionspunkt
  • Anwendungsbeispiele
    • Detektion von Strukturen an festen Präparaten mit komplexer Oberflächentopographie, z. B. Kunstgegenständen (erfordert eine dreidimensionale Darstellung und eine präzise Positionierung sehr kleiner Detektionsflächen)
    • Einschätzung von Mineralien und isotropen Materialien (erfordert polarisiertes Licht zur Kontrastverstärkung und Verbesserung der Bildqualität)
    • Analyse von Textilfasern (mit tiefem UV zur Differenzierung zwischen natürlichen und synthetischen Fasern)
    • Bestimmung der Schichtstärken oder Qualitätskontrolle von Wafern (erreicht durch erweiterte Durchdringung von semitransparentem Material mit NIR-Licht)
    • Forensischer Faservergleich (erfordert tiefes UV zur Differenzierung zwischen natürlichen und synthetischen Fasern)
    • Farbmessungen an Fasern, Lacken, Papier, Oberflächen und Holz
    • Herkunftsnachweis bei Dokumenten und biologischem Material
    • Petrographische Analysen und geologische Reifestudien
    • Optische Eigenschaften transparenter Beschichtungen auf Gläsern und Reflexionsvermögen von Oberflächen
    • Bestimmung der Dicke semitransparenter Beschichtungen
    • Bestimmung der Größe und Verteilung von Partikeln in kolloidalen Gemischen
    • Geologische Untersuchungen an Kohle und Öl oder der Reife von Sedimenten 
  • MCS 600-Spektrometersysteme

    MCS-Module, die in die Controllereinheiten der Mikroskope integriert sind, eignen sich gut für stereomikroskopische Untersuchungen:

    • Messung im Spektralbereich von 190 bis 2.200 nm, ermöglicht durch eine modulare Bauweise, die verschiedene Typen von UV/VIS/NIR-Spektrometern zu einem System kombiniert
    • CCD-Spektrometer mit Peltier-Kühlung bieten höchstmögliche Empfindlichkeit, optimiert für die Messung schwacher Fluoreszenzsignale, Dunkelfeldresultate oder UV- und NIR-Messungen; hohe Pixelgröße (24 x 24 µm) und vertikales Binning (> 50 Pixel) führen zu hoher Empfindlichkeit; übertrifft die aktive Detektionsfläche von mehr als 28.000 Quadratmikrometern pro 0,8 nm Auflösung
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