21.04.2016
HyVolution - Superauflösung mit einem konfokalen Mikroskop
Dr. Rolf T. Borlinghaus , Dr. Constantin Kappel, Leica Microsystems GmbH
Mit der Erfindung des Mikroskopes stellte sich auch die Frage, ob es möglich sei, in einem mikroskopischen Bild mehr Details zu sehen, anstatt die Objekte einfach nur zu vergrößern. Ernst Abbe war der erste, der dieser Frage auf den Grund ging und herausfand, dass es tatsächlich eine Grenze für die Feinheit der Details gibt, die in gewöhnlichen Lichtmikroskopen sichtbar werden können.
Ernst Abbe setzte den Standard
Diese "Abbe-Grenze" hängt von der Wellenlänge des Lichtes (also seiner Farbe) und der numerischen Apertur NA des verwendeten Objektives ab. Ernst Abbe im Original: "... so folgt, dass, wie auch das Mikroskop in Bezug auf die förderliche Vergrößerung noch weiter vervollkommnet werden möchte, die Unterscheidungsgrenze für centrale Beleuchtung doch niemals über den Betrag der ganzen, und für äusserste schiefe Beleuchtung niemals über den der halben Wellenlänge des blauen Lichts um ein Nennenswerthes hinausgehen wird". Diese "äusserste schiefe Beleuchtung" wird mit dem Einsatz eines Kondensors erreicht, der wenigstens dieselbe numerische Apertur hat, wie das Objektiv. Dabei darf man nicht vergessen: um 1850 n.Chr. war ein Mikroskop zumeist ein Gerät für Durchlichtanwendung im Bereich des sichtbaren Lichtes; die Fluoreszenzmikroskopie wurde erst 50 Jahre später entwickelt.
Freilich löste so ein Statement einen Wettstreit darüber aus, ob es nicht doch möglich wäre, besser als diese Grenze auflösen zu können. Ultraviolett-Beleuchtung und neue Immersionssysteme für höhere Aperturen wurden entwickelt, wobei damit aber nur die Parameter λ und NA verändert werden - es wird die Abbe-Grenze also verschoben, aber nicht überschritten. Als Extremfall könnte man hier das Elektronenmikroskop anführen, bei dem die de-Broglie-Wellenlänge von der Beschleunigungsspannung abhängt. Das ermöglicht in der Praxis Auflösungen kleiner als 0,1 nm.