Präparate besser ausleuchten mit einem Lichtmodul

Wenn man versucht, mit einem Mikroskop möglichst viel zu erkennen, wird man zunächst den Fokus anpassen und im Anschluss auf dem Präparat nach besonders interessanten Strukturen suchen. Wenn man bereits eine interessante Stelle gefunden und scharf gestellt hat, lässt sich die Abbildungsqualität zusätzlich erhöhen, indem das Präparat gut beleuchtet wird, denn die Beleuchtung bestimmt mit, was sich noch erkennen lässt. Genau deswegen gibt es als Erweiterung zum Foldscope ein passendes Lichtmodul, mit dem sich Proben zuverlässig beleuchten lassen. Diesem Lichtmodul und seiner fortgeschrittenen Verwendung widmet sich dieser Artikel aus der Rubrik Faltmikroskop und Co.

Der namensgebende Teil des Lichtmoduls ist das Licht, eine weiße LED. Diese befindet sich in einem Gehäuse, in das sich ein Magnetkoppler einschieben lässt. Dieser Magnetkoppler dient der Befestigung des Lichtmoduls an der Rückseite des Foldscopes und zentriert sich (und damit die LED) vor dem Lichteinlass. Da sich der Magnetkoppler im Lichtmodul verschieben lässt, kann man auch einstellen, unter welchem Winkel das Licht auf das Präparat trifft – aber mehr dazu später.

Neben der LED befinden sich im Lichtmodul zwei Lupen, die vor dem Präparieren bei der Vorauswahl von kleinen Proben helfen. Die Lupen unterscheiden sich dabei durch die Vergrößerung, die sie ermöglichen.

 Warnhinweis: Niemals mit dem Foldscope direkt in die Sonne schauen!

Durch ein Foldscope kann man natürlich nur dann etwas erkennen, wenn das Präparat ausreichend beleuchtet ist. Dazu kann man vorhandene Lichtquellen in der Umgebung, wie z.B. Tageslicht oder eine Schreibtischlampe verwenden. Die Suche nach passendem Licht führt allerdings gerne zu Verrenkungen und lenkt vom eigentlich wichtigen ab: dem Präparat. Gleichzeitig führen externe Lichtquellen, in die man mit dem Foldscope direkt hinein schaut, häufig zu Lichtreflexen und störenden Artefakten im Bild. Diese lassen sich reduzieren, indem man ein Lichtquelle verwendet, die sich unmittelbar am Foldscope befindet. Der entsprechende Unterschied der Bildqualität ist in den folgenden Aufnahmen erkennbar:

Für eine Reduktion der Beleuchtungsartefakte ist die Art der Lichtquelle nebensächlich, viel wichtiger ist der Abstand. Daher ist ein Bild ohne Beleuchtungsartefakte nicht nur mit einem Lichtmodul oder einer Schreibtischlampe, die sich direkt hinter dem Foldscope befindet, möglich. Eine ähnliche Verbesserung der Bildqualität lässt sich auch mit der „Taschenlampe“ eines Smartphones erzielen, wenn diese mit einem Magnetkoppler direkt mit dem Foldscope verbunden wird. Die beiden einzigen Nachteile sind dabei, a) dass man für Aufnahmen ein zweites digitales Endgerät benötigt und b) dass sich der Magnetkoppler vor der Smartphonelampe nicht so einfach verschieben lässt.

Die grundlegenden Hinweise zur Verwendung des Lichtmoduls kannst du bereits in der zugehörigen Anleitung nachlesen. Deswegen konzentriert sich dieser Artikel auf zwei fortgeschrittene Techniken, die nicht bei jedem Präparat einen Mehrwert bringen, aber manchmal einen Versuch wert sind.

Diese Techniken funktionieren nicht nur mit einem Lichtmodul, sondern auch mit der „Taschenlampe“ eines Smartphones.

Eine Möglichkeit, mehr aus einem Lichtmodul rauszuholen, ist die Verwendung eines Diffusors. Ein Diffusor streut das Licht aus dem Lichtmodul und macht es diffuser und damit weicher. Das lässt sich erreichen, indem man ein Stück weißes Papier zwischen LED und Magnetkoppler legt. Die Montage ist in der folgenden Abbildung skizziert:

Wichtig ist: Die Verwendung eines Diffusors ist bei manchen Präparaten von Vorteil, aber bei anderen Präparaten von Nachteil. Um zu veranschaulichen, warum das der Fall ist, sind im Folgenden vier Aufnahmen gegenübergestellt. Die linken Aufnahmen sind ohne Diffusor entstanden, die rechten mit Diffusor.

Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Präparaten ist die Kontraststärke, die sie von sich aus mitbringen: Während das untere Präparat (Mundwerkzeuge eines Insekts) von sich aus wesentlich kontrastreicher ist und mit Diffusor eine bessere Bildqualität liefert, werden die feinsten Strukturen im oberen Präparat (Ausstrich mit verschiedenen Arten von Bakterien) nur ohne Diffusor wirklich gut erkennbar. Kontrastreiche Präparate lassen sich im Allgemeinen mit Diffusor besser erkennen, während kontrastarme Präparate ohne Diffusor besser erkennbar sind. Wenn du dir unsicher bist, kannst du natürlich auch ausprobieren, welche Variante beim entsprechenden Präparat die bessere Abbildungsqualität liefert.

Hinweis für Experten: Wer sich schon eingehender mit Mikroskopie auseinander gesetzt hat, wird die Abwägung "Mehr Kontrast oder weniger Artefakte" bereits von der Einstellung der Aperturblende bei konventionellen Mikroskopen kennen: Ein Lichtmodul ohne Diffusor verhält sich ähnlich wie eine Aperturblende mit kleiner Öffnung, die zwar den Kontrast erhöht, aber auch zu Bildfehlern in Form von Artefakten führt. Ein größere Blendenöffnung vermindert Bildstörung durch Artefakte, vermindert aber gleichzeitig den Kontrast.

Manche Strukturen lassen sich auch mit guter Hintergrundbeleuchtung nur schlecht erkennen. Hier kann eine Dunkelfeldbeleuchtung weiterhelfen, bei der das Präparat nicht unmittelbar von hinten beleuchtet wird. Bei konventionellen Mikroskopen wird dies erreicht, indem der direkte Lichtweg von der Lampe zur Linse versperrt wird. Dadurch kann das Licht die Linse nicht direkt erreichen, sondern muss vorher von einer Struktur des Präparates umgelenkt werden. So erscheint der Hintergrund dunkel und die Strukturen des Präparates hell. Das hebt sie hervor und die Strukturen werden nicht vom Hintergrund überstrahlt. Mit dem Foldscope und Lichtmodul lässt sich eine Dunkelfeldbeleuchtung zumindest in einem Teil des Bildes erreichen.

Dazu wird die Lichtquelle beim Betrachten in Bezug zu Präparat und Linse leicht verschoben, sodass diese sich nicht genau hinter der Linse befindet und der beleuchtete Bereich zum Teil aus dem Bild wandert. In diesem Grenzbereich lassen sich dann Strukturen des Präparates erkennen, die vorher nicht sichtbar waren. Unterstützen lässt sich dieses Vorgehen, indem man den Magnetkoppler im Lichtmodul zur Seite schiebt, bis die LED nur noch schräg von der Seite zu sehen ist.

Das folgende Bild zeigt, wie Dunkelfeldbeleuchtung Strukturen eines Präparates im Foldscope hervorhebt, die bei der Hellfeldbeleuchtung nur schwer zu erkennen waren:

Bei diesem Blogpost handelt es sich um einen leicht veränderten Artikel vom 31.03.2021 aus der Rubrik "Faltmikroskop und Co." in unserem digitalen Foldscope-Magazin. Wenn du solche Artikel in Zukunft auch vorab lesen möchtest, kann du das digitale Foldscope-Magazin hier abonnieren.