Moderne Methoden der Zellbiologie

IV: Fluoreszenztechniken II    (INHALT)

Optischer Bildaufbau mit der Nipkow-Scheibe

Das Rasterverfahren mit dem Laserscanning-Mikroskop ist relativ langsam und ergibt nur wenige Bilder pro Sekunde. Eine wesentlich schnellere Scanning-Methode basiert auf der Verwendung von Scheiben mit vielen Lochblenden, deren Eignung für die Optik Paul Nipkow in den achtziger Jahren des 19. Jahrhunderts beschrieben hat. Konfokale Mikroskope mit Nipkow-Scheiben produzieren mehrere hundert Bilder pro Sekunde, so daß für das Auge ein konstantes Bild entsteht.   Wie bei allen konfokalen Mikroskopen wird auch beim Nipkow-Mikroskop nur ein einzelner Bildpunkt durch die konfokale Optik erzeugt. Im Unterschied zum Laserscanning-Mikroskop wird das Objekt aber durch eine Vielzahl parallel angeordneter Lochblenden betrachtet. Nipkow-Scheiben in modernen Mikroskopen haben bis zu 20.000 Löcher (ca 20 mm Durchmesser), die meist bogenförmig angeordnet sind. In der Abbildung rechts ist die untere Scheibe die eigentliche Nipkow-Scheibe, die darüberliegende Scheibe hat ein identisches Lochmuster. Mikrolinsen in jedem Loch der oberen Scheibe fokussieren Laserlicht auf das darunterliegende Loch in der Nipkow-Scheibe. In der Abbildung sind nur einige wenige Löcher dargestellt, um die bogenförmige, radiale Anordnung zu erklären.   Wie wird mit hilfe der Nipkow-Scheibe ein Objekt gescannt?   Die beiden Scheiben rotieren mit einigen hundert Umdrehungen pro Minute. Licht, das durch ein Loch der Nipkow-Scheibe auf das Objekt fällt, beschreibt deshalb eine kreisbogenförmige Bahn über das Objekt (schwarzer Pfeil auf dem Objekt). Diese Bahn ergibt sozusagen ein Zeile des Bildes. Das benachbarte Loch auf der Scheibe erzeugt die nächste Zeile, und jedes weitere Loch des Bogens fügt eine Zeile hinzu. Die Löcher eines Bogens erzeugen also bei ihrer Passage über das Objekt ein vollständiges Bild, allerdings nur für den Bruchteil einer Sekunde. Der nächste Satz Löcher erzeugt ein neues Bild, und wegen der schnellen Rotation der Scheibe entstehen Bilder in so schneller Folge (über 300 pro Sekunde), daß die Einzelbilder im Auge zu einem stehenden Bild des Objekts verschmelzen.   Im der Abbildung ist der Strahlengang nur für ein Loch dargestellt - tatsächlich aber werden mehrere Löcher eines Bogens gleichzeitig beleuchtet. Anregungslicht (grün) und Fluoreszenzlicht (rot) werden durch dieselbe Lochblende geführt. Da die Lochblende konfokal mit der Brennebene der Objektivlinse ist, gelangt nur Licht aus der Brennebene auf den Strahlenteiler zwischen den beiden Scheiben und damit ins Okular.   Quelle: McBain Instruments