LINSENLOSES HOLOGRAPHISCHES MIKROSKOP
Ein Mikroskop ist in zahlreichen Anwendungsbereichen nicht wegzudenken. Dabei ermöglicht es uns kleine Objekte, die ein menschliches Auge nicht in der Lage ist zu sehen, vergrößert zu betrachten. Bei dem linsenlosen digitalen holographischen Mikroskop handelt es sich um ein kleines selbst aufgebautes Mikroskop, welches die inline Holographie zu Grunde legt. Eine Lichtquelle, ein Deckglas und eine CCD-Kamera reichen, um dieses Mikroskop aufzubauen. Das kohärente Licht der Laserdiode leuchtet ein Deckglas aus, auf dem sich die zu untersuchenden Mikroobjekte befinden (Abbildung 1). Das von den Mikroobjekten gebeugte Lichtfeld überlagert sich mit dem Lichtfeld, welches durch das Deckglas ungebeugt transmittiert wird. Es bildet sich ein Interferenzmuster, welches von der CCD-Kamera hinter dem Deckglas als Hologramm aufgenommen werden kann (Abbildung 2). Die Rekonstruktion dieses Hologramms ergibt das Amplituden- und Phasenbild der untersuchten Mikroobjekte (Abbildung 3).
Abb. 1: Aufbau des linsenlosen holographischen Mikroskops
Dieses kostengünstige alternative Mikroskop für Anwender, die sich kein normales Mikroskop leisten können, wurde bereits von den Wissenschaftlern der University of California, Los Angeles (UCLA) aufgebaut [1]. Hier am Lehrstuhl haben wir einen eigenen Prototyp konstruiert. Ein Vorteil dieses Mikroskops gegenüber dem klassischen Mikroskop ist die Phaseninformation, die gewonnen werden kann. Diese trägt zur besseren Untersuchung bei einem Phasenobjekt wie z.B. einer Zelle bei. Es ermöglicht zusätzlich einen großen Teil der Probe auf einmal zu untersuchen [2]. Zudem ist dieses Mikroskop sehr kompakt, robust und ermöglicht schnelle Aufnahmen der Probe, sogar in Echtzeit. Aufgrund des einfachen Aufbaus und der unkomplizierten Bedienung kann es auch von nicht technisch geschultem Personal eingesetzt werden. Unser linsenloses holographisches Mikroskop verspricht viele Einsatzbereiche vom täglichen Gebrauch bis hin zu wissenschaftlichen Anwendungen. Es wird hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Anwendungen kontinuierlich weiterentwickelt.
Abb. 2: Beispiel eines Hologramms von Hefepartikeln, das von unserem linsenlosen holographischen Mikroskop aufgenommen wurde.
Abb. 3: Rekonstruktion der Hefepartikel, Amplitude links und Phase rechts
| Mikroskop | Auflösung | Größe (Gewicht) | Kosten | Sichtfeld |
| Lichtmikroskop | ab 0,2µm | groß | >10000€ | klein |
| LH Mikroskop | < 1µm | sehr klein (etwa 95g) | <500€ | groß (etwa 24 mm²) |
Tab. 1: Vergleich eines Lichtmikroskops mit dem linsenlosen holographischen Mikroskop
Referenz:
- [1] S. Seo, T.-W. Su, D. K. Tseng, A. Erlinger, and A. Ozcan, “Lensfree holographic imaging for on-chip cytometry and diagnostics.,” Lab on a chip, vol. 9, no. 6, pp. 777–87, Mar. 2009.
- [2] Adinda-Ougba, A., Koukourakis, N., Gerhardt, N. C., & Hofmann, M. R., „Simple concept for a wide-field lensless digital holographic microscope using a laser diode”, Current Directions in Biomedical Engineering, 1(1), 261-264, 2015.
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