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Besondere Kameras für besondere Anwendungen: Ultradunkelfeld

Bei Anwendungen, die mit besonders wenig Licht auskommen müssen, spieltmacht die Wahl der Kamera nicht nur einen Unterschied für den Geldbeutel, die Sensorgröße macht wirklich einen deutlichen Unterschied. Hohe Pixeldichten, Megapixelzahlen jenseits von 5-10 Megapixeln sind hier eher kontraproduktiv, weil dies kleinere Pixel und damit weniger Licht pro Pixel bedeutet.

Für die sogenannte Dunkelfeld- und Ultradunkelfeldmikroskopie kommen Kondensoren mit numerischen Aperturen von bis zu 1,4 zum Einsatz. Spätestens wenn hier auch noch eine Blende möglichst weit geschlossen wird, um noch etwas mehr Auflösung oder auch Tiefenschärfe herauszuholen wird das Licht meistens knapp, doch das ist an sich kein neues Problem. Bei vielen Mikroskoparbeiten ist man es bereits gewohnt, die Lichtleistung der Beleuchtung größer als nötig zu dimensionieren, um Reserve für hohe Vergrößerungen und unerwartet schlechte Verhältnisse zu haben. Im Fall der Dunkelfeldmikroskopie haben wir gerade bei der Lichtleistung keinen Spielraum mehr und müssen uns umso mehr damit beschäftigen, die optimale Kamera zu adaptieren.

Hier setzen wir einen Kamerasensor mit einem Durchmesser von 1/1,2 Zoll ein, das ist ungefähr der doppelte Durchmesser verglichen mit den bei Mikroskopkameras üblichen 1/2,5 Zoll, also die 4-fache Sensor-Fläche. Mit dieser „Licht-Reserve“ lässt sich sowohl mit angenehmer Belichtungszeit als auch mit weniger rauscherzeugender Signalverstärkung ein ansprechendes Bild erzeugen. Das größte Problem stellt allerdings der Dynamikbereich zusammen mit der geringen Tiefenschärfe dar. Die Zellwände der Blutzellen sind relativ dick und erzeugen eine sehr helle, weiche Abbildung, die oft sehr feine Strukturen in der Umgebung überblendet. Je stärker man diesen Effekt unterdrückt (z.B. durch das Schließen der Objektiv-Blende am 100x-Objektiv) umso dunkler wird das Gesamtbild, umso mehr muss das Kamerasignal und damit auch das Bildrauschen verstärkt werden.

 

Videobeispiel, Blutprobe bei 1000-facher Vergrößerung im Ultradunkelfeld mit einem Zeiss Axio Lab A1 und der P+L Dokucam HD-Video:

Ultradunkelfeld-Mikroskopie – Blutprobe bei 1000-facher Vergrößerung

Ultradunkelfeld-Mikroskopie – Blutprobe bei 1000-facher Vergrößerung – Teil 2