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Lexikon der Optik: Polarisationsmikroskop

Polarisationsmikroskop, ein Mikroskop, das mit je einem im Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengang angeordneten, häufig drehbaren Polar und einem drehbaren graduierten Objekttisch ausgestattet ist (Abb. 1). Die zwischen den beiden Polaren angeordneten optischen Systeme sind besonders frei von Spannungsdoppelbrechung. Die Okulare sind mit einem Fadenkreuz versehen, dessen Arme parallel zu den Schwingungsrichtungen der Polare in ihrer Ausgangslage liegen.

Im P. werden die von optisch anisotropen Objekten infolge der Doppelbrechung hervorgerufenen Gangunterschiede als Interferenzerscheinungen (Interferenzen in Kristallen, Polarisationsmikroskopie) sichtbar gemacht, wodurch die Objekte untereinander und von optisch isotropen Objekten unterschieden werden können. Mittels polarisationsoptischer Kompensatoren, die im allgemeinen zwischen Objekt und Analysator angeordnet werden, können diese Interferenzerscheinungen qualitativ und quantitativ ausgewertet und bei Kenntnis der Objektdicke die phasen- oder herstellungsspezifischen Doppelbrechungswerte bestimmt werden.

Eine weitere Besonderheit des P. ist, daß es alternativ das Objekt oder ein von diesem erzeugtes Interferenzbild zu beobachten erlaubt. Zur direkten Beobachtung des Objektes dient der orthoskopische Strahlengang (Abb. 2a). Der dem Objektiv unmittelbar folgende Teil des Abbildungsstrahlenganges wird dabei telezentrisch gestaltet, um beim wahlweise Ein- und Ausschalten von Analysator und Kompensatoren eine axiale Bildverlagerung und damit eine Bildunschärfe zu vermeiden. Verwendet das P. Objektive für endliche Bildweite, geschieht dies mit einem Telezlinsensystem; moderne P. erreichen den telezentrischen Strahlengang durch Verwendung von Objektiven unendlicher Bildweite, denen hinter dem Analysator eine Tubuslinse nachgeschaltet ist. Die Abhängigkeit der Anisotropieeffekte von der Durchstrahlungsrichtung wird beim orthoskopischen Strahlengang durch Schließen der Aperturblende des Kondensors auf eine Beleuchtungsapertur von 0,15 bis 0,20 unterdrückt.

Im konoskopischen Strahlengang (Abb. 2b) wird das Objekt mit möglichst großer numerischer Apertur beleuchtet und das in der hinteren Brennebene eines Objektivs möglichst großer numerischer Apertur entstehende Achsenbild mit einem zuschaltbaren optischen System, der Bertrand-Linse, in die Okulardingebene abgebildet. Bei der Abbildung heterogener Objekte wird der in das Dingfeldzentrum plazierte Kristall mit einer Tubusirisblende ausgeblendet, die an einem konjugierten Bildort angebracht ist.

Für Meßaufgaben sind Analysator und Objekttisch mit einer Winkelteilung versehen, die mit einem Nonius auf etwa 0,1° genau abgelesen werden kann.

Soll das P. auch zur Untersuchung stark absorbierender anisotroper Objekte verwendet werden, wird es mit einer Einrichtung für Auflicht-Hellfeld-Beleuchtung ausgerüstet (Abb. 3). Diese besitzt zur Umlenkung des beleuchtenden Bündels in das hier auch als Kondensor dienende Objektiv einen speziellen Illuminator, bei dem der durch den Polarisator erzeugte lineare Polarisationszustand nach der Reflexion erhalten bleibt. Bevorzugte Illuminatoren sind das Berek-Prisma und der aus einer Kombination von teildurchlässigem und totalreflektierendem Spiegel bestehende Smith-Illuminator. Bei Verwendung eines normalen strahlenteilenden Illuminators muß mit mehr oder weniger starker Elliptizität des reflektierten Lichtes gerechnet werden, wodurch die Anisotropieeffekte verfälscht werden.

Zur Beleuchtung werden Lichtquellen hoher Leuchtdichte eingesetzt. Die Farbtemperatur der Lichtquelle soll bei TF=5260 K liegen. Halogenlichtwurflampen werden hierzu zusammen mit einem Tageslichtfilter benutzt; Xenonlampen besitzen auch ohne Zusatzkomponenten diese Farbtemperatur.



Polarisationsmikroskop 1: Aufbau. 1 Polarisator, 2 Aperturblende, 3 Kondensor, 4 Objekttisch, 5 Objektiv, 6 Kompensator, 7 Analysator, 8 einschalt- und fokussierbare Bertrand-Linse, 9 Tubus, 10 Okular.



Polarisationsmikroskop 2: Strahlengang im Polarisationsmikroskop. a orthoskopischer, b konoskopischer Strahlengang. 1 Halogenlichtwurflampe, 2 Kollektor, 3 Leuchtfeldblende, 4 Polarisator, 5 Aperturblende, 6 Kondensorlinse, 7 Kondensorfrontlinse, 8 Objekt, 9 Objektiv, 10 hintere Objektivbrennebene, 11 Analysator, 12 Tubuslinse, 13 Bertrand-Linse, 14 Tubusirisblende, 15 Okular-Feldblende, 16 Okular, 17 Austrittspupille. Seitlich von den beiden Strahlengängen ist angezeigt, wo die jeweiligen Bilder der Lampenwendel und des Objekts sowie dessen Achsenbilder liegen.



Polarisationsmikroskop 3: Auflicht-Polarisationsmikroskop mit Berek-Prisma.

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