Kostengünstiges Mega-Mikroskop

Holographische Systeme können die dreidimensionale Form kleinster Objekte in hoher Auflösung abbilden. Japanische Forscher wollen die Technik nun radikal verbilligen.

Die Mikroskopie ist ein mächtiges Werkzeug, um kleinste Objekte sichtbar zu machen. Allerdings haben traditionelle optische Verfahren ihre Einschränkungen: Ihr Aufzeichnungswinkel ist vergleichsweise klein und die Tiefenschärfe relativ gering. Das macht es problematisch, Proben wie beispielsweise einzelne Zellen in ihrem dreidimensionalem Aufbau zu erfassen.

Eine clevere Methode, dieses Problem zu umgehen, ist die Erstellung eines Hologramms. Atsushi Shiraki vom Kisarazu National College of Technology in Japan hat nun zusammen mit seinen Kollegen im Rahmen einer neuen Studie gezeigt, dass sich die Kosten für ein holographisches Mikroskop radikal reduzieren lassen. Ihr Gerät besteht aus einer Webcam, einem kleinen Solid-State-Laser und einer einfachen Lochblende. Ausgewertet werden die Bilder mit einer kostenlosen Open-Source-Software. Der Gesamtpreis liegt bei nur 250 Dollar, wobei die Lochblende die Hälfte dieses Betrages ausmacht. Das komplette Mikroskop ist leicht und mobil und soll in eine einzige Handfläche passen.

Bei holographischen Systemen wird ein Lasersignal zweigeteilt – in einen Referenzstrahl und einen Abtaststrahl. Das dabei entstehende Phasenverschiebungsmuster wird mit einer digitalen Kamera aufgezeichnet. Die Strahlen werden schließlich wieder rekombiniert, so dass ein Interferenzmuster entsteht. Dieses lässt sich mittels Software entschlüsseln, um die dreidimensionalen Informationen der Probe in hoher Auflösung darzustellen. Während ein traditionelles Mikroskop nur die von der Probe erzeugten Lichtintensitäten aufzeichnet, speichert die holographische Variante deutlich mehr Daten. Mit einer passenden Bildverarbeitung lassen sich zudem die Tiefenschärfewerte verändern und Bildfehler korrigieren.

Kostengünstig war die Technik auch schon vor der Entwicklung von Atsushi Shiraki: Verschiedene Forschergruppen haben Geräte zum Preis von 1000 US-Dollar gebaut. Der nun nochmals reduzierte Preis könnte Feldstudien in ganz neuen Bereichen erlauben – selbst an Schulen, wo es bei Geräteanschaffungen auf jeden Cent ankommt. Das Mikroskop könnte sich außerdem für Bastler eignen. ()