30.10.2014

Vom Mikroskop zum Nanoskop


Die Auflösungsgrenze in der konventionellen Lichtmikroskopie liegt bei der Hälfte der Wellenlänge des eingesetzten Lichts, das entspricht einer Auflösung von ca. 200 nm für blaues Licht. Diese Grenze wurde von Ernst Abbe postuliert und galt jahrzehntelang als unüberwindbar. Grund dafür ist die Beugung, die bei zwei auseinanderzuhaltenden Objekten auftritt, und beide Objekte im Auge des Betrachters zu einem einzigen verschwimmen lässt. Mit Hilfe der von Prof. Stefan Hell (Chemie-Nobelpreis 2014) entwickelten Stimulate Emission Depletion (STED) Methode ist es möglich, eine höhere Auflösung in der Mikroskopie weit unter der von Ernst Abbe postulierten Grenze zu realisieren - das Mikroskop wird zum Nanoskop.

Bei der Methode wird eine Zelle durch eine Laserquelle zum Fluoreszieren gebracht. Unmittelbar danach wird diese Zelle mit Hilfe einer anderen Laserquelle wieder abgeregt. Die Besonderheit dabei ist, dass der abregende  Laserstrahl ein Loch in der Mitte hat, d. h. es wird nicht die gesamte Lichtintensität abgelöscht, sondern der verbleibende Spot  kann bis zur Größe eines Moleküls verkleinert werden. Molekulare Prozesse können, anders als in der Fluoreszenzmikroskopie, in vivo (am lebenden Objekt) und in Echtzeit verfolgt und untersucht werden.

Um den Anforderungen gerecht zu werden, muss der Scanningprozess innerhalb der STED-Mikroskopie sehr schnell stattfinden. Piezoelektrische Tische, Kippelemente und Objektivpositionierer sind hervorragende Instrumente, die in einem entsprechenden STED-Setup notwendig sind. Die Objektivpositionier Serie MIPOS, die Serie PSH der Spiegelkippelemente, sowie der Z-Achsenscanner PZ300 CAP AP sind Beispiele aus der Produktreihe der piezosystem jena GmbH, die bei STED-Mikroskopie eingesetzt werden können. Dank ihrer nahezu unbegrenzten Auflösung sind diese Elemente in der Lage, vorgegebene Positionen schnell, hochgenau und bis auf den Nanometer reproduzierbar anzufahren.

Bei der Serie MIPOS handelt es sich um Positionierer für Mikroskopobjektive und den gesamten Mikroskoprevolver. Diese Elemente können an allen typischen Mikroskopstativen wie z.B. von Zeiss, Olympus, Leica oder Nikon befestigt werden. Dieser Technologievorteil wird in der hochauflösenden Super Resolution Microscopy, der Single Photon Microscopy ebenso wie in der Laser Scanning Microscopy ausgenutzt.
Der PZ300 AP gilt als ein weiteres Produkt für diesen Anwendungsbereich. Dieser Probenpositioniertisch ist neben seiner geringen Bauhöhe durch eine große Innenapertur zur Aufnahme von Proben und Mikroskopie-Accessoires gekennzeichnet. Ein weiterer Vorteil des Elements bezieht sich auf die Kompatibilität mit XY-Mikroskoptischen von Märzhäuser und PRIOR Scientific. Durch den integrierten Universal-Mikroskopieeinsatz wird die Aufnahme von Petrischalen, Mini-Inkubatoren, Objektivträgern und weiteren Mikroskopiezubehör unterstützt.
Die Kippelemente dienen der schnellen und präzisen Positionierung von optischen Komponenten wie z.B. Spiegel oder Prismen. Diese Elemente können im mrad-Bereich und bei Frequenzen bis zu einigen Kilohertz positioniert werden. Aufgrund des Direktantriebsprinzips mit mechanischer Vorspannung ist darüber hinaus das Positionieren von Komponenten mit einer höheren Masse problemlos möglich.

Die spezielle Steuerungelektronik von der piezosystem jena GmbH ermöglicht eine präzise und hochauflösende Positionskontrolle der Piezoelemente. Die digitale Piezoansteuerung d-Drive pro und seine Möglichkeit Triggersignale ein- und auszugeben, mit dem integrierten Funktionsgenerator für Sinus, Dreieck und arbitrary-Funktionen rundet dieses Angebot ab.


NEUER Produktkatalog von Piezosystem Jena

  • Anwendungsbeispiele von Piezopositionierern
  • Piezoelemente mit Nanometer-Präzision
  • Piezokomposite- Hochlastaktoren
  • Motion Control Elemente
  • Piezoline: Detaillierte Beschreibung der Piezotechnologie
  • Ausführliche Erklärung der Technologie in Hochlastaktoren

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