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Die konfokale Mikroskopie ist eine etablierte robuste Technik zur Untersuchung von Volumenverteilung und Oberflächentopografien. Die hauptsächliche Anwendung findet sich in der Biologie, der Medizin und in den Materialwissenschaften. Am Institut für Technische Optik wird die konfokale Mikroskopie vor allem zur Bestimmung dreidimensionaler Oberflächentopografien meist technischer Objekte angewandt. Jüngste Entwicklungen zielen auch auf die Verkürzung der Messzeiten, miniaturisierte Punktsensoren, sowohl schnelle Punkt- als auch Liniensensoren für Messungen unter schwierigen Bedingungen, sowie auch Messungen an biologischen Proben.

Abbildung 1 zeigt das Prinzip der konfokalen Detektion: Eine Punktlichtquelle wird auf das Objekt abgebildet. Das vom Objekt reflektierte Licht wird auf einen punktförmigen Detektor fokussiert. Das Detektorsignal ist genau dann maximal, wenn sich das Objekt in der gemeinsamen Fokusebene von Punktlichtquelle und Detektor befindet. Wenn sich das Objekt vor, bzw. hinter der Fokusebene befindet, ist sowohl die Beleuchtung auf dem Objekt, als auch die Abbildung auf dem Detektor unscharf und die detektierte Intensität entsprechend geringer.

Um mit diesem prinzipiell punktweise arbeitenden Verfahren eine dreidimensionale Topografie aufzunehmen, muss die gesamte Oberfläche in allen drei Raumrichtungen mit dem Fokus abgetastet werden.

Abbildung 1: Konfokales Prinzip

Konfokale Mikroskopie mit Nipkow-Scheibe

Zur Parallelisierung der Messung der Topografie kann eine rotierende Nipkowscheibe (vgl. Abbildung 2) verwendet werden, die gleichzeitig einige tausend konfokale Blenden als Punktlichtquellen und Punktdetektoren darstellt. Durch Anordnung der Blenden auf spiralförmigen Bahnen auf der rotierenden Nipkowscheibe entfällt das laterale Scannen der Probe. Zur Messung ist nur ein Scan in axialer Richtung notwendig.

Messfelder: 1 µm x 1 µm bis 70 µm x 70 µm
Laterale Auflösung: bis 1 µm
Höhenauflösung: besser 50 nm
Messobjekte: z.B. Metalloberflächen, Papier, Glas Keramik, Kunststoffe

Abbildung 2 : Konfokales Mikroskop mit rotierender Nipkowscheibe	Abbildung 3: Messbeispiel (Microchip Strukturen)

Konfokales Mikroskop mit rotierender Mikrolinsenscheibe:

Konfokale Messanordnung mit Mikrolinsen:

Abbildung 4: Prinzip der konfokalen Messanordnung mit Mikrolinsenarray	Abbildung 5: Messbeispiel Topografie der kanadischen 10 Cent-Münze

Konfokales Mikroskop mit rotierender Mikrolinsenscheibe:

Abbildung 6: Abbildung mit Mikrolinsenarray	Abbildung 7: Messung an Papier

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[16]	Tiziani H. J., Uhde H. M.; "Three dimensional imaging sensing by chromatic confocal microscopy", Appl. Opt. 33 (10), 1838-1843 (1994)
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Letzte Änderung 22.06.2009 (wm) | © Universität Stuttgart | Impressum