Mein Labormikroskop H 600.

Hallo liebe Freude der Mikrokristalle,

heute möchte ich das Mikroskop vorstellen, mit dem ich die meisten der auf meinem Blog gezeigten Mikrofotos im polarisierten Licht aufgenommen habe.

Zwei Dinge vorab:

Ich habe schon des Öfteren angemerkt, dass ich von Firmen keine Zuwendungen irgendwelcher Art erhalte, ich bin daher in meinem Urteil auch völlig unabhängig.

Gute Mikrofotos im polarisierten Licht kann man auch mit relativ einfachen und preiswerten Mikroskopen erzielen, wenn man bereit ist, ein wenig zu basteln. Keinesfalls ist unbedingt ein Labor- oder gar Forschungsmikroskop erforderlich.
Warum ich dennoch ein Labormikroskop benutze werde ich später erläutern.
Hier zunächst mein Mikroskop mit Kamera und Mikroskopadapter:

Labormikroskop Hund H 600

Labormikroskop Hund H 600 mit Mikroskopadapter und Kamera.

 

Mikroskope werden grob in 3 Klassen eingeteilt: Übungsmikroskope, Labormikroskope und Forschungsmikroskope.

Mein H 600 der Firma Hund in Wetzlar fällt  in die Klasse der Labormikroskope. Warum habe ich mich für ein Instrument der Firma Hund entschieden? Neben Zeiss und Leitz gibt es in Deutschland kaum noch Hersteller von Mikroskopen. Labormikroskope der beiden erstgenannten Firmen sind hervorragende Instrumente, die jeder begeisterte Mikroskopiker sich wünscht. Sie überschreiten aber die Mittel, die ich für ein Mikroskop ausgeben mag.

Gelegentlich haben Mitarbeiter der beiden großen deutschen Mikroskophersteller den Schritt in die Selbständigkeit gewagt.  So hat ein Mitarbeiter von Leitz die Firma Will gegründet, die sehr gute Mikroskope fertigte. Später wurde diese von der Firma Hund übernommen. Der Bau von Mikroskopen ist ein Zweig des Unternehmens mit Sitz in Wetzlar. Man kann sich bei Hund ein Mikroskop nach den eigenen Bedürfnissen zusammenstellen lassen und wird dabei sehr gut beraten. Die Instrumente sind von hoher Qualität und liegen preislich doch deutlich unter denen der „Großen Vier“ (Leitz, Zeiss, Nikon, Olympus). Wer für sich die Freude am Mikroskopieren entdeckt hat, kann ein Mikroskop von Hund bei steigenden Bedürfnissen auch aufrüsten. Diesen Aspekt finde ich sehr wichtig. Es gibt Mikroskope fernöstlicher Hersteller, die im Preis-/Leistungsverhältnis kaum zu schlagen sind. Ob sie nach 5 oder 10 Jahren  z.B. mit einer Polarisationseinrichtung oder einem Dunkelfeldkondensator nachgerüstet werden können  oder ob es noch Ersatzteile gibt, ist doch sehr fraglich. Bei Hund ist das wohl gegeben und die Firma bietet eine Instandsetzungsgarantie von 20 Jahren!

Für mich war auch wichtig, genau die Objektive zu bekommen, die für meine Zwecke geeignet sind. Ich habe Planachromate gewählt. Warum Planachromate? Standard-Objektive für Mikroskope sind Achromate. Sie sind farbkorrigiert, zeigen aber zu den Rändern hin Unschärfe. Das ist überhaupt kein Problem, wenn man ein Präparat durch das Mikroskop betrachtet. Mit dem Feintrieb arbeitet man ohnehin ständig und stellt so mal auf die Mitte, mal auf den Rand hin scharf. Wenn man aber das Präparat fotografiert, wirkt sich diese Randunschärfe sehr störend aus. Dafür gibt es Planachromate, welche die Randunschärfe korrigieren. Nachteil: Sie sind teurer. (Die Farbkorrektur der Achromate und Planachromate ist nicht vollständig. Objektive mit dem höchsten Korrekturgrad sind die Planapochromate. Sie benötigen spezielle Glassorten und sind extrem aufwendig zu fertigen und kosten daher schnell mehre Tausend Euro pro Stück).

Wichtig war mir die Einstellung der Köhlerschen Beleuchtung. Dafür ist eine Leuchtfeldblende erforderlich. Der rote Einstellring der Blende befindet sich unter dem Beleuchtungsstutzen auf dem Foto. Notwendig ist zusätzlich ein höhenverstellbaren Kondensor mit Aperturblende, der sich unter dem Kreuztisch angebracht ist.

Bei meinem  Mikroskop kann man sich entscheiden für eine vollständige oder eine orientierende Polarisationseinrichtung. Ich habe die orientierende gewählt, hier ein Foto:

Polfilter

Polarisator und Analysator.

 

 

Der Polarisator liegt auf dem Beleuchtungsstutzen und wird mit dem Hebel gedreht. Der Analysator wird oberhalb des Objektivrevolvers in den Schlitz für Filterschieber eingeschoben. Bei der orientierenden Polarisation kann man keinen Drehwinkel bestimmen, was für mich aber auch nicht nötig ist. Ich habe daher auch keinen Drehtisch sondern einen Kreuztisch gewählt.

Wenn man Fotos mit einer Spiegelreflexkamera von seinen  Präparaten anfertigen will, muß die Kamera an das Mikroskop adaptiert werden. Bei Hund erhält man einen Adapter, firmenintern „Ofenrohr“ genannt. Er wird an dem trinokularen  Fototubus befestigt. In dem Rohr befindet sich eingeschoben ein Okular. Kameraseitig besitzt der Adapter ein M42-Gewinde. Die Kamera wird mit einem T2-Ring, den es für alle gängigen Kameras gibt aufgeschraubt. Hund liefert einen T2-Ring für Canon-Kameras mit. Für meine Nikon musste ich mir einen für wenige Euro im Fotohandel kaufen. Der Fototubus kann so justiert werden, daß man durch Okular und Kamera gleichzeitig ein scharfes Bild sieht.

Meine Nikon ist eine Vollformat-Kamera. Das Vollformat ist ein Luxus, den man nur benötigt, wenn man seine Fotos stark vergrößern will oder wenn man Bilder z.B. an Kalenderverlage verkaufen möchte. Die akzeptieren nur Aufnahmen im Vollformat.

Meine Kamera ist mit einem PC verbunden und wird über diesen gesteuert. Entsprechend benutze ich auch einen großen Bildschirm. Als Software zur Steuerung verwende ich Nikon Camera Control Pro2. Die ganze Einrichtung ist fest installiert. Ich fotografiere fast täglich und habe keine Lust, immer wieder alles aufzubauen. Die Einrichtung, wie ich sie hier beschrieben habe, ermöglicht ein stressfreies Arbeiten, nichts muss ständig nachjustiert oder aufgebaut werden, die Kamera sitzt fest auf dem Mikroskop. Alles ist sehr bequem. Aber das hat auch seinen Preis.

Wer über das Betrachten und Fotografieren von Mikrokristallen hinaus das Mikroskop z.B. für mikrobiologische oder histologische Untersuchungen verwendet, wird erst dann die tatsächliche Leistungsfähigkeit dieses Instruments erkennen und zu schätzen wissen. In Arztpraxen und medizinischen Labors werden besondere Anforderungen an Mikroskope gestellt. Dieses Mikroskop ist dafür zugelassen.

Da es mein besonderes Anliegen ist, gerade jungen Menschen das Arbeiten mit dem Mikroskop nahe zu bringen, hier nochmals der Hinweis: Alles geht auch mit einem Schülermikroskop und einer einfachen Kamera! Ich greife auch immer mal wieder zu meinem schönen alten Feldmikroskop der tschechischen Marke Meopta und bin erfreut und erstaunt über die wunderbaren Bilder, die man auch mit einer ganz einfachen Ausrüstung machen kann.

Hier noch zur Entspannung ein Foto von Acetylsalicylsäure, dem Wirkstoff in Aspirin-Tabletten, aufgenommen mit dem Hund H 600:

Acetylsalicylsäure-Kristalle, fotografiert im polarisierten Licht.

Acetylsalicylsäure-Kristalle, fotografiert im polarisierten Licht.

 

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle. In meinem nächsten Blogbeitrag möchte ich einige Fotos von Mikrokristallen im polarisierten Licht vergleichen, die mit  einem Schülermikroskops  und einem Labormikroskop aufgenommen wurden.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

 

 

 

 

 

 

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Lineares Polarisationsfilter und λ/4-Plättchen II.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

es hat etwas gedauert, mit dem zweiten Beitrag zur Zirkularpolarisation, in dem ich das Prinzip und den Aufbau eines Zirkularpolarisationsfilters beschreibe.

In meinem letzten Blogbeitrag habe ich experimentell gezeigt, wie sich die Intensität des polarisierten Lichts beim Passieren durch ein zweites lineares Polarisationsfilter in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert. Eine Lichtwelle wurde als eine sinusförmige Schwingung, vergleichbar mit der Schwingung eines angeregten Seils dargestellt.

Skizze einer horizontal und einer vertikal schwingenden Welle

Skizze einer horizontal und einer vertikal schwingenden Welle

Da gibt es aber einen Widerspruch. Würde sich eine Lichtwelle tatsächlich wie eine Seilwelle verhalten, würde schon ein geringfügiges Drehen eines Polarisationsfilters ausreichen, um den gesamten Lichtdurchgang zu sperren. Man hat aber gesehen, daß beim Verdrehen eines der Filter zunächst wenig passiert, dann aber geht es sehr schnell. Die Intensität, mit der das Licht die Polarisationsfilter passiert wurde mit Hilfe des Amplitudenvektors mathematisch beschrieben. Dazu wurde der Amplitudenvektor in seine horizontale und vertikale Komponente zerlegt. Die vertikale Komponente erwies sich als Maß für die Intensität des passierten Lichts. Man muß sich also von der Vorstellung frei machen, daß eine Lichtwelle einer mechanischen  Seilwelle sehr ähnelt. Das Modell der Seilwelle dient nur dem besseren Verständnis. Ich arbeite hier bewusst nicht mit magnetischen und elektrischen Feldvektoren, um die Sache nicht zu kompliziert zu machen. Wenn ich von Wellenvektoren spreche sind die elektrischen Feldvektoren gemeint.

Man kann, wie wir gesehen haben, eine linear polarisierte Lichtwelle, mit einer wie auch immer gearteten Orientierung, mathematisch in einen horizontalen und einen vertikalen Wellenanteil zerlegen.

 

Horizontale und vertikale Komponente einer polarisierten Welle.

Horizontale und vertikale Wellenanteile einer polarisierten Welle.

Beide Wellenanteile verlaufen genau synchron. Nun stelle man sich einmal gedanklich vor, eine der beiden Wellenanteile würde um ein viertel der Wellenlänge, also λ/4 versetzt laufen, wie im folgenden Bild zu sehen ist.

 

Zwei Teilwellen um lambda/4 versetzt.

Zwei Wellenanteile einer polarisierten Welle  um λ /4 versetzt mit den Wellenvektoren.

 

Diese beiden Wellenanteile verlaufen jetzt nicht mehr synchron. Kann man so etwas praktisch durchführen? Ja man kann. Und zwar, man ahnt es schon, mit einem λ/4-Plättchen. Wie funktioniert das?

Bei manchen Kunststoff-Folien können die Moleküle durch mechanisches Strecken in die Länge gezogen werden. Moleküle behindern das Licht beim Passieren und verlangsamen die Lichtgeschwindigkeit. Bei solch langgestreckten Molekülen ist es nicht egal, ob passierende Lichtwellen längs oder quer zur Streckrichtung schwingen, sie werden unterschiedlich stark abgebremst . Und so gelingt es, eine Gangunterschied mit solchen Kunststoffen zu erzeugen. Man kann die Dicke einer solchen Kunststoffschicht so bemessen, daß man genau einen Gangunterschied von λ/4 also ein Viertel Wellenlänge erhält, und schon haben wir unser λ/4-Plättchen.

Sind nun beide Wellenanteile um λ/4 gegeneinander versetzt, so führt der Wellenvektor eine schraubenförmige Rotationsbewegung durch. Daher wird die so polarisierte Lichtwelle zirkular polarisiert genannt.

Meine zeichnerischen Fähigkeiten sind leider zu begrenzt, die Rotation des Wellenvektors vernünftig darzustellen. Ich habe aber auf YouTube eine Animation gefunden, die diese Rotation sehr schön zeigt:

Man sieht zunächst die synchron laufenden Wellenanteile bei denen der Wellenvektor nicht rotiert , und danach die um λ/4 versetzten mit dem rotierenden Wellenvektor. Ich finde die Animation ganz hervorragend, dem Autor kann man nur gratulieren. (Zur Wiederholung unten ganz links das runde Pfeilsymbol anklicken).

Ein Zirkularpolarisationsfilter besteht nun aus einer Kombination aus  linearem Polarisationsfilter und nachgeschalteter λ/4-Folie. Man verwendet diese Art von Filter in der Fotografie und vor allen Dingen bei Sonnenbrillen.

Für die Mikrofotografie, ich hatte es im letzten Blogbeitrag erwähnt, benutzt man beide Komponente besser getrennt. Ein Zirkularpolarisationsfilter ersetzt hier also nicht das λ/4-Plättchen. Hier zwei Fotos von L-Weinsäure im polarisierten Licht, jeweils mit und ohne λ/4 Plättchen. Die L-Weinsäure wurde im Methylethyketon gelöst und bildete einen sehr dünne Kristallschicht auf dem Objektträger.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit L/4-Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit λ/4-Plättchen.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne L/4-Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne λ/4-Plättchen.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit L/4-Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht mit λ /4-Plättchen.

 

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne L/Plättchen.

L-Weinsäure fotografiert im polarisierten Licht ohne λ/Plättchen.

Wie man sieht, kann man mit einem  λ/4-Plättchen manchmal interessante Effekte erzielen. Als Folien sind die λ/4-Plättchen im Internet relativ preiswert zu bekommen.

 

Soviel für heute liebe Freunde der Mikrokristalle. Der nächste Blogbeitrag wird nicht so lange auf sich warten lassen. Es ist zur Abwechslung mal wieder ein Zucker bzw. ein Zuckerersatzstoff dran, den man sich leicht beschaffen kann. Es ist der Sorbit.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

p.s.

Wer Freude an schönen Bildern von Mikrokristallen hat, sie aber nicht selber fotografieren will, dem empfehle ich meinen neuen Kalender für 2017, der seit dem ersten Juni im Handel ist.

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Titel: Surreale Farbwelten-Mikrokristalle

Autor: Dieter Schenckenberg

Hier die ISBN-Nummern:
Wandkalender 2017 DIN A4 quer ISBN 978-3-664-84126-4

Wandkalender 2017 DIN A3 quer ISBN 978-3-664-84127-1

Wandkalender 2017 DIN A2 quer ISBN 978-3-664-84128-8

Den Kalender gibt es bei

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Zoomen mit der Spiegelreflexkamera an einem monokularen Mikroskop.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

wie kann man beim Fotografieren im polarisierten Licht, am Mikroskop mit einer Spiegelreflexkamera zoomen?

Moderne Kameras, egal welchen Typs, verfügen meist über Zoomobjektive, die häufig auch zur Festlegung des Bildausschnitts genutzt werden. Bei einer Spiegelreflexkamera, die über einen Adapter und ohne Kameraobjektiv mit dem Mikroskop verbunden ist, haben wir diese Möglichkeit nicht.

Gelegentlich verwendete man auch heute noch für Nahaufnahmen ein Balgengerät. Es ermöglicht die kontinuierliche Verlängerung der Bildweite und führt so zur Vergrößerung des Abbildungsmaßstabes. Dabei wird der Balgen  zwischen Kameragehäuse und Objektiv geschaltet. Er besitzt einen, wie bei einer Ziehharmonika gefalteten, lichtdichten  Lederbalg, der auf einem Einstellschlitten  laufend, verlängert oder verkürzt werden kann. Der Lederbalg wird eingeschlossen von der Objektiv- und Gehäusestandarte. Das sind Metallringe, bei dem die Gehäusestandarte fest auf dem Einstellschlitten sitzt während die Objektivstandarte auf dem Einstellschlitten vor und zurück bewegt werden kann und so das Ausziehen des Balgs ermöglicht.

Den gleichen Effekt wie bei Nahaufnahmen erzielen wir auch am Mikroskop, wenn der Balgen zwischen Kameragehäuse und Mikroskop-Okular geschaltet wird. Auch hier kann durch kontinuierliches Verlängern oder Verkürzen der Balgenlänge den Abbildungsmaßstab vergrössern oder verkleinern werden.

Wohl dem, der aus alten Zeiten ein solches Schätzchen noch besitzt. Und wenn nicht, bei eBay werden Balgengeräte günstig angeboten, insbesondere mit dem alten M42-Gewinde auf beiden Seiten. Gerade das M42-Gewinde ist für unsere Zwecke ideal. Kameraseitig benötigen wir dann noch einen T2-Ring. Diese Ringe gibt es für praktisch alle Spiegelreflexkameras. Sie besitzen kameraseitig das jeweils passende Kameragewinde und auf der anderen Seite ein M42-Gewinde.  Über den T2-Ring wird die Kamera mit dem Balgengerät an der Kamerastandarte verbunden. Die Verbindung zum Mikroskop ist flexibel! Das Gewicht von Kamera und Balgengerät wird von einem Stativ getragen.

Altes Mikroskop

Das hier gezeigte Instrument ist ein monokulares Mikroskop älterer Bauart mit einem drehbaren Polarisationsfilter unter dem Kondensor. Bei diesem Mikroskoptyp erfolgt das Scharfstellen nicht wie bei modernen Mikroskopen über das Verstellen des Mikroskoptisches. Hier wird der Okulartubus zum Scharfstellen rauf- und runtergefahren. Daher darf das schwere Kameragehäuse einer Spiegelreflexkamera zusammen mit dem Balgengerät keinesfalls fest mit dem Tubus verbunden sein! Das Gewicht von Kamera und Balgen würde den Tubus herunterdrücken und das Scharfstellen unmöglich machen. Um das zu verhindern, kann man folgende Anordnung wählen:

Über den Mikroskoptubus, in dem das Okular eingesteckt ist, einen Plastikschlauch stülpen, der ca. 5 mm über den Okularrand hinausragt. (Solche Schläuche gibt es in jedem Baumarkt).

Zusätzlich benötigen wir ein Polarisationsfilter vor dem Okular,das mit dem Balgen mikroskopseitig verbunden ist. Mit wenig Mühe können wir uns eine Anordnung zusammenbasteln: Auf einen M42-Zwischenring (ebay) klebt man ein lineares oder zirkulares Polarisationsfilter. Verwendet man Zirkular-Polarisationsfilter, muß man unbedingt auf die richtige Seite achten. Man legt das Zirkular-Polarisationsfilter testweise auf das Okular, schaut durch das Mikroskop, ohne Objekt, und verdreht das obere oder untere Filter. Dabei sollte der Lichtdurchgang gesperrt werden. Ist das nicht der Fall, Zirkularpolarisationsfilter umdrehen. Der abgebildete Adapter besitzt noch einen T2-Ring, der hier natürlich überflüssig ist.

Mikroskop-Adapter

Mikroskopadapter bestehend aus T2-Ring, Zwischenring und Polarisationsfilter

Den M42-Zwischenring mit dem aufgeklebten Polfilter mikroskopseitig an das Balgengerät schrauben. Jetzt benötigen wir noch ein Stativ. Ideal ist das Stativ eines alten Vergrößerungsapparates. Auch ein Reprostativ tut seinen Dienst. An beiden Stativtypen kann man eine angeschraubte Kamera durch Drehen des Stativrades rauf- und runterfahren. Wir setzen aber statt einer Kamera das Balgengerät an das Stativ an. Balgengeräte besitzen dafür normalerweise 2 Schraubgewinde. Eins befindet sich an der Montageplatte des Balgens, das andere an der objektivseitigen  Kamerastandarte. Wir verbinden die Montageplatte mit dem Stativ und setzt das Kameragehäuse über den T2-Ring an die Kamerastandarte des Balgen an. Löst man die Arretierschraube am Balgen, ist der Lederschlauch frei auf dem Einstellschlitten verschiebbar. Wir stellen nun das Mikroskop unter die ganze Apparatur und fahren vorsichtig den Balgen mit der aufgesetzten Kamera durch Drehen des Stativrads herunter, bis das Polfilter am unteren Teil des Balgens gerade auf dem Plastikschlauch aufliegt. Der Vorteil dieser Anordnung:

 

  • Beim Auslösen der Kamera werden kaum Schwingungen auf das Mikroskop übertragen.
  • Über das Betätigen des Stativrades kann der Balgen kontinuierlich verlängert oder verkürzt werden. Damit können wir den Abbildungsmaßstab verändern, wir zoomen!
  • Die leichte Verschiebung des Tubus beim Scharfstellen am Mikroskop, wird durch den Balgen ausgeglichen, solange die Arretierschraube am Balgen nicht festgestellt ist.

 

Die Bildbeobachtung kann entweder über LiveView, Kamerasucher oder am besten am Bildschirm mit Hilfe einer geeigneten Software wie Nikon Camera Control oder digiCam Control erfolgen.

Hier 2 Beispiele, die mit dem oben abgebildeten Mikroskop aufgenommen wurden.

Mikrokristalle Harnstoff

Mikrokristalle von Harnstoff im polarisierten Licht.
Okular 10x, Objektiv 4x
Balgenauszug 0%

Mikrokristalle Harnstoff

Mikrokristalle von Harnstoff im polarisierten Licht.
Okular 10x, Objektiv 4x
Balgenauszug 50%

Mikrokristalle Harnstoff

Mikrokristalle von Harnstoff im polarisierten Licht.
Okular 10x, Objektiv 4x
Balgenauszug 100%

Mikrokristalle Harnstoff

Mikrokristalle von Harnstoff im polarisierten Licht.
Okular 10x, Objektiv 10x
Balgenauszug 0%

Mikrokristalle Harnstoff

Mikrokristalle von Harnstoff im polarisierten Licht.
Okular 10x, Objektiv 10x
Balgenauszug 50%

Mikrokristalle Harnstoff

Mikrokristalle von Harnstoff im polarisierten Licht.
Okular 10x, Objektiv 10x
Balgenauszug 100%

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle.

Der nächste Blogbeitrag hat die Adaption eines Balgen-Geräts an ein trinokulares Mikroskop am Beispiel des Bresser Researcher Trino zum Thema.
Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

 

 

 

Harnstoff: Ein Wegbereiter der Organischen Chemie.

Hallo liebe Freunde der Mikrokristalle,

heute wenden wir uns, im Titel ist es schon angesprochen, einer sehr bedeutenden Substanz der Organischen Chemie zu, dem Harnstoff.

Was macht ihn so bedeutend?  1828 tritt der Harnstoff also Wegbereiter der Organischen Chemie in die Geschichte der Chemie ein. Bis dahin war man der Auffassung, dass chemische Substanzen, die in der belebten Welt, also im Pflanzen- und Tierreich vorkommen, nicht vom Menschen synthetisch hergestellt werden können. Man glaubte, eine besondere „Lebenskraft“ sein dazu erforderlich. Aber 1828 gelang es dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler, aus den rein anorganischen Ausgangsstoffen Kaliumcyanat und Ammoniumsulfat,  Harnstoff zu erzeugen. Damit war es erstmals gelungen, eine Substanz der belebten Natur im Labor aus anorganischen Stoffen herzustellen. Das war eine Sensation, zumindest aus heutiger Sicht, denn damals war sich Wöhler der ganzen Tragweite seiner Arbeit wohl gar nicht voll bewusst. Aber die Organische Chemie trat ihren Siegeszug um die Welt an. Bis heute sind etwa 40 Millionen organische Substanzen bekannt, mehre Millionen davon wurden künstlich in Laboratorien hergestellt.

Und alles begann mit dem Harnstoff. Darum gleich mal ein Foto von dieser tollen Substanz:

Harnstoff

Harnstoff-Kristalle unter dem Mikroskop im polarisierten Licht.

Chemisch betrachtet ist Harnstoff das Diamid der Kohlensäure. Für den Nichtchemiker: Im Mineralwasser kennen wir die sprudelnde Kohlensäure. Wenn diese unter bestimmten Bedingungen mit Ammoniak (Salmiakgeist) chemisch reagiert, (150 Grad Celsius 100 ATM. Druck), erhalten wir Harnstoff.

Im menschlichen und tierischen Körper entsteht Harnstoff als Abbauprodukt von Proteinen (Eiweiss). Wir scheiden täglich etwa 30 Gramm Harnstoff über den Urin aus, daher auch der Name.

Die chemische Formel von Harnstoff:

Harnstoff

Harnstoff

Und wenn die Formel auch sehr unspektakulär ist, Harnstoff bildet sehr schöne Mikrokristalle unter dem Mikroskop im polarisierten Licht:

Harnstoff

Harnstoff-Kristalle unter dem Mikroskop im polarisierten Licht.

Und nun wird es ganz aktuell und etwas heikel.

Wir wenden uns dem Dieselmotor und damit auch dem VW-Skandal zu. Die Verbrennung des Dieseltreibstoffs in Dieselmotoren erfordert sehr viel höhere Temperaturen und Drücke, als die Verbrennung von Benzin in Otto-Motoren. Die Verbrennungsluft enthält bekanntlich neben Sauerstoff auch Stickstoff. Unter den Temperatur- und Druckbedingungen im Dieselmotor, reagiert Luftsauerstoff mit Luftstickstoff zu Stickoxiden, besser bekannt unter der Bezeichnung NOx. Diese Bezeichnung wurde gewählt, weil es verschiedene Stickstoff/Sauerstoff- Verbindungen gibt: So ist N2O  das bekannte Lachgas, das in der Zahnmedizin also Narkosemittel verwendet wird. NO2 ist eine besonders giftige Verbindung, die sich in der Lunge mit Wasser zu Salpetersäure umsetzt. Diese Säure ist extrem giftig. Besonderes tückisch an den Stickoxiden ist, daß sie nicht einmal sehr ätzend riechen. Man hält beim Einatmen nicht sofort die Luft an.

Aus den Abgasen der Dieselautos werden die Stickoxide entfernt, und das mit Hilfe des Harnstoffs. Harnstoff reagiert chemisch mit ihnen und macht sie unschädlich. Dieser Prozess klingt sehr einfach, ist in der Praxis aber kompliziert. So muss die Harnstoffmenge sehr exakt dosiert werden, was einen erheblichen technischen Aufwand erforderlich macht. Einfacher ist es, den ganzen Mechanismus einfach abzuschalten, in der Hoffnung, daß es keiner merkt.

Hier gleich noch ein Foto des vielseitigen Harnstoffs:

Harnstoff

Harnstoff-Kristalle unter dem Mikroskop im polarisierten Licht.

Harnstoff bekommt man normalerweise ohne Probleme in der Apotheke, besonders wenn man dem Apotheker sagt, was man damit vorhat. Die Substanz ist sehr gut in Wasser und Spiritus löslich und kristallisiert aus beiden Lösungsmitteln sehr gut.

Einfach ein paar Kristalle auf einen sauberen Objektträger geben, einen Tropfen dest. Wasser oder Spiritus oder eine Mischung beider Lösungsmittel 1:1 hinzugeben. Die Kristalle lösen sich sofort. An einem staubfreien Ort ohne Deckglas eintrocknen lassen. Man kann die Proben später mit einem Deckglas abdecken und vorsichtig auf einer Herdplatte aufschmelzen. Harnstoff schmilzt bei 133 Grad Celsius unter Zersetzung. Darum schnell wieder von der Herdplatte nehmen, wenn die Kristalle geschmolzen sind. Unter dem Mikroskop, im polarisierten Licht finden wir farbenprächtige Kristalle.Die folgende Aufnahme ist so entstanden:

Harnstoff

Harnstoff, kristallisiert aus einer Schmelze unter dem Mikroskop im polarisierten Licht.

Es ist doch bemerkenswert: Bei Mensch und Tier verlassen die Abbauprodukte der Proteine den Körper in Form von Harnstoff über den Urin. In Dieselmotoren eliminiert  Harnstoff schädliches NOx und sorgt für saubere Abgase. Auch in Kraftwerken hilft Harnstoff die Rauchgase von NOx zu befreien, und nicht zu vergessen, wir können auch wunderschöne Mikrofotos davon machen.

Soviel für heute, liebe Freunde der Mikrokristalle.

Im nächsten Blogbeitag wenden wir uns der Frage zu, ob man am Mikroskop beim fotografieren auch zoomen kann.

Bis dahin wünsche ich eine gute Zeit.

H-D-S

 

 

Hallo Freunde der Mikrofotografie

Willkommen auf meinem Blog. Ich möchte in diesem Blog meine Erfahrungen beim Züchten und Fotografieren von Mikrokristallen weitergeben. Mikrokristalle führen den Betrachter in eine faszinierende, farben- und formenreiche Welt. Im Prinzip reichen für den Anfang ein einfaches Schülermikroskop, einige Küchenutensilien, eine kleine Digitalkamera, eine Polarisationsfilterfolie, und ein paar Substanzen wie z.B. Zucker, Zitronensäure oder Weinsäure und schon kann es losgehen.

Ich wende mich besonders auch an Schüler und werde daher in meinem nächsten Beitrag ein Schülermikroskop vorstellen und zeigen, wie man mit  einfachen Mitteln eine Kamera an das Mikroskop adaptieren kann.

Wer meine Fotografien von Mikrokristallen ansehen möchte, kann mal bei der Fotocommunity vorbeischauen:

http://www.fotocommunity.de/fotograf/h-d-s/fotos/1920564

Bis dahin freundliche Grüße

H-D-S