Konfokale Mikroskopie

Die konfokale Mikroskopie ist eine optische Methode zur Gewinnung dreidimensionaler Abbildungen von Oberflächentexturen und Objekten. Im Auflichtverfahren kann mithilfe dieser Technik die Rauheit einer Oberfläche exakt und berührungslos gemessen werden. Das technisch angrenzende Verfahren der Laserscanning-Fluoreszenzmikroskopie wird vor allem in der Mikrobiologie verwendet.

Technisches Grundprinzip

Bei einem Konfokalmikroskop wird mithilfe einer Lochblende eine Punktlichtquelle erzeugt. Das vom Objekt zurückkehrende Licht durchtritt eine zweite Lochblende bzw. dieselbe Blende ein zweites Mal und trifft auf den Detektor, in der Regel eine Videokamera. Es entsteht eine Abbildung des beleuchteten Objektbereichs mit einer sehr geringen Tiefenschärfe, d. h. die Lichtintensität nimmt oberhalb und unterhalb der Fokusebene stark ab, sodass nur diese Ebene abgebildet wird.

Um nicht nur einen Punkt, sondern die gesamte Fläche des Objekts zu erfassen, wird eine rotierende Blendenscheibe mit spiralförmig angeordneten Löchern (Nipkow-Scheibe) verwendet. Moderne Instrumente nutzen anstelle von bzw. in Kombination mit Lochblenden eine Mikrolinsenscheibe. Auf diese Weise wird die Lichtausbeute erhöht, sodass auch wenig reflektierende oder sogar transparente Objekte abgebildet werden können. Für die dreidimensionale Abtastung wird der Abstand der Optik vom Objekt in winzigen Inkrementen verändert, sodass aus den Schichten der jeweils scharf abgebildeten Ebenen ein räumliches Bild zusammengesetzt wird.

Konfokalmikroskop, schematische Darstellung

Messung der Rauheit

Die Konfokalmikroskopie wird in der Norm ISO 25718 als berührungslose Methode für die Messung der Rauheit beschrieben. Die optischen Querschnitte der Probe können mit einer Auflösung bis hinunter zu 10 nm übereinandergelegt werden. Dadurch lassen sich mit der Konfokaltechnik feinste Rauheiten exakt erfassen und Standardparameter wie der Rauheitskoeffizient R' und die mittlere Rauheit Ra bestimmen.

Raue Zylinderlauffläche und Höhenanalyse ihrer Oberfläche mit einem Konfokalmikroskop

Raue Zylinderlauffläche und Höhenanalyse ihrer Oberfläche mit einem Konfokalmikroskop