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DE102008045671A1 - Fluorescent microscope, especially for rock studies, has an integrated LED light source for use in the field - Google Patents

Fluorescent microscope, especially for rock studies, has an integrated LED light source for use in the field Download PDF

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DE102008045671A1
DE102008045671A1 DE200810045671 DE102008045671A DE102008045671A1 DE 102008045671 A1 DE102008045671 A1 DE 102008045671A1 DE 200810045671 DE200810045671 DE 200810045671 DE 102008045671 A DE102008045671 A DE 102008045671A DE 102008045671 A1 DE102008045671 A1 DE 102008045671A1
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light
light source
fluorescence microscope
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DE200810045671
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German (de)
Inventor
Thomas Dr. Pletsch
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Bundesrepublik Deutschland Vertreten Durch Den Prasidenten Der Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe
Federal Government of Germany
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Abstract

The fluorescent microscope, especially for rock studies, has an integrated light source (1*) as a white LED. An excitation filter (3) can be moved in and out of the light beam path. A barrier filter (8) can be moved in and out of the light beam in front of the eyepiece (10). A ring diaphragm (5) can be moved in and out of the light beam between the light source and the lens (6).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluoreszenz-Mikroskop, insbesondere für Gesteinsuntersuchungen, mit einer Lichtquelle, insbesondere einer in diesem integrierten Lichtquelle.The The invention relates to a fluorescence microscope, in particular for rock investigations, with a light source, in particular one integrated in this Light source.

Fluoreszenz-Mikroskope werden zur hochauflösenden mikroskopischen Untersuchung sowohl natürlich leuchtender, das heißt autofluoreszierender, als auch durch gewollte Zugabe oder ungewolltes Eindringen von fluoreszierenden Farbstoffen, so genannter Fluorochrome, leuchtend gemachter Objekte verwendet. Solche Untersuchungen werden zum Beispiel in der Erdöl- und Erdgas-Erkundung, bei der Sanierung von Umweltschäden, in der Lebensmitteltechnik, in der mikrobiologischen Forschung sowie in der medizinischen Diagnostik eingesetzt. Am häufigsten werden Fluoreszenz-Mikroskope im Rahmen hochauflösender fluoreszenzmikroskopischer Methoden in der mikrobiologischen Forschung sowie in zahlreichen klinischen Verfahren zur Erkennung von Krankheiten und ihren Erregern eingesetzt. Daneben werden mit Hilfe der Fluoreszenz-Mikroskopie bei einer Aufsuchung und Bewertung von Erdöl-Muttergesteinen darin enthaltene Anteile Erdöl-bildender Stoffe sichtbar gemacht und von bereits gebildetem Erdöl oder Verunreinigungen aus einem Bohrbetrieb unterschieden. Außerdem wird Fluoreszenz-Mikroskopie zur Qualitätssicherung in der Lebensmitteltechnik und bei der Erkennung von feinverteilten organischen Partikeln, z. B. in kontaminierten Böden, Klärschlamm, Müll oder von Pilzbefall in Holz und im Wohnbereich eingesetzt.Fluorescence microscopes become high resolution microscopic examination of both naturally more luminous, that is autofluorescent, than also by intentional addition or unwanted penetration of fluorescent Dyes, so-called fluorochromes, used to make luminous objects. Such investigations are made, for example, in oil and gas exploration, in the remediation of environmental damage, in food technology, in microbiological research as well used in medical diagnostics. Fluorescence microscopes are most commonly used in high-resolution fluorescence microscopy Methods in microbiological research and in numerous clinical procedures for the detection of diseases and their pathogens used. In addition, with the help of fluorescence microscopy in a search and evaluation of petroleum host rocks contained therein Share of petroleum-forming Substances visualized and from already formed petroleum or impurities distinguished from a drilling operation. In addition, fluorescence microscopy is the quality control in food technology and in the detection of finely divided organic particles, eg. As in contaminated soil, sewage sludge, garbage or fungus in wood and used in the living area.

Grundlage der Fluoreszenz-Mikroskopie ist dabei die Eigenschaft zahlreicher Stoffe, vor allem organischer Verbindungen, bei Bestrahlung bzw. Anregung mit kurzwelligem Licht oder UV-Strahlung ihrerseits längerwelliges und im Allgemeinen sichtbares Licht abzugeben, was als Fluoreszenz bezeichnet wird. Die Leuchtstärke des von solchen Stoffen emittierten sichtbaren Lichts ist gegenüber der Anregungsleuchtstärke wesentlich schwächer, so dass zur Sichtbarmachung der Stoffe die kurzwellige Anregungsstrahlung möglichst vollständig ausgefiltert werden muss.basis Fluorescence microscopy is the property of numerous Substances, in particular organic compounds, when irradiated or Excitation with short-wave light or UV radiation in turn longer-wave and generally give off visible light, which is fluorescence referred to as. The luminosity of the visible light emitted by such substances is opposite to Excitation light intensity much weaker, so that the visualization of the substances, the short-wave excitation radiation preferably Completely must be filtered out.

Um ein ausreichend helles Bild der lichtschwachen Emission zu erzeugen, werden in den verschiedenen technischen Verwirklichungen der Fluoreszenz-Mikroskopie im Wesentlichen an drei Stellen des mikroskopischen Strahlengangs Maßnahmen zu Erhöhung und zur Erhaltung der Leuchtstärke durchgeführt. Erstens werden als Lichtquellen besonders starke Leuchtmittel verwendet. Zweitens werden zur Trennung von Anregungs- und Emissionswellenlängen Filterkombinationen mit einer hohen Transmissionswirkung eingesetzt. Drittens werden zur fokussierten Beleuchtung und Abbildung extrem lichtstarke und hoch korrigierte Objektive verwendet.Around to produce a sufficiently bright image of the faint emission, be in the various technical realizations of fluorescence microscopy essentially at three points of the microscopic beam path activities to increase and to maintain the luminosity carried out. First, as light sources, particularly strong bulbs are used. Second, filter combinations are used to separate excitation and emission wavelengths used with a high transmission effect. Third, be for focused lighting and picture extremely bright and picture used highly corrected lenses.

Um diese Bedingungen zu erfüllen, basiert eine technische Umsetzung von Fluoreszenz-Mikroskopen im Allgemeinen auf einem mittelgroßen bis großen, zusammengesetzten Labor- oder Forschungsmikroskop. Wegen der hohen Anforderungen an die Stärke der Beleuchtung im kurzwelligen Bereich werden im Allgemeinen Entladungslampen, z. B. Quecksilberdampf-Lampen oder Metall-Halogenid-Lampen mit den dazu erforderlichen Vorschaltgeräten oder alternativ auch starke Halogenlampen verwendet. Zur Begrenzung der Anregungs- und Emissionswellenlängen werden aufwendige Kombinationen aus Metall-Interferenzfiltern und dichromatischen Strahlenteilern in so genannten Filterblöcken eingesetzt. Wegen hoher Anforderungen an eine Auflösung und an eine lichtstarke und fehlerfreie Abbildung werden im Allgemeinen extrem weit geöffnete und hoch korrigierte Immersions-Objektive verwendet. Eine maximale praktische Auflösung liegt im Bereich der für Selbstleuchter als zu untersuchendem Objekt geltenden Werte bei etwa 1 μm.Around to meet these conditions based a technical implementation of fluorescence microscopes in Generally on a medium sized until big, composite laboratory or research microscope. Because of the high Requirements for the strength In the short-wave range lighting are generally discharge lamps, z. As mercury vapor lamps or metal halide lamps with the necessary ballasts or alternatively also used strong halogen lamps. To the limit the excitation and emission wavelengths become complex combinations made of metal interference filters and dichromatic beam splitters used in so-called filter blocks. Because of high demands on a resolution and a bright and error-free picture are generally extremely wide open and used highly corrected immersion objectives. A maximum practical resolution is in the range of for Self-luminous values considered as the object to be examined about 1 μm.

Eingesetzt wird bei solchen Fluoreszenz-Mikroskopen eine beleuchtende und abbildende Optik, bei welcher die Entwicklung lichtstarker, höchst durchlässiger und eigenfluoreszenzfreier Hellfeld-Objektive im Vordergrund steht. Die negativen Eigenschaften dieser Objektive, ein sehr geringer Arbeitsabstand, eine hohe mechanische Anfälligkeit, eine Notwendigkeit der Immersion und sehr hohe Kosten wurden angesichts des überwiegenden Einsatzes an Forschungsmikroskopen in Laboratorien in Kauf genommen. Demgegenüber ist die Nutzung des gesamten Beluchtungsstrahlenganges für die Fluoreszenz durch eine zusätzliche, streifende Beleuchtung mittels so genannter Dunkelfeld-Objektive kurz nach Einführung der Auflicht-Fluoreszenz in den 1950er Jahren in Vergessenheit geraten.used becomes an illuminating and imaging in such fluorescence microscopes Optics, in which the development of strong, highly permeable and self-fluorescence brightfield lenses is in the foreground. The negative characteristics of these lenses, a very low Working distance, high mechanical vulnerability, a necessity the immersion and very high costs were given the vast majority Use of research microscopes in laboratories accepted. In contrast, is the use of the entire illumination beam path for fluorescence through an additional, grazing illumination by means of so-called dark field objectives shortly after introduction incident light fluorescence Forgotten in the 1950s.

Neuere, kompakte Fluoreszenzmikroskope bieten entweder nur eine deutlich geringere Auflösung, wie im Fall der so genannten modifizierten Stereomikroskope, oder sie besitzen optisch und mechanisch aufwendige Einrichtungen zum Wechsel verschiedener Lichtquellen. Verschiedene Lichtquellen sind beim Einsatz einer Fluoreszenz-Mikroskopie bei den bekannten Fluoreszenz-Mikroskopen zwingend erforderlich, da bei fluoreszierender Beleuchtung erkannte Fluoreszenz-Phänomene bekannten Strukturen ansonsten nicht zugeordnet werden könnten. Mit anderen Worten wird eine Betrachtung ein- und desselben im Mikroskop eingesetzten Objekts zweimal vorgenommen, einmal mittels Fluoreszenz-Mikroskopie und einmal mittels herkömmlicher Weißlicht-Beleuchtung, um die bekannten Strukturen mit weißem Licht erkennen und den fluoreszierenden Strukturen eindeutig zuordnen zu können.newer, compact fluorescence microscopes either offer only one distinct lower resolution, as in the case of so-called modified stereomicroscopes, or they have optically and mechanically complex facilities for Change of different light sources. There are different light sources when using fluorescence microscopy in the known fluorescence microscopes mandatory, as detected by fluorescent lighting Fluorescence phenomena known structures otherwise could not be assigned. In other words, will a consideration of one and the same object used in the microscope twice made, once by fluorescence microscopy and once by means of conventional white light illumination, to recognize the known structures with white light and the clearly assign to fluorescent structures.

Bekannt ist allgemein auch der Einsatz von Hochleistungs-Leuchtdioden. Die Hochleistungs-Leuchtdioden bieten bereits heute eine mit starken herkömmlichen Lampen vergleichbare Leuchtkraft, wobei insbesondere im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums strahlende Hochleistungs-Leuchtdioden vorteilhafterweise keine Wärmestrahlung abgeben. Monochromatisch oder sehr engbandig strahlende Leuchtdioden werden in Mikroskopen entsprechend bereits eingesetzt, wobei mehrere Hochleistungs-Leuchtdioden mit verschiedenen definierten Frequenzen in mechanisch und optisch aufwendigen Wechselvorrichtungen eingesetzt werden.Known is also the use of high-performance light-emitting diodes in general. The high-performance LEDs already today offer a luminosity comparable to strong conventional lamps, in particular in the short-wave range of the visible spectrum radiating high-performance light-emitting diodes advantageously no heat radiation submit. Monochromatic or very narrowband emitting LEDs are already being used in microscopes, with several high-power LEDs with different defined frequencies in mechanical and optical consuming change devices are used.

Auch die neueren Fluoreszenz-Mikroskope haben einen teilweise noch hohen Energiebedarf, ein hohes Gewicht und sind komplex aufgebaut. Entsprechend sind auch die neueren Fluoreszenz-Mikroskope sehr teuer und eher nur für einen Laborbetrieb geeignet. Außerdem sind sie mechanisch anfällig gegen Beschädigung.Also the newer fluorescence microscopes have a partly still high Energy requirement, high weight and complex structure. Corresponding Even the newer fluorescence microscopes are very expensive and only for one Laboratory operation suitable. Furthermore they are mechanically vulnerable against damage.

Aufgrund einer Vielzahl von Nachteilen sind derartige bekannte Fluoreszenz-Mikroskope für einen Feldeinsatz ungeeignete, risikobehaftete, teuere und schwer zu bedienende Geräte.by virtue of a variety of disadvantages are such known fluorescence microscopes for one Field use unsuitable, risky, expensive and difficult to operate Equipment.

Labor- oder Forschungsmikroskope sind für einen Feldeinsatz zu groß, zu schwer und zu sperrig. Kleinere ansonsten bekannte Geräte sind im Allgemeinen als Fluoreszenz-Mikroskope nicht ausbaufähig. Entladungslampen und die dazu erforderlichen Vorschaltgeräte sind groß, sperrig und erfordern elektrische Leistungen von üblicherweise 50 bis 250 W, welche nicht ohne Weiteres im Feldeinsatz bereitgestellt werden können. Entladungslampen sind außerdem aufwendig im Betrieb und erfordern häufige, systematische Wartung. Wegen Implosionsgefahr und Quecksilber-Austritt stellen sie außerdem ein Sicherheitsrisiko dar.Laboratory- or research microscopes are for one Field use too big, too heavy and too bulky. Smaller otherwise known devices are generally as fluorescence microscopes not expandable. Discharge lamps and the necessary ballasts are large, bulky and require electrical services by convention 50 to 250 W, which is not readily available in the field can be. Discharge lamps are also consuming in operation and require frequent, systematic maintenance. Due to implosion hazard and mercury leakage, they also set Security risk.

Alternativ eingesetzte Halogenlampen sind anfällig für Erschütterungen, was sie für einen Feldeinsatz ungeeignet macht. Außerdem liefern Halogenlampen eine deutlich geringere Leistung im kurzwelligen Bereich, so dass sie für Fluoreszenz-Mikroskopie ungeeignet sind.alternative used halogen lamps are prone to vibration, what they are for a Field use makes it unsuitable. In addition, provide halogen lamps a significantly lower power in the short-wave range, so that she for Fluorescence microscopy are unsuitable.

Sowohl Entladungs- als auch Halogenlampen strahlen ohne intensitätsmindernde Gegenmaßnahmen teilweise extrem stark im Infrarot-Bereich. Dabei entstehende Wärme schädigt jedoch oftmals die zu untersuchende Probe und stellt ein Verletzungsrisiko dar.Either Discharge and halogen lamps emit no intensity-reducing effects countermeasures sometimes extremely strong in the infrared range. The resulting heat damages however often the sample to be examined and poses a risk of injury represents.

Allgemein bekannte Filterblöcke zum Filtern von Licht sind für viele Anwendungen zu aufwendig, zu teuer oder zu unflexibel.Generally known filter blocks for filtering light are for many applications too expensive, too expensive or too inflexible.

Hochkorrigierte Immersions-Objektive sind für die Aufgaben in vielen technischen Gebieten generell ungeeignet, da das Immersionsmittel die Probe beeinflusst, den Gang mikroskopischer Untersuchung verlangsamt und zusätzliche Reinigung erforderlich macht. Ihre kurzen Arbeitsabstände sind für Proben mit rauer Oberfläche außerdem zu gering.highly corrected Immersion lenses are for the tasks in many technical fields generally inappropriate, since the immersion medium affects the sample, the course is microscopic Investigation slows down and additional cleaning required. Their short working distances are too rough for rough surface samples too low.

Mit üblicherweise verwendeten Hellfeld-Objektiven ist keine Dunkelfeld-Beobachtung möglich, wie sie für die Beobachtung der Eigenfarben von zu untersuchenden Objekten erforderlich ist.With usually used bright field objectives is not dark field observation possible, like she for the observation of the intrinsic colors of objects to be examined required is.

Da ein aktuelles Forschungs-Fluoreszenz-Mikroskop mindestens 20.000 Euro kostet, ist der Einsatz für einen Feldbetrieb außerdem wirtschaftlich riskant. Hinzu kommen hohe Unterhaltskosten für die Entladungslampen. Diebstahl, Unfall, Verschmutzung, Fehlbedienung oder fehlende Wartung stellen daher im Feld/Außendiensteinsatz mit einem solchen Fluoreszenz-Mikroskop ein hohes Risiko dar. Günstigere Fluoreszenz-Mikroskope bieten hingegen entweder nur eine geringe Auflösung oder sie werden mit optischen/mechanisch aufwendigen Wechselfassungen hergestellt, was ebenfalls zu hohen Kosten führt.There a current research fluorescence microscope at least 20,000 Euro costs, is the use for a field operation as well economically risky. In addition, there are high maintenance costs for the discharge lamps. Theft, accident, contamination, incorrect operation or lack of maintenance therefore put in the field / field service with such a fluorescence microscope is a high risk. Cheaper Fluorescence microscopes, on the other hand, offer only a small amount resolution or they are optically / mechanically complicated produced, which also leads to high costs.

Aktuelle Entwicklungen gehen zu noch stärkeren Hochleistungs-Leuchtdioden, welche zukünftig beispielsweise als Frontstrahler im Automobilbereich eingesetzt werden sollen. Um als Ersatz für Tageslichtquellen benutzt werden zu können, werden Hochleistungs-Leuchtdioden angeboten, deren Leuchtfläche mit Fluorochromen belegt sind. Aus der resultierenden Mischung von blauem Anregungs- und gelborangem Emissionslicht entsteht der Eindruck einer ”weißen” Lichtquelle. Aufgrund eines sehr unregelmäßigen Intensitätsverlaufs über den Frequenzbereich von deren als ”weiß” bezeichnetem Licht erscheinen solche Lichtquellen jedoch nur als Ersatz für eine Tageslichtbeleuchtung geeignet.current Developments are even stronger High-performance LEDs, which in the future for example to be used as a front lamp in the automotive sector. In order to substitute for Daylight sources are used to become high power light emitting diodes offered, whose luminous area are coated with fluorochromes. From the resulting mixture of blue excitation and yellow-yellow emission light gives the impression a "white" light source. Due to a very irregular intensity distribution over the frequency range from their designated as "white" light However, such light sources appear only as a substitute for daylighting suitable.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fluoreszenz-Mikroskop mit einer insbesondere in diesem integrierten Lichtquelle derart zu vereinfachen, dass auch ein Einsatz im Feld ermöglicht wird. Dabei soll es insbesondere möglich sein, einfach präparierte Objekte, das heißt Objekte mit einer Oberflächen-Rauhigkeit, bei ausreichender Helligkeit und mit geringem finanziellem, apparativem und logistischem Aufwand sowohl mit tageslicht-ähnlicher schiefer Dunkelfeld-Beleuchtung als auch unter Fluoreszenz-Bedingungen hochauflösend zu beobachten.The The object of the invention is a fluorescence microscope with a especially in this integrated light source so simplify that also a use in the field is made possible. It should especially possible be, just prepared Objects, that is Objects with a surface roughness, with sufficient brightness and with low financial, apparative and logistical effort with both daylight-like slate darkfield lighting and observed under high-resolution fluorescence conditions.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fluoreszenz-Mikroskop, insbesondere für Gesteinsuntersuchungen, mit einer Lichtquelle, insbesondere einer in diesem integrierten Lichtquelle, mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.These Task is solved by a fluorescence microscope, in particular for rock investigations, with a light source, in particular a light source integrated therein, with the features according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of dependent claims.

Bevorzugt wird ein Fluoreszenz-Mikroskop insbesondere für Gesteinsuntersuchungen mit einer Lichtquelle, insbesondere einer in diesem integrierten Lichtquelle, wobei die Lichtquelle als eine ”weiße” Leuchtdioden-Lichtquelle ausgebildet ist. Bereitgestellt werden kann somit ein hochauflösendes Fluoreszenz-Mikroskop für den Feldeinsatz, welches lediglich ein einziges Leuchtmittel für zwei Beleuchtungsmethoden aufweist. Dadurch entfällt eine Notwendigkeit aufwendiger Fassungen, Wechsel- und Zentriereinrichtungen für eine Vielzahl verschiedener Lichtquellen. Neben einer möglichen Verkleinerung des Aufbaus durch den Wegfall konventioneller Leuchten und Vorschaltgeräte ist auch eine Verringerung des Energiebedarfs möglich, so dass sogar ein stundenlanger Betrieb mit herkömmlichen Batterien ermöglicht wird.Prefers is a fluorescence microscope, especially for rock investigations with a light source, in particular a light source integrated therein, the light source being a "white" light emitting diode light source is trained. Thus, a high-resolution fluorescence microscope can be provided for the Field use, which only a single light source for two lighting methods having. This is eliminated a need for elaborate frames, changing and centering devices for one Variety of different light sources. In addition to a possible Reduction of the structure by eliminating conventional lights and ballasts It is also possible to reduce energy consumption, making it even more than an hour Operation with conventional Batteries enabled becomes.

Bevorzugt wird ein solches Fluoreszenz-Mikroskop mit einem im Strahlengang hinter der Lichtquelle angeordneten Anregungsfilter, wobei der Anregungsfilter aus dem Strahlengang herausnehmbar angeordnet ist. Durch den herausnehmbaren Einsatz des Anregungsfilters im Strahlengang wird ermöglicht, mit ein- und derselben ”weißen” Lichtquelle sowohl eine nahezu monochrome, engbandig Beleuchtung eines Objekts mit blauem Licht für Fluoreszenz-Mikroskopie als auch eine Beleuchtung des Objekts mit ”weißem” Licht für eine herkömmliche Betrachtung zu ermöglichen.Prefers is such a fluorescence microscope with one in the beam path behind the light source arranged excitation filter, wherein the excitation filter is removably arranged from the beam path. Through the removable Use of the excitation filter in the beam path is made possible with one and the same "white" light source both an almost monochrome, narrowband illumination of an object with blue light for Fluorescence microscopy and illumination of the object with "white" light for one conventional To enable consideration.

Bevorzugt ist in einem Strahlengang vor jedem Okular ein Sperrfilter angeordnet, wobei der Sperrfilter aus dem Strahlengang herausnehmbar angeordnet ist.Prefers a blocking filter is arranged in front of each eyepiece in a beam path, wherein the barrier filter removably disposed from the beam path is.

Bevorzugt wird ein solches Fluoreszenz-Mikroskop, bei dem in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und einem Objektiv eine Ringblende als eine Dunkelfeld-Ringblende angeordnet ist, wobei die Ringblende aus dem Strahlengang herausnehmbar angeordnet ist. Dadurch, dass die Ringblende aus dem Strahlengang herausnehmbar ist, kann wahlweise das Licht des Strahlengangs in voller Breite auf die gesamte Objektivfläche oder nur auf einen äußeren Randbereich des Objektivs gerichtet werden. Entsprechend kann eine Fluoreszenz-Mikroskopie oder eine herkömmliche Auflicht-Mikroskopie mit streifendem Lichteinfall ermöglicht werden.Prefers becomes such a fluorescence microscope, in which in a ray path between the light source and a lens a ring aperture as a darkfield annular aperture is arranged, wherein the annular aperture is removably arranged from the beam path. As a result of that the ring diaphragm is removable from the beam path, can optionally the light of the beam path in full width on the entire lens surface or only on an outer edge area of the lens. Accordingly, fluorescence microscopy or a conventional one Incident light microscopy with grazing light become.

Bevorzugt wird ein solches Fluoreszenz-Mikroskop mit einem Objektiv, wobei das Objektiv als Hell-/Dunkelfeld-Objektiv ausgebildet ist. Die Ausgestaltung als Hell-/Dunkelfeld- Objektiv unterstützt die wahlweise Einsetzbarkeit des Fluoreszenz-Mikroskops sowohl für eine Fluoreszenz-Mikroskopie als auch für eine herkömmliche Auflicht-Mikroskopie, so dass unter fluoreszierender Beleuchtung erkannte Objekte unter ”weißem” Licht erkannten Objekten eindeutig zugeordnet werden können.Prefers is such a fluorescence microscope with a lens, where the lens is designed as a bright / darkfield lens. The Design as light / darkfield lens supports the optional applicability of the fluorescence microscope for both fluorescence microscopy and for one conventional Reflected light microscopy, so that under fluorescent lighting detected objects under "white" light recognized objects can be uniquely assigned.

Bevorzugt wird ein solches Fluoreszenz-Mikroskop, bei dem das Objektiv eine zentrale abbildende Optik und einen diese umgebenden Randbereich als eine Beleuchtungsoptik zum insbesondere allseitig streifenden Projizieren von Licht auf ein Objekt ausbildet. Insbesondere für sich bekannte Hellfeld/Dunkelfeld-Auflicht-Objektive, sogenannte HD-Objektive, erlauben bei Weißlicht-Dunkelfeldbeleuchtung die Beobachtung natürlicher Eigenfarben unbehandelter Probenflächen eines Objekts und sind daher in einem Fluoreszenz-Mikroskop besonders vorteilhaft einsetzbar. Solche Objektive bieten eine charakteristische Möglichkeit der Abbildung diffus reflektierender Oberflächen und damit der Beobachtung der natürlichen Eigenfarben des zu untersuchenden Objekts. Insbesondere wird eine Ausgestaltung in Verbindung mit einem Auflicht-Mikroskop ermöglicht.Prefers becomes such a fluorescence microscope in which the lens is a central imaging optics and a surrounding edge area as an illumination optics in particular grazing on all sides Projecting light forms on an object. In particular known per se Bright field / dark field incident light lenses, so-called HD lenses, allow in white light dark field illumination the observation of natural Natural colors of untreated specimen surfaces of an object and are therefore can be used particularly advantageously in a fluorescence microscope. Such lenses offer a characteristic possibility of diffuse imaging reflective surfaces and thus the observation of the natural colors of the examining object. In particular, an embodiment in Connection with a reflected-light microscope allows.

Ein Strahlenteiler richtet bevorzugt einerseits ein Strahlenbüschel von der Lichtquelle auf ein/das Objektiv und andererseits ein Strahlenbüschel von dem Objektiv auf ein/das Okular, wobei der Strahlenteiler als teilweise durchlässiger Reflektor ohne dichromatische Filterfunktion ausgebildet ist. Aufgrund der bevorzugten Ausgestaltung des Fluoreszenz-Mikroskops ist die Verwendung eines dichromatischen Elements als Strahlenteiler wegen des Wechsels zwischen Weiß- und Fluoreszenzlicht weder notwendig noch wünschenswert, so dass ein einfacher Reflektor verwendet werden kann.One Beam splitter preferably on the one hand a beam of rays from the light source on a / the lens and on the other hand, a ray tufts of the Lens on / the eyepiece, with the beam splitter as partial permeable Reflector is designed without dichromatic filter function. Due to the Preferred embodiment of the fluorescence microscope is the use of a dichromatic element as a beam splitter because of the change between White- and fluorescent light neither necessary nor desirable, making a simple Reflector can be used.

Bevorzugt wird weiterhin ein solches Fluoreszenz-Mikroskop, welches als Auflicht-Mikroskop ausgebildet ist.Prefers continues to be such a fluorescence microscope, which is designed as incident light microscope is.

Die Leuchtdioden-Lichtquelle weist insbesondere eine Leuchtdiode mit einem diskontinuierlichen Lichtspektrum auf.The Light-emitting diode light source in particular has a light-emitting diode a discontinuous light spectrum.

Die Leuchtdioden-Lichtquelle, insbesondere eine/die in dieser angeordneten Leuchtdiode Licht strahlt bevorzugt mit einem ersten spektralen Maximum mit einer maximalen Wellenlänge zwischen 400 nm und 550 nm, insbesondere kleiner 500 nm, und mit einem zweiten Maximum mit einer Wellenlänge größer 500 nm aus. Insbesondere strahlt sie Licht mit einem Spektrum aus, bei dem das erste Maximum engbandig im Vergleich zum zweiten Maximum ist. Ein Minimum des Spektrums zwischen den beiden Maxima hat eine Intensität, welche deutlich geringer als die der Maxima ist. Insbesondere beträgt die Intensität des Minimums weniger als 30% der Intensität des höherfrequenten Maximums mit dem Blauanteil des Spektrums.The Light-emitting diode light source, in particular a / arranged in this Light-emitting diode light preferably radiates with a first spectral Maximum with a maximum wavelength between 400 nm and 550 nm, in particular less than 500 nm, and with a second maximum with a wavelength greater than 500 nm off. In particular, it emits light with a spectrum at the first maximum is narrow band compared to the second maximum is. A minimum of the spectrum between the two maxima has one Intensity, which is significantly lower than that of the maxima. In particular, the intensity of the minimum is less than 30% of the intensity of the higher frequency Maximums with the blue portion of the spectrum.

Bevorzugt ist ein solches Fluoreszenz-Mikroskop mit ausschließlich einer einzigen Leuchtdiode als der Lichtquelle ausgestattet.Prefers is such a fluorescence microscope with only one single light emitting diode as the light source equipped.

Eigenständig vorteilhaft ist eine Verwendung eines solchen Fluoreszenz-Mikroskops, wenn für eine Fluoreszenzbeobachtung einerseits der Anregungsfilter so gewählt wird, dass ein primärer Anregungswellenlängenbereich eines zu untersuchenden Objektes auf das Objekt trifft und dass andererseits oberhalb des Anregungswellenlängenbereichs, insbesondere ab einem Bereich eines spektralen Minimums der Leuchtdioden-Lichtquelle alle Wellenlängen blockiert werden.Independently advantageous is a use of such a fluorescence microscope when for fluorescence observation on the one hand the excitation filter is chosen such that a primary excitation wavelength range of an object to be examined meets the object and that on the other hand above the excitation wavelength range, in particular from a range of spectral minimum of the LED light source all wavelength be blocked.

Ermöglicht wird somit vorteilhaft mit einer Kombination aus einer so genannten ”weißen” Leuchtdiode und in den Strahlengang einsetzbaren bzw. aus diesem herausnehmbaren Filtern der Aufbau eines für den Feldeinsatz geeigneten hochauflösenden Fluoreszenz-Mikroskops. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Proben von einem Entnahmeort zu einem Labor zu bringen, was zugleich damit zusammenhängende Fehlerquellen wie Fehler bei einer Beschriftung, einer Dokumentation, einem Verlust oder durch eine Kontamination der Proben beseitigt. Auch besteht kein Problem mit einer Lagerung und Entsorgung von Proben in einem Labor nach deren Untersuchung. Bei kundennahem Einsatz und zu Lehrzwecken besteht zudem die Möglichkeit der unmittelbaren Demonstration eines Beobachtungsergebnisses vor Ort.This is possible thus advantageous with a combination of a so-called "white" LED and in the beam path usable or removable from this Filter the construction of a for field-applicable high-resolution fluorescence microscope. This eliminates the Need to take samples from a sampling site to a lab which is at the same time related Sources of errors such as errors in a label, a documentation, a loss or contamination of the samples eliminated. There is also no problem with storage and disposal of Samples in a laboratory after their examination. For customer-oriented use and for teaching purposes, there is also the possibility of immediate Demonstration of an observation result on site.

Aufgrund des kostengünstigen Aufbaus aus einfachen und insbesondere für sich genommen handelsüblichen Bauteilen kann ein Fluoreszenz-Mikroskop bereitgestellt werden, welches beispielsweise auch in Ingenieurbüros, Kleinlaboratorien, Schulen oder Ausbildungsbetrieben bereitgestellt werden kann.by virtue of the cost-effective Construction of simple and in particular taken by itself commercially Components, a fluorescence microscope can be provided, which, for example, also in engineering offices, small laboratories, schools or Training companies can be provided.

Hervorzuheben sind nochmals die Verwendung insbesondere eines einzigen Leuchtmittels für zwei Beleuchtungsmethoden, eine vorteilhafte Kombination von drei Baugruppen in Form einer ”weißen” Hochleistungs-Leuchtdiode, separaten Interferenzfiltern und einem Hell-/Dunkelfeld-Objektiv, welche eine Verkleinerung der erforderlichen Vorrichtungen durch Wegfall konventioneller Leuchten und Vorschaltgeräte und einer Vielzahl von komplexen Wechseleinrichtungen ermöglichen. Weiterhin wird der Energiebedarf derart reduziert, dass ein Feldeinsatz auch länger mit Batterien ermöglicht wird. Die Vereinfachung des Beleuchtungsstrahlengangs ermöglicht den Einsatz herkömmlicher Auflichtmikroskope durch einfach Entfernung von Blenden aus diesen und den Einsatz eines festen Reflektors. Die eigentlich für Einsätze außer einer allgemeinen Raumbeleuchtung aufgrund ihrer Unregelmäßigkeit des Spektrums ungeeignet erscheinenden ”weißen” Hochleistungs-Leuchtdioden sind aufgrund der bevorzugten Kombination von insbesondere aus dem Strahlengang herausnehmbaren Filtern überraschend vorteilhaft zum Aufbau eines besonders einfachen Fluoreszenz-Mikroskops geeignet.highlight Again, the use of a single lamp in particular for two Lighting methods, an advantageous combination of three modules in the form of a "white" high-performance LED, separate interference filters and a light / darkfield lens, which a reduction of the required devices by Elimination of conventional luminaires and ballasts and one Enable a variety of complex changing facilities. Furthermore, the Energy requirement reduced so that a field use with longer Batteries enabled becomes. The simplification of the illumination beam path allows the Use of conventional Incident light microscopes by simply removing diaphragms from them and the use of a fixed reflector. The actually for inserts except one general room lighting due to their irregularity Spectrum unsuitable appear "white" high-performance LEDs are due to the preferred combination of in particular from the beam path removable filters surprisingly advantageous for the construction of a particularly simple fluorescence microscope suitable.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 schematisch Komponenten eines Fluoreszenz-Mikroskops mit einer in diesem integrierten Lichtquelle und 1 schematically components of a fluorescence microscope with a built-in this light source and

2 einzelne der in dessen Strahlengang eingesetzten Komponenten. 2 individual components used in its beam path.

1 zeigt schematisch und teilweise in Schnittdarstellung oder durch durchsichtig dargestellte Wandungen veranschaulicht Komponenten eines besonders bevorzugten hochauflösenden Fluoreszenz-Mikroskops, welches für den Feldeinsatz geeignet ist. Im wesentlichen sind nur für das Verständnis des Grundaufbaus des Strahlengangs vorteilhafte Komponenten abgebildet. 1 shows schematically and partially in section or through transparent walls illustrated components of a particularly preferred high-resolution fluorescence microscope, which is suitable for field use. Essentially, advantageous components are shown only for the understanding of the basic structure of the beam path.

In einem Gehäuse 13 ist ein Kollektor 2 in Form insbesondere einer Linse oder eines Fresnel-Elements angeordnet. Vorderseitig des Kollektors 2 ist eine ”weiße” Leuchtdioden-Lichtquelle angeordnet, welche gemäß einfachster Ausführungsform durch eine sogenannte ”weiße” Leuchtdiode 1 ausgebildet ist.In a housing 13 is a collector 2 arranged in the form of in particular a lens or a Fresnel element. Front side of the collector 2 is arranged a "white" light-emitting diode light source, which according to the simplest embodiment by a so-called "white" LED 1 is trained.

Optional kann der Leuchtdioden-Lichtquelle 1* ein Regler 10 vorgeschaltet sein, um eine ausgestrahlte Lichtintensität des ”weißen” Lichts regeln zu können. Unter dem ”weißen” Licht der Leuchtdioden-Lichtquelle 1* wird, wie anhand eines Intensitätsdiagramms veranschaulicht, Licht verstanden, welches einen sehr hohen kurzwelligen, blauen Anteil aufweist. Solches Licht wird von einer blauen Leuchtdiode bereitgestellt. Um die weiteren Spektralanteile des ”weißen” bzw. für das menschliche Auge weiß wirkenden Lichts bereitstellen zu können, wird in für sich bekannter Art und Weise eine Außenfläche oder ein Körper der Leuchtdiode 1 mit einem Leuchtstoff beschichtet, welcher durch das blaue Licht angeregt wird und selber Licht mit tieferen Frequenzen bzw. größeren Wellenlängen ausgibt. Dadurch werden Spektralanteile des Lichts in den weiteren für das menschliche Auge sichtbaren Farben erzeugt und emittiert, wobei ein Schwerpunkt auf den Gelb- und Rot-Anteilen liegt. Das ”weiße” Licht besteht somit aus keinem für ”weißes” Sonnenlicht üblichen Spektrum sondern aus einem spektralen Intensitätsverlauf mit einem engbandigen und intensiven Spitzenwert im blauen Bereich und einem relativ dazu breitbandigen Intensitätsverlauf im höherwelligen Bereich. Denkbar wäre alternativ auch der Einsatz einer blaues Licht abstrahlenden Leuchtdiode mit einem vorgeschalteten Filter, welcher geeignete Fluorochrome zu Erzeugung „weißen” Lichts aufweist.Optionally, the light emitting diode light source 1* a regulator 10 upstream to be able to control a radiated light intensity of the "white" light. Under the "white" light of the LED light source 1* is understood, as illustrated by an intensity diagram, light, which has a very high short-wave, blue component. Such light is provided by a blue light emitting diode. In order to be able to provide the further spectral components of the "white" or white light to the human eye, an outer surface or a body of the light-emitting diode becomes known in a manner known per se 1 coated with a phosphor, which is excited by the blue light and even emits light with lower frequencies or larger wavelengths. This produces and emits spectral components of the light in the other colors visible to the human eye, with a focus on the yellow and red components. The "white" light thus does not consist of a spectrum customary for "white" sunlight but rather of a spectral intensity curve with a narrowband and intense peak in the blue region and a relatively broadband intensity curve in the higher-wave region. Alternatively, it would also be conceivable to use a blue light-emitting light-emitting diode with an upstream filter which has suitable fluorochromes for generating "white" light.

Durch das derart bereitgestellte ”weiße” Licht ist es möglich, mittels eines einfachen Anregungsfilters 3, welcher nur kurzwelliges Licht bis insbesondere nur 500 nm hindurch lässt, ein geeignetes Anregungslicht für Fluoreszenz-Mikroskopie bereitzustellen. Der Anregungsfilter 3 ist vorzugsweise in einer schlittenartigen Schiebeführung oder in einer Schwenkführung innerhalb des Gehäuses 13 angeordnet, um diesen aus dem Strahlengang oder gegebenenfalls ganz aus dem Gehäuse 13 herausnehmen zu können. In dem herausgenommenen Zustand wird das ”weiße” Licht vom Kollektor 2 ungehindert in Richtung eines Objekts 7 weitergeleitet, so dass eine Betrachtung des Objekts mit ”weißem” Licht ermöglicht wird. Durch Einsetzen des Anregungsfilters 3 in den Strahlengang bzw. durch herausnehmen des Anregungsfilters 3 aus dem Strahlengang wird somit eine Betrachtung des Objekts 7 mit Fluoreszenzlicht bzw. mit „weißem” Licht ermöglicht, so dass bei fluoreszierendem Licht erkannte Strukturen problemlos zu mit ”weißem” Licht erkannten Strukturen zugeordnet werden können.By the thus provided "white" light is it possible by means of a simple excitation filter 3 which allows only short-wavelength light, in particular only 500 nm, to provide a suitable excitation light for fluorescence microscopy. The excitation filter 3 is preferably in a carriage-like sliding guide or in a pivoting guide within the housing 13 arranged to remove it from the beam path or possibly completely out of the housing 13 to be able to take out. In the removed state, the "white" light from the collector 2 unhindered in the direction of an object 7 forwarded, so that a viewing of the object with "white" light is made possible. By inserting the excitation filter 3 in the beam path or by removing the excitation filter 3 the beam path thus becomes a reflection of the object 7 with fluorescent light or with "white" light allows, so that recognized in fluorescent light structures can be easily assigned to recognized with "white" light structures.

Das vom Kollektor 2 über den eingesetzten oder nicht eingesetzten Anregungsfilter 3 gestrahlte Licht fällt auf einen Strahlenteiler 4, welcher das ”weiße” oder das blaue Licht in Richtung eines Objektivs 6 umlenkt. Das Objektiv 6 ist besonders bevorzugt als ein Hell-/Dunkelfeld-Objektiv ausgestaltet und bündelt das Licht auf das Objekt 7. Vom Objekt 7 reflektiertes Licht wird durch das Objektiv 6 zurück auf den Strahlenteiler 4 gelenkt und tritt teilweise durch diesen geradlinig hindurch. Das durch den Strahlenteiler 4 hindurch getretene Licht gelangt in einen Beobachtungstubus 9 und durch diesen und ein Okular 10 hindurch in Richtung eines Auges oder beider Augen eines Betrachters.That from the collector 2 via the inserted or unused excitation filter 3 blasted light falls on a beam splitter 4 which is the "white" or the blue light in the direction of a lens 6 deflects. The objective 6 is particularly preferably designed as a bright / dark field lens and focuses the light on the object 7 , From the object 7 reflected light is transmitted through the lens 6 back to the beam splitter 4 steered and partially passes through this straight. That through the beam splitter 4 passed light passes into a observation tube 9 and through this and an eyepiece 10 through in the direction of one eye or both eyes of an observer.

Um eine Dunkelfeld-Betrachtung zu ermöglichen, ist in den Strahlengang eine Ringblende 5 einsetzbar. Besonders bevorzugt ist die Ringblende 5 als Dunkelfeld-Ringblende in Art z. B. eines Schiebers mit zusätzlich einem Leerplatz zum vollständigen Hindurchlassen des gesamten einfallenden Lichtes ausgestaltet und zwischen dem Strahlenteiler 4 und dem Objektiv 6 angeordnet.In order to enable a dark field viewing, a ring stop is in the beam path 5 used. Particularly preferred is the annular aperture 5 as a dark field ring aperture in kind z. B. a slider with an additional empty space for completely passing the entire incident light configured and between the beam splitter 4 and the lens 6 arranged.

Als weitere herausnehmbare Komponente ist ein Sperrfilter 8 in dem Strahlengang zwischen dem Strahlenteiler 4 und dem Okular 10 eingesetzt. Je nach gewünschter Beleuchtung des Objekts 7 sind entsprechend der Anregungsfilter 3, die Ringblende 5 und der Sperrfilter 8 in den Strahlengang einzusetzen bzw. aus dem Strahlengang herauszunehmen, so dass der Betrachter mit seinem Auge durch lediglich Einstellen dieser drei Komponenten wahlweise eine Auflichtbetrachtung mit ”weißem” Licht oder eine Betrachtung mit Fluoreszenzlicht einstellen kann sowie eine Hellfeld- oder eine Dunkelfeld-Betrachtung einstellen kann. Die genannten drei Komponenten können mechanisch so kombiniert werden, dass eine einzige Verstellung zum Wechsel zwischen Auflichtbetrachtung mit „weißem” Licht und Betrachtung mit Fluoreszenzlicht ausreicht.Another removable component is a blocking filter 8th in the beam path between the beam splitter 4 and the eyepiece 10 used. Depending on the desired lighting of the object 7 are according to the excitation filter 3 , the bezel 5 and the notch filter 8th to insert into the beam path or remove it from the beam path, so that the viewer can set with his eye by simply adjusting these three components either a reflected light view with "white" light or a view with fluorescent light and can set a bright field or a dark field viewing , The three components mentioned can be mechanically combined in such a way that a single adjustment to change between reflected-light viewing with "white" light and viewing with fluorescent light is sufficient.

Weitere dargestellte Komponenten sind für derartige im Feld einsetzbare Mikroskope für sich bekannte Komponenten. So ist das Objektiv 6 vorzugsweise an einem Revolver 15 angesetzt, um anstelle dieses einen Dunkelfeld-Objektivs auch andere Objektive in den Strahlengang einschwenken zu können. Das Objekt 7 ist auf einem Objektträger 14 anzuordnen. Zur Justierung eines Abstands und der Strahlengänge zwischen dem Objekt 7, welches zu untersuchen ist, und dem am Gehäuse 13 sitzenden Objektiv 6 ist das Gehäuse 13 über ein Stativ 12 und einen Fokustrieb 11 an dem Objektträger 14 gelagert.Other components shown are known for such in the field microscopes known components. That's the lens 6 preferably on a revolver 15 set to be able to swivel other lenses into the beam path instead of this one darkfield lens. The object 7 is on a slide 14 to arrange. For adjusting a distance and the beam paths between the object 7 which is to be examined, and that on the housing 13 seated lens 6 is the case 13 over a tripod 12 and a focus shoot 11 on the slide 14 stored.

2 zeigt schematisch zur Erleichterung des Verständnisses nochmals einzelne Aspekte des bevorzugten Fluoreszenz-Mikroskops. Von der Leuchtdiode 1 bzw. deren eigentlicher integrierter Lichtquelle wird blaues Licht ausgestrahlt. Vorteil einer Leuchtdiode ist, dass diese klein, leicht, netzunabhängig, dauerhaft, robust, ungefährlich und kostengünstig ist. Eine Leuchtdiode ermöglicht eine effiziente Umsetzung elektrischer Energie in gerichtetes Licht ohne UV- oder IR-Strahlung. Insbesondere kann durch deren Einsatz eine Herausfilterung von Wärmestrahlung entfallen. 2 shows schematically again to facilitate understanding again individual aspects of the preferred fluorescence microscope. From the light emitting diode 1 or their actual integrated light source is emitted blue light. The advantage of a light-emitting diode is that it is small, light, off-grid, durable, robust, safe and cost-effective. A light emitting diode allows efficient conversion of electrical energy into directed light without UV or IR radiation. In particular, their use eliminates the need to filter out thermal radiation.

Um aus dem blauen Licht der Leuchtdiode ”weißes” Licht zu machen bzw. eine ”weiße” Leuchtdiode bereitzustellen, ist diese mit einem Leuchtstoff beschichtet. Beispielhaft ist Cer-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat genannt, jedoch können beliebige weitere Leuchtstoffe eingesetzt werden, welche zusammen mit verbleibenden Anteilen des blauen Lichts ein insbesondere zweiteiliges Spektrum bereitstellen. Der auf den ersten Blick eigentlich nachteilhafte Intensitätsverlauf der Licht-Spektralanteile einer ”weißen” Leuchtdiode, welcher diese für Zwecke außer einer Raumbeleuchtung ungeeignet erscheinen lässt, ermöglicht überraschend vorteilhaft den Einsatz in einem Fluoreszenz-Mikroskop. Das prinzipbedingt zweiteilige Spektrum der ”weißen” Leuchtdiode 1 erlaubt einen einfachen Wechsel zwischen einer Beleuchtung des zu untersuchenden Objekts 7 mit blauem oder ”weißem” Licht ohne einen Wechsel der eigentlichen Lichtquelle durch das Einsetzen bzw. Herausnehmen des Anregungsfilters 3 und des Sperrfilters 8. Bereitgestellt wird durch eine ”weiße” Leuchtdiode 1 insbesondere ein Licht mit einer hohen Ausbeute an kurzwelligem Anregungslicht und zusätzlich einem ausreichenden Anteil an ”weißem” Licht für eine Weißlicht-Beobachtung des Objekts 7.In order to turn the blue light of the light emitting diode "white" light or to provide a "white" light emitting diode, this is coated with a phosphor. By way of example, cerium-doped yttrium-aluminum garnet may be mentioned, but any further phosphors may be used which, together with remaining portions of the blue light, provide a particularly two-part spectrum. The initially disadvantageous intensity curve of the light spectral components of a "white" light-emitting diode, which makes it unsuitable for purposes other than room lighting, allows surprisingly advantageous use in a fluorescence microscope. The inherent two-part spectrum of the "white" LED 1 allows a simple change between illumination of the object to be examined 7 with blue or "white" light without changing the actual light source by inserting or removing the excitation filter 3 and the blocking filter 8th , Provided by a "white" LED 1 in particular, a light with a high yield of short-wave excitation light and in addition a sufficient proportion of "white" light for white-light observation of the object 7 ,

Der rechte Zeichnungsanteil von 2 veranschaulicht die vorteilhafte Ausgestaltung der herausnehmbaren Ringblende 5. Bei eingesetzter Ringblende 5 fällt Licht zur Beleuchtung des Objekts 7 lediglich durch die Außenbereiche 6* des Objektivs 6 auf das Objekt 7. Bei Entfernen der Dunkelfeld-Ringblende aus dem Strahlengang zur Betrachtung mit ”weißem” Licht fällt hingegen das Licht durch die gesamte Fläche des Objektivs 6 auf das zu untersuchende Objekt 7. Ermöglicht wird dadurch bei entsprechender Einstellung der Ringblende 5 eine verstärkte Anregung zuzüglich einer Beobachtung von Eigenfarben des Objekts 7. Ausnutzbar ist insbesondere auch der volle Beleuchtungsstrahlengang des Objektivs 6 und somit eine optimale Ausleuchtung auch ”rauer” Oberflächen von zu untersuchenden Objekten 7 bei zugleich hoher Auflösung durch Hell-/Dunkelfeldobjektive wie das Objektiv 6.The right subscription portion of 2 illustrates the advantageous embodiment of the removable annular aperture 5 , With inserted ring diaphragm 5 light falls to illuminate the object 7 le diglich through the outdoor areas 6 * of the lens 6 on the object 7 , When removing the dark field ring diaphragm from the beam path for viewing with "white" light, however, the light falls through the entire surface of the lens 6 on the object to be examined 7 , This is made possible by appropriate adjustment of the ring diaphragm 5 an intensified excitation plus an observation of the intrinsic colors of the object 7 , In particular, the full illumination beam path of the objective can also be utilized 6 and thus optimal illumination of "rough" surfaces of objects to be examined 7 at the same time high resolution by light / darkfield lenses like the lens 6 ,

Besonders bevorzugte Komponenten des Fluoreszenz-Mikroskops sind in Kombination miteinander die das ”weiße” Licht ausstrahlende Lichtquelle 1* mit einer vorzugsweise ”weißen” Hochleistungs-Leuchtdiode 1, die Anordnung aus entfernbaren Interferenz-Anregungs- bzw. Sperrfiltern 3, 8 und die Beleuchtungsoptik mit einem Hell-/Dunkelfeld-Objektiv als dem Objektiv 6. Zum Bereitstellen eines derartigen Fluoreszenz-Mikroskops kann vorzugsweise auf ansonsten herkömmliche Mikroskopbestandteile zurückgegriffen werden, welche vereinfacht bzw. abgewandelt ausgestaltet werden. Aus herkömmlichen Mikroskopbestandteilen können beispielsweise strahlenbegrenzende Blenden für eine Fluoreszenz-Beobachtung entfernt werden. Außerdem kann ein einfacher, großflächiger Strahlenteiler 4 anstelle eines ansonsten üblichen dichromatischen Elements bzw. Farbteilers verwendet werden.Particularly preferred components of the fluorescence microscope in combination with each other are the light source emitting the "white" light 1* with a preferably "white" high-performance light-emitting diode 1 , the arrangement of removable interference exciter filters 3 . 8th and the illumination optics with a light / darkfield lens as the lens 6 , In order to provide such a fluorescence microscope, it is possible to resort to otherwise conventional microscope components, which are simplified or modified. For example, radiation-limiting apertures for fluorescence observation can be removed from conventional microscope components. In addition, a simple, large-area beam splitter 4 be used instead of an otherwise conventional dichromatic element or color divider.

Besonders vorteilhaft ist insbesondere der Einsatz einer ”weißen” Leuchtdiode als der Leuchtdiode 1 in der Leuchtdioden-Lichtquelle 1*. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtmitteln erzeugen solche ”weißen” Hochleistungs-Leuchtdioden 1 deutlich mehr kurzwelliges Licht und praktisch keine Wärmestrahlung. Außerdem senden solche Leuchtdioden Licht auch ohne weitere technische Vorrichtungen in der gewünschten Richtung aus. Die zu deren Betrieb aufzuwendende elektrische Leistung ist deshalb insgesamt geringer und wird wesentlich effizienter in Leuchtleistung umgesetzt als bei konventionellen Leuchtmitteln, was einen Einsatz im Feldbetrieb mit Stromversorgung aus Batterien ermöglicht. Aufgrund der bereits vorgerichteten Ausstrahlung reicht zur Bündelung des Strahlengangs vor der Hochleistungs-Leuchtdiode 1 ein entsprechend geeignet gewählter Kondensor als Kollektor 2 in Form einer Linsenkombination oder Fresnel-Linse aus. Insbesondere der Einsatz einer Fresnel-Linsenanordnung bietet die Möglichkeit, eine erforderliche Baulänge des Fluoreszenz-Mikroskops weiter zu reduzieren und somit dessen Transport zu einem Einsatz im Feld weiter zu erleichtern.In particular, the use of a "white" light-emitting diode as the light-emitting diode is particularly advantageous 1 in the light-emitting diode light source 1* , In contrast to conventional bulbs produce such "white" high-performance LEDs 1 significantly more shortwave light and virtually no heat radiation. In addition, such LEDs emit light without further technical devices in the desired direction. The expended for their operation electric power is therefore lower overall and is much more efficient converted into luminous power than conventional bulbs, which allows use in field operation with power supply from batteries. Due to the already pre-directed radiation is sufficient to bundle the beam path in front of the high-performance light emitting diode 1 a suitably selected condenser as a collector 2 in the form of a lens combination or Fresnel lens. In particular, the use of a Fresnel lens arrangement offers the possibility of further reducing a required overall length of the fluorescence microscope and thus further facilitating its transport to an application in the field.

Vorteile so genannter ”weißer” Hochleistungs-Leuchtdioden gegenüber konventionellen Leuchtmitteln liegen in einer für Fluoreszenz besonders geeigneten spektralen Verteilung mit einem sehr hohen Blauanteil des Lichts, in einer vernachlässigbaren Wärmestrahlung, in einem geringen Energiebedarf mit Niederspannung, in einem dadurch ermöglichten Batterie-/Akkubetrieb, in einer Unempfindlichkeit gegenüber Erschütterungen beim Transport, in einer Wartungsfreiheit, in einer hohen Lebensdauer, in einer Dimmbarkeit bei spektraler Konstanz und einem geringen Preis.advantages so-called "white" high-performance light-emitting diodes across from conventional bulbs are in a particularly suitable for fluorescence spectral distribution with a very high blue content of light, in a negligible Thermal radiation, in a low energy requirement with low voltage, in one enabled Battery / rechargeable battery, insensitive to shocks during transport, in a maintenance-free, in a long life, in a dimmability at spectral constancy and a low Price.

Ein weiterer besonders vorteilhafter Aspekt besteht in dem Einsatz der bevorzugten und aus dem Strahlengang herausnehmbaren Filter in Form des Anregungsfilters 3 und des Sperrfilters 8. Als diese Filter können insbesondere herstellerunabhängig separate Interferenzfilter und für bestimmte Anwendungen gegebenenfalls auch preiswerte Absorptionsfilter verwendet werden. Wegen der bereits sehr effizienten Beschränkung des Anregungsspektrums durch den Einsatz einer ”weißen” Leuchtdioden-Lichtquelle 1* sind die Anforderungen an die Filterkombination gering. Insbesondere ist eine Ausfilterung von Wärmestrahlung unnötig. Dadurch kann die Anzahl von Bauteilen im Strahlengang gegenüber herkömmlichen Fluoreszenz-Mikroskopen reduziert werden, was neben einer Kostenreduzierung auch eine flexible Kombination von Anregungs- und Sperrfiltern je nach Bedarf hinsichtlich des zu untersuchenden Objekts 7 ermöglicht. Insbesondere ist ein dichromatischer Reflektor als Farbteiler im Allgemeinen nicht erforderlich.Another particularly advantageous aspect is the use of the preferred and removable from the beam path filter in the form of the excitation filter 3 and the blocking filter 8th , Separate interference filters, in particular independent of the manufacturer, and, if appropriate, also inexpensive absorption filters may be used as these filters. Because of the already very efficient limitation of the excitation spectrum by the use of a "white" light-emitting diode light source 1* the requirements for the filter combination are low. In particular, a filtering of heat radiation is unnecessary. As a result, the number of components in the beam path compared to conventional fluorescence microscopes can be reduced, which in addition to a cost reduction and a flexible combination of excitation and blocking filters as needed with respect to the object to be examined 7 allows. In particular, a dichroic reflector is not generally required as a color splitter.

Die Filter, das heißt der Anregungsfilter 3 und der Sperrfilter 8, können zum schnellen Wechsel zwischen Weißlicht- und Fluoreszenzlicht-Betrachtung in Wechselfassungen angeordnet sein.The filters, that is the excitation filter 3 and the notch filter 8th , Can be arranged for quick change between white light and fluorescent light viewing in bills.

Als das Objektiv 6 werden insbesondere zur Bereitstellung einer einfachen Beleuchtungsoptik und zur Abbildung der Probenoberfläche des Objekts 7 Hell-/Dunkelfeld-Auflicht-Trockenobjektive eingesetzt, wie sie auch unter der Bezeichnung HD-Objektive bekannt sind. Solche Objektive 6 weisen in einem Ringraum bzw. in deren Randbereich 6* konzentrisch um die abbildende Optik angeordnet eine Beleuchtungsoptik auf, welche das Licht, welches von der Leuchtdioden-Lichtquelle 1* durch die verschiedenen weiteren Komponenten gestrahlt wurde, allseitig streifend auf das Objekt 7 projiziert. Im Gegensatz zu koaxialen Hellfeld-Beleuchtungen sind solche HD-Objektive durch die streifende Beleuchtung besonders zur Darstellung der diffus reflektierenden Oberflächen geeignet. HD-Objektive erlauben bei Weißlicht-Dunkelfeldbeleuchtung die Beobachtung der natürlichen Eigenfarben unbehandelter Objektoberflächen eines zu untersuchenden Objekts 7. Sie eignen sich deshalb besonders für Objekte 7, welche nicht aufwendig präpariert werden können oder sollen, wie dies insbesondere bei einem Einsatz im Feld erforderlich ist.As the lens 6 in particular, to provide a simple illumination optics and to image the sample surface of the object 7 Light / darkfield incident light dry lenses used, as they are also known as HD lenses. Such lenses 6 exhibit in an annulus or in its edge area 6 * arranged concentrically around the imaging optics on a lighting optics, which the light coming from the light-emitting diode light source 1* was blasted through the various other components, grazing the object on all sides 7 projected. In contrast to coaxial bright field illumination, such HD lenses are particularly suitable for displaying diffuse reflecting surfaces due to grazing illumination. HD lenses allow the observation of the natural colors of untreated object surfaces of an object to be examined in the case of white light dark field illumination 7 , They are therefore particularly suitable for objects 7 , which can not be prepared consuming or sol len, as is necessary in particular for use in the field.

Besonders vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, die Ringblende 5 aus dem Strahlengang herausnehmen zu können. Dies ermöglicht zur Erhöhung der Beleuchtungsapertur bei Fluoreszenz-Beobachtung die zur Dunkelfeld-Beobachtung benutzte Ringblende aus dem Strahlengang zu entfernen und so den gesamten Querschnitt des Strahlenbündels über das Objektiv 6 einschließlich des umgebenden Ringraumes bzw. Randbereichs 6* auf das Objekt 7 zu lenken. Da fluoreszierende Objekte 7 Selbstleuchter sind, bleibt der Bildkontrast trotz dieser ungeregelten Mischung direkter und streifender Beleuchtung hoch.Particularly advantageous is the possibility of the ring diaphragm 5 to be removed from the beam path. This allows to increase the illumination aperture in fluorescence observation used for dark field observation ring diaphragm to remove from the beam path and so the entire cross section of the beam over the lens 6 including the surrounding annular space or edge area 6 * on the object 7 to steer. Because fluorescent objects 7 The image contrast remains high despite this unregulated mix of direct and grazing lighting.

Sowohl bei Weißlicht- als auch bei Fluoreszenz-Beobachtung ist eine achromatische Korrektur der HD-Objektive als Objektiv 6 im Allgemeinen ausreichend. Vorteilhaft einsetzbar sind daher serienmäßig erhältliche Trockenobjektive mittlerer bis hoher Apertur.In both white light and fluorescence observation, achromatic correction of the HD lenses is objective 6 generally sufficient. Advantageously used are therefore standard dry lenses medium to high aperture.

Um den gesamten Querschnitt des Strahlenbündels über das Objektiv 6 und dessen umgebenden Ringraum bzw. Randbereich 6* auf das Objekt 7 zu lenken, ist der Strahlenteiler 4 als Reflektor vorzugsweise derart groß dimensioniert ausgebildet, dass er den gesamten Querschnitt des Objektivs 6 einschließlich dessen Randbereichs 6* ausleuchtet. Zur Unterdrückung von unerwünschtem Streulicht kann der Durchlass des Strahlenteilers 4 in Funktion als Reflektor für das von der Leuchtdioden-Lichtquelle 1* ausgesendete Licht auf der Beobachterseite auf den Durchmesser des Beobachtungsstrahlengangs begrenzt werden. Vorzugsweise wird als Strahlenteiler 4 bzw. Reflektor eine verspiegelte, halbdurchlässige Glasplatte ohne Filterfunktion verwendet. Die Verwendung eines dichromatischen Elements als Strahlenteiler 4 ist wegen des Wechsels zwischen ”weißem” Licht und Fluoreszenzlicht weder notwendig noch wünschenswert.To the entire cross section of the beam over the lens 6 and its surrounding annular space or edge area 6 * on the object 7 to steer is the beam splitter 4 designed as a reflector preferably sized so large that it covers the entire cross-section of the lens 6 including its edge area 6 * illuminates. To suppress unwanted scattered light, the passage of the beam splitter 4 in function as a reflector for that of the light-emitting diode light source 1* emitted light on the observer side to be limited to the diameter of the observation beam path. Preferably, as a beam splitter 4 or reflector used a mirrored, semi-transparent glass plate without filter function. The use of a dichromatic element as a beam splitter 4 is neither necessary nor desirable because of the change between "white" light and fluorescent light.

Wegen der stark reduzierten Größe der benötigten Bauteile und wegen der unproblematischen Wärmeentwicklung kann im Vergleich zu bekannten Fluoreszenz-Mikroskopen als das Stativ 12 ein Stativ eines einfachen, kompakten Auflicht-Mikroskops, das heißt eines Mikroskops ohne Durchlicht-Strahlengang, eingesetzt werden, wie es für sich genommen, aus der Metallografie und der Halbleiter-Industrie bekannt ist. Zur Beobachtung größerer Objekte sollte das Stativ 12 über eine Klemmvorrichtung verlängerbar sein und mit dem Fokustrieb 11 mit großem Hub ausgestattet sein. Zur Beobachtung und Dokumentation können insbesondere monokulare, binokulare oder trinokulare Beobachtungstuben als der Beobachtungstubus 9 eingesetzt werden.Because of the greatly reduced size of the required components and because of the unproblematic development of heat compared to known fluorescence microscopes as the tripod 12 a tripod of a simple, compact epi-microscope, that is, a microscope without a transmitted light beam, are used, in itself, from the metallography and the semiconductor industry is known. To observe larger objects, the tripod should 12 be extended by a clamping device and with the focus drive 11 be equipped with a big hub. Monocular, binocular or trinocular observation tubes, in particular, may be used for observation and documentation as the observation tube 9 be used.

Beim besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel für den Einsatz im Bereich geowissenschaftlicher und geotechnischer Untersuchungen wird eine Blauanregung durch die Leuchtdiode 1 mit einem eigenen Wellenlängen-Maximum um 460 nm und einer Spektrumserweiterung auf das „weiße” Licht, ein nachgeschalteter Kurzpass-Filter bei 500 nm als Emissionsfilter bzw. dem Anregungsfilter 3 und der Sperrfilter 8 als ein Langpassfilter um 520 nm verwendet.In a particularly preferred embodiment for use in the field of geoscientific and geotechnical investigations, a blue excitation by the light emitting diode 1 with its own wavelength maximum around 460 nm and a spectrum extension to the "white" light, a downstream short-pass filter at 500 nm as an emission filter or the excitation filter 3 and the notch filter 8th used as a long pass filter around 520 nm.

Umsetzbar ist aber von diesem Grundprinzip ausgehend auch eine Grünanregung mit roter Fluoreszenz. Im Prinzip kann mit dem Aufbau des Fluoreszenz-Mikroskops theoretisch jeder Wellenlängenbereich abgedeckt werden, den eine ”weiße”, also breitbandige Hochleistungs-Leuchtdiode hergibt. Galliumphosphid- oder Galliumnitrid-Leuchtdioden bieten eine primär grüne Strahlung und ließen sich so ähnlich wie Blaustrahler zu einem mehrbandigen Bauteil modifizieren, sofern entsprechende „weiße” Leuchtdioden-Lichtquellen bereitgestellt werden sollten.feasible But based on this basic principle, it is also a green stimulus with red fluorescence. In principle, with the construction of the fluorescence microscope theoretically every wavelength range be covered by a "white", ie broadband High-performance LED gives. Gallium phosphide or gallium nitride LEDs offer a primary green radiation and let so similar how to modify blue spots to a multi-band component, provided corresponding "white" light-emitting diode light sources should be provided.

In Abhängigkeit von der Probenart kann eine entsprechende Hochleistungs-Leuchtdiode eingesetzt werden, deren primäre Strahlung als Anregungswellenlänge für die Fluoreszenzbeobachtung ausgefiltert wird. Für die Betrachtung im „weißen” Licht lässt man dann alle Frequenzen durch.In dependence of the sample type, a corresponding high-performance light-emitting diode be used, whose primary Radiation as excitation wavelength for the Fluorescence observation is filtered out. For viewing in the "white" light you leave then all frequencies through.

Die Filter wählt man dementsprechend so, dass einerseits die primäre Strahlung bzw. Anregungswellenlänge voll auf die Probe trifft und dass andererseits ab dem Bereich des spektralen Minimums alles blockiert wird. Das Sperrfilter bzw. Barrierefilter wird so gewählt, dass die Wellenlängen der Fluoreszenz-Strahlung der Probe durchgelassen werden. Für geowissenschaftliche Zwecke wird die Fluoreszenz-Strahlung möglichst vollständig durchgelassen. Insbesondere in anderen Bereichen, z. B. der Biotechnik und Medizintechnik, können auch selektive Filter als Bandfilter eingesetzt werden, die nur die Wellelängen durchlassen, die von spezifischen Molekülen stammen.The Filter selects one accordingly so that on the one hand the primary radiation or excitation wavelength full to the test and that, on the other hand, from the spectral range Minimums everything is blocked. The barrier filter or barrier filter is chosen that the wavelengths the fluorescence radiation of the sample are transmitted. For geoscientific Purposes the fluorescence radiation is transmitted as completely as possible. Especially in other areas, such. B. biotechnology and medical technology, can Also selective filters are used as band filters, which only the wavelengths let through, which come from specific molecules.

Claims (12)

Fluoreszenz-Mikroskop, insbesondere für Gesteinsuntersuchungen, mit einer Lichtquelle (1*), insbesondere mit einer in diesem integrierten Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1*) als eine ”weiße” Leuchtdioden-Lichtquelle ausgebildet ist.Fluorescence microscope, in particular for rock investigations, with a light source ( 1* ), in particular with a light source integrated therein, characterized in that the light source ( 1* ) is formed as a "white" light-emitting diode light source. Fluoreszenz-Mikroskop nach Anspruch 1, mit einem im Strahlengang hinter der Lichtquelle (1*) angeordneten Anregungsfilter (3), wobei der Anregungsfilter (3) aus dem Strahlengang herausnehmbar angeordnet ist.Fluorescence microscope according to claim 1, with one in the beam path behind the light source ( 1* ) arranged excitation filter ( 3 ), wherein the excitation filter ( 3 ) is removably arranged from the beam path. Fluoreszenz-Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in einem Strahlengang vor einem Okular (10) ein Sperrfilter (8) angeordnet ist, wobei das Sperrfilter (8) aus dem Strahlengang herausnehmbar angeordnet ist.Fluorescence microscope according to claim 1 or 2, wherein in a beam path in front of an eyepiece ( 10 ) a blocking filter ( 8th ), wherein the blocking filter ( 8th ) is removably arranged from the beam path. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle (1*) und einem Objektiv (6) eine Ringblende (5) als eine Dunkelfeld-Ringblende angeordnet ist, wobei die Ringblende (5) aus dem Strahlengang herausnehmbar angeordnet ist.Fluorescence microscope according to any preceding claim, wherein in a beam path between the light source ( 1* ) and a lens ( 6 ) a ring diaphragm ( 5 ) is arranged as a dark-field annular diaphragm, wherein the annular diaphragm ( 5 ) is removably arranged from the beam path. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch mit einem Objektiv (6), wobei das Objektiv (6) als Hell-/Dunkelfeld-Objektiv ausgebildet ist.Fluorescence microscope according to any preceding claim with a lens ( 6 ), where the lens ( 6 ) is designed as a bright / darkfield lens. Fluoreszenz-Mikroskop nach Anspruch 5, bei dem das Objektiv (6) eine zentrale abbildende Optik und einen diese umgebenden Randbereich (6*) als eine Beleuchtungsoptik zum streifenden Projizieren von Licht auf ein Objekt (7) ausbildet.Fluorescence microscope according to Claim 5, in which the objective ( 6 ) a central imaging optics and a surrounding edge region ( 6 * ) as an illumination optics for grazing projecting light onto an object ( 7 ) trains. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem ein Strahlenteiler (4) einerseits einen Strahlengang von der Lichtquelle (1*) auf ein/das Objektiv (6) richtet und andererseits einen Strahlengang von dem Objektiv (6) auf ein/das Okular (10) richtet, wobei der Strahlenteiler (4) als teilweise durchlässiger Reflektor ohne dichromatische Filterfunktion ausgebildet ist.Fluorescence microscope according to any preceding claim, in which a beam splitter ( 4 ) on the one hand a beam path from the light source ( 1* ) on a lens ( 6 ) and on the other hand a beam path from the lens ( 6 ) on an eyepiece ( 10 ), wherein the beam splitter ( 4 ) is designed as a partially transmissive reflector without dichromatic filter function. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch, welches als Auflicht-Mikroskop ausgebildet ist.Fluorescence microscope according to any preceding claim, which is designed as incident-light microscope. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Leuchtdioden-Lichtquelle (1*) eine Leuchtdiode (1) mit einem diskontinuierlichen Lichtspektrum aufweist.Fluorescence microscope according to any preceding claim, wherein the light-emitting diode light source ( 1* ) a light emitting diode ( 1 ) having a discontinuous spectrum of light. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Leuchtdioden-Lichtquelle (1*), insbesondere eine/die in dieser angeordneten Leuchtdiode (1) Licht ausstrahlt mit einem ersten spektralen Maximum mit einer maximalen Anregungswellenlänge zwischen 400 nm und 550 nm, insbesondere kleiner 550 nm, und einem zweiten Maximum mit einer Wellenlänge größer 500 nm, insbesondere Licht mit einem Spektrum ausstrahlt, bei dem das erste Maximum engbandig im Vergleich zum zweiten Maximum ist.Fluorescence microscope according to any preceding claim, wherein the light-emitting diode light source ( 1* ), in particular a / in this arranged light emitting diode ( 1 ) Emits light with a first spectral maximum with a maximum excitation wavelength between 400 nm and 550 nm, in particular less than 550 nm, and a second maximum with a wavelength greater than 500 nm, in particular emits light with a spectrum in which the first maximum narrowband in comparison to the second maximum. Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch mit ausschließlich einer einzigen Leuchtdiode (1) als Lichtquelle.Fluorescence microscope according to any preceding claim with only a single light-emitting diode ( 1 ) as a light source. Verwendung eines Fluoreszenz-Mikroskop nach einem vorstehenden Anspruch, wobei für eine Fluoreszenzbeobachtung einerseits ein/der Anregungsfilter (3) so gewählt wird, dass ein primärer Anregungswellenlängenbereich eines zu untersuchenden Objektes (7) auf das Objekt (7) trifft und dass andererseits oberhalb des Anregungswellenlängenbereichs, insbesondere ab einem Bereich eines spektralen Minimums der Leuchtdioden-Lichtquelle (1*) alle Wellenlängen blockiert werden.Use of a fluorescence microscope according to any preceding claim, wherein for a fluorescence observation on the one hand an excitation filter (s) ( 3 ) is selected such that a primary excitation wavelength range of an object to be examined ( 7 ) on the object ( 7 ) and that on the other hand, above the excitation wavelength range, in particular from a range of a spectral minimum of the light-emitting diode light source ( 1* ) all wavelengths are blocked.
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