Dreidimensionale konfokale Absorptionsmessungen zur räumlichen ...

2. Theorie
Modulation ist also von dem Anregungslaserstrahl über die Farbstoffmoleküle auf den
Messlaserstrahl transferiert worden.
Rastert man die Probe nun Punkt für Punkt ab und zeichnet die Größe dieser Veränderung
für jeden Punkt auf, so lässt sich aus diesen Daten ein Volumenbild generieren.
2.3. Intensitätsverteilung im Laserfokus und Auflösung
Mikroskopischer Verfahren
Um die Leistungsfähigkeit des hier vorgestellten Verfahrens zu verdeutlichen, ist es
zweckmäßig zunächst ein paar Größen näher zu betrachten und diese dann als Vergleichsgrößen
heranzuziehen. Dazu gehört die Größe der Auflösung als geometrisches
Maß und die Auflösung als Maß über die absolute Nachweisgrenze bzw. die Unsicherheit
bei der Konzentrationsbestimmung.
Unter dem Begriff des räumlichen Auflösungsvermögens versteht man in der klassischen
Mikroskopie die Fähigkeit zwei benachbarte Objektpunkte Pi und Pj noch als
getrennt voneinander wahrzunehmen, wenn sie sehr dicht beieinander liegen. Die Auflösungsgrenze
ist dann genau die minimale Entfernung dieser Punkte voneinander, bei
dem die Punkte noch als getrennt wahrzunehmen sind.
Zur Berechnung bzw. Bestimmung dieses Abstandes geht man von zwei selbstleuchtenden
punktförmigen Objekten aus. Aufgrund des quantenmechanischen Korpuskel-Welle-
Dualismus des ausgestrahlten Lichts geht die Welleneigenschaft direkt in die Objekterfassung
ein und bildet somit eine Unschärfe für die Positionsbestimmung. Man betrachtet
also zwei Wellenzüge, die von den Objekten die bei Pi und Pj liegen ausgesendet werden
und die es zu unterscheiden gilt.
In Abbildung 2.2 [26] sind zwei jeweils zwei selbstleuchtende Punkte Pi und Pj eingezeichnet.
Die Kreise stellen die Kugelwellenfronten ω1 und ω2 dar, die von den Ursprungspunkten
Pi bzw. Pj ausgesendet werden. Der radiale Abstand zwischen zwei
konzentrischen Kreisen symbolisiert die Wellenlänge λ. Zur Unterscheidung von Pi und
Pj wird ein Ausschnitt erfasst, der sich im Mittel in Richtung z ausbreitet. In 2.2b)
sind die Wellenfronten für den kleinen Aperturwinkel α1 nicht unterscheidbar und die
in z-Richtung angeordneten Punkte Pi und Pj nicht zu trennen. Anders in 2.2c), wo
die Punkte senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der gemessenen Wellenfront angeordnet
sind. Der Unschärfebereich ist also vertikal elongiert. Weiterhin gilt: Bei gleichem Ausschnitt
α2 sind ωi und ωj in 2.2a) weniger differenzierbar als in 2.2b), als Folge der
größeren Wellenlänge.
Aus den Zeichnungen geht hervor, dass man die beiden Punkte umso besser voneinander
unterscheiden kann, je größer der berücksichtigte Ausschnitt α aus der Wellenfront
ist und je kleiner die Wellenlänge λ ist. Für Winkel kleiner als α1 sind die Wellenfronten
von Pi und Pj in (Abb. 2.2b) nicht mehr zu unterscheiden.
Es ist unschwer zu erkennen, dass der Abstand zwischen den beiden Punkten umso
kleiner sein darf, je größer der Beobachtungswinkel und je kleiner die verwendete
Wellenlänge ist.
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