Konfokale Optik für selektive Messungen
Die konfokale Mikroskopie ist ein fortschrittliches Bildgebungsverfahren, das die optische Auflösung und den Kontrast im Vergleich zur herkömmlichen Mikroskopie verbessert. Dies wird durch den Einsatz einer speziellen Fokussierungsoptik erreicht, die einen kleinen, präzisen Fokus in der Brennebene der Probe erzeugt. Zusätzlich wird eine Lochblende in der Konjugierten der Brennebene platziert. Diese Lochblende blockiert selektiv Licht, welches nicht aus der Fokusebene stammt. Durch Rasterabtastung eines fokussierten Laserstrahls über die Probe werden 2D-Bilder erzeugt. Die Wiederholung dieses Vorgangs in verschiedenen Ebenen ermöglicht dann eine 3D-Rekonstruktion der Probe.
Die Dicke der Ebene, aus der Licht detektiert wird, wird hauptsächlich durch die Fokustiefe des Systems bestimmt, die unten näher erläutert wird.
Gauss-Strahlen
Ein Gaußscher Strahl ist ein elektromagnetischer Strahl, der in der Optik und Laserphysik eine wichtige Rolle spielt. Sein Intensitätsprofil und die Einhüllende der Amplitude in Transversalrichtung werden durch eine Gaußsche Funktion beschrieben. Diese Verteilung bedeutet, dass die Intensität des Strahls in der Mitte am höchsten ist und zu den Rändern hin allmählich abnimmt, wodurch eine glatte, glockenförmige Kurve entsteht. Der Gauß-Strahl stellt die Grundform vieler praktischer Laserstrahlen dar und wird daher als idealisiertes Modell für deren Beschreibung verwendet.
Die wichtigsten Parameter dieses Modells sind:
- Strahlenbündeldurchmesser (ω0): Der Punkt eines Gaußschen Strahls, an dem der Durchmesser am geringsten ist.
- Halbwinkel der Strahldivergenz (θ): Der halbe Öffnungswinkel des Gaußschen Strahls.
- Rayleigh-Länge (ZR): Der Abstand von der Strahltaille, in dem sich die Querschnittsfläche des Strahls verdoppelt. Sie kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
ZR=π·ω02/λ,
wobei λ die Wellenlänge des Strahls darstellt.
Die Dicke der Fokusebene kann dann mit Hilfe der Fokustiefe d=2ZR beschrieben werden.