Ein in-situ Verfahren zur Bestimmung der numerischen Aperturen (NA) der Beleuchtung und der Abbildung optischer Mikroskope

Die Beleuchtungs- und Abbildungs-NA eines optischen Mikroskops definieren entscheidend die Leistungsfähigkeit eines mikroskopischen Messsystems. Sie beschreiben, für ein gegebenes Umgebungsmedium, unter welchem maximalen Winkel der Kondensor Licht auf die Probe fokussiert, bzw. unter welchem maximalen Winkel das Objektiv das gestreute Licht von der Probe aufsammelt und damit Kohärenz und Auflösung der optischen Abbildung. Wir stellen eine neue in-situ Methode vor, die eine gleichzeitige Bestimmung beider NAs erlaubt. Die Methode beruht auf der Beobachtung der hinteren Brennebene des Objektives mit Hilfe einer Bertrand-Linse. Aus der Winkelinformation der dort sichtbaren Beugungsordnungen eines kalibrierten Gitters kann dann auf die NA-Werte geschlossen werden. Dadurch werden auch die Nachteile bisheriger NA-Bestimmungsverfahren umgangen, die meist einen zusätzlichen Aufbau benötigen und i.A. nur einen der beiden NA-Werte bestimmen können. Das Verfahren wird an zwei Mikroskopen der PTB demonstriert. Für unterschiedliche Auflicht- und Durchlichtkonfigurationen, sowie Wellenlängenabhängigkeiten wurden im Rahmen der Messunsicherheit sehr gut übereinstimmende Ergebnisse erzielt.