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Kleine Dinge ganz groß

18.07.2020 05:30, Von Lea Richtmann — Artikel ausdrucken E-Mail verschicken

Winzige Punkte ergeben eine riesige Vergrößerung

Manchmal möchte man es ganz genau wissen. Dann möchte man auch die kleinste Kleinigkeit verstehen und zum Beispiel winzige Dinge angucken. Dabei hilft der Wissenschaft ein Gerät mit einem langen Namen: das Rasterelektronen-Mikroskop.

Mit einem Elektronenmikroskop kann man das Coronavirus so stark vergrößern, dass der Aufbau gut erkennbar ist. Foto: NIAID-RML/AP/dpa
Mit einem Elektronenmikroskop kann man das Coronavirus so stark vergrößern, dass der Aufbau gut erkennbar ist. Foto: NIAID-RML/AP/dpa

Der Forscher Torsten Heidenblut öffnet eine Klappe an der Seite des mannshohen Geräts. Unten ist ein Kasten und oben kommen allerlei Rohre und Kabel heraus. In die Klappe stellt er einen kleinen Teller mit einem Stück Eierschale. Und dann erscheint auf dem Bildschirm eine erstaunliche Vergrößerung: Die Eierschale sieht aus, als bestünde sie aus lauter Ästen!

Forscher Torsten Heidenblut zeig eine stark vergrößerte Eierschale.  Foto: Lea Richtmann
Forscher Torsten Heidenblut zeig eine stark vergrößerte Eierschale. Foto: Lea Richtmann

Geschafft hat das ein Rasterelektronen-Mikroskop. So heißt das große Gerät. Im Labor von Torsten Heidenblut stehen gleich drei davon. Um zu verstehen, wie sie funktionieren, hilft ein Vergleich: Stell dir vor, eine Fläche liegt voller Tennisbälle. Diese Fläche ist teilweise eben, sie hat kleine Hügel und auch Löcher.

Würde man von außen einen Tennisball drauf werfen, würden die liegenden Bälle nach oben springen. Allerdings nicht gleichmäßig. Torsten Heidenblut erklärt: „Wenn die Tennisbälle in einem tiefen Loch liegen, kommen weniger heraus, als wenn sie auf einem ebenen Fußboden oder gar oben auf einem kleinen Podest liegen.“ Springen also viele Bälle hoch, weiß man: An der Stelle ist eine Erhöhung.

Etwas Ähnliches passiert im Rasterelektronen-Mikroskop: Was vorher die Tennisbälle waren, sind hier winzige, sehr schnelle Teilchen. Sie heißen Elektronen. Die werden in großer Zahl als Strahl auf eine kleine Stelle der Eierschale geschossen. Auch die enthält Elektronen. Der Elektronenstrahl wandert über die Eierschale, daher kommt das „Rastern“ im Namen des Geräts.

An jeder Stelle wird gemessen, wie viele Elektronen hochspringen: Sind es viele, befindet sich der Strahl auf einer Erhöhung, und ein heller Bildpunkt wird gespeichert. Sind es wenige, befindet er sich in einer Vertiefung und erzeugt einen dunklen Bildpunkt.

„Das ist so ähnlich, als wenn du auf deine flache Hand schaust und die Finger dabei geschlossen hast“, erklärt Herr Heidenblut. „Dort, wo die Finger aneinander grenzen, ist es dunkler. Dort liegt die Oberfläche auch weiter unten.“

Da aber die Elektronen so winzig sind, kann an ganz vielen, kleinen Stellen gemessen werden. Nach und nach werden sie aus diesen Bildpunkten zu einem vergrößerten Bild zusammengesetzt.

Torsten Heidenblut hat noch ein Beispiel, wie stark solch ein Mikroskop vergrößert: „Hätten wir jetzt ein menschliches Haar in dem Gerät liegen, würde seine Vergrößerung bei weitem nicht mehr hier auf den Bildschirm passen. Es wäre 50 Meter dick.“ 50 Meter! Ein Haar würde also so viel messen wie drei Schulbusse hintereinander.

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