Mikroskopische Analysen in der Forensik

Schnelle und einfache Mikroskopie für die tägliche Routine

Mikroskop-Spektrometer-Arbeitsplatz

Lichtmikroskopische Auswertungen mit SpectraVision von A.S. & Co. sind eine schnelle, preiswerte Methode, denn sie erlauben:

  • die zerstörungsfreie Betrachtung von Beweismitteln
  • den Vergleich zwischen einer unbekannten Probe und bekannten Referenzen
  • die Beschleunigung von Routineuntersuchungen durch Messungen des gesamten Spektralbereichs innerhalb weniger Sekunden
  • sie geben Hinweise auf den Zusatznutzen weiterführender Analysen

Das SpectraVision Konzept von A.S. & Co. kombiniert motorisierte Lichtmikroskope mit:

  • unterschiedlichsten Beleuchtungssystemen
  • verschiedenen photometrischen Messtechniken
  • temperaturstabilisierten Sensoren
  • frei kombinierbaren Hard- und Softwaremodulen
  • einem hohen Grad an automatisierter Bedienung

Deep-UV NIR tauglich von 250 nm bis 2200 nm

Spektren von Fasern im Deep UV Bereich

Vergleicht man eine Naturfaser mit einer ähnlich gefärbten Polyester Faser, so erkennt man im klassischen sichtbaren Spektralbereich kaum bemerkenswerte Unterschiede, während sich die Fasern im UV Licht unterhalb von 310 nm deutlich und signifikant voneinander unterscheiden.

Für die Messbereichserweiterung an Standard Forschungs-Stativen sind umfangreiche Änderungen der optischen Eigenschaften erforderlich. Sie werden in unseren Mikroskop Spektrometern durch die Anpassung der Köhler Beleuchtung über die Auswahl von UV Breitband Objektiven bis hin zur Kombinierbarkeit von unterschiedlichen Sensoren konsequent zu einem Micro-Spectro-Photometer umgesetzt, das darüber hinaus auch einfach zu bedienen ist.

Höchste Präzision bei der Justierung durch spezielle Beleuchtungs- und Messblendenmodule

Rechteckige Messblendenanordnung

Eine längliche Faser im Transmissionsstrahlengang repräsentiert ein klassisches Problem in der quantitativen Mikroskopie. Die Gesamtausleuchtung des Sehfeldes mit Weißlicht überstrahlt in starkem Maße die Farbinformation der längs ausgerichteten Probe, und es resultiert eine deutliche Kontrastminderung. SpectraVision Mikroskop Adapter von A.S. & Co. enthalten unterschiedlichste Beleuchtungs- und Messblendenmodule und verhindern diese Überstrahlung. Sie beleuchten nur den Probenbereich und verhindern das Überstrahlen der Spektralinformation durch störendes Fremdlicht.

Fehlerfrei beleuchten mit fasergekoppelten Lichtquellen

Das zeitaufwendige Zentrieren einer Beleuchtung erfordert den geübten Umgang mit den Geräten, um die Ansprüche nach Präzisionsmessungen mit geringst möglichen Fehlertoleranzen erfüllen zu können. SpectraVision von A.S. & Co. nutzt hochgradig stabilisierte fasergekoppelte Beleuchtungen und erfüllt die Forderung nach standardisierten und reproduzierbaren Rahmenbedingungen dadurch, dass die Lichtquellen bereits werksseitig voreingestellt wurden. Das Nachjustieren im Labor entfällt.

Lampengehäuse
Fasereinkopplung mit Aufweitung

Breitbandspektrum durch Kombination von Lichtquellen

Spektrum einer DUV-NIR Lampenkombination am Mikroskop

Beleuchtungseinrichtungen von A.S. & Co. lassen sich auch miteinander kombinieren. Die Kopplung eines Deuteriummoduls und eines Halogeneinsatzes mit unterschiedlichen Charakteristika ergibt ein Breitbandspektrum zwischen 220 nm und 2200 nm. Zum Schutz der Lichtleiter und der Objektive wird das Anregungsspektrum auf 250 bis 2000 nm.beschränkt. Dies garantiert einen stabilen Messaufbau über Jahre.

Es resultiert:

  • eine Steigerung und Stabilisierung der Deep UV Intensität im Vergleich zur klassischen XBO Beleuchtung
  • die Kompensation der stark ausgeprägten Peakmaxima bei Gasentladungslampen durch wellenlängenoptimierte Konversionsfilter und Mischung mit dem Halogenanteil
  • die Anhebung der Energie auf ein relativ gleichmäßiges Anregungsniveau, was zu einer optimalen Ausnutzung der Sensordynamik beiträgt
  • die Senkung der gesamten Bestrahlungsintensität durch den Einsatz gekühlter Sensoren
  • eine Verbesserung der Aussagekraft von Absorptionsspektren im DUV Bereich

Zum Schutz vor kurzwelliger DUV Schädigung werden alle Strahlengänge mit Hilfe von Pilotlichtern zentriert und überprüft. Die serienmäßig integrierten Verschlüsse beschränken dann die DUV Bestrahlung auf die erforderliche Zeit der eigentlichen Messung.


SpectraVision

  • integriert die Hilfs- und Messbeleuchtungssynchronisation
  • fördert die Langzeitstabilität des Arbeitsplatzes über Jahre
  • reduziert die Schädigung der Proben
  • schützt den Mitarbeiter vor DUV Strahlung

Freie Auswahl an Mikroskop Stativen aus Forschung und Routine

SpectraVision von A.S. & Co. nutzt den TV-Eingang des Mikroskops, der heute an jedem Gerät standardisiert ist. Basierend auf den Möglichkeiten des Grundstativs können alle mikroskopischen Kontrastiermethoden benutzt werden. Die Mikroskopbeleuchtungen sorgen für das Einstellen der Probe, während die Photometer-Lampenkombinationen konstante und reproduzierbare Messbedingungen gewährleisten.

  • Hellfeld-Transmission
  • Dunkelfeld-Transmission
  • Polarisation
  • Auflicht-Reflektion
  • Auflicht-Dunkelfeld
  • Auflicht-Polarisation
  • Fluoreszenz
Carl Zeiss MPM 800 Mikroskop Photometer

Die Umsetzung von mobilen Lösungen ist ebenso realisierbar wie die Integration von Stereomikroskopen. Ferner lassen sich etablierte Referenzspektrometer wie das LEITZ MPV 3 oder das Zeiss UMSP 80 problemlos mit neuen Sensoren, zeitgemäßen Rechnern und aktueller Auswertesoftware ausstatten. Das Upgrade integriert auch die etablierte hochpräzisen Messblendenmechanik, kombiniert sie mit den Eigenschaften der UV tauglichen Stative, und fusioniert sie mit den Vorteilen moderner Elektronik.

Quantitative Fluoreszenzmessungen

Fluoreszenzsignal an einem Geldschein

Bisherige Ergebnisse quantitativer Fluoreszenzmessungen waren geprägt durch fehlende Kalibrierstandards und zeitaufwendige Messprozedere, bei denen sich die Proben darüber hinaus durch die intensiven Bestrahlungszeiten so veränderten, dass eine vergleichende Systematik nicht zufriedenstellend entwickelt werden konnte.

Ein zentraler Punkt von SpectraVision ist es, exakt reproduzierbare Fluoreszenz-Ergebnisse zu erhalten. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern entwickelte A.S. & Co. eine Kalibriermethode, welche die Fluoreszenzintensität gegen das Intensitätsspektrum der Wolframlampe vergleicht. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Geräteparameter gewährleisten wir damit eine zuverlässige Quantifizierung der Fluoreszenz.

SpectraVision von A.S. & Co. nutzt für die Mikroskop Fluoreszenz Spektroskopie

  • gekühlte CCD-Spektrometer mit kurzen Aufzeichnungszeiten für den gesamten Spektralbereich
  • einen Dynamikbereich bis 16 BIT
  • Lichtmikroskope mit apochromatisch farbkorrigierten Strahlengängen
  • zusätzliche Mess- und Arbeitsblenden zur streulichtfreien Strahlführung
  • den Einsatz neuester Interferenz Filterkombinationen
  • Monochromatoren für die flexible Wahl der Anregungswellenlänge
  • kalibrierte Lichtquellen mit definierten Peakmaxima als Referenz

Optional können auch Photomultiplier als Sensoren für höchst empfindliche Lumineszenzmessungen oder dynamiksteigernde Verstärkungssysteme ergänzt werden.

Polarisationsspektroskopie zur Erfassung doppelbrechender Eigenschaften

Die Polarisationsspektroskopie mit der Möglichkeit zur Messung von Fasern, Kristallen und Mineralstrukturen und der Prüfung von Eigenschaften in biologischen Materialien kann ebenfalls als Kriterium für die Differenzierung von Spuren dienen. Hier bildet die Auswertung von Farb- und Helligkeitsanteilen als Funktion von Drehwinkeln die Grundlage für die Unterscheidung.

SpectraVision von A.S. & Co. nutzt die Möglichkeiten der Polarisationsmikroskopie durch

  • die Registrierung der Minimal- und Maximalreflektionen als Funktion des Drehwinkels
  • die Erfassung spektraler Veränderungen im Online Monitoring
  • das Aufzeichnen der Spektren und Auswerten gegen Referenzkurven, die aus Literaturquellen entnommen sind oder gegen Kalibrierstandards gemessen wurden
Vitamin C im polarisierten Licht

Kombination von Messmethoden

UV-NIR Spektroskopie gehört seit Jahrzehnten zu den Standardmethoden bei kriminaltechnischen Ermittlungen. Der Einsatz konzentrierte sich im Wesentlichen auf den Vergleich von Fasern und Lackschichten. Nachdem Stoffgruppenvergleiche auf molekularer Ebene heute aber oftmals mit Methoden der FTIR oder Raman-Spektroskopie vorgenommen werden, verlagert sich die UV-VIS Technik auf

  • die Untersuchung von Mikrostrukturen an Pigmentoberflächen
  • die zerstörungsfreie Bewertung von Schichtdicken und Beschichtungen
  • das Vermessen von Oberflächen Reflexionen
  • die schnelle Prüfung von Nanopartikel Größen oder deren Verteilung in kolloidalen Lösungen

Die UV-VIS Fluoreszenz Spektroskopie kombiniert mit einer Bildverarbeitung gibt Auskunft über die Beschaffenheit von Druckfarben und Tinten, denn Farbmessung und Partikelanalyse helfen bei der Bestimmung der Trägerlösung, oder sie charakterisieren Suspensionen durch Strukturdarstellung und Teilchenvermessung.

Eine 3D-Dokumentation der Eindringtiefe mit Rückschlüssen auf die Veränderung der Farben durch Thermosublimation lässt auf die Art eines Druckverfahrens schließen, und Altersbestimmungen an Karten und Urkunden können durch die Diffusion der Pigmente in die Papieroberfläche oder durch die Bestimmung chemischer Veränderungen vorgenommen werden.

NIR Mikroskop Spektrometer helfen bei der schnellen Zuordnung von NIR Markern in Dokumentenpapieren, und sie können wegen ihrer spezifischen spektralen Antwort auch als preiswerte Sensoren für Routineprüfungen eingesetzt werden.

Alle Methoden nutzen die Vorteile der schnellen zerstörungsfreien mikroskopischen Analyse, und SpectraVision von A.S. & Co. erlaubt die freie Kombinierbarkeit von UV-NIR Mikroskop Spektrometer Modulen mit FTIR-, Raman- oder konfokal Systemen auf der Basis von Forschungsmikroskopen mit Imaging Funktionen und höchstauflösenden Objektiven.