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Visualisierung von Magnetfeldern im Mikroskop

Dr. Horst Wörmann,
vom 30.10.2021,

Magnetfelder an sich sind natürlich nicht sichtbar - aber man kann sie indirekt sichtbar machen, sowohl makroskopisch durch den bekannten Schulversuch mit Eisenfeilspänen und Hufeisenmagnet als auch im Mikroskopischen, wie nachfolgend gezeigt werden soll.
Die physikalischen Hintergründe sind komplex; für eine tiefergehende Erklärung sei auf die Literatur verwiesen. Hier soll die mikroskopische Anwendung im Vordergrund stehen, deshalb möge man mir eine vielleicht allzu starke Vereinfachung nachsehen.

Im kommenden beschreibt Teil 1 ein magnetooptisches Verfahren und Teil 2 den Magnetfeldnachweis mit ferromagnetischen Flüssigkeiten.

Artikelinhalt

Wechselwirkung von Magnetfeldern mit elektromagnetischer Strahlung

Es verwundert nicht, dass Licht als elektromagnetische Strahlung mit einem Magnetfeld wechselwirkt: durch ein internes oder extern angelegtes Magnetfeld wird ein ein Material doppelbrechend gemacht. Das kann man sowohl im Auflicht als auch im Durchlicht beobachten.
Abbildung 1: Wechselwirkung von polarisiertem Licht mit Materie.
Reflektion: Kerr-Effekt, Transmission: Faraday-Effekt. M: Magnetfeld (out-of-plane), E: eingestrahltes Licht mit der Polarisationsebene in Pfeilrichtung, f(K) Kerr-Winkel, f(F) Faraday-Winkel
Abbildung 1: Wechselwirkung von polarisiertem Licht mit Materie. Reflektion: Kerr-Effekt, Transmission: Faraday-Effekt. M: Magnetfeld (out-of-plane), E: eingestrahltes Licht mit der Polarisationsebene in Pfeilrichtung, f(K) Kerr-Winkel, f(F) Faraday-Winkel
Auflicht: Magnetooptischer Kerr-Effekt
Der Kerr-Effekt ist nach seinem Entdecker John Kerr (1824 - 1907) benannt.
Bei der Reflektion von polarisiertem Licht an einer magnetischen Probe wird die Polarisationsebene des reflektierten Lichts um den Kerr-Winkel f(K) gedreht, wobei die Richtung von der Ausrichtung des Magnetisierungsvektors M abhängig ist, der Betrag von der Feld-stärke und vom Material (Magnetooptischer Kerr-Effekt, MOKE, nicht zu verwechseln mit dem elektrooptischen Kerr-Effekt!). Der Drehwinkel ist sehr klein und mit dem üblichen Polarisationsmikroskop praktisch nicht zu beobachten. Man braucht sehr leistungsfähige Polarisationsfilter mit hohem Kontrast und ein sehr starkes Magnetfeld. Trotzdem wurde der Kerr-Effekt kommerziell für die Datenspeicherung eingesetzt: die Magnetooptische Diskette (MOD).
Für den Hobbymikroskopiker ist der MOKE kaum nutzbar.
Durchlicht: Magnetooptischer Faraday-Effekt
Der Faraday-Effekt tritt beim Durchgang von Licht durch ein transparentes Medium auf. Die meisten dielektrischen Materialien (einschließlich Flüssigkeiten) zeigen den Faraday-Effekt, wenn sie einem starken magnetischen Feld ausgesetzt werden. Wie beim Kerr-Effekt ist die Drehung der Polarisationsebene um so größer, je stärker die magnetische Flußdichte ist, und die Drehrichtung ist von der Feldrichtung abhängig. Das ist nicht zu verwechseln mit der Drehung der Polarisationsebene in optisch aktiven Medien, ohne ein Magnetfeld. Bei Spiegelung des austretenden Lichts wird hierbei aber die Drehung rückgängig gemacht, während beim Faraday-Effekt der Drehwinkel verdoppelt wird: die Lichtwelle läuft dem Magnetfeld entgegen.
Abbildung 2: Polarisationsdrehung aufgrund des Faraday-Effektes.
E: einfallendes polarisiertes Lichtung mit dem Feldvektor E, B magnetische Flußdichte in Ausbreitungsrichtung, d Länge des transparenten Materials mit der Verdet-Konstante v, b Faraday-Winkel
(Quelle: Wikipedia, Faraday-Effekt)
Abbildung 2: Polarisationsdrehung aufgrund des Faraday-Effektes. E: einfallendes polarisiertes Lichtung mit dem Feldvektor E, B magnetische Flußdichte in Ausbreitungsrichtung, d Länge des transparenten Materials mit der Verdet-Konstante v, b Faraday-Winkel (Quelle: Wikipedia, Faraday-Effekt)
Der Drehwinkel b ist proportional zur magnetischen Flussdichte B und zur durchstrahlten Länge d:

b = V * d * B

Der Proportionalitätsfaktor V ist die Verdet-Konstante, eine Materialkonstante, die allerdings wellenlängenabhängig ist. Sie ist für Glas und Quarz sehr gering, weshalb der Effekt an diesen Materialien mit unseren Mitteln nicht messbar ist. Es gibt jedoch exotische Materialien mit einer vergleichsweise hohen Verdetkonstante, die zur Realisierung von Magnetfeldsensoren nach diesen Prinzip geeignet sind.

Magnetooptische Sensoren auf Basis des Faraday-Effekts

Für magnetoopische Sensoren auf Basis des Faraday-Effekts müssen wir uns magnetooptische Schichten und Domänenstrukturen genauer ansehen.
Magnetooptische Schichten
Gegenüber den genannten transparenten Materialien haben einkristalline Granatschichten hohe Verdet-Konstanten (Tabelle 1, aus [1]).
Abbildung 3: Faraday-Sensor und Magnetfeld
Der Faraday-Winkel b verdoppelt sich, weil die magnetooptische Schicht zweimal durchstrahlt wird (2*d).
(Mit freundlicher Genehmigung durch Matesy GmbH)
Abbildung 3: Faraday-Sensor und Magnetfeld Der Faraday-Winkel b verdoppelt sich, weil die magnetooptische Schicht zweimal durchstrahlt wird (2*d). (Mit freundlicher Genehmigung durch Matesy GmbH)
Tabelle 1: Verdet-Konstanten
Tabelle 1: Verdet-Konstanten
Das für den magnetooptischen Sensor verwendete Material ist ein Bismut-substituiertes Seltenerd-Eisengranat der Stöchiometrie (Bi,SE)3(Fe,Ga)5O12. Solche Granatschichten werden mittels der Flüssigphasenepitaxie auf großen Gadolinium-Gallium-Granat-Substraten (GGG, (Gd3Ga5O12) ) abgeschieden. Durch Einkristallinität und geringe Kristalldefektdichte können hochwertige magnetooptische  Schichten gewährleistet werden. Sie sind ferromagnetisch und transparent, kristallographisch orientiert am Kristallgitter des Substrats. Das GGG-Substrat selbst ist ebenfalls optisch transparent, gewährleistet die korrekte Granat-Struktur für das Aufwachsen der magnetooptischen Schicht und weist eine niedrige Verdet-Konstante auf.
Abbildung 4: Sensor-Aufbau 
(Mit freundlicher Genehmigung durch Matesy GmbH)
Abbildung 4: Sensor-Aufbau (Mit freundlicher Genehmigung durch Matesy GmbH)
Unterhalb der magnetooptischen Schicht (MO-Schicht) wird eine spiegelnde Aluminium-Lage aufgebracht; wegen der doppelten Durchstrahlung der Schicht wird die Empfindlichkeit deutlich verbessert (s. Abb. 4). Diese wird vor Zerkratzen geschützt durch eine harte Saphir-Deckschicht als Unterseite. Der Sensor wird nur oberflächlich an die Probe an gedrückt, das Verfahren ist also vollkommen zerstörungsfrei.
Die Sensoren werden in verschiedenen Abmessungen (8x8 bis 45x60 mm) und Empfindlichkeiten hergestellt. Der hier verwendete Sensor der Firma Matesy GmbH [2] ist ein 8x8x0,5 mm großes Plättchen, Typ A,  2 mT, Domänentyp Mäander, out-of-plane-Anisotropie.
Die Domänen-Struktur
Nach dem vorstehend erläuterten Faraday-Prinzip erwartet man nun im Auflicht-Polarisationsmikroskop eine homogene Oberfläche des Sensors, abhängig von der Feldstärke und -richtung in unterschiedlicher Helligkeit.
Stattdessen ergibt sich auch ohne externes Magnetfeld ein überraschend komplexes, strukturiertes Bild - mal Blasen, mal Mäander, je nach Sensor-Typ:
Abbildung 5: Blasendomänen
Matesy GmbH, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons
Abbildung 5: Blasendomänen Matesy GmbH, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons
Diese Struktur  ist die Folge lokaler Ordnungsprozesse der magnetischen Momente der Atome in der ferromagnetischen Sensorschicht. Die magnetischen Momente werden auch ohne äußeres Magnetfeld in begrenzten Bezirken parallel ausgerichtet, wobei sich die Richtung am Kristallgitter orientiert. Diese Bereiche sind die Weiss-Bezirke, auch Domänen genannt. Die Grenzen zwischen den Domänen sind Bloch-Wände. 
Abbildung 6: Mäanderdomänen
Matesy GmbH, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons
Abbildung 6: Mäanderdomänen Matesy GmbH, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons
Aufgrund der Kristallstruktur des Yttrium-Eisen-Granats ist die Magnetisierungsrichtung in benachbarten Domänen antiparallel ausgerichtet, sie erscheinen deshalb im polarisierten Licht abwechselnd hell und dunkel (Bild 5 und 6). Wegen der gezielt gerichteten Aufwachsung auf dem Substrat kann deshalb ein Mäander- oder ein Blasensensor hergestellt werden (stellt man sich einen Querschnitt durch die Mäanderstruktur vor, ergibt sich die Blasenform).
Abbildung 7: Dieselbe Sensorfläche bei unterschiedlichen Analysator-Stellungen
Mittleres Bild: Analysator in Auslöschungsstellung 90°: gleiche Helligkeit benachbarter Domänen.
Linkes und rechtes Bild: Analysator auf die angegebenen Winkel verdreht: benachbarte Domäne sind mal hell, mal dunkel: gleicher Betrag der Faraday-Drehung, aber entgegen-gesetzte Feldrichtung und damit gegensätzliche Drehung der Polarisationsebene.
Abbildung 7: Dieselbe Sensorfläche bei unterschiedlichen Analysator-Stellungen Mittleres Bild: Analysator in Auslöschungsstellung 90°: gleiche Helligkeit benachbarter Domänen. Linkes und rechtes Bild: Analysator auf die angegebenen Winkel verdreht: benachbarte Domäne sind mal hell, mal dunkel: gleicher Betrag der Faraday-Drehung, aber entgegen-gesetzte Feldrichtung und damit gegensätzliche Drehung der Polarisationsebene.
Beim Mäander-Sensor ist die Magnetiserungsrichtung parallel zur z-Achse: out-of-plane. Dieser Sensortyp spricht deshalb nur auf die Feldkomponente in der z-Achse an, der Blasen-Typ nur auf die x,y-Komponenten (in-plane), was zum Verständnis der nachfolgenden Bilder wichtig ist.
Bei der Überlagerung eines äußeren Magnetfeldes verschieben sich die Wände, die günstig orientierten Domänen vergrößern sich auf Kosten der Nachbardomänen. Bei weiterer Feldsteigerung dreht die Magnetisierung in die Richtung des Feldes hinein, bis sie schließlich mit der Richtung des äußeren Magnetfeldes übereinstimmt und dadurch Sättigung erreicht wird (siehe Abb. 10: die Faraday-Rotation nimmt ab +/- 1 kA/m nicht mehr zu).
Abb. 8 zeigt diesen Effekt: der Sensor ist auf einer Spule mit großem Eisenkern platziert, deren Feldlinien senkrecht zur Sensorfläche (out of plane) verlaufen. Lässt man den Spulenstrom in 0,5-mA-Schritten steigen (siehe linke obere Ecke) und erhöht damit die Feldstärke, kann man die wechselseitige Veränderung der Domänengrössen direkt beobachten.
Abbildung 8: Bilder des Sensors bei steigendem magnetischem Fluß in Z-Richtung. Der Spulenstrom ist links oben angegeben
Abbildung 8: Bilder des Sensors bei steigendem magnetischem Fluß in Z-Richtung. Der Spulenstrom ist links oben angegeben
Die Ummagnetisierung verläuft nicht stetig, was man über eine Spule mit Verstärker und Lautsprecher sogar hörbar machen kann: ein prasselndes Geräusch entsteht (Barkhausen-Effekt [4]).
Lässt man das Magnetfeld wieder abnehmen, so werden die Wandverschiebungen wieder rückgängig gemacht, jedoch nur zum Teil. Das bedeutet, dass nicht alle Weißschen Bezirke in ihrer ursprünglichen Größe und Orientierung wiederhergestellt werden. Daher bleibt auch nach Abschalten des Feldes eine remanente Magnetisierung erhalten (Hysterese). Aus diesem Grund sind die Kalibrierkurven in Abbildung 10: Kalibrierkurve des Sensors (Typ A, Hersteller Matesy GmbH) bei Richtungsumkehr des Magnetfeldes  nicht deckungsgleich [4].
Nichtmagnetische Einschlüsse oder Gitterfehler der Kristallstruktur verursachen „pinning“ (Anhaften) der Domänenwände. Bei steigender Feldstärke reißt die Domänenwand schließlich ab, wie in Abb. 9 skizziert und im animierten Abb. 8 an mehreren Stellen zu beobachten („Depinning“).
Abbildung 9: Depinning einer Domänenwand 
(Quelle Wikipedia engl,. Stichwort Domain wall, Denkwürdig~commonswiki)
Abbildung 9: Depinning einer Domänenwand (Quelle Wikipedia engl,. Stichwort Domain wall, Denkwürdig~commonswiki)
Die Sichtbarmachung von magnetischen Domänen gelang 1932 erstmals Francis Bitter, indem er mikrometergroße Fe2O3-Teilchen in einer Suspension auf die zu untersuchende Oberfläche brachte [5]. Diese sammeln sich im Streufeld an den Orten des größten magnetischen Feldgradienten - den Domänenwänden. Diese Methodik wird in Kapitel 5: Magnetofluide beschrieben.
Abbildung 10: Kalibrierkurve des Sensors (Typ A, Hersteller Matesy GmbH)
Kalibrierkurve des Sensors: die Ordinate ist die Faraday-Drehung in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke H. Wegen der oben erwähnten Hysterese  wird bei Umkehr der Feldrichtung nicht die gleiche Kurve durchlaufen. Im Bereich -1 bis +1 kA/m ist die Kurve aber annähernd deckungsgleich und linear.
Abbildung 10: Kalibrierkurve des Sensors (Typ A, Hersteller Matesy GmbH) Kalibrierkurve des Sensors: die Ordinate ist die Faraday-Drehung in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke H. Wegen der oben erwähnten Hysterese wird bei Umkehr der Feldrichtung nicht die gleiche Kurve durchlaufen. Im Bereich -1 bis +1 kA/m ist die Kurve aber annähernd deckungsgleich und linear.

Visualisierung magnetischer Strukturen mit dem Faraday-Sensor

Wie werden magnetische Felder nun mit einem oben beschriebenen Faraday-Sensor dargestellt? Im folgenden schauen wir uns einige Beispiele an.
Magnetfeld an einem stromdurchflossenen Draht
In einem einfachen Versuch kann man die oben beschriebenen Effekte nachweisen. Abb. 11 links zeigt den zwischen zwei Schrauben gespannten Draht mit einem Durchmesser von 0,2 mm, das kleine quadratische Plättchen ist der Sensor, in Abb. 11 rechts das Bild des Sensors im Auflicht-Pol. Der Sensor liegt auf dem senkrecht in der Mitte verlaufenden Draht auf.
Nach Filterung der störenden Mäanderstruktur (ImageJ, Gaussian Blur-Filter) kann man den Helligkeitsgradienten ausmessen und wie in Abb. 12 darstellen.
Die magnetische Flussdichte B in Abhängigkeit von der Drahtmitte wird aus der Stromstärke J und dem Drahtradius r berechnet (Formel 1). Die Konstante m ist die magnetische Permeabilität, cos (a) siehe Skizze 11d.
Formel 1
Abbildung 11a: Vorrichtung zur Messung des Magnetfeldes an einem Draht
Abbildung 11a: Vorrichtung zur Messung des Magnetfeldes an einem Draht
Abbildung 11b: Bei Stromdurchfluß (1 A) zeigt der Sensor einen Helligkeitsgradienten
Abbildung 11b: Bei Stromdurchfluß (1 A) zeigt der Sensor einen Helligkeitsgradienten
Zu berücksichtigen ist, dass der Sensor wegen der out-of-plane-Orientierung der Domänen nur auf die z-Komponente des Magnetfelds reagiert, wie oben ausgeführt; deshalb Bz(x).
Abbildung 11c: Verlauf der Helligkeit über die x-Achse (blau) und berechnete magnetische Flußdichte (rot)
Abbildung 11c: Verlauf der Helligkeit über die x-Achse (blau) und berechnete magnetische Flußdichte (rot)
Formel (1) ergibt sich aus einfachen geometrischen Beziehungen: 
Abbildung 11d: Grafische Darstellung. Dabei ist Bz(x) die z-Komponente des Feldes B, r der Drahtradius, J die Stromstärke und x die Entfernung vom Drahtmittelpunkt. Im Bild rechts ist die Helligkeit entsprechend angedeutet, der Kreis ist der Draht, der allerdings auf dem Sensors aufliegend gezeichnet sein sollte. m0 ist die magnetische Suszeptibilität. 
(Entnommen aus [5])
Abbildung 11d: Grafische Darstellung. Dabei ist Bz(x) die z-Komponente des Feldes B, r der Drahtradius, J die Stromstärke und x die Entfernung vom Drahtmittelpunkt. Im Bild rechts ist die Helligkeit entsprechend angedeutet, der Kreis ist der Draht, der allerdings auf dem Sensors aufliegend gezeichnet sein sollte. m0 ist die magnetische Suszeptibilität. (Entnommen aus [5])
Damit ist die Möglichkeit gegeben, das System zu kalibrieren: die Helligkeit ist eine Funktion der magnetischen Flussdichte; deshalb kann umgekehrt die Flussdichte ortsabhängig über die Helligkeit bestimmt werden. In Abb. 11c sind gemessene und berechnete Kurven nicht deckungsgleich, denn statt der Helligkeit muss die eigentlich die Faraday-Rotation aufgetragen werden; diese wäre aber aus dem Gesetz von Malus leicht zu berechnen. Korrekt wäre die direkte Messung der Faraday-Rotation und die Berechnung der magnetischen Flussdichte aus der Kalibrierkurve Abbildung 10.
Magnetische Strukturen auf Banknoten
Der Anlass meiner Beschäftigung mit magnetooptischen Verfahren war die Behauptung, dass auf Banknoten magnetische Druckfarben verwendet werden, die aber mit meinen herkömmlichen Mitteln nicht sichtbar zu machen waren. Das gelang jetzt mit dem Magnetsensor, und so wurde z.B. die magnetische Druckfarbe in der Seriennummer sichtbar. In Abb. 12 sind grobe und feine magnetische Partikel in der Druckfarbe zu erkennen, die offensichtlich in die schwarze Grundfarbe eingemischt sind.
Nähere Untersuchung der Banknoten ergab, dass auch der Sicherheitsstreifen magnetisch codiert ist. Man findet Felder drei unterschiedlicher Längen, deren Abfolge den Wert der Banknote angibt (Abb. 13). Überraschender Nebeneffekt: mit dem Sensor ist erkennbar, dass diese Felder ihrerseits eine Feinstruktur aufweisen, die nicht zufällig sein kann (Abb. 14). Es gibt keinerlei Hinweise in der Literatur darüber, ein streng geheimes Sicherheitsmerkmal. Näheres im Artikel „Mikroskopische Streifzüge auf Banknoten“ hier auf unserer Webseite.
Abbildung 12: Grobe, magnetische Partikel in der Druckfarbe der Seriennummer auf einer Banknote, sichtbar gemacht durch den Faraday-Sensor unter dem Mikroskop.
Abbildung 12: Grobe, magnetische Partikel in der Druckfarbe der Seriennummer auf einer Banknote, sichtbar gemacht durch den Faraday-Sensor unter dem Mikroskop.
Abbildung 13: Euro-Banknote - Magnetische Markierung auf dem Sicherheitsstreifen. Die Breite der Markierungen entspricht der des Sicherheitsstreifens (1,5 mm), die Längen sind 1,6 mm, 3,45 mm und 7 mm.
Abbildung 13: Euro-Banknote - Magnetische Markierung auf dem Sicherheitsstreifen. Die Breite der Markierungen entspricht der des Sicherheitsstreifens (1,5 mm), die Längen sind 1,6 mm, 3,45 mm und 7 mm.
Abbildung 14: Euro-Banknoten - Feinstrukturen in den magnetischen Bereichen auf dem Sicherheitsstreifen. Bereiche derselben Länge, aber auf unterschiedlichen Banknoten desselben Wertes zeigen eine abweichende Feinstruktur der Magnetisierung.
Abbildung 14: Euro-Banknoten - Feinstrukturen in den magnetischen Bereichen auf dem Sicherheitsstreifen. Bereiche derselben Länge, aber auf unterschiedlichen Banknoten desselben Wertes zeigen eine abweichende Feinstruktur der Magnetisierung.
Magnetische Codierung auf Scheckkarten
Auf Kreditkarten, EC-Karten, Parkkarten etc. findet man braune bis schwarze Streifen aus magnetisierbarem Material, auf denen bestimmte Informationen magnetisch codiert sind. Auch diese können magnetooptisch sichtbar gemacht werden:
Abbildung 15: Magnetspuren auf Scheckkarten. Links: neue Karte, rechts: Karte mit starken Gebrauchsspuren.
Abbildung 15: Magnetspuren auf Scheckkarten. Links: neue Karte, rechts: Karte mit starken Gebrauchsspuren.
Abbildung 16: Die Magnetspur in voller Länge kodiert die Kontonummer des Autors
Abbildung 16: Die Magnetspur in voller Länge kodiert die Kontonummer des Autors
Abbildung 17: Feldlinien, MO-Sensor und Auslesen mit Magnetkopf
Abbildung 17: Feldlinien, MO-Sensor und Auslesen mit Magnetkopf
Die Magnetisierung auf den Magnetstreifen ist relativ hoch, der Sensor wird teilweise gesättigt. Abb. 17 zeigt den Verlauf der Feldlinien*): an den Grenzen N/N und S/S treten die Feldlinien senkrecht aus; die Feldkomponente senkrecht zum Sensor ist hier maximal, aufgrund der starken Magnetisierung ist der Sensor gesättigt und zeigt keine Domänen. Zwischen Nord- und Südpol (S/N, N/S) ist die Feldkomponente parallel zum Sensor gerichtet, daher sind kleine Domänen als Übergang sichtbar.
*) Streng genommen gibt es keine Feldlinien; das Magnetfeld verhält sich aber gelegentlich so, als ob es welche gäbe. „Feldlinien“ sind ein Modell.
Magnetische Tonaufzeichnung
Abb. 18 zeigt einen Ausschnitt aus einem Vierspur-Tonband, oben bespielt mit einem übersteuerten 1000-Hz-Ton, unten ein Musik-Signal. Man erkennt die unterschiedlich starke Magnetisierung, abhängig von Lautstärke bzw. Aussteuerung. Die Periodendauer eines solchen 1000-Hz-Signals kann man sehr genau messen. Damit ist es möglich, auch die Bandgeschwindigkeit genau zu bestimmen, indem man eine bestimmte Periodenzahl abzählt.
In Abb. 19 entspricht die Länge der weißen Markierung genau 54 Perioden mit einer Dauer von je 1 ms, folglich entspricht die Strichlänge 54 ms.
Abbildung 18: Vierspur-Tonband. Oben 1000-Hz-Signal aufgespielt, unten Musik
Abbildung 18: Vierspur-Tonband. Oben 1000-Hz-Signal aufgespielt, unten Musik
Abbildung 19: Bandgeschwindigkeitsmesung mit Hilfe eines 1000-Hz-Signals.
Oben: 1000-Hz-Signal, unten 500 Hz.
Abbildung 19: Bandgeschwindigkeitsmesung mit Hilfe eines 1000-Hz-Signals. Oben: 1000-Hz-Signal, unten 500 Hz.
Die Länge kann man im Bild nach Kalibrierung mit einem Objektmikrometer exakt ausmessen, hier sind es 2488 µm. Die Bandgeschwindigkeit ist demnach 2488 µm/54 ms = 4,607 cm/s, etwas weniger als die Sollgeschwindigkeit 4,75 cm/s.
Magnetische Datenaufzeichnung: Diskette
Auch die Magnetspuren einer alten 3,5“-Diskette sind mit dem Sensor zu erkennen (Abb. 20), rechts im Bild der jeweilige Sektoranfang. Hier zeigt sich schon deutlich die Auflösungsgrenze des Sensors.
Abbildung 20: 3,5 Zoll -Diskette: Magnetspuren der digitalen Aufzeichnung
Abbildung 20: 3,5 Zoll -Diskette: Magnetspuren der digitalen Aufzeichnung
Bei den heute üblichen Festplatten hat man dagegen keine Chance: das Aufzeichnungsprinzip ist ein anderes, die Strukturen liegen unterhalb der Auflösungsgrenze des Mikroskops.
Magnetische Mineralien
Die Visualisierung magnetischer Mineraleinschlüsse in Gesteinsanschliffen oder auch Meteoriten mithilfe des magnetooptischen Verfahrens ist bekannt und häufig angewandt. Näheres dazu möge den Experten vorbehalten sein, z.B. dem aus dem Mikroskopie-Forum wohl bekannten „hugojun“:[8], im „Meteorite-Mineralien-Gold-Forum“, weitere Literatur siehe [9].
Visualisierung von Magnetfeldern mit Magnetfluids
Naheliegend ist ein Versuch, Magnetfelder mit Eisenfeilspänen oder besser mit Eisenpulver nachzuweisen:
Abbildung 21: Magnetpulver auf Kreditkarte
(Eisen gepulvert, reinst, 150 µm Korngröße, Merck 3800)
Abbildung 21: Magnetpulver auf Kreditkarte (Eisen gepulvert, reinst, 150 µm Korngröße, Merck 3800)
Abb. 21 zeigt nur Andeutungen einer magnetischen Struktur, das verwendete Eisenpulver ist mit 150 µm Korngröße viel zu grob.
Ausgehend von den Bitter’schen Versuchen bieten sich aber Ferrofluide als Sensormaterial an. Das sind Flüssigkeiten mit kolloidal suspendierten magnetischen Partikeln, die mit 5 - 10 nm Korngröße noch unter dem Auflösungsvermögen des Lichtmikroskops liegen. Die Partikel werden in der Regel mit einer polymeren Oberflächenbeschichtung stabilisiert. Echte Ferro-fluide sind stabile Dispersionen: die festen Teilchen setzen sich nicht mit der Zeit ab und lagern selbst in extrem starken Magnetfeldern nicht aneinander an. Ferrofluide sind billig und leicht erhältlich, 10 ml etwa 10 EUR (sie bieten noch viele andere schöne Möglichkeiten zum Spielen,, eine Internetrecherche lohnt!).
Die Suspension ist sehr viskos und muss vor Anwendung etwa 1:10 mit Benzin verdünnt werden. Beim Auftropfen auf z.B. eine Magnetspur verdunstet das Lösungsmittel schnell, und im streifenden Licht erkennt man alsbald ein Streifenmuster:
Das Bild beeindruckt durch kontrastreiche, scharfe Streifen der Magnetpartikel, unterscheidet sich aber grundsätzlich vom Bild des Magnetsensors. In Abb. 23 wurde der Sensor auf die Scheckkarte mit dem Magnetfluid aufgelegt; die Eisenpartikel sammeln sich an den Stellen mit dem höchsten Feldgradienten, während der Sensor die lokale Feldstärke anzeigt. Abb. 24 verdeutlicht den Unterschied, vgl. Abb. 17.
Abbildung 22: Magnetfluid auf Scheckkarte
Abbildung 22: Magnetfluid auf Scheckkarte
Abbildung 23: Vergleich: oben Magnetfluid, unten ist der Sensor aufgelegt
Abbildung 23: Vergleich: oben Magnetfluid, unten ist der Sensor aufgelegt
Abbildung 24: Die Magnetpartikel sammeln sich an den Stellen mit dem höchsten Feldgradienten, der Sensor bildet Feldstärke und Feldrichtung ab.
Abbildung 24: Die Magnetpartikel sammeln sich an den Stellen mit dem höchsten Feldgradienten, der Sensor bildet Feldstärke und Feldrichtung ab.

Bewertung der beiden Methoden

Magnetsensoren
  • Zeigt anschaulich die Feldstärke und Polarität an
  • Nach Kalibrierung ist die Feldstärke messbar
  • Sensor wird nur auf die Probe aufgelegt, keine Veränderung oder Kontamination der Probe
  • Teuer – Preis entspricht dem eines einfachen Objektivs
  • Geringe Auflösung wegen der Mäander-Struktur beim Sensor-Typ A*)
  • Auflicht-Pol-Mikroskop mit drehbarem Analysator zwingend erforderlich

*)Die Matesy-Sensoren Typ B und C haben Jitterdomänen. Das sind großflächige Domänen, bei denen nur noch die Blochwände zu sehen sind. Werden magnetische Strukturen damit visualisiert, gibt es meist gar keine Bildartefakte mehr, da die Blochwände vom Probenstreufeld weggeschoben werden. Dafür haben B und C deutlich geringere Empfindlichkeiten  [2].
Magnetfluid
  • Hohe Auflösung
  • Zeigt nur Positionen maximaler Feldstärkegradienten an, Ergänzung zum Sensor!
  • Sehr billig
  • Nur Auflichtmikroskop erforderlich, kein Pol
  • Probe wird mit öliger Suspensionsflüssigkeit kontaminiert
  • Polarität wird nicht angezeigt, kein Verlauf des Feldes, nicht kalibrierbar
  • Für niedrige Feldstärken nicht geeignet (Banknoten!)
Abbildungsverzeichnis
Abb 1:      Wechselwirkung von polarisiertem Licht mit Materie
Abb 2:      Polarisationsdrehung aufgrund des Faraday-Effektes
               Aus Wikipedia, von Bob Mellish, gemeinfrei
Abb 3:      Faraday-Sensor und Magnetfeld
               Mit freundlicher Genehmigung durch Matesy GmbH
Abb 4:      Sensor-Aufbau
               Mit freundlicher Genehmigung durch Matesy GmbH
Abb 5:      Blasendomänen
               Quelle: Matesy GmbH, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Abb 6:      Mäanderdomänen
               Quelle: Matesy GmbH, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Abb 7:      Dieselbe Sensorfläche bei unterschiedlichen Analysator-Stellungen
               Eigene Aufnahme
Abb 8:      Bilder des Sensors bei steigendem magnetischem Fluß in
               Z-Richtung
               Eigene Aufnahme
Abb 9:      Depinning einer Domänenwand
               Quelle Wikipedia engl,. Stichwort Domain wall,
               Denkwürdig~commonswiki, CC BY-SA 3.0
Abb. 10:    Kalibrierkurve des Sensors (Typ A, Hersteller Matesy GmbH)
                Quelle: Matesy GmbH
Abb. 11a:  Vorrichtung zur Messung des Magnetfeldes an einem Draht
                Eigene Aufnahme
Abb. 11b:  Bei Stromdurchfluß (1 A) zeigt der Sensor einen
                Helligkeitsgradienten
                Eigene Aufnahme
Abb. 11c:  Verlauf der Helligkeit über die x-Achse (blau) und
                berechnete magnetische Flußdichte (rot)
                Eigene Aufnahme
Abb. 11d:   Grafische Darstellung
                Aus [5] Spectroscopy of Lanthanide Complexes
Abb. 12:    Euro-Banknote - Teil der Seriennummer
                Eigene Aufnahme
Abb. 13:    Euro-Banknote - Magnetische Markierung auf dem
                Sicherheitsstreifen
                Eigene Aufnahme
Abb. 14:    Abbildung 14: Euro-Banknoten - Feinstrukturen in den
                magnetischen Bereichen auf dem Sicherheitsstreifen
                Eigene Aufnahme
Abb. 15:    Magnetspuren auf Scheckkarten
                Eigene Aufnahme
Abb. 16:    Magnetspuren auf Scheckkarten, Kontonummer
                Eigene Aufnahme
Abb. 17:    Feldlinien, MO Sensor uns Auslesen mit Magnetkopf
                Eigene Aufnahme
Abb. 18:    Vierkanaltonband mit 1000 hz Ton und Musik
                Eigene Aufnahme
Abb. 19:    Vierkanaltonband mit 1000 Hz und 500 Hz Ton
                Eigene Aufnahme
Abb 21:     Magnetpulver auf Kreditkarte
                Eigene Aufnahme
Abb. 20:    3,5 Zoll -Diskette: Magnetspuren der digitalen Aufzeichnung
                Eigene Aufnahme
Abb. 21:    Magnetpulver auf Kreditkarte
                Eigene Aufnahme
Abb. 22:    Magnetfluid auf Scheckkarte
                Eigene Aufnahme
Abb. 23:    Vergleich: oben Magnetfluid, unten ist der Sensor aufgelegt
                Eigene Aufnahme
Abb. 24:    Die Magnetpartikel, Sensor und Feldrichtung
                Eigene Aufnahme
Literatur und Quellen
  1. N.N. www.researchgate.net/figure/Verdet-constants-of-various-MO-Materials_tbl1_325751003. [Online] [Zitat vom: 05. 10 2021.]
  2. https://www.matesy.de/de/produkte/materialien/mo-sensoren-magnetooptik. [Online]
  3. www.innovent-jena.de .
  4. Stierstadt, Klaus. Der magnetische Barkhausen-Effekt. In: Springer Tracts in Modern Physics, Vol. 40, pp. 2-106 (1966).
  5. Gerthsen, Ch. und Kneser, H.O. Physik. 9. Aufl. s.l. : Springer, 1966. S. 246 (III$59).
  6. Bitter, Francis. Experiments on the Nature of Ferromagnetism. Phys. Rev. 41, 1932, 4, S. 507-515.
  7. Arakelyan, S., et al., et al. Direct current imaging using a magneto-optical sensor. Sensors and Acuators A 238(2016)397-401. 2016.
  8. "hugojun". https://www.jgr-apolda.eu/index.php?PHPSESSID=ecf5a4l5einqvj3rhup49i599s&topic=12969.msg154314#msg154314. [Online] 06. 01 2021. [Zitat vom: 10. 10 2021.]
  9. Bobyl, A. V., Y. Y. Podladchikov, H. Austrheim, B. Jamtveit, T. H. Johansen, and D. V. Shantsev. Magnetic fieldvisualization of magnetic minerls and grain boundary regions using magneto-optical imaging. J. Geophys. Res., 112, B04105. doi:10.1029/2006JB004305, 2007.
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Dezember 2021
Datenspuren auf einer Diskette, sichtbar gemacht mit dem Magnetometer unter dem Mikroskop. Von Dr. Horst Wörmann
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November 2021
Auskristallisiertes Biotin mit Acryl-Hilfsobjekt im polarisierten Licht von Jörg Weiß
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Oktober 2021
Trompetentierchen (Stentor polymorphus) und zahlreiche Augentierchen (Euglena gracilis) von Roland Schroers
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Juli 2021
Blattstiel des Efeues (Hedera helix) im Polarisationskontrast - Färbung Herlitz Tinte Königsblau. Aufnahme von Jörg Weiß
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Juni 2021
Kopf- und Brustpartie einer Blattwespenlarve aus der Familie der Tenthredinida in ihrer Galle. Aufnahme von Dr. Michael Miedaner
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Mai 2021
Quer geschnittene Poren der Striegeligen Tramete (Trametes hirsuta) im Polarisationskontrast, Aufnahme von Jörg Weiß
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April 2021
Das Rädertier Climacostomum virens unter schiefer Beleuchtung. Aufnahme von Thilo Bauer
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März 2021
Paramecium caudatum mit angefärbten Hefezellen in den Nahrungsvakuolen, Aufnahme von Frank Fox
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Februar 2021
Teilweise zersetzte Au-Te-Phase mit Goldabscheidung aus der Grube Glava von Dr. Holger Adelmann
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Januar 2021
Die Diatomee Navicula sparsipunctata aus der Fundstätte Omaru aufgenommen von Päule Heck
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Dezember 2020
Autofluoreszenz bei der Gewöhnlichen Esche (Fraxinus excelsior) von Rolf-Dieter Müller
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November 2020
Übergang zwischen Blattstielbase und Spross bei der Rosskastanie (Aesculus hippocastanum) von Dr. Michael Miedaner
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Oktober 2020
Sporangien des Echten Wurmfarns (Dryopteris filix-mas) im Fluoreszenzkontrast von Frank Fox
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September 2020
Sprossquerschnitt von der Gewöhnlichen Robinie (Robinia pseudoacacia), Autofluoreszenz mit Violettanregung, von Rolf-Dieter Müller
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August 2020
Leitbündel im Spross der Exchten Kamille (Matricaria chamomilla L.) von Jörg Weiß
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Juli 2020
Rhizom von Ingwer (Zingiber officinale) mit Leitbündeln und Amyloplasten von Maria Beier
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Juni 2020
Zwei Widerstände auf einem älteren Chip (NPX 161) von Dr. Horst Wörmann
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Mai 2020
Eine Schalenamöbe Thecamoeben (Thecamoebida) im Interferenzkontrast von Frank Fox
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April 2020
Auflicht Makro von der Bereiften Hundsflechte (Peltigera rufescens), Aufnahme von Frau Dr. Andrea Berger
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März 2020
Querschnitt durch eine 3 Monate alte, trockene Probe vom Blattstiel des Purpur-Sonnenhuts (Echniacea purpurea) von Jörg Weiß
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Februar 2020
Querschnitt durch das Rhyzom des Süßholzes (Glycyrrhiza glabra) gefärbt mit W-Asim III nach Rolf-Dieter Müller. Aufnahme von Jörg Weiß
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Januar 2020
Micro- und Macronuclei von Gastrostyla mystacea in der Fluoreszenz. Aufnahme von Thilo Bauer
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Dezember 2019
Primärfluoreszenz einer quer geschnittenen Schwarzkiefernnadel von Rolf-Dieter Müller
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November 2019
Hibiskuspollen im UV Licht, Aufnahme von Frank Fox
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Oktober 2019
Leitbündel im Blatt von Ceratozamia robusta (Polarisationskontrast), Aufnahme von Jörg Weiß
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September 2019
Staubblatt mit Pollen einer gelben Hibiskusblüte von Horst-Dieter Döricht
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August 2019
Hinterleib einer Büschelmückenlarve (Chaoborus sp.) von Frank Fox
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Juli 2019
Die Diatomee Diploneis notabilis von Päule Heck
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Juni 2019
Die Zieralge Micrasterias denticulata von Jörg Weiß
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Mai 2019
Die Grünalge Scenedesmus quadricauda von Frank Fox
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April 2019
Blütenstand einer Schneeheide (Erica carnea) im Detail von Horst-Dieter Döricht
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März 2019
Sprossquerschnitt vom Beifußblättrigen Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia) in Kernschwarz/Solidgrün-Färbung von Rolf-Dieter Müller
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Februar 2019
Sandkörner und Schwammnadeln aus einem Elefantenohrschwamm im polarisierten Licht von Jörg Weiß
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Januar 2019
Blattstiel des Roten Eukalyptus (Eucalyptus camaldulensis) von Jörg Weiß
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Dezember 2018
Ein blaues Trompetentierchen (Stentor coeruleus) von Frank Fox
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November 2018
Leere Anthere des Beifußblättrige Traubenkrauts (Ambrosia artemisiifolia) von Maria Beier
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Oktober 2018
Ein Katzenfloh (Ctenocephalides felis) im Fluoreszenzkontrast von Frank Fox
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September 2018
Sternhaare auf der Blattunterseite einer Deutzie (Deutzia spec.) im Durchlicht von Dr. Horst Wörmann
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August 2018
Die Europäische Schwarze Witwe (Latrodectus tredecimguttatus). Von Horst Dieter Döricht.
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Juni 2018
Hypocotyl der Welwitschie (Wewitschia mirabilis, Jungpflanze). Von Jörg Weiß.
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Mai 2018
Autofluoreszenz beim Spross der Stechpalme (Ilex aquifolium).Von Rolf-Dieter Müller.
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April 2018
Eine Gruppe Glockentierchen der Art Carchesium polypinum mit Fluoreszenzbeleuchtung, Fokus auf das Zellinnere. Von Thilo Bauer.
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März 2018
Radiolarie in Rheinbergbeleuchtung von Frank Fox
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Februar 2018
Querschnitt durch den Spross des Roten Hartriegels (Cornus sanguinea) in W3Asim II Färbung von Jörg Weiß
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Januar 2018
Schuppenhaar der Silber-Ölweide (Elaeagnus commutata) im Hellfeld von Jörg Weiß
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Dezember 2017
Stempel, Narbe und Staubblätter des Hibiskus im UV-Licht. Aufnahme von Frank Fox
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November 2017
Eine Diatomee im Interphaco aus einem Präparat von Anne Gleich. Aufnahme von Frank Fox.
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Oktober 2017
Cilien auf der Oberfläche des Wimberntiers Spirostomum ambiguum im Fluoreszenzkontrast von Thilo Bauer.
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September 2017
Deckel der Sporenkapsel des Drehmooses (Funaria hygrometrica) im Auflicht von Horst-Dieter Döricht
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August 2017
Sporangien des Wurmfarns (Dryopteris spec.) in der Fluoreszenz von Frank Fox
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Juli 2017
Die Diatomee Aulacodiscus decorans (Schmidt) von Päule Heck
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Juni 2017
Mikroskopische Krokoitstufe von Horst-Dieter Döricht
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Mai 2017
Silikonschaum im Auflicht von Horst-Dieter Döricht
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April 2017
Zentralzylinder einer Wurzel der Weißen Fledermausblume (Tacca integrifolia) im Fluoreszenzkontrast von Dr. Horst Wörmann
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März 2017
Ausschnitt von einem Flügel der Großen Hausmücke (Culiseta annulata) von Frank Fox
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Februar 2017
Azurit aus Tsumeb 8Namibia) von Horst-Dieter Döricht
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Januar 2017
Ein Süßwasserpolyp (Hydra spec.) von Frank Fox
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Dezember 2016
Farbpigmente der Smaragdzahl parallel zur Oberfläche auf der neuen 5-Euro-Note von Dr. Horst Wörmann
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November 2016
Spross der Eibe (Taxus spec.), Querschnitt in W3Asim II Färbung von Rolf-Dieter Müller
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Oktober 2016
Detail der neuen Fünfeuronote mit Mikroschrift im Stern, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann
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September 2016
Die Walnuss-Fruchtfliege (Rhagoletis suavis), Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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August 2016
Methylsulfonal-Kristalle, Aufnahme von Frank Fox.
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Juli 2016
Das Säulenglöckchen (Epistylis sp.) in seiner vollen Pracht. Aufnahme von Frank Fox.
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Juni 2016
Wasserspeicherzelle im Mesophyll des Zylindrischen Bogenhanfs (Sansevieria cylindrica), frischer Querschnitt gefärbt mit Toluidinblau. Aufnahme von Jörg Weiß.
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Mai 2016
Einaugen-Muschelkrebs (Cypria opthalmica) von Horst-Dieter Döricht
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April 2016
Fuß des Rüsselkäfers Eupholus linnei, Aufnahme von Frank Fox.
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März 2016
Frischer Schnitt eines Fiederdorns der Zwerg-Dattelpalme in der Primärfluoreszenz bei 365 nm Anregungswellenlänge, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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Februar 2016
SEM-Aufnahme eines Bärtierchens von Horst-Dieter Döricht
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Januar 2016
Elektrische Schaltkreise auf einem Chip im Auflicht DIC von Frank Fox
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Dezember 2015
Dunkelfeldaufnahme vom Grünen Trompetentierchen (Stentor polyxmorphus); Aufnahme von Frank Fox
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November 2015
Querschnitt durch das Blatt einer Welwitschie (Welwitschia mirabilis), Färbung W3Asim II; Aufnahme von Jörg Weiß
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Oktober 2015
Kopf einer Stechmückenlarve (Culex spec.) von Frank Fox
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September 2015
Das Lilienhähnchen (Liliceris lilli) von Horst-Dieter Döricht
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August 2015
Leitgewebe und Endodermis in der Wurzel des Muriel-Bambus (Fargesia murieliae). Foto von Jörg Weiß.
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Juli 2015
Schuppenhaare des Silbernen Grünrüsslers (Phyllobius argentatum). Foto von Horst-Dieter Döricht.
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Juni 2015
Wachstumskegel an der Sprossspitze der Weinrebe (Vitis vinifera) im Präparat von Bodo Braunstorfinger. Foto von Jörg Weiß.
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Mai 2015
Ein Reusen-Rädertier von Frank Fox
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April 2015
Die Diatomee Triceratium broeckii (Oamaru) in einer Aufnahme von Päule Heck
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März 2015
Uroleptopsis roscoviana, ein roter Cilliat, Aufnahme von Frank Fox
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Februar 2015
Drei Konidien des Echten Mehltaus auf einem Weizenblatt mit Keimschläuchen und Appressorien, Aufnahme von Jörg Weiß
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Januar 2015
Sklerenchymband im Spross der Kiwi (Actinidia deliciosa), Aufnahme von Jörg Weiß
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Dezember 2014
Die Diatomee Auliscus convolutus (Alen's Farm, Oamaru), Aufnahme von Päule Heck
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November 2014
Schale einer Diatomee im Interferenz-Phasenkontrast. Aufnahme von Frank Fox.
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Oktober 2014
Haare auf dem Brustpanzer einer Goldfliege (Lucilia sericata). Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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September 2014
Stomagruben an der Blattunterseite eines frischen, unfixierten Schnittes des Oleanders (Nerium oleander) bei einer Vergrößerung von 200x. Aufnahme von Jörg Weiß.
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August 2014
Augen am Kopf einer Sprigspinne. Die Reflexe stammen von der Beleuchtung mit einem LED-Ringlicht. Aufnahme von Frank Fox.
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Juli 2014
Die Zieralge Micrasterias radians bei der Teilung. Aufnahme von Frank Fox.
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Juni 2014
Querschnitt durch einen siebenjährigen Spross des Chinesischen Blauregens (Wisteria sinensis, Durchmesser 21 mm) von Bodo Braunstorfinger. Aufnahme von Jörg Weiß
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Mai 2014
Männlicher Eibenzapfen (Taxus baccata) mit Pollen von Horst-Dieter Döricht
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April 2014
Spross des Efeus (Hedera helix) in W3Asim II - Färbung. Aufnahme mit einer Smartphone Kamera freihändig durch das Okular von einer Teilnehmerin der Lehrerfortbildung am Grotenbach Gymnasium Gummersbach.
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März 2014
Maritimer Fadenwurm im Polarisationskontrast von Frank Fox
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Februar 2014
Ungefärbter Querschnitt durch das Blatt des Pampasgrases (Cortaderia selloana) von Jörg Weiß
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Januar 2014
Parietin-Sublimation im freien Raum an Stahlwolle von Heike Buchmann
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Dezember 2013
Die Diatomee Hemiaulus proteus im Hellfeld von Päule Heck
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November 2013
Die Wimpernkugel Volvox aureus im Interphako von Frank Fox
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Oktober 2013
Zwei Algen der Art Micrasterias rotata, Aufnahme von Rudolf Krönung.
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September 2013
Rückenschild und Flügelansätze der Grünen Futterwanze, Aufnahme von Horst-Dieter Döricht
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August 2013
Mit W3Asim II gefärbter Querschnitt durch den Thallus eines Blasentangs (Fucus vesiculosus), Aufnahme von Jörg Weiß.
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Juli 2013
Gelbe Blattwespe (Nematus tibialis), Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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Juni 2013
Gold in der lamellaren Verwachsung von Kupferkies (gelb) und Bornit (rotbraun). Grube Hohlestein an der Eisernhardt, Siegen. Aufnahme Prof. Holger Adelmann.
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Mai 2013
Spinnenfaden bei 1000-facher Vergrößerung im DIC. Präparation und Schwarzweiß-Aufnahme von Anton Berg.
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April 2013
Papyrus (Cyperus papyrus) ungefärbt in der Primärfluoreszenz. Präparation und Aufnahme von Rolf-Dieter Müller.
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März 2013
Diatomee im Interferenz-Phasenkontrast. Präparation und Aufnahme von Frank Fox.
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Februar 2013
Ungefärbter Querschnitt durch das Blatt einer Kamelie. Präparation und Aufnahme von Jörg Weiß.
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Januar 2013
Leitbündel aus dem Mittelstrang der Frucht eines Zitronenbaums (Citrus x limon). Das filigrane Präparat ist nur 7 µm dick und wurde von Anton Berg erstellt. Zum Vergleich: die meisten hier gezeigten botanischen Schnitte haben eine Dicke von ca. 50 µm. Aufnahme von Jörg Weiß.
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Dezember 2012
Anschliff einer Kohle aus der Grube Fürst Leopold in der Auflichtfluoreszenz; Anregung mit einer Wellenlänge von 470 nm. Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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November 2012
Schwimmhaare auf der Blattoberseite eines tropischen Schwimmfarns aus der Familie Salvinia. Aufnahme von Frank Fox.
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Oktober 2012
Rezente Diatomee Bacteriastrum furcatum Shadbolt aus dem Golf von Thailand. Aufnahme von Päule Heck.
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September 2012
Die hier gezeigte Spaltöffnung aus Rhynie Chert Material ist 400 Millionen Jahre alt. Aufnahme von Holger Adelmann.
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August 2012
Eier einer Zuckmückenart (Chironomidae) im Phasenkontrast, Aufnahme von Frank Fox.
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Juli 2012
Porträt einer Frühen Adonislibelle (Pyrrhosoma nymphula), Aufnahme von Frank Fox.
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Juni 2012
Dünnschliff eines Quarzitschiefers aus den Italienischen Alpen, Dicke ca. 25 µm. Aufnahme von Holger Adelmann.
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Mai 2012
Tracheen im Xylem des Korallenbaums, Spross, Färbung W3Asim II, Vergrößerung 200x. Aufnahme von Jörg Weiß.
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April 2012
Porträt einer zwei Tage alten Fliegen. Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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März 2012
Aus der Schmelze kristallisiertes Methylsulfonal im polarisierten Licht. Aufnahme von Frank Fox
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Februar 2012
Die Kieselalge Achnantes longipes. Aufnahme von Frank Fox
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Januar 2012
Primäres Xylem und Markparenchym aus dem Spross der Gewöhnlichen Jungfernrebe. Ungefärbtes Präparat, Aufnahme von Jörg Weiß.
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Dezember 2011
Flügelschuppen eines Großen Fuchses (Nymphalis polychloros) im Auflicht. Aufnahme Frank Fox.
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November 2011
'Dazu muss ich sagen, dass es mir nicht um irgendeine Form wissenschaftlicher Fotografie ging. Ich habe wilde Gemische hergestellt und dann nachgesehen, wie das Produkt aus sah. ... Genieß' das Spiel der Farben und Formen.' Aufnahme von Herne.
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Oktober 2011
Glockentierchen (Vorticellidae) im differenziellen Interferenzkontrast. Aufnahme von Frank Fox.
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September 2011
Die Radiolarie Hexacontium papillosum aus einem Präparat von Albert Elger. Aufnahme von Päule Heck.
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August 2011
Querschnitt durch den Spross des Gartenbambus (Fargesia murieliae). Vergrößerung 100x, Färbung W3Asim II. Aufnahme Jörg Weiß mit Leica C-Plan 10x an Leica DME. Kamera Canon PS A520.
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Juli 2011
Micrasterias rotata aus einer Wasserprobe von der Wuppertalsperre. Aufnahme Holger Adelmann mit der Moticam 2300 am Leitz Orthoplan mit 40er Plan Fluotar und DIC.
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Juni 2011
Bild 1
Angeschliffene Foraminifere aus einem Hydrobienkalk des Untermiozän. Fundort Dexheim bei Mainz. Präparation Fa. Krantz, Aufnahme Prof. Holger Adelmann.
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Juni 2011
Bild 2
Kopf mit Mundwerkzeugen und vorderes Körperdrittel einer nicht näher bestimmten Zuckmückenlarve (Chironomus sp.). Präparation und Aufnahme von Frank Fox.
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Mai 2011
Querschnitt vom Rollblatt des Strandhafers (Ammophila arenaria), Schnittdicke ca. 50 µm, Färbung Wacker W3A. Stitch aus 240 Einzelaufnahmen mit Zeiss Standard WL, Plan Apo 25x/0.65, Kamera Canon EOS 5D MK II mit Vollformat-Chip. Stitching mit Canon Photostitch.
Präparat von Jörg Weiß, Aufnahme von Joachim Schwanbeck.
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April 2011
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Abdruck von der Blattunterseite, erstellt mit UHU Hart. Hellfeld.
Vergrößerung 200x, Länge des Bildausschnitts im Objekt ca. 0,5 mm. Aufnahme und Präparation von Jörg Weiß.
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März 2011
Auskristallisierte Mineralstoffe aus flüssigem Kunstdünger. Zeiss Jenamed mit Planapochromat 12,4x CF250, polarisiert mit Lambda-Platte, Einzelaufnahme mit Vollformat-Kamera Canon 5D Mark II.  Aufnahme und Präparation von Frank Fox.
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Februar 2011
Nadelquerschnitt der Schlangenhaut-Kiefer (Pinus heldreichii). Aufnahme und Präparation von Rolf-Dieter Müller, Stitch aus ca. 70 Einzelbilder. Schnittdicke 25 µm, Färbung Wacker W3A (Acridinrot, Acriflavin, Astrablau).
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Januar 2011
Achtung, großes Bild!
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Leitbündel. Aufnahme von Prof. Holger Adelmann, Präparat von Jörg Weiß.
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Dezember 2010
Metapelit, Dicke ca. 25 µm, Präparation durch Willi Tschudin, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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November 2010
Simocephalus vetulus (Anomopoda), der Plattkopf- Wasserfloh. Aufnahme von Päule Heck.
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