DE19504392A1 - Einrichtung und Verfahren für mikroskopische Wasseruntersuchung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Einrichtung für mikroskopische Unterwasser- Untersuchung und -Beobachtungen, insbesondere Unterwasser-Mikroskop, mit in einem, insbesondere druckfesten Gehäuse angeordnetem Mikroskop, demselben zuge­ ordneter Bild-Aufnahme-, -Wandler-, Verarbeitungs- und/oder -Speichereinrich­ tung sowie Beleuchtungseinrichtung, verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen der neuen Einrichtung, sowie Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung von Wässern und deren in Partikelform vorliegenden Inhaltstoffen, wobei besonders bevorzugt ein Einsatz der eingangs genannten, neuen in situ-Subaqual-Untersuchungseinrichtung erfolgt.

Im Zuge der Steigerung des Umweltbewußtseins bei gleichzeitig oft rapide sinkender Umweltqualität als Folge der weitverzweigten Aktivitäten des Menschen gilt es, Erhebungen und Analysen von Umweltveränderungen und entsprechende Grundla­ genforschungen auch in Bereiche zu verlegen und dort voranzutreiben, denen im Zusammenhang mit Umweltrelevanz bisher keinerlei oder höchstens bruchstückhafte Bedeutung zugemessen wurde. Diese "Bereiche" sind nicht nur örtlich oder zeitlich zu verstehen, es gilt auch, selbst in schon intensiv bearbeiteten Sektoren neue unkon­ ventionelle Methoden anzuwenden und sich dabei physikalischer und chemischer Bereiche und Methoden, wie z. B. innerhalb des Spektrums elektromagnetischer Wellen, zu bedienen, die für solche Untersuchungen bis jetzt nicht oder nur sporadisch herangezogen wurden.

Der jeweilige Status der Umwelt und dessen Gefährdung manifestieren sich nicht nur im Auftreten erhöhter Konzentrationen an Schadstoffen in Hydro-, Atmo-, Geo- und Biosphäre, sondern insbesondere in sensiblen Veränderungen des Artenreich­ tums und des Verhaltens der Lebewesen, in Zurückdrängung oder Vermehrung von Mikrolebewesen, der Planktone, Bioschwebstoffe u. dgl., Veränderungen der Er­ nährungskette, Biotopstörungen, usw.

Auf dem Gebiet der Unterwasser- bzw. Wasseruntersuchungen ist es von hoher Bedeutung, entsprechende Beobachtungen auch vor Ort, also on-line, in Echtzeit an Stellen und in Wässern vorzunehmen, die für heute übliche Tauchuntersuchungen tatsächlich nicht zugänglich waren bzw. nur unter hohen Kosten. Besondere Bedeutung kommt in steigendem Maße der optischen Analyse von stehenden und fließenden Boden-, Grund-, Quell-, Heil- und Tiefenwässern, und insbesondere im Meer bzw. in der Tief­ see zu, wobei Submikro- und Mikropartikel einer bis vor kurzem wenig beachteten Unterwasser- bzw. Reinwasser-Biosphäre und deren sensible Veränderungen eine wesentliche Rolle spielen können. Diese Biotope sind u. a. mit Licht schmaler Bänder des nonvisible-Bereiches ohne störende Ausleuchtungs-Opakbereiche ganz spezifisch visualisierbar, wobei bei oberflächlicher Betrachtung ganz nah verwandt oder ähnlich angesehene Vertreter für Licht des gleichen Spektralbandes "transparent" sind und unsichtbar bleiben. Die Biotope reagieren äußerst sensibel auf geringste Änderungen ihrer leicht aus dem Gleichgewicht bringbaren Lebensbedingungen und können auf diese Weise ganz hervorragende Sensoren für makroskopisch noch längere Zeit verborgen bleibende Umweltveränderungen darstellen.

Seit langem sind laufenden Verbesserungen unterzogene, technisch immer aus­ gereiftere Geräte für optische und auch mikroskopische Unterwasser-Beobachtungen und -Untersuchungen bekannt und in Gebrauch, wobei in wasserdichten Gehäusen an­ geordnete oder solche aufweisende Film- bzw. Videokameras und Aufnahmegeräte mit entsprechender Miniaturisierung aller Bauteile und Automatisierung ihrer Funktionen zu nennen sind. Im wesentlichen arbeiten diese Geräte mit dem und im sichtbaren Licht (VIS-)Bereich des Spektrums, wobei das jeweils zu beobachtende Objekt, Feld, Gebiet od. dgl. mittels externer Scheinwerfer ausgeleuchtet wird.

Es sei dazu nur beispielhaft auf die DE-AS 25 54 061 verwiesen, welche eine Unterwasserkamera mit voneinander gesondert in der Frontwand eines Gehäuses ange­ ordneten, aufnahmetechnischen und optischen Elementen, wie Objektiv- und Blitz­ lichteinrichtung, Zählerfenster, Belichtungsfenster u. dgl. offenbart, in welches Ge­ häuse zusammen mit der sechsten Wand - also der Rückwand - die restlichen Elemente der Kamera mit den Filmkammern einschiebbar und mit demselben dichtend verbind­ bar ist.

Ist die soeben beschriebene Kamera eher für den Laien und seine Bedürfnisse bestimmt, so sei für den wissenschaftlichen Einsatz auf das Unterwasser-Kameragerät gemäß US-PS 4,335.944 hingewiesen, welches ein etwa rohrförmiges Gehäuse auf­ weist, hinter dessen Frontscheibe neben dem Objektsystem für den Eingang optischer Informationen im wesentlichen um dasselbe herum angeordnet Ultraschallgeber für die Aussendung von Ortungssignalen zur Auffindung der Aufnahmeobjekte vorgesehen sind.

Schließlich befaßt sich die US-PS 4,714.333 mit einer einfachen und effek­ tiven Bauweise für fluiddichte gewährleistende Fenster für optische und kamera­ technische Funktionen von Unterwasserkameras.

Alle diese Geräte arbeiten im makroskopischen Beobachtungsbereich und sind für eine "in-situ"-Untersuchung mikroskopisch kleiner Ölperlen, Tröpfchen, Par­ tikel, Strukturen, Lebewesen, Organismen u. dgl. in verschiedensten Tiefen unterhalb der Wasserfläche bis in Tiefsee-Submarinbereich hinab nicht geeignet.

Was nun weiters Mikroskop-Einrichtungen für optische Untersuchungen unter Wasser im allgemeinen betrifft, sind solche zur Untersuchung von Oberflächen von Gegenständen, Konstruktionsteilen u. dgl. durchaus bekanntgeworden.

Um in-situ-Wasseruntersuchungen im Mikrobereich durchzuführen, ist zuvorderst das Problem des Probentisches, der sich zur Probenküvette od. dgl. trans­ formieren muß, gegeben. Selbst wenn eine solche geschaffen wird, bleibt die be­ kanntermaßen äußerst geringe Schärfentiefe von Mikroskopen, welche eine Übersicht über die Vorgänge und Veränderungen innerhalb des Probevolumens bzw. über deren Schichtdicke hin nicht zuläßt, ein ganz wesentlicher Nachteil.

Es ist an sich eine größere Zahl von Vorschlägen zur Verbesserung der Schärfentiefe von Mikroskopen bekanntgeworden, und es sei dazu nur beispielhaft auf die DE-OS 21 11 648, gemäß welcher eine Abtastung jeweils einer Bildebene aus einer Mehrzahl solcher Ebenen erfolgt und nach Speicherung eine zweidimensionale Bildwiedergabe erfolgt, auf die DE-PS 27 12 837, welche den Einsatz eines achsnah einen hohen Transmissionskoeffizienten aufweisenden Filters vorschlägt, auf die WO 90/07723 mit Anwendung eines Transmissionsgitters im Strahlengang oder auf die WO 92/18894 mit einem neuartigen Beleuchtungssystem für ein hochempfind­ liches Mikroskop hingewiesen. Angeführt seien weiters die EP-A2 468.817 und die CH-PS 600.359.

Die durch ein Mikroskop zu betrachtenden Präparate haben immer eine be­ stimmte, endliche Dicke. Übliche Mikroskope haben jedoch mit steigender Vergröße­ rung sinkende, geringe Schärfentiefe. Mit einem üblichen Licht-Mikroskop ist es ausschließlich möglich, nur eine bestimmte Schnittebene zu einem jeweiligen Zeit­ punkt in ausreichender Schärfe zu betrachten. Es ist jedoch erforderlich, zur Be­ trachtung der Schnittebene in einer anderen Probetiefe die Einstellung des Mikroskops zu verändern, wodurch es sehr schwierig oder technisch aufwendig ist, einen Gesamt­ bereich einer Mehrzahl von Tiefenlagen eines Präparates auf einmal zu betrachten. Weiterhin kann der Kontrast in Bildern außerhalb der Brennweite umgekehrt werden, was zu einer fehlerhaften Beobachtungsebene führt.

Die optische Vergrößerung des Sichtbildes eines Objektes im Mikroskop ergibt sich einerseits aus der Fortpflanzungsgeschwindigkeitsdifferenz des Lichtes in einem geeigneten lichtleitenden Körper/Körpersystem und in dessen Umgebung, andererseits aus der Geometrie der Gesamtanordnung (Objekt-optische Anordnung-Abbildungs­ ebene).

Die geometrische Form einer optischen Linse (eines Linsensystems) bestimmt die wellenlängenspezifisch erreichbaren optischen Vergrößerungswerte bei einem konstanten Objekt/Abbildungsebenenabstand. Je kürzere Wellenlängen man wählt, desto höhere Vergrößerungen sind zu erreichen und umgekehrt.

• 1. Im Falle einer üblichen Breitbandbeleuchtung wird eine bestimmte Ebene des Objektes mit Hilfe des Linsensystems auf eine Beobachtungsebene abgebildet. Zum Ebenenabstand gehört eine geometriebestimmte Vergrößerung. Die von diesem Abstand abweichenden Objektebenen sind mit abweichenden Vergröße­ rungswerten und durch Interferenzeffekte intensitätsvermindert auf die Ab­ bildungsebene abgebildet. Das Resultat ist ein superponiertes Bild, welches mehrere abstandsabhängig vergrößerte Objektebenenbilder beinhaltet. Die Abbildungsschärfe nimmt in einem bestimmten Ebenenabstand Maximumwerte an, unter und über diesen Abstandswert nimmt sie rasch ab. Es existiert ein geringer Objekt-Abbildungsebene-Abstandsbereich, wo die Abbildung schärfe­ bezogen tatsächlich praktisch verwertbar bleibt. Dieser Bereich nimmt jedoch mit der Vergrößerung rasch ab, und falls die Vergrößerung der Anordnung sich zum oberen Wellenlängenbereich des Beleuchtungsspektrums hin nähert, be­ schränkt sich die Tiefenschärfe auf eine Wellenlängengröße.
• 2. Im Fall monochromer (eine Wellenlänge) Beleuchtung wird eine bestimmte Ebene des Objektes mit Hilfe eines Linsensystems auf einer Beobachtungsebene abgebildet. Zu einem Objekt-Abbildungsebenen-Abstand gehört immer ein be­ stimmter Vergrößerungswert.

Die von diesem Abstand abweichenden Objektebenen werden mit abwei­ chender Vergrößerung und Intensität auf die Abbildungsebene abgebildet.

Es resultiert ein superponiertes Bild, bei dem eine Ebene des Objektes mit anordnungsbestimmter Vergrößerung abgebildet wird. Alle anderen Objekt­ ebenen werden abstandsabweichungsbedingt verzerrt, durch Interferenzeffekte intensitätsvermindert abgebildet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die oben angeführten Nachteile und die Nachteile bekannter und zum Großteil auch technisch aufwendiger Lösungsversuche und -vorschläge zu vermeiden und - bevorzugt - unter Einsatz zur Verfügung stehen­ der, moderner Schmalbandbeleuchtungstechnik ein technisch unkompliziertes und dabei hochinformatives Beleuchtungssystem zu schaffen, das der an sich robusten Lichtmikroskopie neue und unerwartete Impulse zu verleihen imstande ist.

Dazu wurde das Phänomen genutzt, das zu beobachten ist, wenn ein zu unter­ suchendes Objekt mit mehreren monochromen bzw. schmalbandigen Lichtquellen be­ leuchtet wird und das dazu führt, daß eine gemeinsame, gleichzeitig aus mehreren Ebenen verschiedener Tiefenlagen im Objekt stammende, scharfe zweidimensionale Abbildung des tiefenmäßig erfaßten Raumes erzielt wird.

Die angesprochenen Problembereiche bei Unterwasser-Untersuchungen, ins­ besondere in größeren Tiefenbereichen einerseits und bei einer erwünschten Erzielung erhöhter Tiefenschärfebereiche bei mikroskopischen Untersuchungen andererseits, kumulieren, wenn sich die aus Umweltverständnis-Gründen immer wichtiger werden­ de Forderung stellt, ein in-situ-Unterwassermikroskop für die mikro-optische Untersuchung von Wässern an Ort und Stelle zu schaffen.

Nun hat sich die Erfindung eben diese Aufgabe gestellt, ein in-situ arbeitendes, optisches Wasser-Direktuntersuchungsgerät zu schaffen, welches Einblick in die mikrodimensionale Welt der in Wässern vorhandenen Mikro-Partikel, -Strukturen, -Texturen und -Organismen an Ort und Stelle unter Wasser mit Hilfe eigens adaptierten mikroskopischen Techniken ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine neue Einrichtung für mikroskopische Unterwasser-Untersuchungen und -Beobachtungen, insbesondere Unterwasser- Mikroskop, mit einem, insbesondere druckfesten Gehäuse angeordnetem Mikroskop, demselben zugeordneter Bild-Aufnahme-, -Wandler-, -Verarbeitungs- und/oder -Speichereinrichtung sowie Beleuchtungseinrichtung, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung für in-situ-Untersuchungen von bzw. in Gewässern min­ destens eine mit dem das Gehäuse umgebenden Wasser zumindest indirekt in Verbindung bringbare bzw. stehende, mittels mindestens einem Förderorgan, insbesondere Pumpe, mit einer zu untersuchenden Wasserprobe beschickbare, vor der Mikroskopoptik, ins­ besondere eines Spektralmikroskops, angeordnete, im wesentlichen quer zur optischen Achse desselben sich erstreckende Proben-Beobachtungskammer zur Aufnahme einer in-situ-Wasserprobe mit geringer Schichtdicke umfaßt, welche Kammer mikroskop­ seitig eine erste lichtdurchlässige Wandung, vorzugsweise aus reflexminimierendem Transparenzmaterial, insbesondere ein Beobachtungsfenster, und ein an ihrer der Wasserprobe zugewandten Innenseite lichtreflexminimierend und/oder lichtabsorp­ tionsmaximierend ausgebildete bzw. mit einem derartigen Material beschichtete, zweite Wandung, insbesondere Rückwand, aufweist.

Unter "Spektralmikroskop" soll ein Mikroskop verstanden werden, dessen Be­ leuchtungseinrichtung zur Abstrahlung von Licht mindestens eines schmalen Bandes des Spektrums geeignet ist, wobei je nach Eignung des Mikroskops gegebenenfalls auch das nahe UV und das nahe IR in Frage kommen.

Die obenerwähnten Förderorgane dienen zur in-situ-Ein- und -Ausbringung der Wasserprobe, darüber hinaus aber auch zur Spülung der Kammer und insbesondere zur Reinigung von deren Innenwänden von die empfindliche Mikroskopbeobachtung störenden Belagsbildungen u. dgl.

Mit der neuen Einrichtung in ihren im folgenden beschriebenen Ausformungen ist zum erstenmal ein Beobachtungssystem für den Mikrobereich geschaffen worden, welches unter Vermeidung der bei bisher üblichen, notwendigerweise gesonderter Probennahme und beim Probentransport auftretenden nachteiligen Einflüsse, den Vorteil einer echten on-line Vorort-Untersuchung und auch on-line Beurteilung in beliebigen Wassertiefen und Gewässersystemen ermöglicht.

Besonders günstig und mit minimiertem Korrekturaufwand gearbeitet werden kann mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung wenn die beiden die Probenkammern begrenzenden Wandungen bzw. deren Innenflächen, insbesondere plan, parallel zu­ einander angeordnet sind.

Bei einer Ausbildung der Probenkammer und der sie mit der in-situ-Unter­ wasser-Außenwelt verbindenden Leitungen mit Einbauten gemäß Anspruch 2 läßt sich ein hochflexibles, genau arbeitendes Probennahme, aber auch Reinigungs- System für die Probenkammer schaffen.

Verlegungen und Zersetzungen der Probenkammer lassen sich durch das Vor­ sehen von Partikelfiltern zur prophylaktischen Abhaltung von zu groben Partikeln gemäß Anspruch 3 besonders effektiv vermeiden.

Zusätzlich ist der Vorteil gegeben, daß nur Proben mit Partikeln mit jeweils interessierender Dimension und darunterliegenden Größen in die Probenkammer ge­ langen können.

Eine Ausbildung der Filter, abgestimmt auf die Probenkammergröße gemäß Anspruch 4, kann mit hoher Sicherheit mechanische Störungen in der Proben­ kammer durch zu große Partikel auf einfache und effektive Weise verhindern helfen.

Eine Ausbildung der mikroskopseitigen Sichtwandung der Probenkammer in der im Anspruch Anspruch 5 beschriebenen Weise, verhindert durch das System bedingte Lichtverluste und ermöglichen eine jeweils an die Aufgabe flexibel anpaßbare bzw. angepaßte Arbeitsweise.

Auch das Merkmal, daß die Schichtdicke der Probenkammer zumindest der räumlichen Erstreckung bzw. Dimension der in der zu untersuchenden Wasserprobe enthaltenden Partikel, Lebewesen od. dgl. entspricht, hilft, mechanische Störungen und von diesen generierte optische Störungen in besonders wirkungsvoller Weise zu vermeiden.

Optimale "Spaltbreiten" zwischen den Innenseiten der beiden Probenkammer- Begrenzungswandungen sind im Anspruch 6 wiedergegeben.

Eine Ausbildungsform der Probenkammer gemäß Anspruch 7 bringt den Vorteil, daß der Unterwasser-Außendruck in situ in bzw. an die Probenkammer weitergegeben wird und dort in-situ-Verhältnisse sicherstellt. Darüber hinaus kann, wie sich zeigte, mit einer Unterwasser-Außendruck beaufschlagten Rückwand im Zusammenwirken mit der innenliegenden Beobachtungsscheibe der Probenkammer, welche von der Mikroskopseite her auf erhöhte Temperatur gebracht wird und eine Tendenz zur Auswölbung zur Probenkammer-Innenseite hin zeigt, die Parallelität der genannten Probenkammer-Begrenzungswandungen auch bei hohen Außendrücken gewährleistet werden.

Um Zusetzungen oder Beläge oder auch nur materiegebundene Verschattungen im telemetrischen Untersuchungsbetrieb praktisch auszuschalten, eignet sich eine Ein­ richtung, wie sie den Gegenstand des Anspruches 8 bildet, besonders gut.

Eine gemäß Anspruch 9 vorgesehene Beabstandung der Mikroskop-Optik von der zugewandten Probenkammer-Transparentwandung ermöglicht die Heranfüh­ rung gewärmter Luft auf diese Wandung, womit eine - vorerst nur im Sub-Mikro­ bereich liegende - Kondensation der Luftfeuchte, welche die Sicht durch das Proben­ fenster aber schon ganz wesentlich beeinträchtigt, verhindert werden kann.

Der angesprochenen effektiven Verhinderung einer bildqualitätsmindernden Kondensatabscheidung am Probenfenster schon im Frühstadium widmet sich in eingehenderweise eine Gasphasen-Umwälzung im Gehäuse-Innenraum gemäß Anspruch 10.

Diesem Ziel dient in ergänzender Weise auch die Maßnahme gemäß Anspruch 11.

Zur Kondensatbildungs-Verhinderung sei erläutert, daß in größeren Wasser­ tiefen mit in-situ-Temperaturen im Bereich von 0° zu rechnen ist und die Wasser­ probe insbesondere dann, wenn die Probenkammer-Rückwandung einen Teil der Ge­ häusewandung bildet, diese tiefen Temperaturen aufweist und an das Proben-Sicht­ fenster weitergibt. Z.B. kann die umgewälzte Luft Temperaturen im Bereich von bis zu 35° aufweisen.

Einen ganz wesentlichen Faktor zur Erzielung tatsächlich aussagekräftiger kontrastreicher, von Streueffekten freien und tiefenscharfer Bilder einer in-situ- Wasserprobe stellen selbstverständlich das Mikroskop und die ihm zugeordnete, bevorzugt Auflicht-orientierte Beleuchtungseinrichtung dar.

Eine vorteilhafte prinzipielle Bauweise einer solchen Beleuchtung um­ reißt Anspruch 12.

Eine zeitsynchrone, dreidimensional optische Erfassung der Probe mit Tiefen­ schärfe über die gesamte Proben-Schichtdicke bzw. Probenkammerhöhe ohne Anord­ nung von aufwendigen Steuer-, Bild-Speicher- und -Auswerte-Einrichtungen er­ möglicht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, welche mit Licht mehrerer verschiedener schmaler Spektralbänder arbeitet. Eine derartige Basis stellt die im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft hervorzuhebende Einrichtung gemäß Anspruch 13 dar.

Um Überhitzungen zu vermeiden, kann der Trägerkörper eine Kühlung, ins­ besondere Luftkühlung, z. B. über Kühlrippen, aufweisen, siehe Anspruch 14.

Das bevorzugte Ausführungsdetail gemäß Anspruch 15 von gegenüber dem Probenfenster beabstandeten Lichtemittern bringt neben einer gewünschten Konden­ satbildungsverhinderung am Probenkammerfenster eine Homogenisierung des Be­ leuchtungsfeldes der einzelnen Lichtemitter.

Besonders bevorzugt ist ein in-situ-Unterwassergerät mit einer mikroskop­ optischen Einrichtung samt auf dieselbe und ihre Aufgaben adaptierter Beleuchtungs­ einrichtung gemäß Anspruch 16.

Mit einem etwa ringförmigen Beleuchtungsträger ist z. B. der besondere Vorteil eines einfachen Mikroskoptausches oder aber einer problemlosen Umrüstung eines tiefenschärfeoptimierten Mikroskops in ein gewöhnliches Lichtmikroskop und um­ gekehrt gegeben.

Eine besonders effektive Lösung für die Beleuchtungseinrichtung für ein erfin­ dungsgemäßes Gerät gibt der Anspruch 17 an.

Anspruch 18 befaßt sich mit einer auch kostenmäßig günstigen Mini­ mierung der notwendigen Anzahl aktiver Lichtquellen durch Nutzung der Lichtleiter- Technologie und gibt dafür entsprechende und informationsfördernde Lösungen an, wobei natürlich die Forderung nach erhöhter Lichtstärke der Lichtemitter besteht.

Durch die vorteilhafte, grundsätzliche Bauweise, daß die Lichtemitter, vor­ zugs-weise untereinander verschieden - für die Abstahlung von Wellen eines - jeweils auf eine gewünschte Information abgestimmt - schmalen Spektralbandes des Objekt­ bereiches ausgebildet sind, erhöht sich die beobachtungsobjektivbezogene Flexibilität und unter - suchungsspezifische sowie - selektive Anpassungsfähigkeit des neuen Unter­ wasser-Beobachtungssystems in bisher nicht erreichbarem Ausmaß.

Je nach gewünschter Ausbildung und Geometrie des Ausleuchtungsraumes kann die Anordnung der Lichtemissionselemente im Optik-Modul vorteilhaft in einer der von den Ansprüchen 19 bis 20 beschriebenen Weisen vorgesehen sein.

Betreffen die Gegenstände der beiden oben zitierten Ansprüche 12 und 13 die geometrische Anordnung der Lichtemissionselemente allgemein, so umreißen die Ansprüche 21 bis 23 jeweils einsatz- und aufgabenspezifische und jeweils angestrebten Ausleuchtungstopographien entsprechende Ausführungsformen und An­ ordnungen der Lichtemissionselemente der neuen Einrichtung.

Daß auf diese Weise ein hohes Maß an Spezifizität, Flexibilität und Adaptivität an jeweils auftretende, oft sogar in ihrer Grundcharakteristik höchst unterschiedliche Untersuchungsaufgaben zum ersten Mal erreichbar ist, scheint problemlos einsehbar.

Speziell für Unterwasser-Forschung auf den Gebieten der Biologie und Mikro­ biotope hat sich der Einsatz des IR-Bereiches als günstig und proben-spezifisch er­ wiesen. Z.B. können im IR-Bereich die Oberflächen der Innenflächen von verschiedenen Organismen gänzlich unterschiedliche Reflexions- und Streu-Eigenschaften aufweisen, was zu deren spezifischer Beobachtung genutzt werden kann.

Gering dimensionierte Bauweise bzw. Miniaturisierung und einen praktisch punktspezifischen Einbau ermöglicht in vorteilhafter Weise der Einsatz der im Anspruch 24 genannten, bevorzugt zum Einsatz gelangenden Lichtemissionselemente. Über deren "Kaltlichtqualität" und die damit erreichten Vorteile ist schon weiter oben kurz referiert worden.

Im Zusammenhang mit beobachtungsstörender und damit zu unterdrückender Wärmeentwicklung steht eine bevorzugte Ausführungsform mit lageverschieblichen Lichtemittern gemäß Anspruch 25.

Damit sind die Lichtemitter so einstellbar, daß eine Überschneidung der Strah­ lungskegel der Einzel-Emitter mit größerem oder geringerem Öffnungswinkel auf dem Probenkammerfenster, was z. B. bei Licht-Kohärenz Probleme bringen kann, ver­ mieden werden.

Zur Erhöhung des mit der neuen Einrichtung aus in-situ-Wasserproben er­ hältlichen Informationslevels in wesentlichem Ausmaß kann deren Ausgestaltung mit systeminterner Abstimmung und Optimierung, wie sie im Anspruch 26 umrissen ist, wesentlich beitragen.

In besonders vorteilhafter Weise ist bei dem neuen Schmalband-Spektralmikroskop der Vorteil der konstanten Abbildungsfläche gegeben, was durch die bevor­ zugte Anordnung des Primärbild-Empfängers im Mikroskop gemäß Anspruch 27 genutzt wird.

Weiterer wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Unterwasseruntersuchung, bevorzugt mit Erhöhung der Schärfentiefe im Rahmen eines mikroskop-optischen Erfassungs-, Meß-, Beobachtungs- und/oder Abbildungs­ systems bzw. der diesbezüglichen Technik, wobei eine in-situ-Wasserprobe geringer Schichtdicke licht-beaufschlagt wird, und mittels Mikroskop-Optik ein vergrößertes Bild derselben gebildet und einer Direktbeobachtung und/oder Beobachtungs-, Meß­ werterfassungs-, Aufnahme-, Auf- bzw. Verarbeitungs- und/oder Speicher-Ein­ richtung zugeführt wird, welches Verfahren insbesondere unter Einsatz der oben angeführten erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Erreichung von scharfen Abbildungen von mindestens zwei Flächen bzw. Ebenen aus unterschiedlichen Tiefenlagen der Probe dieselbe unter Vermeidung einer anfänglichen Einstellung nachgeordneter, weiteren Einstellung(Cn) bzw. Justierung(Cn) mit Licht von mindestens zwei voneinander unterschiedlichen und voneinander - zumindest im wesentlichen - isolierten Wellenlängenbereichen, insbesondere Wellenlängenbändern, beaufschlagt wird und die vom optischen System - bevorzugt nach entsprechender Basis-Scharfstellung - gebildeten Bilder aus den mindestens zwei Tiefenlagen der Wasserprobe - zumindest im wesentlichen - gleichzeitig in einer Abbildungsfläche, insbesondere -Ebene, abgebildet und einer Direktbeobachtung und/oder einer Be­ obachtungs-, Meßwerterfassungs-, Aufnahme-, Auf- bzw. Verarbeitungs- und/oder Speicher-Einrichtung zugeführt werden, wie vom Anspruch 28 umfaßt.

Die Objektabbildungsebenen entstehen entsprechend den Wellenlängenunter­ schieden, kürzere Wellenlängen bilden die näherliegenden Objektebenen, längere Wellen die ferneren Ebenen auf die jeweils eine Abbildungsebene ab. Das superponierte Abbildungsbild enthält die Informationen der Wellenlängenanzahl entsprechender Ob­ jektebenen, dadurch entsteht eine auf mehreren Ebenen korrekte "scharfe" Abbildung der Wasserprobe.

Die einzelnen Beleuchtungswellenlängen oder Schmalband-Spektralbereiche müssen mindestens der Bandbreite entsprechende spektrale Abstände voneinander haben, um die Abbildungsschärfe in verschiedenen Tiefenebenen sichern zu können. Der verwendbare Spektralbereich und die dadurch erzielbare Abbildungstiefe ist an sich nur durch die Realisationstechnologie limitiert und verändert und vervollkommnet sich durch laufende Entwicklungen ständig.

Dem augenblicklichen Stand der Entwicklung entsprechend ist es bevorzugt, monochromatisches bzw. schmalbandiges Licht der im Anspruch 29 genannten Spektralbereiche erfindungsgemäß einzusetzen, wobei z. B. UV-durchgängige GaF2- Optiken oder andere jeweils angepaßte Optikmaterialien zum Einsatz gelangen.

Was den oben angesprochenen Abstand der monochromen Spektralbänder des einzusetzenden Lichtes voneinander betrifft, hat sich als durchaus akzeptable und zu hochwertig brauchbaren Ergebnissen führende Vorgehensweise jene gemäß Anspruch 30 erwiesen. Als Faustregel gilt also etwa, daß der kleinste Anstand der von den Lichtquellen zu Emission gelangten Spektralbänder voneinander zumindest so groß sein soll wie die Breite eines Bandes.

In diesem Zusammenhang bezüglich scharfer Bandtrennung ist es günstig, von einem Bandabstand auszugehen, welcher die Bedingungen bezüglich noch "erlaubter" Spektralbandüberlappungen gemäß Anspruch 31 erfüllt.

Was die Bandbreite der einzelnen, für die mehrfach-monochrome Objekt­ beleuchtung vorgesehenen, diskreten Spektralbänder betrifft, so sind dazu Angaben über bevorzugte Werte im Anspruch 32 enthalten.

Es wurde beobachtet, daß zu geringe Spektralbandbreiten, z. B. im Bereich von 1 nm oder darunter, zu störenden Interferenzen führen können.

An dieser Stelle sei bezüglich des mit Licht zweier bestimmter Wellenlängen­ bänder erreichbaren, maximalen Abstand von zwei scharf abgebildeten Tiefenlagen des Objekts voneinander auf eine Faustregel verwiesen, die besagt, daß die erreichbare Tiefenschärfe dem Produkt von System-Vergrößerung und Spektralbandabstand direkt proportional ist, also z. B. bei 100-facher Vergrößerung und 20 nm Distanz zwischen den Spektralbändern der zur Objekt- bzw. Probenbeleuchtung vorgesehenen Licht- Emitter der Abstand der beiden in einer einzigen Abbildungsebene gleichzeitig scharf abgebildeten Ebenen voneinander etwa 2 µm beträgt.

Um von Verschattungen und optischen Täuschungen freie, optimale Abbildungs­ qualität zu erreichen, hat sich ein Vorgehen gemäß Anspruch 33 als jedenfalls günstig erwiesen.

Für hohe Abbildungsqualität, weil auf besonderer Schmalbandcharakteristik beruhend, ist der Einsatz von gemäß Anspruch 34 vorgesehenen Lichtemittern günstig.

Anspruch 35 gibt über im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft einzusetzende Anordnungen und Ausbildungsformen der Schmalbandlicht-Emitter Auskunft.

Zur Erhöhung des mit der erfindungsgemäßen Technik erzielbaren Informa­ tionsgehaltes sind im Anspruch 36 verschiedene vorteilhafte Vorschläge zur optimalen systeminternen Abstimmung und Optimierung der Einzelkomponenten- Charakteristika der jeweils zur Verfügung stehenden Infrastruktur aufeinander enthalten.

Systemintegrale Korrekturen und Kompensationen ermöglichen eine vom Anspruch 37 umfaßte Vorgangsweise, wobei hier besonders darauf verwiesen ist, daß Rechnerstützung und ein Einsatz flexibler Bildverarbeitungssysteme von beson­ derem Vorteil sind.

Eine große Zahl von Möglichkeiten der Objektdarstellung, eventuell "on-line", "life" und in Bewegung, eröffnet eine Verfahrens-Endbearbeitungsvariante, welche Anspruch 38 umreißt. Eine derartige Methode ermöglicht z. B. eine scharfe, hochformatige Wiedergabe gerade stattfindender, biologischer Vorgänge in der Probe bzw. in den Mikroorganismen selbst, wie z. B. Stoffwechselvorgänge, innere Bewegungen, Deformationen u. dgl. bei Organismen, aber auch Bewegung von Mikro­ stäuben, Kristallaufbau- und -abbau-Vorgänge, durch Lösevorgänge, Phasengrenz­ phänomene, und Deformationen der Perlen von Emulsionen aus Tiefsee-Öl- und -Gasaustrittsstellen der Ozeanböden u. dgl.

Schließlich weiters noch besonders bevorzugt, weil hochflexibel an gewünschte Aussageebenen anpaßbar, ist ein durch die moderne Optoelektronik und Videotechnik ermöglichtes Verfahren der Bildauswertung, insbesondere in 3D-Form, wie es Anspruch 39 zum Gegenstand hat.

Ergänzend sind die Techniken zum Beschicken der Probenkammer und zum Säubern derselben - was infolge der im 10 µ-Bereich liegenden Probendicke zu Problemen führen kann - jeweils Gegenstand der Ansprüche 40 und 41.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der neuen in-situ- bzw. in­ vivo-Unterwasser-Untersuchungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Sie umfaßt ein, z. B. zylindrisches, Gehäuse 100 mit, bevorzugt der vor­ gesehenen Einsatztiefe entsprechend, druckfest ausgeführter Wandung, wobei ein Teil der Wandung, hier eine der Zylinder-Endflächen, gleichzeitig eine an ihrer Innenseite mit einem breitbandspektral-absorbierenden Belag 121 versehene Begrenzungs­ wandung, also Rückwand 120 einer von ihr und von einer im geringen Abstand im p- bis 100 p-Bereich angeordneten, transparenten Wandung 220 (die ein Beobachtungs­ fenster bildet) begrenzten Probenkammer 200 bildet. In diese quer zur optischen Achse 305 sich erstreckenden Kammer 200 ist über eine Einlaufkammer 501 und eine Auslaufkammer 502 durch Filter 516 mittels Ein- und Ausbringpumpen 511, 512 eine Wasserprobe 50 einbringbar, wobei die nicht gesondert dargestellten Ventile 515 der Ein- und Auslauf-Öffnungen 505 für die Beobachtungszeit geschlossen gehalten werden. Die Pumpen 511, 512 können bevorzugt richtungsparallel zueinander zur Förderung von Probenfluid in beide Richtungen und beim Spül- und Reinigungsbetrieb auch pulsierend, richtungsalternativ usw. betrieben werden.

Die Probenkammer 200 mit Dünnschicht-Probenküvettenraum ist hier senk­ recht zur Achse 305 eines Mikroskops bzw. als Spektralmikroskop adaptierten Mikroskops 300 mit Video-Chip oder -Kamera 330 in der Brennebene angeordnet, welches einen toroidförmig, dessen Objektivoptik 301 umgebenden Trägerkörper 352 für die gegebenenfalls achsparallel verschiebbaren Lichtemissionselemente 351, 351′′ der Proben-Beleuchtungs-Einrichtung 350 aufweist.

Im Innenraum 400 des Gehäuses 100 ist hier weiters neben dem Mikroskop noch eine Luftumwälzeinrichtung 410 mit Gastrocknung 415 untergebracht, wobei eine gesonderte Heizeinrichtung gegebenenfalls nicht nötig ist, um die Luft für die Anströmung des Probenkammerfensters 220 zur Vermeidung von Kondensatbeschlägen infolge der tiefen Proben-Temperatur zu erwärmen, da diese Wärme von den Licht­ emissionselementen 351 gebildet wird und gleich abgeführt werden kann.

Im Innenraum 400 ist hier schließlich auch noch eine Steuer- und Regeleinheit 600 für Pump- und Luftumwälzvorgänge, Ventilbetätigung, Intensitätssteuerung und eventuelle Lageverschiebung der Lichtemitter 351 im Träger 352, zur Mikroskop­ einstellung und -justierung, eventuelle Einrichtung zur mechanischen Verstellung der Schichtdicke der Probenkammer 200, Steuerung des Videochips bzw. der Videokamera usw. untergebracht, sowie eine Energieversorgungseinheit 601 für die genannten Funktionsorgane.

Diese Versorgungs- und Steuereinrichtung 601, 600 kann auch außerhalb des Gehäuses 100, z. B. ober Wasser auf einem Forschungs- und Versorgungs-Wasser­ fahrzeug, untergebracht sein, ebenso wie die hier gezeigte weitere Signal-Speicher, -Verarbeitungs- und -Umwandlungs-Einheit 700, welche zusätzliche oder periphere Kontroll- und Steueraufgaben übernehmen kann.

Claims (41)

1. Einrichtung für mikroskopische Unterwasser-Untersuchungen und -Beobachtungen, insbesondere Unterwasser-Mikroskop, mit in einem, insbesondere druckfesten, Gehäuse angeordnetem Mikroskop, demselben zugeordnete Bild- Aufnahme-, -Wandler-, -Verarbeitungs- und/oder -Speichereinrichtung sowie Beleuchtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für in-situ- Untersuchungen von bzw. in Gewässern mindestens eine mit dem Gehäuse (100) um­ gebenden Wasser zumindest indirekt in Verbindung bringbare bzw. stehende, mittels mindestens einem Förderorgan (511, 512), insbesondere Pumpe, mit einer zu unter­ suchenden Wasserprobe beschickbare, vor der Mikroskopoptik (301), insbesondere eines Spektral-Mikroskops, angeordnete, im wesentlichen quer zur optischen Achse (305) desselben sich erstreckende Proben-Beobachtungskammer (200) zur Auf­ nahme einer in-situ-Wasserprobe (50) mit geringer Schichtdicke aufweist, welche Kammer (200) mikroskopseitig eine erste lichtdurchlässige Wandung (220), vor­ zugsweise aus reflexionsminderndem Transparenzmaterial, insbesondere ein Beobach­ tungsfenster, und eine an ihrer der Wasserprobe (50) zugewandten Innenseite (121) lichtreflexminimierend und/oder lichtabsorptions-maximierend ausgebildete bzw. mit einem derartigen Material beschichtete, zweite Wandung (120) insbesondere Rück­ wand, aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Probenkammer (200) mindestens zwei, gegebenenfalls mit Durchfluß-Sperr-, -Regel-, -Dosierorgan (515) und/oder Fluidförderorganen (511, 512) ausgestattete Ein- und Ausbringungs-Öffnungen (505) und Leitungen bzw. Eingangs- und Ausgangs­ puffkammern (501, 502) für die Wasserprobe (50) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, vorzugsweise mehrere, zu einer Einbringung von Wasser (50) in die Probenkammer (200) vorge­ sehene Öffnungen (505) bzw. Leitungen mit einem von der Wasserprobe zur durch­ setzenden Partikelgrößen-Klassifizierorgan, insbesondere Filter (516), ausgerüstet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klassifizierorgan (516), insbesondere Filter, mit unterhalb der Schichtdicke der Wasserprobe (50) in der Probenkammer (200) liegender Partikel-Durchlässigkeit, insbesondere Porengröße, ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Wandung (220) der Probenkammer (200) aus für Licht- Strahlung zumindest eines breiten Spektralbandes im nahen UV- Visible- und IR- Bereich transparentem, streuarmen Material, insbesondere mit Borsilikat-, Erd­ alkalifluorid-, Zink- bzw. Cadmiumselenid-, -arsenid- oder Quarzglas, oder aber aus einem im jeweils gewünschten Spektralbereich bzw. -band transparenten Kunststoff, z. B. auf Basis von (Meth-)acrylaten, Carbamiden oder Polycarbonaten, gebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Probenkammer (200) vorzugsweise zwischen 1 und 15 µm, ins­ besondere zwischen 2 und 10 µm, beträgt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkammer-Rückwand (120) einen Teil der Gehäuse-Wandung (100) bildet.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Innenseiten der Wandungen (120, 220) der Probenkammer (200) eine unterhalb der Dimension der kleinsten in der zu untersuchenden Wasserprobe (50) vorhandenen Partikel betragende Rauhigkeit aufweisen.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (301) des Mikroskops (300) im Abstand von der ihm zugekehrten Fläche, bzw. Seite der Transparenz-Wandung (220) der Probenkammer (200) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum (400) des Gehäuses (100) eine Gasfluid-, insbesondere Luft-Erwär­ mungs- und Fördereinrichtung (410) zur Durchströmung des Raumes (r) zwischen Objektivoptik (301) und derselben zugekehrten Fläche bzw. Seite der Transparenz- Wandung (220), insbesondere des Beobachtungsfensters, der Probenkammer (200) bzw. zur Anströmung des Fensters mit einem, bevorzugt erwärmten, Gasfluid-, ins­ besondere Luft-Strom, angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine vom Gasfluid-, insbesondere Luft-Strom, um- und/oder durchströmbare Feuchte-Reduktions-Einrichtung (415), insbesondere mit Trockenmittel, aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine die Objektivoptik (301) des Mikroskops (300) umgebend, bevorzugt auf einem derartigen Trägerkörper (352), angeordnete, auf den Innenraum der Proben­ kammer (200) strahlende Beleuchtungseinrichtung (350) aufweist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Spektralmikroskop (300) mit einer zumindest einen, bevorzugt einer Mehrzahl von, Lichtemitter(n) (351) umfassende Beleuchtungseinrichtung (350), welche gegebenenfalls auch den Trägerkörper (352) umfaßt, aufweist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (352) eine Kühleinrichtung aufweist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlflächen der Lichtemitter (351) der Beleuchtungseinrichtung (350) sowie ein gegebenenfalls vorhandener Trägerkörper (352) im Abstand (r) vom Be­ obachtungsfenster (220) der Probenkammer (200) angeordnet sind.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen um das Mikroskopobjektiv (301) des, bevorzugt optisch korregierten, Mikroskops (300) gegebenenfalls auf bzw. im bevorzugt ringartigen, Lichtemitter-Trägerkörper (352) mindestens zwei Gruppen von zur zu unter­ suchenden und/oder abzubildenden Wasserprobe (50) in der Probenkammer (200) hin gerichtetes Licht von mindestens zwei voneinander unterschiedlichen und von­ einander - zumindest im wesentlichen isolierten Wellenlängenbändern produzierenden Schmalspektralband-Lichtemittern (351), insbesondere LED-, Laserdioden und/oder Gasentladungsstrahlern, die bevorzugterweise intensitätsregelbar sind, bzw. abge­ benden Lichtemissionsenden (351′′) der Lichtemitter (354), insbesondere LED-, Laserdioden und/oder Gasentladungsstrahlern, die ebenfalls bevorzugterweise inten­ sitätsregelbar sind, angeordnet sind.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemitter (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′) jeder Gruppe von Spektralbändern in bevorzugt winkelgleichen Positionen auf mindestens einem Kreis oder auf einer Mehrzahl ineinander konzentrischer Kreise am Trägerkörper (352) bzw. in Ausnehmungen desselben angeordnet sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß von einem einzelnen Lichtemitter (353) jeweils eines Spektralbandes bzw. eines Breitband-Lichtemitters (354), bei letzterem unter Zuhilfenahme von vorzugsweise Filtern (355), mehrere Lichtleiter (356) ausgehen und deren Lichtemissionsenden (351′′) im oder am Trägerkörper (352) zu einer Gruppe (357) jeweils gleicher Spektralbänder angeordnet sind.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemitter (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′) im wesentlichen in konzentrischen Kreisen um die Mikroskopoptik (301) angeordnet sind.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemitter (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′) im wesentlichen stochastisch um die Mikroskopoptik (301) angeordnet sind.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei verschiedene Gruppen von hinsichtlich ihrer jeweiligen Spek­ tralcharakteristik, insbesondere des ihnen zugeordneten Spektralbandes, unter­ einander gleichartigen Lichtemittern (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′) vorgesehen sind.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemitter (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′) jeweils einer der ge­ nannten Gruppen einem vorgegebenen geometrischen Muster bzw. einer gewünschten Ausleuchtungs-Topographie entsprechend, vorzugsweise jedoch jeweils auf einem um die Mikroskopoptik (301) konzentrischen Kreis angeordnet sind.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne der Lichtemitter (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′) oder jede der von ihnen gebildeten Gruppen mit mindestens einer, gegebenenfalls außerhalb des Unterwassergehäuses (100), angeordneten Energieversorgungs- (601) und Steuer­ einrichtung (600) über entsprechende Leitungen verbunden und von denselben zur Regelung der jeweiligen Emissionsintensität individuell ansteuerbar ist.

24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemitter (351) mit Gasentladungsemittern, Festkörperstrahlern, Licht­ emissionsdioden (LED), Laserdioden und/oder Bioluminiszenz-Emittern gebildet sind.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemitter (351) bzw. Lichtemissionsenden (351′′), vorzugsweise mehrere Lichtemitter bzw. Lichtemissionsenden einer jeweils spektralbandspezifischen Gruppe gekoppelt, innerhalb von Ausnehmungen, Rahmen od. dgl. des Trägerkörpers (352) axialverschieblich verstellbar ausgebildet sind.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Bildempfangs- und Aufnahmeeinrichtung, insbesondere Videosensor und/oder Bildwandler, bevorzugt optoelektronischen Bildwandler, umfaßt, welche(r) eine im jeweiligen Spektralbereich das Licht mindestens zweier unterschiedlicher, voneinander getrennter Spektralbänder produzierenden Lichtemittern (351), durch elektronisch gesteuerte Empfindlichkeitsregelung ausgleichende und/oder der Licht­ emitter (351) angepaßte bzw. anpassungsgesteuerte Umwandlungs-Charakteristik aufweist.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in der (Objektiv-)Abbildungsebene des Mikroskops (300) die Bildempfangsfläche eines Videosensors (330) und/oder Bildumwandlers angeordnet ist, welchem mindes­ tens eine, bevorzugt rechnergestützte, Bild-Umwandlungs-, -aufnahme, -ver- und/oder -be-arbeitungs- und/oder -wiedergabe- und -speicher-Einrichtung zu­ bzw. nachgeordnet ist.

28. Verfahren zur Untersuchung von Wasserproben mit mikroskop-optischen, Erfassungs-, Meß-, Beobachtungs- und/oder Abbildungssystemen bzw. -techniken, insbesondere mittels Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für eine in-situ-Unterwasseruntersuchung eine in-situ entnom­ mene Wasserprobe mit geringer Schichtdicke lichtbeaufschlagt wird, und mittels Mikroskop (300) ein vergrößertes Bild derselben gebildet und einer Direktbeobach­ tung und/oder Beobachtungs-, Meßwerterfassungs-, Aufnahme-, Auf- bzw. Verarbei­ tungs- und/oder Speicher-Einrichtung zugeführt wird und daß zur Erreichung von scharfen Abbildungen aus mindestens zwei Flächen bzw. Ebenen unterschiedlicher Tiefenlagen einer Wasserprobe (50) dieselbe unter Vermeidung von einer anfänglichen Basis-Einstellung nachgeordneten, weiteren Einstellung(en) bzw. Justierung(en) - bevorzugterweise gleichzeitig - mit Licht von mindestens zwei voneinander unter­ schiedlichen und voneinander - zumindest im wesentlichen - isolierten Wellenlängen­ bereichen, insbesondere Wellenlängenbändern, beaufschlagt wird und die vom opti­ schen System - bevorzugt nach entsprechender Basis-Scharfstellung - gebildeten Bilder aus den mindestens zwei Tiefenlagen der Wasserprobe (50) - zumindest im wesentlichen bzw. bevorzugt - gleichzeitig in einer Abbildungsfläche, insbesondere -Ebene, abgebildet und einer Direktbeobachtung und/oder einer Beobachtungs-, Meß­ werterfassungs-, Aufnahme-, Auf- bzw. Verarbeitungs- und/oder Speicher-Einrich­ tung (700) zugeführt werden.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zu unter­ suchende und/oder abzubildende Wasserprobe (50) mit Licht von mindestens zwei voneinander unterschiedlichen und isolierten Wellenbändern aus dem Ultraviolett-, Visible- und/oder Infrarotbereich beaufschlagt wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus jeweils mindestens zwei Wellenbändern unterschiedlicher Lage im Wellenlängenspektrum beaufschlagt wird, deren Maxima- Lagen voneinander mindestens so weit voneinander entfernt sind, wie das jeweilige arithmetische Mittel der Summe von deren Halbwertsbreiten beträgt.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus jeweils mindestens zwei Wellenbändern unterschiedlicher Lage im Wellenlängenspektrum beaufschlagt wird, welche einander, auf Leistung bzw. Energie des einzelnen Bandes bezogen, um höchstens 20%, vor­ zugsweise um maximal 10%, überschneiden.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus jeweils mindestens zwei Wellenbändern unterschiedlicher Lage im Wellenlängenspektrum beaufschlagt wird, deren Halb­ wertsbreiten jeweils 2 bis 25 nm, bevorzugt 2 bis 10 nm, insbesondere 3 bis 5 nm, betragen.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus jeweils mindestens zwei Wellenbändern unterschiedlicher Lage im Wellenlängenspektrum beaufschlagt wird, welches Licht hinsichtlich seiner räumlichen Homogenität jeweils optimiert ist.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus jeweils mindestens zwei Wellenbändern unterschiedlicher Lage im Wellenlängenspektrum beaufschlagt wird, das mindestens zwei unterschiedlich spektralbandspezifischen Lichtemittern, insbesondere LED- und/oder Laser-Dioden - und/oder Gasentladungs-Strahlern, entstammt.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus jeweils mindestens zwei Wellenbändern unterschiedlicher Lage im Wellenlängenspektrum beaufschlagt wird, das einer Mehr­ zahl von das Objekt be- und/oder durchstrahlenden Einzel-Lichtquellen geometrisch gleichmäßiger Anordnung um die optische Achse und/oder aus mindestens zwei kon­ zentrisch um die optische Achse angeordneten, ringartigen bzw. toroiden Lichtemittern entstammt.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserprobe (50) mit Licht aus einer Mehrzahl voneinander isolierter Spek­ tralbänder beaufschlagt wird, deren jeweilige Einzelintensitäten, bevorzugt rechner­ gestützt, gesteuert, einander angeglichen und/oder an die Spektralcharakteristik des optischen, insbesondere mikroskop-optischen, Systems und/oder der Bildempfangs- und Aufnahme-Einrichtung, insbesondere Videosensors, CCD-Sensors und/oder Bildwandlers, angepaßt werden.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dem Videosensor und/oder Bildwandler zu- bzw. nachgeordneter Bild-Auf- und -Verarbeitungs- und/oder Wiedergabe-Einrichtung, die von den einzelnen Kompo­ nenten bzw. vom Gesamtsystem von Mehrspektralband-Lichtemittern, Objekt, Optik und/oder Bild-Empfangs- und -Aufnahme-Einrichtung generierten Bildpunkt­ intensitäts- und/oder spektralen Übertragungs-Fehler mittels, bevorzugt rechner­ gestützter, Steuereinrichtung ausgeglichen werden.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der der Bildempfangs- und Aufnahmeeinrichtung zu- bzw. nachgeordneten Bildumwandlungsvorrichtung bzw. Bildverarbeitungseinrichtung und/oder Bild­ bearbeitungseinrichtung, die gleichzeitig mittels Licht von einer Mehrzahl von voneinander isolierten Spektralbändern generierten Bilder aus einer entsprechenden Mehrzahl von Tiefenlagen der Wasserprobe als dreidimensionale Abbildung derselben in die Bild-Wiedergabe- und/oder -Speicher-Einrichtung eingebracht und ausgegeben und/oder gespeichert werden.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbilder jeder der einem bestimmten Spektralband entsprechenden Ebenen in den verschiedenen Tiefenlagen des zu untersuchenden und/oder abzubildenden Ob­ jektes durch sequentielle Lichtbeaufschlagung bzw. Beleuchtung und/oder sequentielle Abtastung od. dgl. an der Aufnahme-Sensorfläche des Videosensors od. dgl. sequentiell einzeln aufgenommen und/oder gespeichert werden und diese Einzelbilder der ver­ schiedenen Tiefenlage-Ebenen durch Bildauf-, -be- und/oder -speicher-Einrichtung abgegeben werden.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Flutung der Probenkammer mit einer in-situ-Wasserprobe durch synchronen Parallel-Lauf eines sich in einer Probenzuführung und eines sich in einer Probenab­ führung befindlichen Fluid-Förderorgans, insbesondere Pumpe, bewerkstelligt wird.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinhaltung und/oder Säuberung der Probenkammer, und insbesondere von deren Innenwandungen, sowie weiters des Fluid-Förder- und -Leitungssystems sowie gegebenenfalls vorhandenen Einlauf- und Auslaufkammern od. dgl. durch periodisch förderrichtungs-alternierenden Parallellauf einlaß- und auslaßseitiger Fluid­ förderorgane bewerkstelligt wird, wobei Ventile, Öffnungen, Förderorgane u. dgl. eine gleichmäßige laminare (nicht turbulente), Ablagerungen verhindernde Strömung gewährleistende Gestaltung bzw. Konstruktion aufweisen.