4Pi-Mikroskop

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Ein 4Pi-Mikroskop ist eine Variante des konfokalen Mikroskops, das eine höhere Auflösung besitzt als die bei normalen konfokalen Mikroskopen übliche Auflösung von 200 nm in lateraler und 500 – 700 nm in axialer Richtung. Das 4Pi-Mikroskop hat sowohl lateral als auch axial ein Auflösung von ca. 100 nm. Es wurde Anfang der 90er Jahre am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen in der Arbeitsgruppe von Stefan Hell entwickelt.

Die Steigerung der Auflösung wird durch die Verwendung von zwei Objektiven erreicht, die die Probe sowohl von zwei Seiten beleuchten als auch das Licht von zwei Seiten einsammeln. Der Raumwinkel $Ω$ , der für Beleuchtung und Detektion verwendet wird, erhöht sich auf diese Weise. Rein theoretisch könnte pro Objektiv Licht aus einem Halbraum, also aus dem Raumwinkel von $Ω = 2π$ , eingesammelt werden, so dass mit zwei Objektiven Licht aus dem gesamten Raum ( $Ω = 4π$ ) eingesammelt werden kann. Moderne Mikroskopobjektive haben jedoch nur einen maximalen Öffnungswinkel, der einem Raumwinkel von $\Omega\approx\pi$ entspricht.

4Pi-Mikroskopie ist für Anwendungen in der Zellbiologie geeignet, da hier viele Strukturen in der Größe von 100 nm liegen. Insbesondere dreidimensionale Rekonstruktionen der Zelle können deutlich verbessert werden. Dies wurde auch von kommerziellen Herstellern von konfokalen Mikroskopen erkannt, die 4Pi-Mikroskope in ihre Palette aufgenommen haben.