Das Unsichtbare sichtbar machen

Am 8. Oktober ist der Welttag des Sehens. Zu diesem Anlass möchten wir Erfindungen erkunden, die das sonst Unsichtbare sichtbar machen.

Am 8. Oktober ist der Welttag des Sehens. Zu diesem Anlass möchten wir Erfindungen erkunden, die das sonst Unsichtbare sichtbar machen.

Wir leben in einer Welt, in der das Sehen der wichtigste Sinn ist. Vom Bildschirm zum Straßenschild würden viele Gegenstände, die uns tagtäglich umgeben, ihre Aufgabe verlieren, wenn wir sie nicht sehen könnten. Dabei gibt es mehr Dinge, die wir nicht sehen, als Dinge, die wir sehen. Sei es sehr Kleines, wie Viren und Bakterien oder sehr weit Entferntes, wie die Himmelkörper anderer Galaxien.

Eine besondere Herausforderung für das Sehen sind raue Umgebungen mit hohen Temperaturen, gefährlichen oder chemisch flüchtigen Stoffen, die für den Menschen nicht zugänglich sind aber auch nicht die Installation von Elektronik erlauben. Verschiedene Industriezweige benötigen den Blick an eben diese Orte.

Tokamak-Fusionsreaktoren, zum Beispiel, nutzen ein starkes Magnetfeld in Ringform, um heißes Plasma einzuschließen. Das stellt eine sehr schwierige Umgebung für die Bildgebung dar, da das Magnetfeld der großen Reaktoren die Bilder auf einer herkömmlichen Digitalkamera löscht. Ein weiteres Beispiel sind Stahlwerke, in denen die hohen Temperaturen Kunststoff schmelzen und den ordnungsgemäßen Betrieb von Kameras unmöglich machen. Dennoch ist es notwendig zu prüfen, ob mit automatischen Kränen transportiertes, flüssiges Eisen verschüttet wird.

Hier können Bildleiter eine flexible, aber trotzdem robuste Lösung bieten. Sie können in enge Räume geführt werden und hohen Temperaturen sowie gefährlichen Chemikalien standhalten. Gleichzeitig interferieren sie weder mit Elektrizität noch mit Magnetfeldern. So können die vollständig optischen Fasern weite Entfernungen überbrücken und die Lücken zwischen Kamera und einem abzubildenden Bereich schließen.

Diese Bildleiter bestehen aus abertausenden hauchdünnen Glasfasern, wobei jede einzelne Faser exakt einen Bildpunkt leitet. Damit ein gesamtes Bild transportiert werden kann, müssen die Fasern am Anfang und am Ende des Bündels genau gleich angeordnet sein.

Dank an beiden Enden eines Bündels gleich angeordneten Glasfasern können Bilder transportiert werden.
Tokamak-Reaktoren stellen eine sehr schwierige Umgebung für die Bildgebung dar.

Dieses Konzept findet Anwendung in zahlreichen Gebieten. So sind auch in Endoskopen Bildleiter verbaut, die Bilder aus dem inneren des Körpers transportieren und für den Arzt sichtbar machen. Dabei haben Glasfasern den Vorteil, dass sie Temperaturen bis zu 350°C standhalten und leicht desinfiziert werden können. Außerdem sondern sie keine Stoffe ab weswegen sie biokompatibel sind.

Ein anderes Anwendungsbeispiel findet sich bei Polizeieinsätzen. Denn Glasfasern sind auch in Nachtsichtgeräten verbaut und helfen dabei in der Dunkelheit zu sehen: In der Regel arbeitet ein Nachtsichtgerät mit Restlichtverstärkung. Dabei wird das restliche Licht, das in einem dunklen Raum noch vorhanden ist, in Elektronen umwandelt. Bei diesem Prozess ergibt sich ein Bild, das auf dem Kopf steht – Nicht gerade praktisch bei der Jagd auf Verbrecher.
Hier können sogenannte Inverter Abhilfe verschaffen, Bildleiter, die Bilder umdrehen. Wieder ist die Anordnung der Glasfasern entscheidend: Anstatt parallel zueinander zu verlaufen, kreuzen sich hier die Glasfasern.

Von der Brille über die Glühbirne zum Mikroskop – Viele Gegenstände helfen uns im Alltag zu sehen. Die etwas kniffligeren Anwendungen übernehmen Glasfasern.

08. Oktober 2020

Kontakt

Dr. Haike Frank
Lighting & Imaging
SCHOTT AG

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