Phasenkontrast-Lichtmikroskope

Die Hellfeldmikroskopie liefert normalerweise nur ein kontrastarmes Bild vieler transparenter biologischer Präparate und es sind nur wenige Details zu erkennen. Eine Möglichkeit, den Kontrast bei der Hellfeldmikroskopie zu erhöhen, ist die Verwendung von selektiven Färbungen. Diese Farben sind jedoch oft toxisch für lebende Zellen. Mit einem Phasenkontrast-Lichtmikroskop können die Strukturen vieler Arten von biologischen Präparaten mit einem größeren Kontrast betrachtet werden, ohne dass die Probe eingefärbt werden muss. Dieses Kontrastverfahren macht sich die unterschiedliche optische Dichte der Strukturen einer Probe zu Nutze, die zu einer Phasenverschiebung des Lichts führen, das mit der Probe und ihren Strukturen in Kontakt tritt.

Leica Mikroskope ermöglichen Phasenkontrast-Untersuchungen für die Untersuchung von Zellen oder Geweben in zahlreichen biowissenschaftlichen Anwendungen und in der Forensik. Das Phasenkontrastverfahren kann auch für bestimmte material- und geowissenschaftliche Anwendungen eingesetzt werden.

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Was ist das Phasenkontrastverfahren?

Das Phasenkontrastverfahren ist ein optisches Kontrastverfahren für die Mikroskopie, das nicht eingefärbte Strukturen in den Zellen biologischer Präparate sichtbar macht. Zellstrukturen, die mit Hellfeldbeleuchtung transparent erscheinen, können im Phasenkontrastverfahren kontrast- und detailreich dargestellt werden. Unterschiede in der optischen Dichte von Zellstrukturen können dazu führen, dass das Licht beim Durchgang durch das Medium eine Phasenverschiebung erfährt. Dieses Phänomen ist die Grundlage des Phasenkontrastverfahrens. Dies hat zur Folge, dass optisch dichtere Strukturen dunkler erscheinen als optisch weniger dichte.

Für welche Anwendungsbereiche sind Phasenkontrastmikroskope geeignet? Welche Probenarten können Sie visualisieren?

Mit einem Phasenkontrastmikroskop werden am häufigsten biologische Proben und Gewebe betrachtet. Eine große Vielfalt biologischer Proben, von fixierten Proben bis hin zu lebenden Zellen und Geweben, lassen sich mithilfe des Phasenkontrastverfahrens gut darstellen. Beispiele finden Sie in den Artikeln: Phasenkontrast und Optische Kontrastverfahren

Wie funktioniert ein Phasenkontrastmikroskop?

Ein Phasenkontrastmikroskop ähnelt einem herkömmlichen Weitfeldmikroskop, nur dass es eine ringförmige Blende und eine Viertellamda-Phasenplatte (λ/4) verwendet. Die Ringblende befindet sich zwischen der Lichtquelle und der Kondensorlinse sowie der Phasenplatte nach dem Objektiv, innerhalb der Mikroskopoptik. Ringförmiges Licht, das durch die Blende gelangt, wird vom Kondensor auf die zu betrachtende biologische Probe fokussiert.

Teile des ringförmigen Lichts werden an optisch dichten Strukturen der Probe abgelenkt und erfahren eine negative Phasenverschiebung von etwa λ/4. Dieses phasenverschobene, gebeugte Licht trifft nicht auf die λ/4-Platte. Im Gegensatz dazu trifft der Teil des ringförmigen Lichts, der direkt und ohne Ablenkung durch die Probe gelangt, auf die Phasenplatte, was eine positive λ/4-Phasenverschiebung bewirkt. Da der Gesamtunterschied in der Phasenverschiebung zwischen dem Licht, das von den Strukturen der Probe gebeugt wird, und dem Licht, das die Phasenplatte durchläuft, etwa λ/2 beträgt, kommt es zu destruktiven Interferenzen. Folglich erscheinen optisch dichtere Strukturen dunkler als solche mit geringerer optischer Dichte.

Weitere Details finden Sie in folgendem Artikel: Phase Contrast

MDCK-Zellen, Hellfeldmikroskopie MDCK-Zellen, Phasenkontrastmikroskopie

Nutzung von Phasenverschiebungen für die Erzeugung von Bildern

Häufig gestellte Fragen zu Phasenkontrastmikroskopen

Show answer Wann erfand Frits Zernike das Phasenkontrastmikroskop?

Die Phasenkontrastmethode für die Mikroskopie wurde in den 1930er Jahren von dem niederländischen Physiker Frits Zernike entwickelt. Nach 1942 wurde sie zu einer weit verbreiteten Mikroskopietechnik. 1953 wurde Zernike mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Weitere Details finden Sie in folgendem Artikel: Eine kurze Geschichte der Lichtmikroskopie – Vom mittelalterlichen Lesestein bis zur Superauflösung & Phasenkontrast

Show answer Hellfeldlichtmikroskop vs. Phasenkontrast-Lichtmikroskop: Was ist der Unterschied?

Ein Phasenkontrastmikroskop ähnelt einem herkömmlichen Hellfeldmikroskop, verwendet aber eine ringförmige Öffnung vor der Lichtquelle und eine Viertelwellen-Phasenplatte hinter der Objektivlinse.  Weitere Informationen finden Sie im Artikel: Phasenkontrast

Show answer Können Phasenkontrastmikroskope mit einer Kamera verwendet werden?

Ja, ein Phasenkontrastmikroskop kann mit einer Kamera zur Aufzeichnung von Bildern ausgestattet werden, die mit der Kontrastmethode betrachtet wurden.

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