Skript

PHASENKONTRASTMIKROSKOP
Das Phasenkontrastmikroskop von Zernike (1934) gestattet, lebende Objekte mit
Hilfe des Mikroskops bei großer Beleuchtungsapertur (d.h. bei hoher Auflösung)
kontrastreich abzubilden, ohne sie durch Farbstoffe anzufärben und damit zu
verändern.
Der Phasenunterschied zwischen dem Licht, das das Objekt durchlaufen hat,
gegenüber dem am Objekt vorbeigehenden Untergrundlicht wird dabei zur
Erzeugung eines Kontrastes ausgenutzt. Man verändert das Untergrundlicht in
Phase und Amplitude so, daß es im reellen Zwischenbild das vom Objekt
veränderte Licht, das zu einem Bild des Objektes gesammelt wird, möglichst
auslöscht. Dadurch erscheint das Objekt dunkel auf hellem Grund: „positiver
Phasenkontrast“. Man kann das Untergrundlicht auch so verändern, daß das Objekt
hell auf dunklem Grund erscheint: „negativer Phasenkontrast“.
Voraussetzung ist, daß irgendwo im Strahlengang das Untergrundlicht getrennt von
dem vom Objekt beeinflußten Licht verändert werden kann. Bei der Köhler´schen
Beleuchtungsanordnung ist das in der hinteren Brennebene des Objektivs der Fall:
dort wird das Untergrundlicht gesammelt (weil es parallel einfällt) und ergibt ein
stark verkleinertes Bild der Aperturblende des Kondensors und der in dieser Blende
abgebildeten Lichtquelle. Das auf das Objekt treffende Licht ist dagegen nicht mehr
parallel, sondern wird vom Objekt gebeugt und gestreut und geht von ihm divergent
aus. Deshalb wird es erst weit hinter der Brennebene des Objektivs, nämlich in der
Ebene des reellen Zwischenbildes, gesammelt und erfüllt in der hinteren
Brennebene des Objektivs einen großen Querschnitt. Hier also kann das
Untergrundlicht, das nur einen sehr kleinen Teil der Brennebene ausfüllt (reelles,
stark verkleinertes Bild der Kondensor-Aperturblende), verändert werden, ohne daß
gleichzeitig das Objektlicht wesentlich beeinflußt wird.
Man bringt hier eine Platte aus optisch dichtem Material (Gipskristall in Form und
Größe des Bildes der Kondensor-Aperturblende) so an, daß dieses Bild von der
Platte abgedeckt wird. Das Untergrundlicht muß also vollständig diese Phasenplatte
durchlaufen. Die Dicke der Platte wird so bemessen, daß die Phase des
Untergrundlichtes beim Durchlaufen dieser Platte um so viel verschoben wird, daß
die Differenz zu dem ebenfalls in der Phase verschobenen Objektlichts möglichst
genau 180° beträgt. Wenn nun außerdem durch Grautönung der Phasenplatte die
Amplitude des Untergrundlichtes der des Objektlichtes angepaßt wird, löscht es im
rellen Zwischenbild das Objektlicht vollständig aus, d.h., daß Objekt erscheint
schwarz auf hellem Untergrund.
Das kann streng genommen, nur bei einer Wellenlänge des Lichtes erreicht werden.
Dicke und Grautönung der Phasenplatte müßten den verschiedenen Dicken und
Dichten der verschiedenen Objekte jeweils angepaßt werden, um eine vollständige
Auslöschung und damit maximalen Kontrast zu erhalten. Zernike hat tatsächlich mit
auswechselbaren Platten gearbeitet. Es hat sich aber gezeigt, daß man in der
Praxis Dicke und Grautönung der Phasenplatte auf mittlere Werte der in Frage
kommenden Objekte abstimmen kann und dann für die meisten Objekte mit einer
Platte auskommt.
Eine ringförmige Kondensor-Aperturblende ist für das Phasenkontrastverfahren aus
verschiedenen Gründen viel günstiger als eine kreisförmige, die durch die übliche
Irisblende gebildet wird. Ihr Durchmesser wird - je nach Objektiv - so groß wie
möglich gewählt, denn er bestimmt die Beleuchtungsapertur und beeinflußt damit
die Auflösung. Mehrere solcher Ringblenden mit verschiedenen Durchmessern
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