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Darstellung: Konstruktion eines Phasenkontrast-Mikroskops 1. Okular, 2. Bildebene, 3. Spek- tren verschiedener Ordnung in der hinteren Brennebene, 4. Pha- senplatte, 5. Objektiv, 6. Objekt, 7. Kondensator
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3. 2. 1. 0. 1. 2. 3. • • • ra, • • • 3 Zur Fortbildung
Aktuelle Medizin DEFINITIONEN
Phasenkontrast-Mikroskopie
Das konventionelle Mikroskop macht Amplituden- oder Absorp- tionsobjekte sichtbar; Objekte, die das durchgehende Licht verschie- den stark absorbieren, das heißt, dunkler oder heller sind, die die Am- plitude der Lichtwellen ändern. Ob- jekte dagegen, die gleichmäßig durchsichtig sind und damit die Am- plituden nicht verschieden stark schwächen, bleiben im gewöhnli- chen Mikroskop unsichtbar, auch wenn sie nicht homogen und ein- heitlich sind und Strukturen enthal- ten, zum Beispiel verschiedenen Brechungsindex bei gleicher Dicke oder bei gleichen Brechzahlen Dik- kenunterschiede aufweisen, wie zum Beispiel ein durchsichtiges Bakterium in einem durchsichtigen Medium. Diese Objekte werden vom Auge und von der Photoemulsion nicht wahrgenommen, weil diese Detektoren nur für Amplituden emp- findlich sind, das durchgehende Licht aber nur in seiner Phase geän- dert wird. Deshalb bezeichnet man diese Objekte auch als Phasen- oder Verzögerungsobjekte.
Zur Abbildung von Verzögerungsob- jekten mit genügendem Kontrast gibt es zwei Wege:
• Man verwandelt das Verzöge- rungsobjekt in ein Absorptionsob- jekt, indem man es färbt. Dies ist das klassische Verfahren, man greift al- so am Objekt selbst ein. Dies ist aber ein relativ massiver Eingriff in das Objekt, der Leben oft tötet.
• Man kann aber auch nicht am Objekt selbst, sondern in den Abbil- dungsstrahlengang des Mikrosko- pes eingreifen. Neben Schlierenver- fahren und der Dunkelfeldbeleuch- tung geschieht das bei den Phasen-
kontrastverfahren.
Phasenkontrastverfahren dienen zur Sichtbarmachung von Phasenobjek- ten, von nicht absorbierenden Ob- jekten, die nur die Phase der Licht- wellen ändern.
Zum Verständnis der Phasenkon- trastverfahren muß man sich das
Wesen der Abbildung beleuchteter Objekte im Mikroskop ins Gedächt- nis rufen. Von dem Mikroskopobjek- tiv wird zunächst in der Brennebene ein Bild der Lichtquelle erzeugt, die primäre Abbildung. Ein in den Strah- lengang gebrachtes mikroskopi- sches Objekt verändert das Bild der Lichtquelle, indem es ein Beugungs- bild der Lichtquelle in der oberen Brennebene erzeugt, das aus einem Hauptbild und zahlreichen Neben- bildern besteht, dem Spektrum 0.
Ordnung und den Seitenspektren
höherer Ordnung. Diese Spektren interferieren wieder miteinander zu dem sekundären Bild, dem Bild des Objekts in der Objektebene.
Das Phasenkontrastverfahren be- ruht auf der Tatsache, daß bei den Verzögerungsobjekten die vom Hauptbild der Lichtquelle, dem Spektrum 0. Ordnung, ausgehenden Wellen gegenüber den von den Ne- benbildern ausgehenden eine Pha- senverschiebung von 90° haben. Än- dert man durch eine künstliche Pha- senverschiebung zwischen den das sekundäre Bild aufbauenden Spek- tren im Abbildungsstrahlengang des Mikroskopes diese Phasenbezie- hung zwischen dem Spektrum 0.
und den Spektren höherer Ordnung, erhält man eine kontrastreiche Ab- bildung einer an sich kontrastarmen Struktur.
Zur praktischen Durchführung wird einfach eine sogenannte Phasen- platte in den Strahlengang des Mi- kroskopes eingebracht. Dies ist eine Glasplatte in der oberen Brennebe- ne des Mikroskopobjektivs, die am Ort des Spektrums 0. Ordnung eine Erhöhung oder Vertiefung trägt, die eine 90°-Phasenverschiebung verur- sacht. Damit werden die Seiten- spektren um 90° relativ zum Spek- trum 0. Ordnung in Phase gedreht.
Auf diese Weise kann man das Bild eines Phasenobjektes in ein Ampli- tudenobjekt umwandeln, d. h. das bisher unsichtbare Phasenobjekt sichtbar machen.
Das Phasenkontrastverfahren stellt heute die beste Möglichkeit dar, Struktureinzelheiten in einer leben- den, ungeschädigten Zelle erkenn- bar zu machen, und entsprechend zogen gerade Medizin und Biologie Nuten aus dem Phasenkontrastver- fahren, da mit diesem Verfahren zum Beispiel Kokken, Spirochäten, rote und weiße Blutkörperchen, Chromosomen, Spermien und Pilze besser als mit jedem anderen Ver- fahren lebend beobachtet werden können. A. Habermehl
Literatur
Wolter, H.: Das Phasenkontrastverfahren und seine Anwendung, Fortschr. chem. Forsch. 3, 1 (1954).
774 Heft 13 vom 30. März 1978 DEUTSCHES ÄRZTEBLATT
