Phasencontrast

Phasencontrast (auch Phasenkontrast oder engl. phase contrast) bezeichnet Verfahren zur Sichtbarmachung von licht- oder teilchenoptischen Phasenverschiebungen in transparenten, neutraldichten Proben, die im Intensitätsbild sonst kaum Kontrast zeigen. Am bekanntesten ist der von Frits Zernike entwickelte Phasenkontrastmikroskopieansatz, für den er 1953 den Nobelpreis erhielt.

Prinzip: Unterschiedliche Teile einer Probe verzögern die Wellenfront leicht (Phasenverschiebung). Durch spezielle Optik — annulare Beleuchtung und eine Phasenplatte im Rückfokalraum des Objektivs — werden diese Phasenverschiebungen in Helligkeitsunterschiede umgewandelt. Typischerweise wird ein Teil des beugungsfreien Lichts um ±π/2 phasenverschoben und gegebenenfalls gedämpft, sodass Interferenz mit dem von der Probe gestreuten Licht Intensitätskontraste erzeugt.

Anwendungen: Phasenkontrast wird vor allem in der biologischen Mikroskopie eingesetzt, um lebende, ungefärbte Zellen, Gewebeschnitte, Mikroorganismen und Prozesse in vitro zu beobachten. Varianten und verwandte Techniken finden sich in der Elektronenmikroskopie (phase-contrast TEM), bei Röntgen- und Neutronenstrahlen sowie in der Phasenbildgebung der Magnetresonanztomographie.

Vorteile und Grenzen: Phasenbildgebung erlaubt Kontrast ohne Färbung und minimale Probevorbereitung. Einschränkungen sind Halo‑ und Schattierungsartefakte, begrenzte quantitative Aussagekraft und Abhängigkeit von genauer Ausrichtung der Optik. Moderne Alternativen wie differentielle Interferenzkontrastverfahren und quantitative Phasenmikroskopie ergänzen traditionelle Methoden.