Phasenplatte

Eine Phasenplatte ist ein optisches oder elektronisches Bauelement, das der durchgelassenen Strahlung eine räumlich variierende Phasenverschiebung verleiht. Durch das Hervorheben von Phasenunterschieden im Objekt ermöglicht sie die Umwandlung von Phaseninformationen in Bildkontrast, ohne dass dafür Farbstoffe oder schwere Stainings nötig sind.

Prinzipiell wird eine Phasenplatte in der Regel in der Pupillen- bzw. Fourier-Ebene eines Abbildungssystems platziert. Durch Materialdicke, Brechungsindex oder lokale Potentialunterschiede entsteht eine spezifische Phasenverschiebung zwischen ungestreuter Strahlung und gestreutem Anteil. Eine konstante Phasenverschiebung von etwa π/2 wird häufig angestrebt, um Phasenkontraste sichtbar zu machen.

Typen lassen sich grob nach Anwendungsgebiet unterscheiden. In der Lichtmikroskopie ist die Zernike-Phasenplatte verbreitet, die einen winzigen zentralen Bereich mit veränderter Dicke besitzt, wodurch eine Phasenverschiebung erzeugt wird und der Phasenkontrast sichtbar wird. In der Elektronenmikroskopie kommt die Volta-Phasenplatte zum Einsatz, deren dünner Kohlenstofffilm durch ein lokales elektrochemisches Feld eine Phasenverschiebung erzeugt und so den Kontrast besonders bei dünnen, ungefähbten Proben erhöht.

Zu den Anwendungen zählen die Kontrastverbesserung bei der Beobachtung lebender Zellen und anderer transparenter Strukturen in der Lichtmikroskopie sowie die verlustarme Abbildung feiner Strukturen in der Transmissionselektronenmikroskopie. Nachteile sind Empfindlichkeit gegenüber Abbildungsfehlern, Drift und spektrale Abhängigkeit sowie Herstellungs- und Justierungsprobleme.

Historisch leitete Frits Zernike 1934 die Phasenkontrastmikroskopie durch das Prinzip der Phasenplatte ein; in der Elektronenmikroskopie wurden Volta-Phasenplatten in den 2000er-Jahren eingeführt und verbreitet.