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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum punktweisen Abtasten eines Objektes mit einem scharfgebündelten Lichtstrahl mit Hilfe von Einrichtungen zum Ablenken des Strahles relativ zum Objekt, wobei die vom Objekt reflektierte bzw. gestreute Energie tube ; einden photoelektrischen Wandler, gegebenenfalls nach Verstärkung, einer optischen Anzeigeeinrichtung zugeführt wird.
Es ist bekannt, dass mit Hilfe von Elektronenrastermikroskopen nicht nur eine starke Vergrösserung, sondern auch eine grosse Schärfentiefe erzielbar ist. Eine derartige Schärfentiefe liess sich bisher mit herkömmlichen Mikroskopen, bei denen an Stelle der Elektronenstrahlen eben Licht verwendet wird, nicht erzielen. Es ist zwar auch bekannt, sichtbares Licht zum punktweisen Abtasten eines Objektes zu verwenden, doch tritt dabei das Problem auf, wie man die reflektierte bzw. gestreute Energie in ein sichtbares Bild umwandelt. Zwar steht hiezu die Technik des Fernsehens zur Verfügung, doch sind die dazu erforderlichen Apparaturen verhältnismässig kostspielig bzw. störungsanfällig und benötigen viel Platz. Anderseits erreichen die bekannten sogenannten Flying-Spot-Mikroskope nur eine geringe Schärfentiefe.
Erfindungsgemäss werden all diese Probleme dadurch gelöst, dass der Abtaststrahl in bevorzugter, an sich bekannter Weise ein Laserstrahl ist, dass die Einrichtungen zur Ablenkung des Strahles zweckmässig von schwingenden oder rotierenden Prismen bzw. Spiegeln gebildet sind, und dass zwischen den optischen Ablenkeinrichtungen und dem Objekt ein Strahlenteiler, z. B. ein teildurchlässiger Spiegel, vorgesehen ist, der einen Teil des Abtaststrahles einem Beobachtungs- bzw. Projektionssystem zuführt, wobei im Beobachtungs- bzw.
Projektionssystem eine, zum Modulieren des vom Strahlenteiler ausgespiegelten Lichtes dienende Lichtmodulationseinrichtung vorgesehen ist, welche, gegebenenfalls über einen Verstärker vom Ausgang des photoelektrischen Wandlers gesteuert ist. Auf diese Weise wird eine Einrichtung geschaffen, mit Hilfe derer eine grosse Schärfentiefe erzielbar ist, ohne dass zum Umsetzen in ein sichtbares Bild ein grosser Aufwand erforderlich ist, so dass die Vorteile von Elektronenmikroskopen mit denen von Lichtmikroskopen, kombiniert werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung zweier in den
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geringer ist. Mit Hilfe des Vertikal-Ablenkprismas--6-wird die Zeilenablenkung erzielt. Je näher die beiden Spiegelprismen zueinander angeordnet sind. umso kleiner braucht das Vertikal-Ablenkprisma-6--nur gebaut
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--4-- nocherwähnt, dass die beiden Spiegelprismen--4, 6--nur als Beispiel für eine optische Ablenkeinrichtung stehen, andere Arten solcher Ablenkeinrichtungen sind aber aus dem Stande der Technik, beispielsweise in der Kinotechnik zum optischen Ausgleich für die Bildfeldwanderung bei kontinuierlich angetriebenen Filmen, bekannt. So können an Stelle von Spiegelprismen auch durchsichtige Glasprismen zum Ablenken des Laserstrahles--2--verwendet werden.
In jedem Falle wird aber der Lichtstrahl --2-- zeilenweise über eine vorbestimmte Fläche geführt.
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--8-- wirdSpiegel --8-- und fällt auf ein zu beobachtendes Objekt das nun durch die Bewegung der Prismen --4, 6--punkt-bzw. zeilenweise abgetastet wird. Eine solche Abtastung findet ja auch beim Elektronenrastermikroskop statt, doch werden dabei die Objekte im Hochvakuum abgetastet, so dass dieses Mikroskop für eine ganze Reihe von Anwendungsfällen ausscheidet. Vor allem ist es nur für sehr kleine Objekte geeignet, wogegen es für grössere Objekte nicht anwendbar ist. Gerade für solche Anwendungsfälle eignet sich jedoch die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung. Auch ist es mit Hilfe des Elektronenmikroskops unmöglich, lebende Objekte zu beobachten, die ein vorbestimmtes Medium voraussetzen.
Hier handelt es sich beispielsweise um das Kristallwachstum, um Zellteilungen und andere dynamische Vorgänge, die mit geringerer Geschwindigkeit ablaufen. Zwar kann mit der dargestellten Einrichtung eine so starke Vergrösserung wie mit einem Elektronenmikroskop nicht erzielt werden, doch treten gerade auch bei grösseren Objekten Schwierigkeiten auf, eine grosse Schärfentiefe zu erhalten.
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des lichtelektrischen Wandlers --12-- wird sodann über einen Verstärker --13-- einem Lichtmodulator --14-, beispielsweise einer Kerr-Zelle, zugeführt.
Mit Hilfe der Kerr-Zelle wird der bis dahin unmodulierte,
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jedoch ebenso wie der Abtaststrahl--10--durch die Prismen-4, 6--horizontal und vertikal abgelenkte Beobachtungsstrahl entsprechend der Oberflächenbeschaffenheit des Objektes--11--moduliert, so dass das Auge --15-- eines Beobachters eine entsprechende Abbildung des Objektes mit hoher Schärfentiefe zu sehen bekommt. Dadurch, dass der Beobachtungsstrahl--9--einen weiteren Weg zu durchlaufen hat als der Abtaststrahl--10--und der Laserstrahl--2--durch die Ablenkeinrichtung--4, 6--von einer im wesentlichen zentralen Stelle aus im Winkel aufgefächert wird, entsteht alleine aus dieser Anordnung bereits eine
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--17 -- vorgesehenim sichtbaren Teil des Spektrums liegende umsetzt.
Anderseits kann die schematisch dargestellte Einrichtung --17-- auch ein steuerbarer Bildwandler oder Bildverstärker sein, mit Hilfe dessen die Kontraste, die Helligkeit od. dgl. den Erfordernissen angepasst werden können.
Wie bereits erwähnt, kann es gerade bei der Beobachtung lebender Objekte von Bedeutung sein, zum Abtasten unsichtbares Licht zu verwenden. Wie bereits an Hand der Fig. 1 gezeigt und beschrieben, liesse sich dieses unsichtbare Licht im Beobachtungsstrahlengang durch einen entsprechenden Umsetzer --17-- in sichtbares umwandeln. Eine andere Möglichkeit veranschaulicht Fig. 2, in der Teile gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen aufweisen. Hiebei ist ein Laser--la--zur Erzeugung des unsichtbaren Abtaststrahles und ein Laser--lb--zur Erzeugung eines sichtbaren Beobachtungsstrahles vorgesehen.
Im Strahlengang des vom Laser - ausgesandten Laserlichtes liegt der Modulator--14--. Die Lichtstrahlen beider Laser --la, 1b-- werden durch einen teildurchlässigen Spiegel--18--miteinander vereinigt und die so vereinigten Strahlen einer Ablenkeinrichtung zugeführt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei Kippspiegeln--19, 20-gebildet sind. Auch solche Kippspiegel sind als Ablenkeinrichtungen wohl bekannt und können beispielsweise-wie ebenfalls bekannt-durch einen nicht dargestellten elektromotorischen Wandler betrieben sein, der über einen einstellbaren Sägezahngenerator bzw. eine entsprechende Steuerstufe--21 bzw. 22-gesteuert wird. Die Einzelheiten dieser Steuerung zählen zum Stande der Technik und brauchen deshalb nicht näher beschrieben zu werden.
Auch hier ist von Bedeutung, dass die beiden Spiegel--19, 20--möglichst nahe aneinanderliegend angeordnet sind.
Der vom Vertikal-Ablenkspiegel--20-ausgesandte Strahl durchläuft einen Interferenzspiegel--23--, dessen Reflexionswert für das Licht des Lasers--lb--einen Maximal-, für das des Lasers--la--einen Minimalwert aufweist. Demgemäss wird also das unsichtbare Licht des Lasers--l a-durch den Interferenzspiegel--23--hindurch auf das Objekt--11--fallen, so dass dieses wieder punktweise abgetastet wird. Das sichtbare Licht des Lasers--lb-hingegen wird reflektiert und gelangt durch die Optik--16-- hindurch auf einen Betrachtungsschirm--24--.
Es ist hiezu lediglich erforderlich, dass die optische Achse des optischen Systems --16-- sich mit der optischen Achse des vom Vertikal-Ablenkspiegel--20--
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--11-- reflektierte--12-, den Verstärker --13-- und die Kerr-Zelle-14--das Licht des Lasers--lb--moduliert, erhält man am Beobachtungsschirm-24-ein vergrössertes Bild des Objektes --11-- mit hoher Schärfentiefe.
Auch hier kann wieder ein Bildwandler oder Bildverstärker zwischengeschaltet sein. Im übrigen ist es nicht kritisch, in welchem Teil des Strahlenganges der Modulator--14--eingeschaltet ist ; er könnte auch im Beobachtungsstrahlenteil hinter dem Interferenzspiegel --23-- vorgesehen sein.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche verschiedene Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise können an Stelle von Lasern auch andere Lichtquellen verwendet werden, doch ergibt Laserlicht den Vorteil, auf einfache Art eine hohe Auflösung erzielen zu können. Der Vorteil der Erzielung einer grossen Schärfentiefe kann im übrigen auch mit Hilfe einer fernsehmässigen Verwendung der Ausgangssignale des lichtelektrischen Wandlers --12-- realisiert werden, doch ist hiefür ein verhältnismässig höherer Aufwand nach dem derzeitigen Stande der Fernsehtechnik erforderlich.
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