CN101419335B - 用于荧光测量的激光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于成像和/或测量位于试样载片(8)并用两个不同荧光染料处理的荧光样本的激光扫描装置(1)，并还涉及相应的方法。激光扫描装置(1)包括一马达驱动的样本桌(2)、至少一个激光器(51，52)和第一光学系统(53)、扫描器装置(72)和将激光束(54，55)聚焦在平面(49)的样本上的第一物镜(57)。激光扫描装置(1)还包括用于将由样本上的激光束(54，55)触发并由第一物镜(57)和折射元件(56)在基本上平行该平面(49)的方向中折射的发射光束群(59，60)传送到检测器(61，61’)的第二光学系统(58)，还包括两个用于检测来自那些样本的不同波长的发射光束群(59，60)的检测器(61，61’)。

Description

用于荧光测量的激光扫描装置

相关专利申请

本专利申请要求2007年10月22日提交的No.CH01641/07瑞士专利申请的优先权，该专利申请的所有揭示内容包含在此以为任何目的的参考。

技术领域

本发明涉及对位于试样载片上并用两种不同的荧光染料处理的荧光样本成像和/或测量的激光扫描装置及相应的方法。在此情况，此激光扫描装置包括马达可驱动的样本桌，该样本桌具有用于样本平面中试样载片的接受器；至少一个激光器和第一光学系统，该第一光学系统用于提供至少彼此平行且平行此平面延伸的两个不同波长的激光束；扫描器装置包括一扫描头，该扫描器头平行此平面地在一个移动方向上前后移动，该扫描器头还包括将激光束折射到样本的光学折射元件和将激光束聚焦到平面中的样本的物镜。激光扫描装置另外包括用于将由激光束触发的发射光束群射到样本上，并由物镜和折射元件折射到基本上平行于平面的方向的第二光学系统；和两个检测来自样本的不同波长的发射光束群的检测器。

背景技术

传统的光学扫描显微镜长期用于成像位于试样载片上的荧光样本。共焦光学扫描显微镜常常由于分辨率的改善而越来越多地被使用。例如从GB2184321A可获知此类显微镜。此显微镜将激光源的光沿着一条光路导向，以便用聚焦的光束扫描位于显微镜的物件平面的样本。由样本发射的荧光束为了隔离(descreening)或去扫描(descanning)的目的通过同一光路返回，借助分光镜子与激励光束分开并在检测器前的共焦开口处成像。由此，从样本的荧光形成一映像，而不必为了触发能够投射到检测器的荧光而将光直接射向样本。

许多市场上可购得的显微镜是基于此设计，并具有光束分裂器或滤波器以将由样本发射的光分解成具有不同波长范围的光束。这也允许使用两种荧光染料并用两个不同检测器测量它们的发射光。

然而，将具有不同波长的两个激励光束导向同一扫描点的所有共焦扫描系统具有缺点，即两个发射信号只在频谱上区分。因而，使用的染料的吸收和/或荧光发射谱常常是交叠的，不可能(尤其在强度上有相当大的差别的情况下)可靠地在数量上区分它们。所以具有第一荧光频谱的映像和具有不同类型激励光束的第二映像不能相继地以耗时方式产生，因而建议提供至少两个不同方向激励光束的扫描显微镜和“扫描装置”。

例如，US5,304,810揭示了此类型的显微镜，它用两个或多个彼此空间上分开的照明光束产生空间上彼此分开的两个或多个照明点，并用这些照明点同时扫描样本。空间上彼此分开并作为结果同时产生的荧光发射光束群根据它们各自的扫描位置借助于定向到这些空间上彼此分开的照明点的各个检测器进行测量。US6,628,385B1也揭示了这种类型的显微镜，它借助于两个激励激光器产生在样本上的两个分开的光点。在此情况，两个激励光束以稍为不同的角度穿透到在45°镜子中的开口，并射到物镜元件。这就提供了在样本上彼此分开的两个光点，在每个光点产生一个发射光束群。最终的两个发射光束群在45°镜子上被反射，并射到次级透镜，在次级透镜后光束群直接地或经第二次折射后分别到达两个检测器的一个。此外，如分光滤波器或棱镜的光学分离元件能放置在作为光电倍增器配置的检测器之前。安排在45°镜子和物镜元件之间的扫描或栅极系统可用于扫描样本。

WO02/059677A1揭示了用于在用荧光染料处理的样本上或样本中激励和测量荧光的光学系统。此系统至少包括一个用于激励所使用的荧光染料的激光器；一个用于折射在样本方向上的激光的镜子；一个用于将来自激光器的光折射到在一个坐标系统(在此情况是笛卡尔坐标)的Y方向上的镜子；用于将在样本上的激光的第一聚焦点成像的光学系统；一个包括镜子和光学系统并能沿Y方向移动的扫描元件；一个能沿坐标系统的X和Z方向移动以便将样本相对于第一聚焦点对准的样本桌；一个用于将由样本发射的光在第二聚焦点中的孔膜上成像的光学结构；和用于测量穿过孔膜的光的强度的检测器。

此外，这些用于高灵敏度地扫描以规则样式(作为阵列方式)排列的样本的已知显微镜能够扫描光学显微的整个标准试样载片以进行光—光学显微和令人满意地以中介分辨率进行操作。然而应该记住，若分辨率增加，如诸如颜色通道之间的动态位移的附带效应是显而易见的。例如作为结果，红色和绿色通道的成像点不再精确地一个在另一个之上。相对位移随着成像的延伸可在颜色通道之间动态改变。此外，此位移主要取决于在聚焦点上样本的位置精确度。为了这些原因，相对位移可使用软件采用追溯方法加以修正，但有很大困难。

如果两个颜色通道不仅在色谱上还在空间上彼此分开，激励激光器的两个聚焦点必须在样本上彼此分开。这样做的唯一途径是使两个激光器的聚焦激光束以彼此有一角度地射向扫描物镜，此角度很小但很重要。通常知道，以特定角度射到物镜的所有光束聚焦在聚焦平面中的同一点。因而，在物镜前的特定入射角在所有情况对应于在物镜后的特定位置。在这方向，激光束是否在物镜的中心或在物镜孔的其他部分区域射向物镜就不重要了；因而在一个且同一个聚焦点聚焦不受影响。然而在物镜后的光束角度是不同的；光束则从不同方向会聚在聚焦点。在精确的聚焦点中这就没有差别，但在稍为偏下或稍为偏上的平面中确有差别。在这种情况，光束以作为此角度函数的不同的速度偏离精确的聚焦点。

这样，如果根据这些要求两个激光束在样本上空间上彼此分开地且在聚焦平面上聚焦，且如果这些激光束在它们射到扫描物镜时彼此形成一个角度，这就不可避免地意味着，至少两个激光束的一个在射到镜子元件之前不再精确地平行于扫描轴的延伸。

如果扫描器头移动，激光束射到物镜的点改变。光束仍在同一聚焦点但以不同角度折射。在聚焦平面之外按照以前所说根据扫描器头在X方向的不同位置并根据本平面在Z方向对精确聚焦平面的偏离而得到不同的位置。后者的偏离可完全超出实际的装置的容差范围，且不能象随机容差所希望的那样加以控制。

虽然所述的影响本身是小的，它们在示例的结构中清晰可辨地在5μm分辨率之下。所述影响能导致两个检测通道的成像不在整个成像范围内相同，且导致偏差的范围以不可控的方式在成像中变化。很小结构的数量上的测量是作为不可能实现或至少是虚假的结果。此外，当局部改变颜色条纹时，误差是可辨别的。

文献DE 197 07 227 A1揭示了用于激励和检测发射光的光扫描设备。该扫描设备包括一个光发生元件；折射元件；成像元件；用于检测的确认元件。为了在保持高分辨率情况下最小化扫描时间，光扫描设备还具有分离元件，用于将原始光束群分离成至少两个最终光束群。分离元件包括楔形分光双镜子。原始光束群在楔形的两个表面反射因而分离。另选地，两个楔形双镜子形成除单个原始光束群之外的四个最终光束群。以此方式可能同时扫描一样本，从而减少扫描时间。

文献EP 0 490 510 A揭示了用望远镜的传感器排列，以便将视觉场的光相对于检测器对准。具有两个不平行表面的楔形光束分离器在具有两个检测器的检测排列的方向上反射光。在此情况，光束分离器的一个表面体现为分光层而另一表面作为镜子实现。分光层反射光一波长范围的光束群，且允许第二波长范围的光束群通过。第二波长范围的光随后在镜子表面反射。以此方式，两个不同波长范围但有同一视觉场的两个光束群射向在光检测器排列的单个聚焦平面中两个不同的区域。从单个视觉场出发基于两个不同波长范围的分离形成两个不同成像。

发明内容

本发明的目的是提供再一种激光扫描装置，用于成像和/或测量位于试样载片上并用两个不同荧光染料处理的荧光样本。

根据第一方面，本发明的目的由按照如下所揭示特征而提出的一种激光扫描装置实现，该激光扫描装置用于成像和/或测量位于试样载片上并用两个不同荧光染料处理的荧光样本，所述装置包括：

(a)马达驱动的样本桌，具有用于在样本平面中的试样载片的容器；

(b)至少一个激光器和第一光学系统，用于提供不同波长彼此平行且平行此平面延伸的两个激光束；

(c)扫描装置，包括扫描器头，所述扫描器头可平行此平面并在运动方向前后移动且具有用于将所述激光束折射到所述样本的光学折射元件；

(d)一物镜，用于将所述激光束聚焦到所述平面中的样本上；

(e)第二光学系统，用于向检测器传送由在所述样本上的所述激光束触发并由所述物镜和在基本上平行于所述平面的方向的折射元件折射的发射光束群；和

(f)两个检测器，用于检测来自所述样本的不同波长的所述发射光束群。

根据本发明的激光扫描装置的特征在于，所述光学折射元件包括带有彼此以中间夹角安排的前面和背面分光表面的楔形分光镜，所述楔形分光镜以那样方式调节，使得所述两个激光束每个在所述表面的一个上反射，且所述楔形分光镜通过中间夹角引起两个最终聚焦点的空间分离，而所述两个发射光束群导入所述检测器方向。

根据第二方面，本发明的目的由按照如下所揭示特征而提出的一种方法实现，该方法用于成像和测量位于试样载片并用两个不同荧光染料处理的荧光样本，该方法包括下列步骤：

(a)提供马达驱动样本桌，所述样本桌带有用于在一样本平面中的试样载片的容器；

(b)用至少一个激光器和第一光学系统提供两个不同波长、彼此平行且平行此平面延伸的激光束；

(c)用包括一扫描器头的扫描器装置的光学折射元件将所述激光束折射到所述样本，所述扫描器头可以平行于此平面并在移动方向往复移动；

(d)用物镜将所述激光束聚焦到所述平面中的样本上；

(e)用第二光学系统将由在所述样本上的激光束触发并由所述第一物镜和在基本上平行于所述平面的方向中的折射元件折射的发射光束群传送到检测器；和

(f)使用两个检测器检测来自所述样本的不同波长的所述发射光束群。

根据本发明的方法其特征在于所用的所述光学折射元件是带有彼此成中间夹角安排的前面和背面分光表面的楔形分光镜，所述楔形分光镜以那样方式调节，使得所述两个激光束每个在所述表面的一个上反射，且所述楔形分光镜通过中间夹角引起两个最终聚焦点的空间分离，而所述两个发射光束群导入所述检测器的方向。

按照本发明的其它较佳特征将反映在相关权利要求中。

按照本发明的激光扫描装置的优点包括：

一使用按本发明的激光扫描装置记录的红/绿成像不论其高分辨率几乎相同或能够通过简单的X/Y校正(线性移位)对整个成像做成相同。

一本发明使用的带有彼此以一个中间夹角布置的前面和背面分光表面的楔形分光镜子允许在空间上同时分离的点以激励在样本上的荧光，以及分离两个导向检测器方向的发射光束群。

一按本发明使用的五镜子(pentamirror)安排校正了扫描器头围绕以正确角度沿伸到扫描轴的轴的摆动，所以最终聚焦点不改变它们在样本平面上的当前位置。

一按本发明使用的逆向振荡器补偿快速移动扫描器头的移动脉冲，使得这些脉冲不被发送到激光扫描装置。

一按本发明使用且放置在光学主面和由两个扫描激光束确定的扫描或屏蔽面中的线性编码器(测量棒)允许非常精确地检测扫描器头的即时位置，并精确地算回到当前聚焦点的位置。

附图说明

下面将基于概图描述按本发明的激光扫描装置，这些概图并不限制本发明的范围，且图示了较佳实施例的例子。在图中：

图1是穿过两个试样载片盒和在试样载片从样本盒传送到物件时放在载片盒前的物件桌的部分垂直截面图；

图2是穿过试样载片盒的部分水平截面和在试验试样载片从试验物件盒传送到物件桌时放置在载片盒之前的物件桌的平面视图；

图3示出带有打开的试验物件盒的试样载片盒的垂直视图，其中：

图3A是从物件桌观看的两个试样载片盒的插入侧面的正视图，和

图3B是朝物件桌观看两个试样载片盒的垂直截面；

图4示出穿过物件桌以及其横向摆动设备的部分垂直截面，其中：

图4A示出朝试样载片盒观看并带有以双向方式保持在关闭的物件桌中的试样载片的物件桌。

图4B示出背向试样载片盒看、在移走试样载片之后或插入试样载片之前，打开的物件桌；

图5是穿过物件桌及其高度调节设备及纵向摆设备的部分垂直截面；

图6是带有按第一实施例的扫描器头的激光扫描装置基本光学元件原理图；

图7是扫描器头的原理图，其中：

图7A示出扫描器头的第二实施例，和

图7B示出扫描器头的第三实施例；

图8是穿过激光扫描装置的部分水平截面，该装置带有基本光学元件、具有扫描器头的扫描装置和带有试样载片盒的物件桌；

图9是穿过带有相关联的位移传感器的激光扫描装置扫描器头的部分水平截面；

图10是用于扫描器头的位移传感器和在扫描期间作为X/t图的非线性运动的概图，X/t图参照不同的时间段(Δt₁；Δt₂)根据在X轴上象素数目(ΔX)的位置检测从一个物件发射的荧光；

图11示出具有用于光—光学显微的标准试样载片样式并专门包括光—稳定试验结构的试验试样载片；和

图12是穿过用于调节聚焦线的偏心设备的垂直截面。

具体实施方式

图1是穿过两个试样载片盒和在试样载片从样本盒传送到物件桌期间放在载片盒前的物件桌的部分垂直截面。这两个试样载片盒形成根据本发明的激光扫描装置1的一部分，用于成像和/或测量位于试样载片上并用荧光染料处理的荧光样本。此激光扫描装置包括确定样本平面49的样本桌2和用于将试样载片从储存单元4移到样本桌2并移回去的装有马达的传输设备3。在此情况，储存单元4包括一对应的用于样本试样载片8的样本部分7，后者至少具有一个相应的轴承点6，并在激光扫描装置1操作期间可接入到传输设备3，储存单元还包括用于试验试样载片10的试验部分9。在此按本发明的激光扫描仪装置中，试验部分9与样本部分7分开配置，作为试验部分盒9’，后者刚性地连接到激光扫描装置1，用于一个或多个试验试样载片10。结果，当激光扫描装置1在操作时储存在试验部分9的试验试样载片10不是手动地存取。这具有优点，即总能提供合适的试验试样载片而没有此类试验试样载片10弄脏或甚至由于操作员的不当操作而损坏的危险。在这里情况示出的试验部分盒9’包括一打开的插入侧面15。

在这种情况图示的实施例中，样本部分7是在试验部分9上轴向地布置，且储存单元4的试验部分9刚性地连结到储存单元4的调节板11，后者可相对于激光扫描装置1的样本桌2移动。在此情况，储存单元4的调节板11基本上相对于样本桌2的样本平面49垂直地可移动。因此任何希望的试样载片8，10可被带到由样本桌2确定的样本平面49的水平上，并提供到样本桌2的线性传输。

与图1中此视图不同，调节板还可以是固定的，因而提供激光扫描装置1和试验部分盒9’之间为不可移动的连结。在这样情况，若任何希望的试样载片8，10从样本部分盒7’或试验部分盒9’直线地传输到样本桌2，则样本桌2必须相对于试验部分盒9’移动。还可能用调节板一起分发，并将试验部分盒9’在任何位置以那样方式固定到激光扫描装置1，以至于在激光扫描装置1操作时将储存在手动不可达到的试验部分9的试验试样载片10递交给操作员。

又一个另选方案(未示出)包括使已经位于样本桌2的样本平面49中试验试样载片10在此样本平面49中相对静止的样本桌2移动，相对于静止的试验部分盒9’移动在样本平面49中的样本桌2或互相移动样本桌2和试验部分盒9’。所有这些情况允许任何希望的试样载片8，10从盒7’，9’之一取出并放到样本桌2上的直线移动；在此情况，盒7’，9’和样本桌2可彼此相关地几乎可取任何希望的位置。

然而较佳的是使样本桌2的样本平面49基本上水平地排列，样本桌2在其上带有试样载片8，10。然而，样本桌2还可以安排在上面，使得使用的试样载片8，10安排在样本桌的下方。在原理上样本平面49的任何其他希望的空间位置也是可以想象的，虽然不是最好的。

按在图1中示出的第一实施例的激光扫描装置1较佳地包括机箱5，被配置成能从外面插入到激光扫描装置1的机箱5的盒7’的样本部分7，用于大量的样本试样载片8。样本部分7较佳地可双向地安装在储存单元4的调节板11上。在所示的实施例中，插入的燕尾槽连接结构将样本部分盒7’连结到在此情况可垂直移动的调节板11。因此，样本部分盒7’可(手动或由机器人)被手柄42抓住，并在基本垂直方向上降低到相箱5，并插入到调节板11的燕尾槽。因为在此情况两个盒7’，9’一个在另一个之上地垂直布置，用螺丝安全地拧到调节板11上的试验部分盒9’最好恰恰是对插入到燕尾槽43的样本部分盒7’较低的止动点。

在样本部分盒7’和/或在试验部分盒9’中的支承点6被配置成接收具有基本上用于光学显微的标准试样载片尺寸的试样载片。较佳地，这些支承点6由支承辐板12彼此分开，使得这些试样载片中的每个基于2个支承辐板12上，而每个轴承辐板基本上在试样载片8，10的整个长度上延伸。

其垂直截面在图1中示出的样本桌2被配置成借助轴驱动84可移动用于传送样本试样载片8或试验试样载片10，驱动轴84安置在用于此类试样载片8，10的储存单元4之前的支架83上。样本桌2的容器34最好包括互相相反的凹槽35用于接收样本试样载片8或试验试样载片10的两个纵向边缘14。在此情况样本平面49较佳地基本上水平布置。为了以卡钳的方式在基本上垂直于试样载片的表面的方向上夹紧试样载片8，10，样本桌2包括两个静止的辐板36和一个夹板37，后者能有弹性地移向这些辐板36，并具有两个直立的侧壁38，它与辐板36的低边缘一起确定凹槽35的开口宽度(也见图4)。

较佳地，控制器40监视或操纵驱动轴驱动器84的马达87。结果，控制器40控制样本桌2的移动。

图2是穿过图1中示出的试样载片盒的部分水平截面和在试验试样载片从试验物件盒传送到物件桌时放置在所述试样载片盒之前的物件桌平面视图。在此情况示出的试验部分盒9’包括一打开的插入侧面15，它在宽度中至少部分地被相应的折板16覆盖，后者基本上延伸到盒9’的整个堆叠高度，并能单独地转动打开。在此情况折板16转动移开，从而允许所示的试验试样载片从试验部分盒9’的插入侧面15移出而在此过程中不受转动移开的折板16阻碍。

在试验部分盒9’的情况，此转动移开的折板16形成联锁啮合的一部分，这防止在激光扫描装置1在操作时储存在试验部分9的试验试样载片10对操作员可手动存取。在样本部分盒7’的情况，转动移开折板16在合拢时允许处理(例如旋转或摆动)装有至少一个样本试样载片8的盒7’，而没有这些试样载片掉出来的危险。较佳地，样本部分盒7’和试验部分盒9’都具有锁定板20，但至少样本部分盒7’在与插入侧面15相对的侧面具有锁定板，它基本延伸整个堆叠高度，并覆盖此侧面的宽度部分。尤其在处理样本部分盒7’期间，此锁定板20防止试样载片在另一侧面掉出。

较佳地，在每个盒7’，9’能单独旋转移开的折板16可旋转地固定在盒7’，9’的侧向布置的相应轴17上。能单独旋转移开的折板16每个包括较佳地基本上延伸到盒7’，9’的整个堆叠高度的斜板18。为了松开盒7’，9’之一的插入侧面15，最好由可旋转的马达驱动的偏心滚轮对着相应的盒7’，9’压这些旋转移开的折板16。变化的方法(未示出)包括使用横杆、顶杆或滑板移动该旋转移动开的折板16。

所以试样载片8，10基本上没有间隙地放置在盒7’，9’中，这些支承点6的每一个较佳地包括一个接触弹簧13，它弹性地作用在插入的试样载片的纵向边缘14。此外，弹性压力将试样载片8，10反方向纵向边缘14保持在由对应的盒7’，9’确定的位置，并适用于确定对坐标系统的原点的参照。同样，样本桌2最好装有以滚轮方式的可移动接触部件39(见图2)，后者也将此纵向边缘14固定在确定的位置，从而再次提供对坐标系统的原点的参照。

至少样本部分盒7’最好在相对插入侧面15的一个角上包括基本上延伸到整个堆叠高度的控制开口21，用于确定在特定支承点6中存在或不存在试样载片。特定支承点6存在或不存在试样载片8，10可使用不同的方法和设备确定。因此例如(见图2)基本上水平延伸的光束23或控制设备22的光栅能倾斜地导向通过盒7’，9’，只要控制开口21对这些光束23是可渗透的。光束23被出现在储存区6中的试样载片8，10的折射、散射或弱化能容易地使用光敏传感器确定。虽然图2示出“切割角”形式的控制开口21，光束23也能通过插入侧面15发射到盒7’，9’，并射到对面未切开侧面的传感器；相对于试样载片传送方向倾斜方向和/或附加折射镜(均未示出)同样允许检测在其盒中的试样载片，即使样本桌2已经关上。

例如用于确定在两个盒7’，9’的一个特定支承点存在或不存在试样载片的更多的变化方法基于电容近似迹象的基础上。

较佳地，激光扫描装置1的传输设备3包括出料滑块31，它被配置或基本上平行于样本平面49通过与盒7’，9’的插入侧面15相对的侧面动作，并用于将样本试样载片8或试验试样载片10从其支承点6并从插入侧面15送出到样本桌2。此传输设备3较佳地还包括一进料滑块32，它配置成用于将样本试样载片8或试验试样载片10送出样本桌2并通过插入侧面送入到盒7’，9’之一中的储存区域6。尤其较佳地，进料滑块32包括能向上旋转并因而取道插入样本桌2的试样载片8，10移去的可绕轴旋转的折板33，没有此折板33，样本桌能绕轴47摆动，触及试样载片。因此，此折板能经由试样载片8，10移动，并下降到所述试样载片之后，在其上面试样载片能被折板33抓住，并拖出样本桌2。折板33的向上旋转允许样本桌2和插入其中的试样载片8，10移动到扫描器装置72的位置。因此折板33绕着摆动轴47的向上旋转允许样本桌2的自由移动，没有折板33能够进入到与插入的试样载片8，10的接触。

较佳的，用于可移动调节板11的驱动器11，用于出料滑块31的驱动器和用于进料滑块32的驱动器每个都是电马达，它们由控制器40控制和监视。

在图2中示出的样本桌2为了以夹紧方式固定试样载片包括接触部件39，它能以基本平行于试样载片表面的方向移向试样载片的至少一个纵向边缘14，并弹性地限定容器34的开口宽度。在此情况，能移向试样载片的至少一个纵向边缘的接触部件39较佳地被配置成每个具有基本上垂直轴线的滚轮。

较佳地，控制器40监视或操纵驱动轴驱动器84的马达87。结果，控制器40控制样本桌2的运动。

图3示出带有打开的试验物件盒的试样载片盒的垂直视图。图3A在此情况是从物件桌观看两个试样载片盒的插入侧面的正视图。能在右手侧看到垂直可移动的调节板11，且它的可移动方向由双头的箭头标出。样本部分7布置在试验部分9的上面，在此情况带有8个停留在支承点6的试样载片8的样本部分盒7’在试验部分盒9’的上方被轴向固定到在此情况的两个试验试样载片10。样本部分盒7’的旋转移去的折板16是关闭的，而试验部分盒9’的旋转移去的折板16是打开的，且释放试验部分盒9’的插入侧面的基本上整个宽度。试验部分盒9’的旋转移去折板16的旋转移去在此情况是由压在此折板的倾斜平面18上的偏心滚轮19完成的。偏心滚轮19较佳地安排在至少靠近由样本桌2确定的样本平面48，使得不管储存单元4的垂直位移正确的折板16总是被旋转移去。可以清楚地看到，试验部分盒9’的接触弹簧如何弹性地压在试验试样载片10的一个侧边14上。

图3B是朝两个相同物件桌观看的试样载片盒的垂直截面。在左手侧可看到垂直可移动的调节板11，它的可移动方向由双头箭头标出。样本部分盒7’经由调节板11的燕尾槽43滑动，并在此情况被试验部分盒9’保持在调节板11上的不变位置。在此情况的试验部分盒9’旋紧到调节板11上。样本部分盒7’和试验部分盒9’的接触弹簧13在此情况能在试样载片堆叠的右手方清楚地看到。

图4示出穿过物件桌2以及其横向摆动设备或摆动机构79的垂直视图，摆动机构包括马达驱动的偏心轮80和单边的绞链销81。此摆动机构79用作将样本或试样载片8，10相对于在扫描平面76中延伸的聚焦线101(见图5)来定向。第一物镜57的焦点和激光扫描装置1的扫描器头50的移动方向75确定了此聚焦线101。此聚焦线101本身与扫描器头50的光学折射元件56一起确定了扫描平面76。因此扫描平面76由扫描器头50的移动方向75和扫描器头的光学折射元件56确定。在此情况此扫描平面76基本上垂直于样本平面49地站立。聚焦线101由扫描器头50的移动方向75和扫描器物镜57的聚焦点65确定，并在该装置被正确地调节时落在样本平面49上。绞链销81能被配置成实际的轴(未示出)。然而较佳的是由钢弹簧104形成有效的绞链销81。此钢弹簧104拧到样本桌2上，或较佳地借助相应的卡箍105拧到支承部分103。此钢弹簧104引起对偏心轮80的力，因此提供一简单的无间隙的、用于样本桌2的支承部分的摆动机构。

图4A示出朝试样载片盒7’，9’观看的激光扫描装置1的物件桌2，带有双向(即两个方向)保存在关闭的物件桌2中的试样载片8。样本桌2包括带有马达驱动偏心轮80和单向绞链销81的摆动机构79，该摆动机构79能用于相对于聚焦线101定向试样载片8，10或样本。图12是穿过此类偏心设备的较佳实施例的一个截面。此聚焦线101较佳地落入样本平面以及扫描器头用其光学折射元件56和它的移动方向75确定的扫描平面上。在此情况，扫描平面76较佳地垂直于样本平面49地站立(也见图5)。最好是马达驱动的偏心轮80能用于校正试样载片8，10或样本桌2的横向倾斜，使得扫描器装置72的聚焦线101精确地落入样本平面49。

较佳地，样本平面49基本上水平地安排。样本桌2的容器34包括两个相对立的凹槽35(见图4B)用于接受示出的样本试样载片8或试验试样载片10(未示出)的两条纵向边缘。

为以夹紧方式在基本上垂直于试样载片的表面方向固定试样载片8，10，样本桌2最好包括带两个静止辐板36的支承部分103。此外，样本桌2包括能弹性地移向这两个辐板36并具有两个直立侧壁38的夹板37。这些侧壁38与辐板36的下边缘一起限定了凹槽35的开口宽度。可移的夹板37由弹簧30相对于样本桌2的支承部分103地弹性支撑，使得这些弹簧30将可移动夹板37的两个直立侧壁弹性地压向试样载片8的下侧。结果，最好具有至少接近用于光学显微的玻璃试样载片的质量的样本试样载片或试验试样载片10以夹紧方式在垂直方向保持在样本桌2中。

为了以夹紧方式在基本上平行于试样载片的表面的方向固定试样载片8，10，样本桌2包括能移向试样载片8的纵向边缘14的至少一个并弹性地限定容器34的开口宽度的接触部件39。这些能移向试样载片8的纵向边缘14的至少一个的接触部件39较佳地配置成滚轮，每个具有基本上垂直的轴。滚轮39对面的凹槽35确定了样本试样载片8或试验试样载片10的止点，这适用于确定激光扫描装置1的坐标系统的轴线。

如图示在此情况下倾入凹口98的是凹坑打孔器88，它在样本桌2和储存单元4关闭时刺入样本桌，并用此刺入从支承部分103的辐板36拉出夹板37和侧壁38。

图4B示出从试样载片盒7’，9’背向看到的物件桌2，在移去试样载片8，10之后或插入试样载片之前物件桌2是打开的。由于此时在样本桌上没有试样载片8，10，象滚轮的接触部件39在其极端位置。一旦试样载片8，10插入到样本桌2，象滚轮的接触部件39顶着弹簧元件的压力从此极端位置移开。在此情况也可以清楚地看到凹坑打孔器88如何冲击斜面89，使得样本桌2的可移动夹板37如何向下拉了一些，从而便于将试样载片8，10插入到样本桌2的容器34中。

图5是穿过物件桌和其高度调节设备及纵向摆动设备的部分垂直截面。由样本桌2确定的样本平面49能在基本上Z方向(在此情况是垂直方向)上调节，其中直线地固定到支承架83的直线可移动的样本桌2与此支承架83一起放置在马达驱动的偏心轮106，且可在枢轴上转动地固定到框架82的一个侧面。图12是穿过此类偏心设备的较佳实施例的截面。若偏心轮106作一些转动，支承架83与样本桌一起上升或下降。此移动允许将样本桌2的平面，即样本平面49，被带到与储存单元4的样本部分盒7’或试验部分盒9’中的支承点6的平面相对应，从而允许在这些盒7’，9’中的一个和样本桌之间进行直线传输。较佳地，对应的盒通过可移动的调节板11的移动在Z方向中提供，使得只需要对样本桌支承架83的偏心轮106进行可能的精细的匹配调整。较佳地是马达驱动的偏心轮106能用于校正试样载片8，10或样本桌2的纵向倾斜，使得扫描器装置72的聚焦线101精确地落在样本平面49中。事实上，纵向倾斜的校正也与垂直位移，即沿Z轴位移同时发生。

为了此类试样载片传输的目的，样本桌2最好在基本上水平Y方向拉得尽可能靠近储存单元4。当样本桌2拉近到储存单元4时，凹坑打孔器88刺入样本桌2，从而降低样本桌2的容器34的支撑架，以便接收试样载片结果，准备好样本桌2来接收试样载片8，10。较佳地借助安装在支承架83的轴驱动器84沿着线性滑槽85进行拉近动作。轴驱动器84通过柔性耦合器86连结到马达87，使得即使样本平面49对水平面有一小的倾斜角也能在基本上Y方向上进行样本桌的精确的直线导引。样本桌2采用偏心轮80的可调节性的主要目的是将样本平面49相对于由扫描器头50确定的聚焦线101对准，在激光扫描装置1的X方向(在此情况垂直于拉的平面)振动。此扫描器头50在X方向以及在分离板99的上侧面很快地运动。此分离板具有扫描开口90。较佳地，扫描器头50埋入到此扫描开口90，使得从那里发出的光束以很短距离射到样本，且使得扫描器头50能尽可能有效地接收来自样本的荧光发射，并将其转送到检测器61或到多个检测器61，61’。

图6是带有按第一实施例的扫描器头50的激光扫描装置1的基本光学元件的原理图。用于成像和/或测量位于试样载片并用两个不同荧光染料处理的荧光样本的激光扫描装置1包括带有用于样本平面49中的样本试样载片10的容器的马达驱动的样本桌2。第一激光器51和第二激光器52以及第一光学系统53提供两个不同波长互相平行取向并平行此平面49延伸的激光束54，55。扫描器装置72包括能平行于此平面49前后移动的扫描器头50，并具有用于将激光束54，55折射到样本的光学折射元件56。第一物镜57将激光束54，55聚焦到平面49的样本上。此第一物镜57具有最好平行于样本平面49安排的主平面107。

第二光学系统58将由在样本上激光束54，55触发并由第一物镜57和折射元件56在基本上平行于平面49的方向上折射的发射光束群59，60引导到检测器61，61’。两个此类型的检测器61，61’检测来自样本的不同波长的发射光束群59，60。膜48的开口较佳地具有比聚焦的发射光束群50，60更大的直径，虽然它们也能基本上对应于聚焦的发射光束群50，60的大小；这将提供共焦激光扫描装置1。

按本发明的激光扫描装置1的光学折射元件56包括带有安排成彼此夹角为β的前和后分光表面63，64的楔形双光镜子62。在此情况，楔形分光镜子62以那样方式调节，使得两个激光束54，55各自在表面63，64的一个表面处反射。在此情况，楔形分光镜子62通过夹角β使得两个最终聚焦65在空间上分离，并使两个发射光束群59，60在检测器61，61’的方向引导。两个最终聚焦点65，65’在样本平面49上彼此以距离δ分开排列。在图6中示出的此第一实施例中，光学折射元件56是楔形分光镜子62。在此情况较佳地，楔形分光镜子62的背后分光表面64被配置成反射第一激光束54，而前面的分光表面63用于反射第二激光束55和两个发射光束群59，60。

第二光学系统58包括本来已知的元件，诸如将进入的发射光束群59，60聚焦到对应点的第二物镜57’。第二光学系统58另外包括一膜48，它的开口最好基本上大于穿过这些开口的聚焦的发射光束群59，60。

按照特定的较佳实施例，激光扫描装置1是基于非共焦成像原理。据此，这些聚焦的发射光束群50，60每个射到检测器61，61’的一个，后者测量相应的发射光束群59，60的强度。此第二物镜57’可配置成色差透镜或简单的透镜。

图7示出根据本发明的激光扫描装置的扫描器头的原理图。在此情况，图7A示出扫描器头50的第二实施例，其中光学折射元件56被配置成带有一楔形分光镜子62和简单镜子67的五镜子排列66。如前在第一实施例中(见图6)楔形分光镜子62的背后分光表面64配置成反射第一激光束54，而前面分光表面63用于反射第二激光束55和两个发射光束群59，60。

图7B示出扫描器头50的第三实施例，其中光学折射元件56同样配置成带有一个楔形分光镜子62和一个简单镜子67的五镜子排列66。与第二实施例(见图7A)相反，分光镜子62和简单镜子67的排列是相反的。在此情况，楔形分光镜子62的背后分光表面64被配置成反射第一激光束54，而其前面分光表面63用于反射第二激光束55和两个发射光束群59，60。

在扫描器头的另外的替换实施例中(未示出)，光学折射元件56也配置成带有一楔形分光镜子62和一简单镜子67的五镜子排列66。在此情况，楔形分光镜子62的背后分光表面64被配置成反射第一激光束54和两个发射光束群50，60，而其前面的分光表面63用于反射第二激光束55。

根据又一个替换实施例(未示出)，光学折射元件56也配置成五镜子排列66。与本质上类似的图7A示出的实施例相反，用占据前表面63位置的一简单分光镜子代替楔形分光镜子62。第二简单分光镜子或全镜子(full mirror)占据楔形分光镜子62的背后表面64的位置。第二简单分光镜子或全镜子与第一简单分光镜子成相应的夹角。五镜子排列66的反射和透射特性的这些变化基本上也应用到带有基本上排列成45°角的简单镜子的实施例中。

不言自明，刚描述过的各实施例及其组合能按需交换使用。然而还偏向于按图6的第一实施例，其中光学折射元件56被配置成分光镜子62；或偏向按图7A的第二实施例，其中光学折射元件56被配置成带有一楔形分光镜子62和一简单镜子67的五镜子排列66。对所有五镜子排列66，最好前表面63和简单镜子67夹有22.5°的角度。

图8是穿过激光扫描装置1的部分水平截面，该装置带有包括用于提供激励光的第一光学系统53，用于检测触发的样本的荧光发射的第二光学系统58的基本光学元件；具有扫描器头50的扫描器装置72；和具有包含试样载片盒7，9’的储存单元4的物件桌2。较佳地，所有基本光学元件和扫描器装置72安排在共同的分离平板99上，且样本桌2安排在分离板99之下(见图5)。

第一光学系统53的基本光学元件安排在机箱5中并至少包括第一激光器51和可选的第二激光器52；用于从一个或多个激光器51，52发射的激光束54，55的过滤器轮(filter wheel)97；和用于在平行于X轴的方向折射来自激光器51，52的激光束54，55的若干分光镜62和简单镜子67。

第二光学系统58的基本光学元件安排在同一机箱5内，并包括一个或多个检测器61，61’；过滤器轮97；和在用于从样本发射的发射光束群59，60的所述检测器之前的膜48；以及用于将发射光束群59，60从平行于X方向的方向折射到检测器61，61’方向的若干分光镜子62和简单镜子67。扫描器装置72包括一驱动器71，扫描器头50和较佳的还有具有与扫描器头50相等或至少等价的质量的用于脉冲补偿的逆向振荡器73。扫描器头和逆向振荡器借助于连杆70，70’连接到驱动器71.且每个固定到精确的直线导槽(未示出)。驱动器71引起扫描器头50在运动方向75上快速的往复运动(见实线双头箭头)，这同时确定发扫描轴线75。在此情况，逆向振荡器73总是完成反向运动，从而不管扫描器头50的高速扫描速度允许分离板99，即流逝光抛锚装置1作为整体稳固。扫描轴75平行于X轴或与其精确地重合。扫描器头50包括如配置成分光镜子62的光学折射元件56。折射元件56能配置成全镜子、棱镜、五棱镜、五镜子配置、或这里所列元件的组合。此折射元件56一方面将第一光学系统53的激光束54，55引导到在样本桌2上的样本，另一方面将由样本发射的发射光束群59，60引导到第二光学系统58的方向。

垂直于X轴和扫描轴线75，安排在分离板99之下的样本桌2的运动方向在Y轴方向延伸。带着储存在样本部分盒的样本试样载片8和储存在试验部分盒9’的试验试样载品10的储存单元4较佳地安排在分离板99之外的区域。在这些盒7’，9’的特定支承点6中是否存在试样载片8，10较佳地借助控制设备22校验。此控制设备较佳地包括用于这些控制目的穿过控制开口21的光束23。

较佳地，激光扫描装置1具有带风扇25、有活性炭过滤器27的空气进口26、和空气出口28的通风装置24，以减少在储存在样本部分盒7’中的样本上或样本中的荧光染料的臭氧污染。尤其较佳的，通风系统24包括附加的机箱29，后者主要围绕带有样本试样载片8的样本部分7。此附加机箱29较佳地安排在激光扫描装置1的机箱5之中，并配置成旋转打开，至少基本上是封闭(closed off)区域。在此情况尤其较佳的是通风装置24容纳在附加机箱29中，并独立于激光扫描装置1的通风装置。

例如，服务专家能打开此附加机箱29，并必要时插入或替代在试验部分盒9’中的一个或多个试验试样载片，这在其他情况是不可存取的。较佳地，此附加机箱29配置成使得它可以从分离板99旋转打开，并具有进料开口100，通过此开口相应的试样载片8，10能传送到样本桌2或传送到盒7’，9’。较佳地，样本部分7在储存单元4的试验部分9之上轴向排列，并与附加机箱29或至少与附加机箱的一部分一起旋转打开(为服务专家打开)。如果在样本桌2和储存单元4之间传送期间样本试样载片8变得拥挤或破损，操作员可移除损坏的样本试样载片8而不必提供对试验试样载片10的存取。

尤其较佳的是服务专家将一个或多个试验试样载片10单独地轻轻放入样本部分盒7’，并将此样本部分盒7’以通常方式插入到激光扫描装置1。较佳地通过输入服务专家的个人识别号(PIN)或通过输入用于服务专家的编码激活在激光扫描装置1的控制器40中的相应编程的固件。一旦以此方式激活，固件使激光扫描装置1的控制器40能控制这些试验试样载片10的每一个从样本部分盒7’到样本桌2，并进一步到试验部分盒9’的支承点6的自动传送。按照此尤其较佳的方法，任何进到试验部分盒9’的人工干预是不可能的。只有在特定紧急情况并使用合适的工具，服务专家才能抽出较佳的密封在附加机箱29中的试验试样载片10。较佳地，根据本发明的激光扫描装置1的控制器40配置成控制基于试验试样载片10完成的自动的内部仪器校验。

较佳地，样本桌2被配置成可被马达驱动向上移动到恰好在储存单元4之前，且其位置和运动由控制器40控制。同样方法也可应用到用来选择要检验的试样载片8，10的储存单元4的调节板11，和应用到用于旋转打开折板16的可旋转偏心滚轮19。此外，较佳的是出料滑块31也配置成马达驱动，用于将试样载片8，10传送到样本桌2，以便自动选择和提供在样本桌2上的样本试样载片8或试验试样载片10，且滑块的位置和运动也由控制器40控制。同样方法也可应用到进料滑块32，用于在所述储存单元返回到样本部分盒7’或试验部分盒9’的支承点6时将试样载片8，10传送到储存单元4。

图9是穿过带有相关联的位移传感器91的激光扫描装置1的扫描器头50的局部水平截面。直线导槽68被固定在框架82上，在导槽上安排了扫描器头50，使其在X方向移动并埋入到扫描开口90中。在此情况，X轴与扫描器头50的运动方向75重合，此运动方向75与被折射到安排在扫描器头50之下的样本(未示出)的第一和第二激光束54，55一起确定一扫描平面76。此扫描平面76较佳地垂直于样本平面49站立。扫描器头50包括一测量棒77，它安排成离开激光扫描装置1的固定的线性测量系统78，并在此扫描平面76中。样本桌2最好配置成可在笛卡儿坐标系统的Y方向与X轴75成正确角度地作直线运动。

带有所有其光学元件、紧固装置、测量棒77和一部分直线导槽的扫描器头具有质量中心74。此质量中心74安排在扫描器头50的运动方向上带有连杆啮合点69的线上，该直线将扫描器头50的连杆70连结到驱动器71。例如，此连杆啮合点69能配置成一个轴线，然而较佳的是将该连杆啮合点配置成柔性枢轴。

图10是用于扫描器头50的位移传感器91和在扫描期间作为X/t图的非线性运动的概图。此X/t图为根据X轴上的位置检测象素(ΔX)指向不同的时间段(Δt₁；Δt₂)。位移传感器信号92粗略地对应于一正弦曲线，它在扫描器头50的扫描线的极端点(端点)处具有其峰值。由于在这些端点扫描方向的转换和作为结果运动慢下来，与扫描器头的最大速度相比，为了经过同样的距离(ΔX)在这些转换点附近扫描器头需要更长的时间(Δt₂)，扫描器头的最大速度能够在转换之间的中心位置达到，其中在短得多的时间(Δt₁)通过同样的距离(ΔX)。象素(ΔX)和对应位置及时间点彼此相关，并被赋予在此时间点上测量的强度。然后所有测量的象素的和随后的产生一个二维图。在样本平面49中这些象素的位置与在此位置测量的荧光强度的强度值的相关性结合象素的大小最终确定激光扫描装置1的分辨率。

图11示出具有用于光学显微的标准试样载片的样式并专门包括基本上光-稳定试验结构41的试验试样载片10。术语“基本上光-稳定”描述这样的试验结构，所述的试验结构在正常使用期间，即在试验时期常常发生的放射性辐照下，不受到可测量的损坏。用激光束54，54几分钟甚至几小时地辐照试验试样载片10，或将试验试样载片10相当长时间地放在未受保护的地方(如曝露在环境光照中)不被描述为“正常使用”。

下表1提供用于光学显微的最常见玻璃试样载片的概况：

在图11示出的示例试验试样载片10具有面，该面具有75mm的长度A，25mm的宽度B和1mm的厚度C。面的一半A/2是暗光处理的(如借助研磨)。另一半具有较佳的宽度或幅度D为20mm的线性图样。线性图样最好是由借助掩膜产生的蒸汽沉积的铬层组成。大写的字母E、F、G标记每毫米线对的比率数(lp/mm)而小写字母l，m，n，o标记密度，如下所示：

E＝50lp/mm；F＝100lp/mm；G＝10lp/mm；

1＝0.5mm；m＝2mm；n＝1mm；0＝7mm。

所有这些试验结构41较佳地只是基本上光稳定的和非荧光的。

图12是穿过偏心设备80，106的垂直截面，该偏心设备用于相对于在样本桌2上的样本平面49调节由扫描器头50确定的聚焦线101。较佳地每个偏心设备80，106是马达驱动的，并包括含有竖立外环108，可转动的内环109及若干滚动体或滚珠110的滚珠轴承。较佳地，此类的滚珠轴承还包括一罩子，为了清楚起见这在图12中被略去。该特别较佳的滚珠轴承的可转动的内环109具有偏心的空腔111，其中固定-马达驱动的驱动轴112，以致不能相对于内环109转动。如果以静止和可转动方式固定到支承架(未示出)的驱动轴112转动一特定角度，固定到移动组件的竖立的外环108升起或下降。上升或下降由偏心量(eccentric mass)113确定，偏心量确定从驱动轴112的中心到滚珠轴承的转动中心114的距离，这由此两个中心的即时的互相布局并且由驱动轴的转动方向而定。这些偏心布置80，106的优点包括便于几乎无级，无摩擦的高度调节的事实。很清楚，较小的偏心量113允许偏心设备80，106的较低的最大可调节性，但增加了此可调节的精细程度。外环108可不动地固定到要移动的设备83，103；然而这并非绝对必要，所以外环108也能相对于要移动的设备83，103可动地安排。偏心量113能以任何希望的空间方向安排，使得它不一定确定如图12所示的水平偏移。

按本发明的激光扫描装置1是为成像和测量二维对象设计的。因而，灵敏度较准也必须精确地应用对这些“平的”物件。然而不能产生或很困难地产生在很长时间内既是光稳定的又是抗化学变化的二维荧光样本。

另一方面能测量向三维延伸的物件。然而由于在那样三维物件上测量的强度明显地依赖于激光扫描装置的域的深度，并依赖于在焦点中的相对定位(即在Z方向)，这类的三维物件不直接适用于校准信号强度或灵敏度。然而存在材料102“称为松散材料(bulk material)”，例如嵌入到塑料材料或涂料玻璃(doped glass)的荧光染料，它们基本上是光稳定的和抗化学变化的。

激光扫描装置1的样本桌2存储单元的空间定向实际上是任意的。同样也应用到借助逆向振荡器73很好平衡或脉冲补偿的扫描装置72。样本桌2的样本平面49也能基本水平的但挂在上面(hanging overhead)地安排。然而，分别按图1和2和4到7的样本桌的静止的安排是较佳的。按本发明的激光扫描装置1的同样特征或元件均用同样的附图标记，即使这些元件在所有情况没有详细描述。

还要揭示的是根据本发明为了成像和/或测量位于试样载片并用荧光染料处理的荧光样本，操作此类激光的扫描装置1的方法。此方法的特征在于所使用的光学折射元件56是带有以彼此夹角β布置的前面和后面分光表面63，64的楔形分光镜子62，楔形分光镜62以那样方式调节，使得两个激光束54，55每个在表面63，64的一个反射，且楔形分光镜62通过面之间夹角β导致两个最终聚焦点65空间分开，并导致两个发射光束群59，60空间分离，导向检测器61，61’的方向。

此方法较佳地使用配置成带有楔形分光镜62和简单镜子67的五镜子排列66，此五镜子排列66以那样的方法校正扫描器头50围绕与扫描轴75成直角延伸的Y轴的摆动，使得最终的诸聚焦65不改变它们在样本平面49中的当前位置。

尤其较佳的是，扫描器头50用其光学折射元件56和它的运动方向75确定一扫描平面76，该平面垂直于样本平面49站立，扫描器头50在X轴75中的偏移由离开激光扫描装置1的线性测量系统78并在此扫描或屏蔽平面76上的测量棒77测量。此测量棒77较佳地安排在扫描或屏蔽平面76中，或至少在此扫描平面76的邻近处。此测量棒77还较佳地安排在第一物镜57(见图6和7)的主平面107，或至少在此主平面107的邻近处。

按照本发明为了成像和/或测量位于试样载片并用荧光染料处理的荧光样本操作此类激光扫描装置1的方法允许在成像和/或测量位于试样载片并用两种不同荧光染料处理的荧光样本时有2.5μm或更好的名义极限分辨率。

较佳的是从一个组选择的仪器校核，该组包括完成强度和灵敏度试验，完成串扰、分辨率和动态测量，完成激光噪声和强度测量，和滤波器阻塞和滤波器传输校验，以及光学组件的调节、几何成像参数以及成像取向的校验。几何成象参数的例子包括扭曲的放大，查明和参数化。两个或多个激励通道和/或检测通道的叠加也能校验。此外，激光扫描装置1能够控制自动聚焦功能。

较佳地，用至少一个试验试样载片10在没有荧光物质情况下完成灵敏度校验，该试样载片至少大致上具有用于光学显微的标准试样载片的图样，且专门包括基本上光-稳定的试验结构41。另外或除了在没有荧光物质情况下在基本上二维试验结构41上的上述灵敏度校验以外，也能在三维荧光试验结构上完成强度测量。

取代在XY方向，即在平行于样本平面49的方向中的常规扫描或常规被扫描的域，扫描可以通过扫描在样本平面49上基本上垂直站立的域在XZ方向(Z分布)中完成。直接测量的Z分布将测量的强度表示成Z坐标的函数(I＝I(Z))。取代此Z分布计算对应强度的第一偏差(dI＝dI(z)/dz)，从而再次提供二维强度分布。第一偏差的最大值是由激光扫描装置1在样本的表面处测量的强度测量值。

适于此校准过程的材料能102与在同样试验试样载片10上或在分别的试验试样载片上的蒸汽-沉积的线性图样一起安排。这些平的三维材料102较佳地具有平行于样本平面49从2×2mm到10×10mm的范围，并具有从约0.1到2mm的厚度，较佳的是约1mm的厚度(见图11)。

本领域技术人员熟悉作为光学元件的分光镜的功能，该元件对一部分波长谱是可透过的，而反射该波长谱的另一部分。因而本领域技术人员在此情况称之为波长选择的透射和反射。此外，已知有那样的激光器，它们能发射不同波长的光，而另一些(即混合激光器)，它们将一个二极管激光器腔(如红的，635nm)和固态激光器腔(如绿的，532nm)包括在一个机壳内。本领域技术人员明白，从本文的描述或本发明的所描述的实施例得出的各种组合或改变形成本专利范围的一部分。

附图标记

1.激光扫描装置          2.样本桌

3.传输设备              4.储存单元

5.机箱                  6.支承点

7.样本部分              7’.样本部分盒

8.样本试样载片          9.试验部分

9’.试验部分盒          10.试验试样载片

11.可移动的调节板       12.支承辐板

13.接触弹簧             14.试样载片的纵向边缘

15.插入侧面             16.旋转打开折板

17.轴线                 18.斜板

19.偏心滚轮                 20.锁定板

21.控制开口                 22.控制设备

23.光束                     24.通风装置

25.风扇                     26.空气进气口

27.活性炭过滤器             28.空气出气口

29.附加的机箱               30.弹簧

31.出料滑块                 32.进料滑块

33.枢转折板                 34容器

35.相对的凹槽               36.静止的辐板

37.可移动的夹板             38.竖立的侧壁

39.可移动的接触部件         40.控制器

41.光-稳定的试验结构        42.手柄

43.燕尾槽                   44.11的驱动器

45.31的驱动器               46.32的驱动器

47.33的摆动轴线             48.膜

49.平面，样本平面           50.扫描器头

51.第一激光器               52.第二激光器

53.第一光学系统             54.第一激光束

55.第二激光束               56.光学折射元件

57.第一物镜                 57’.第二物镜

58.第二光学系统             59.第一发射光束群

60.第二发射光束群           61.第一检测器

61’第二检测器              62.分光镜

63.前表面                   64.背后表面

65.最终聚焦点               66.五镜子排列

67.简单镜子                 68.直线导槽

69，69’连杆啮合点          70，70’连杆

71.驱动器                   72.扫描器装置

73.逆向振荡器               74.质量中心

75.运动X轴线、扫描轴线的方向

76.扫描平面                77 测量棒

78.线性测量系统            79 摆动机构

80.偏心，偏心设备          81 铰链销

82.框架                    83 支承架

84.轴驱动器                85 直线导槽

86.耦合器                  87 马达

88.凹坑打孔器              89 斜面

90.扫描开口                91 位移传感器

92.位移传感器信号          97 过滤器轮

98.凹口                    99 分离板

100 进料开口               101 聚焦线

102 无光泽材料             103 2的支承部分

104 钢弹簧                 105 卡箍

106 偏心，偏心设备         107 物镜57的主平面

108 外环                   109 内环

110 滚动体，滚珠           111 偏心空腔

112 驱动器轴               113 偏心量

114 滚珠轴承的转动中心

Claims (24)

1.一种用于成像和/或测量位于试样载片上并用两种不同的荧光染料处理的荧光样本的激光扫描装置（1），包括：

（a）马达驱动的样本桌（2），具有用于在样本平面（49）中的试样载片（8，10）的容器（34）；

（b）至少一个激光器（51，52）和第一光学系统（53），用于提供具有不同波长、彼此平行且与该平面（49）平行延伸的第一激光束（54）和第二激光束（55）；

（c）扫描装置（72），包括扫描器头（50），所述扫描器头平行于该平面（49）并在运动方向（75）前后可移动且具有用于将所述第一和第二激光束（54，55）折射到所述样本的光学折射元件（56）；

（d）第一物镜（57），用于将所述第一和第二激光束（54，55）聚焦到所述平面（49）中的样本上；

（e）第二光学系统（58），用于向第一检测器（61）和第二检测器（61’）分别传送由在所述样本上的所述第一和第二激光束（54，55）分别触发并由所述第一物镜（57）和在基本上平行于所述平面（49）的方向的折射元件（56）折射的第一发射光束群（59）和第二发射光束群（60）；和

（f）第一检测器（61）和第二检测器（61’），用于分别检测具有不同波长且来自所述样本的所述第一和第二发射光束群（59，60），

其中，所述光学折射元件（56）包括带有彼此以中间夹角（β）设置的前面和背面分光表面（63，64）的楔形分光镜（62），所述楔形分光镜（62）以这样一种方式调节，即：

（ia）所述楔形分光镜（62）的所述背面分光表面（64）配置成用于反射所述第一激光束（54），而所述楔形分光镜（62）的所述前面分光表面（63）配置成用于反射所述第二激光束（55）和所述第一和第二发射光束群（59，60），或者

（ib）所述楔形分光镜（62）的所述背面分光表面（64）配置成用于反射所述第一激光束（54）和所述第一和第二发射光束群（59，60），而所述楔形分光镜（62）的所述前面分光表面（63）配置成用于反射所述第二激光束（55），或者

（ic）所述楔形分光镜（62）的所述背面分光表面（64）配置成用于反射所述第一激光束（54）和所述第一发射光束群（59），而所述楔形分光镜（62）的所述前面分光表面（63）配置成用于反射所述第二激光束（55）和所述第二发射光束群（60），

以使得，即：

所述楔形分光镜（62）通过中间夹角（β）引起两个最终聚焦点（65）以距离（δ）空间分离，以及所述第一和第二发射光束群（59，60）的空间分离，所述第一和第二发射光束群彼此不平行并且分别沿所述第一和第二检测器（61，61’）的方向引导。

2.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述光学折射元件（56）配置成包括楔形分光镜（62）和简单镜子（67）的五镜子排列（66），

其中，所述楔形分光镜（62）配置成朝所述简单镜子（67）分别在其背面分光表面（64）上反射所述第一激光束（54）并且在其前面分光表面（63）上反射所述第二激光束（55），所述简单镜子（67）配置成朝所述样本平面（49）反射所述第一和第二激光束（54、55）；并且

其中，所述简单镜子（67）配置成朝所述楔形分光镜（62）反射在所述样本上触发的所述第一和第二发射光束群（59，60），所述楔形分光镜（62）配置成沿所述第一和第二检测器（61，61’）的方向分别在其前面分光表面（63）上反射所述第一和第二发射光束群（59，60）。

3.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述光学折射元件（56）配置成包括楔形分光镜（62）和简单镜子（67）的五镜子排列（66），

其中，所述简单镜子（67）配置成朝所述楔形分光镜（62）反射所述第一和第二激光束（54、55），所述楔形分光镜（62）配置成朝所述样本平面（49）在其背面分光表面（64）上反射所述第一激光束（54）并且在其前面分光表面（63）上反射所述第二激光束（55）；并且

其中，所述楔形分光镜（62）配置成朝所述简单镜子（67）在其前面分光表面（63）上反射在所述样本上触发的所述第一和第二发射光束群（59，60），所述简单镜子（67）配置成沿所述第一和第二检测器（61，61’）的方向分别反射所述第一和第二发射光束群（59，60）。

4.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述扫描器头（50）可置换地固定在一个直线导槽（68）上，所述导槽确定所述扫描器头（50）的运动方向，并具有通过连杆（70）连接到所述扫描装置（72）的驱动器（71）的连杆啮合点（69）。

5.如权利要求4所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述扫描器头（50）的所述连杆啮合点（69）被安排在运动方向（75）上并与所述扫描器头（50）的质量中心（74）成一直线。

6.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述扫描器头（50）用其光学折射元件（56）和运动方向（75）确定一扫描平面（76），所述扫描器头（50）包括安排成离开所述激光扫描装置（1）

的线性测量系统（78）并在该扫描平面（76）中的测量棒（77）。

7.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述扫描器头（50）包括安排成至少在所述第一物镜（57）的主平面（107）的邻近处的测量棒（77）。

8.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述扫描装置（72）包括逆向振荡器（73），所述逆向振荡器（73）可置换地固定在直线导槽上并具有通过连杆（70）连接到所述扫描装置（72）的驱动器（71）的连杆啮合点（69’）。

9.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述样本平面（49）基本水平地布置。

10.如权利要求5所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述扫描器头（5）的所述运动方向（75）确定X轴线或扫描轴线，且所述样本桌（2）在与其成直角的笛卡尔坐标系统的Y方向上可直线运动。

11.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述样本桌（2）包括带有马达驱动的偏心轮（80）和单边铰链销（81）的摆动机构（79），所述摆动机构（79）允许试样载片（8，10）或样本相对于聚焦线（101）取向。

12.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述激光扫描装置（1）包括一框架（82）和一支承架（83），在所述支承架上所述样本桌（2）借助轴驱动器（84）在Y方向可直线移动，该支承架（83）枢转地固定在装有马达驱动的偏心轮（80）的框架（82）上，所述偏心轮由框架（82）携带，并用于在基本垂直的Z方向上调节所述样本桌，即，所述样本平面（49）的容器（34）。

13.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

为了传送样本试样载片（8）或试验试样载片（10）的目的，所述样本桌（2）安排成能够向上移动到恰恰在用于此类试样载片（8，10）的储存单元（4）的前面。

14.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述试样载片（8、10）是样本试样载片（8）或试验试样载片（10），并且

所述样本桌（2）的容器（34）包括两个相对的凹槽（35），用于接收样本试样载片（8）或试验试样载片（10）的两个纵向边缘（14）。

15.如权利要求14所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

为了以夹紧方式在基本垂直于所述试样载片表面的方向固定试样载片（8，10），所述样本桌（2）包括两个静止的辐板（36）和一个夹板（37），所述夹板能弹性地移向这些辐板（36）并具有两个竖立的侧壁（38），所述侧壁与辐板（36）的下边缘一起限定了所述凹槽（35）的开口宽度。

16.如权利要求14所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

为了以夹紧方式在基本平行于所述试样载片表面的方向固定试样载片（8，10），所述样本桌（2）包括接触部件（39），所述接触部件可移向所述试样载片的至少一个纵向边缘（14），并弹性地限定所述容器（34）的开口宽度。

17.如权利要求16所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

能移向所述试样载片的至少一个纵向边缘（14）的接触部件（39）被配置成每个具有基本垂直轴线的滚轮。

18.如权利要求13所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述储存单元（4）包括一相应的样本部分（7），所述样本部分具有至少一个对应的支承点（6），且在所述激光扫描装置（1）的操作期间接入到用于样本试样载片（8）的传输设备（3），储存单元还包括用于试验试样载片（10）的试验部分（9），所述试验部分（9）被构造成与样本部分（7）分离并且构成试验部分盒（9’），所述试验部分盒刚性地连接到所述激光扫描装置（1），用于一个或多个试验试样载片（10），结果储存在试验部分（9）的一试验试样载片（10）在所述激光扫描装置（1）操作时不能为操作员所手工得到。

19.如权利要求1所述的激光扫描装置（1），其特征在于，

所述激光扫描装置（1）包括一控制器（40），所述控制器配置成用于控制基于试验试样载片（10）完成的自动的内部仪器校验。

20.一种为成像和/或测量位于试样载片并用两种不同荧光染料处理的荧光样本而操作激光扫描装置（1）的方法，所述方法包括下列步骤：

（a）提供马达驱动样本桌（2），所述样本桌带有用于在一样本平面（49）中的试样载片（8，10）的容器（34）；

（b）使用至少一个激光器（51，52）和第一光学系统（53）提供具有不同波长、彼此平行且与该平面（49）平行延伸的第一激光束（54）和第二激光束（55）；

（c）使用包括一扫描器头（50）的扫描器装置（72）的光学折射元件（56），将所述第一和第二激光束（54，55）朝所述样本折射，所述扫描器头平行于该平面（49）并在运动方向（75）往复可移动；

（d）使用第一物镜（57）将所述第一和第二激光束（54，55）聚焦到所述平面（49）中的样本上；

（e）使用第二光学系统（58）将由在所述样本上的所述第一和第二激光束（54，55）分别触发并由所述第一物镜（57）和在基本上平行于所述平面（49）的方向中的折射元件（56）折射的第一发射光束群（59）和第二发射光束群（60）分别传送到第一检测器（61）和第二检测器（61’）；和

（f）分别使用第一检测器（61）和第二检测器（61’）检测具有不同波长并且来自所述样本的所述第一和第二发射光束群（59，60），

其中，所用的所述光学折射元件（56）包括带有彼此成中间夹角（β）设置的前面和背面分光表面（63，64）的楔形分光镜（62），所述楔形分光镜（62）以这样一种方式调节，即：

（ia）所述楔形分光镜（62）的所述背面分光表面（64）反射所述第一激光束（54），而所述楔形分光镜（62）的所述前面分光表面（63）反射所述第二激光束（55）和所述第一和第二发射光束群（59，60），或者

（ib）所述楔形分光镜（62）的所述背面分光表面（64）反射所述第一激光束（54）和所述第一和第二发射光束群（59，60），而所述楔形分光镜（62）的所述前面分光表面（63）反射所述第二激光束（55），或者

（ic）所述楔形分光镜（62）的所述背面分光表面（64）反射所述第一激光束（54）和所述第一发射光束群（59），而所述楔形分光镜（62）的所述前面分光表面（63）反射所述第二激光束（55）和所述第二发射光束群（60），

以使得，即：

所述楔形分光镜（62）通过中间夹角（β）引起两个最终聚焦点（65）以距离（δ）空间分离，以及所述第一和第二发射光束群（59，60）的空间分离，所述第一和第二发射光束群彼此不平行并且分别沿所述第一和第二检测器（61，61’）的方向引导。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，

使用配置成带有楔形分光镜（62）和简单镜子（67）的五镜子排列（66）的光学折射元件（56），这种五镜子排列（66）以这样一种方式校正扫描器头（50）围绕在所述运动方向（75）的直角方向延伸的Y轴的摆动，即，使得最终的聚焦点（65）不改变它们在所述样本平面（49）中的当前位置。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，

所述扫描器头（50）用其光学折射元件（56）和运动方向（75）确定一扫描平面（76），所述扫描器头（50）在运动方向（75）中的偏移用一测量棒（77）测量，所述测量棒设置成在该扫描平面（76）中离开所述激光扫描装置（1）的线性测量系统（78）。

23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，

所述扫描器头（50）在运动方向（75）中的偏移用一测量棒（77）测量，所述测量棒设置成至少在所述第一物镜（57）的主平面（107）的邻近。

24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，

成像和/或测量位于试样载片且用两种不同的荧光染料处理的荧光样本期间的名义极限分辨率是2.5μm或更好。

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