DE10120424B4 - Scanmikroskop und Auskoppelelement - Google Patents

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Abstract

Scanmikroskop (47) mit einer Lichtquelle (49), die Beleuchtungslicht (53) zur Beleuchtung einer Probe (19) emittiert, mit einer Strahlablenkeinrichtung (61), mit mindestens einem Detektor (97) zur Detektion des von der Probe ausgehenden Detektionslichtes (75) und mit einem Objektiv (69), durch das die Probe (19) beleuchtbar und detektierbar ist, wobei das Objektiv (69) sowohl in einem Beleuchtungs- als auch einem Detektionsstrahlengang (71, 72) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Scanmikroskop wahlweise mit Descan-Detektion oder mit Non-Descan-Detektion betreibbar ist, wobei zur Non-Descan-Detektion ein Auskoppelelement (73, 87) im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang (71, 72) einfügbar ist und zur Descan-Detektion aus dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang (71, 72) entfernbar ist und wobei das Auskoppelelement (73, 87) einen weiteren Detektor (80, 81, 137) beinhaltet und zumindest einen Teil des Detektionslichtes (75) an der Strahlablenkeinrichtung (61) vorbei dem weiteren Detektor (80, 81, 137) zuführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Scanmikroskop mit einer Lichtquelle, die Beleuchtungslicht zur Beleuchtung einer Probe emittiert, mit mindestens einem ersten Detektor zur Detektion des von der Probe ausgehenden Detektionslichtes und mit einem Objektiv, durch das die Probe beleuchtbar und detektierbar ist, wobei das Objektiv sowohl in einem Beleuchtungs- als auch einem Detektionsstrahlengang angeordnet ist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Auskoppelelement für ein Scanmikroskop.
  • In der Scanmikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl beleuchtet, um das von der Probe emittierte Detektionslicht, als Reflexions- oder Fluoreszenzlicht, zu beobachten. Der Fokus eines Beleuchtungslichtstrahles wird mit Hilfe einer steuerbaren Strahlablenkeinrichtung, im Allgemeinen durch Verkippen zweier Spiegel, in einer Probenebene bewegt, wobei die Ablenkachsen meist senkrecht aufeinander stehen, so daß ein Spiegel in x-, der andere in y-Richtung ablenkt. Die Verkippung der Spiegel wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer-Stellelementen bewerkstelligt. Die Leistung des vom Objekt kommenden Detektionslichtes wird in Abhängigkeit von der Position des Abtaststrahles gemessen. Üblicherweise werden die Stellelemente mit Sensoren zur Ermittlung der aktuellen Spiegelstellung ausgerüstet.
  • Speziell in der konfokalen Scanmikroskopie wird ein Objekt mit dem Fokus eines Lichtstrahles in drei Dimensionen abgetastet.
  • Ein konfokales Rastermikroskop umfasst im allgemeinen eine Lichtquelle, eine Fokussieroptik, mit der das Licht der Quelle auf eine Lochblende – die sog. Anregungsblende – fokussiert wird, einen Strahlteiler, eine Strahlablenkeinrichtung zur Strahlsteuerung, eine Mikroskopoptik, eine Detektionsblende und die Detektoren zum Nachweis des Detektions- bzw. Fluoreszenzlichtes. Das Beleuchtungslicht wird über einen Strahlteiler eingekoppelt. Das vom Objekt kommende Fluoreszenz- oder Reflexionslicht gelangt über die Strahlablenkeinrichtung zurück zum Strahlteiler, passiert diesen, um anschließend auf die Detektionsblende fokussiert zu werden, hinter der sich die Detektoren befinden. Diese Detektionsanordnung wird Descan-Anordnung genannt. Detektionslicht, das nicht direkt aus der Fokusregion stammt, nimmt einen anderen Lichtweg und passiert die Detektionsblende nicht, so daß man eine Punktinformation erhält, die durch sequentielles Abtasten des Objekts mit dem Fokus des Beleuchtungslichtstrahles zu einem dreidimensionalen Bild führt. Meist wird ein dreidimensionales Bild durch schichtweise Bilddatennahme erzielt. Kommerzielle Scanmikroskope bestehen meist aus einem Scanmodul, das an das Stativ eines klassischen Lichtmikroskops angeflanscht wird, wobei das Scanmodul alle genannten zur Abrasterung einer Probe zusätzlich nötigen Elemente beinhaltet.
  • Kommerzielle Scanmikroskope beinhalten meistens ein Mikroskopstativ, wie es auch in der konventionellen Lichtmikroskopie verwendet wird. In der Regel sind insbesondere konfokale Scanmikroskope auch als konventionelle Lichtmikroskope verwendbar. In der konventionellen Fluoreszenzauflichtmikroskopie wird aus dem Licht einer Lichtquelle, beispielsweise einer Bogenlampe, mit Hilfe eines Farbfilters, dem sog. Anregungsfilter, der Anteil in den mikroskopischen Strahlengang eingekoppelt, der den gewünschten Wellenlängenbereich zur Fluoreszenzanregung aufweist. Die Einkopplung in den Strahlengang des Mikroskops erfolgt mit Hilfe eines dichroitischen Strahlteilers, der das Anregungslicht zur Probe reflektiert, während er das von der Probe ausgehende Fluoreszenzlicht weitgehend ungehindert passieren lässt. Das von der Probe rückgestreute Anregungslicht wird mit einem Sperrfilter zurückgehalten, der für die Fluoreszenzstrahlung jedoch durchlässig ist. Die optimale Kombination aufeinander abgestimmter Filter und Strahlteiler zu einem leicht austauschbaren modularen Filterblock ist seit langem üblich. Meist sind die Filterblöcke in einem Revolver innerhalb des Mikroskops, als Teil sog. Fluoreszenz-Auflichtilluminatoren, angeordnet, so dass ein schneller und einfacher Austausch ermöglicht ist.
  • In der konfokalen Scanmikroskopie kann im Falle der Zweiphotonenanregung (oder Mehrphotonenanregung) auf eine Detektionsblende verzichtet werden, da die Anregungswahrscheinlichkeit vom Quadrat der Photonendichte und damit vom Quadrat der Beleuchtungslichtintensität abhängt, die naturgemäß im Fokus viel höher ist als in den Nachbarregionen. Das zu detektierende Fluoreszenzlicht stammt daher mit großer Wahrscheinlichkeit zum aller größten Teil aus der Fokusregion, was eine weitere Differenzierung von Fluoreszenzphotonen aus dem Fokusbereich von Fluoreszenzphotonen aus den Nachbarbereichen mit einer Blendenanordnung überflüssig macht.
  • Insbesondere vor dem Hintergrund einer ohnehin geringen Ausbeute an Fluoreszenzphotonen bei Zweiphotonenanregung ist eine Non-Descan-Anordnung, bei der das Detektionslicht nicht über die Strahlablenkeinrichtung (Descan-Anordnung) und den Strahlteiler zur Beleuchtungslichteinkopplung zum Detektor gelangt, sondern direkt nach dem Objektiv mit Hilfe eines dichroitischen Strahlteilers ausgelenkt und detektiert wird, interessant; denn im Allgemeinen geht auf diesem Detektionslichtweg weniger Licht verloren. Außerdem tragen bei der Zweiphotonenanregung mit Descan-Detektion gestreute Anteile des Detektionslichtes wesentlich zum Signal bei, was bei Non-Descan-Detektion nur in wesentlich verringertem Maße eine Rolle spielt. Anordnungen dieser Art sind beispielsweise aus der Veröffentlichung von David. W. Piston et al. „Two-photon-excitation fluorescence imaging of three dimensional calcium-ion activity", Applied Optics, Vol. 33, No. 4, Feb 1996, und aus Piston et al: „Time-Resolved Fluorescence Imaging and Background Rejection by Two-Photon Excitation in Laser Scanning Microscopy", SPIE Vol. 1640 bekannt.
  • Ein Problem der bekannten Anordnungen besteht darin, zur Non-Descan-Detektion einen Strahlteiler zur Auslenkung des Detektionslichtes aus dem mikroskopischen Strahlengang nach dem Objektiv innerhalb eines Scanmikroskops anzuordnen und präzise zu justieren. Hierzu ist die Implementierung aufwendiger Zusatzanordnungen notwendig, die massive bauliche Veränderungen des Scanmikroskops und insbesondere des Mikroskopstativs erforderlich machen. Der Rückbau zu einem Scanmikroskop mit Descan-Detektion ist meist unmöglich oder sehr aufwendig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Scanmikroskop vorzuschlagen, das ein einfaches und zuverlässiges Umschalten zwischen Descan-Detektion und Non-Descan-Detektion ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Scanmikroskop gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Scanmikroskop wahlweise mit Descan-Detektion oder mit Non-Descan-Detektion betreibbar ist, wobei zur Non-Descan-Detektion ein Auskoppelelement im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang einfügbar ist und zur Descan-Detektion aus dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang entfernbar ist und wobei das Auskoppelelement einen weiteren Detektor beinhaltet und zumindest einen Teil des Detektionslichtes an der Strahlablenkeinrichtung vorbei dem weiteren Detektor zuführt.
  • Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung ein Auskoppelelement anzugeben, das einfach sowohl eine Descan-Detektion, als auch eine Non-Descan-Detektion in einem Scanmikroskop ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Auskoppelelement gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Auskoppelelement einen Detektor beinhaltet und dass das Auskoppelelement zur Non-Descan-Detektion in einem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang des Scanmikroskops einfügbar ist und zur Descan-Detektion aus dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang entfernbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet das Auskoppelelement einen Strahlteiler, der vorzugsweise als dichroitischer Strahlteiler oder Farbstrahlteiler ausgebildet ist. Der Strahlteiler ist vorzugsweise für das Beleuchtungslicht durchlässig und für das Detektionslicht reflektierend ausgebildet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Auskoppelelement Filter, die als Anregungsfilter auf das Licht im Beleuchtungsstrahlengang oder als Detektionsfilter auf das Licht im Detektionsstrahlengang wirken. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführung beinhaltet das Auskoppelelement sowohl einen Anregungsfilter als auch einen Detektionsfilter. Der Detektionsfilter ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er nur das von der Probe ausgehende Detektionslicht insbesondere kein Licht der Wellenlänge des Beleuchtungslichtes passieren lässt, so dass vorteilhafter Weise eine ungewollte und verfälschende Detektion insbesondere dieses Lichtes vermieden ist. Der Anregungsfilter dient dazu, aus dem Spektrum der Lichtquelle die Lichtanteile der zur Beleuchtung interessierenden Wellenlängen herauszufiltern.
  • In einer Ausführungsvariante ist das Auskoppelelement zum Umschalten von Descan-Detektion auf Non-Descan-Detektion von außen in den Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang einbringbar, wobei Führungselemente, wie Führungsschienen, Gleitschienen oder eine Bajonettfassung, vorgesehen sind, die ein einfaches und zuverlässiges Einbringen und Positionieren ermöglichen. Weiterhin sind Anschlagelemente vorgesehen, die eine Arbeitsposition des Auskoppelelements im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang definiert und die derart ausgestaltet sind, dass das positionierte Auskoppelelement automatisch in Bezug auf den Detektionsstrahlengang justiert ist und nach der Positionierung keine weitere Justierung des Auskoppelelements erforderlich ist.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein Revolver oder ein Schiebeschlitten, der mindestens eine Elementaufnahme aufweist, zur Positionierung des Auskoppelelements vorgesehen, wobei an oder in der Elementaufnahme das Auskoppelelement derart angebracht ist, dass das Auskoppelelement durch einfaches Drehen des Revolvers oder durch Schieben des Schiebeschlittens in dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang positionierbar ist. Eine Justierung des Auskoppelelements erfolgt nur einmalig beim Anbringen des Auskoppelelements in dem oder an dem Revolver oder Schiebeschlitten. Der weist vorzugsweise eine Einrastvorrichtung auf, die den Revolver oder den Schiebeschlitten lösbar fixiert, wenn das Auskoppelelement in dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang positioniert ist. In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Revolver oder der Schiebeschlitten mehrere Elementaufnahmen auf, in den andere optische Elemente, beispielsweise Filter oder Zusatzoptiken, angebracht sind. Weiterhin weist der Revolver oder der Schiebeschlitten mindestens eine Leerposition auf, die in den Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang derart einbringbar ist, dass das Beleuchtungslicht sowie das Detektionslicht ungehindert passiert. Diese erfindungsgemäße Lösung ist kostengünstig und hochflexibel, da mehrere Auskoppelelemente mit unterschiedlichen Strahlteilern unterschiedlicher spektraler Eigenschaften bereit gehalten werden und einfach ausgetauscht werden können.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Auskoppelelement Bestandteil eines Fluoreszenz-Auflichtilluminators. Von ganz besonderem Vorteil ist diese Ausführungsform bei Scanmikroskopen, die auch zur klassischen Auflichtmikroskopie geeignet sind, die einen Fluoreszenz-Auflichtilluminator mit einem Revolver beinhalten. Dies hat den Vorteil, dass meist ohnehin vorhandene Vorrichtungen genutzt bzw. umfunktioniert werden, wodurch ein baulicher Eingriff in das Mikroskop bzw. in das Mikroskopstativ vermieden ist. Es ist möglich, durch einfaches Drehen des Revolvers des Fluoreszenz-Auflichtilluminators zwischen klassischer Fluoreszenzmikroskopie, Descan-Detektion und Non-Descan-Detektion umzuschalten.
  • Das Auskoppelelement führt zumindest einen Teil des Detektionslichtes einem weiteren Detektor zu. Dieser Detektor ist Bestandteil des Auskoppelelements. Besonders vorteilhaft sind auf Grund der geringen Baugröße hierbei Halbleiterdetektoren, wie Photodioden oder Avalanche-Photodioden. Auch Photomultiplier sind verwendbar. Der weitere Detektor beinhaltet in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mindestens zwei weitere Einzeldetektoren zur getrennten Detektion unterschiedlicher Spektralbereiche des Detektionslichtes. Zur Aufspaltung des Detektionslichtes sind Strahlteiler vorgesehen, die vorteilhafter Weise in einem Filterblock untergebracht sind. In den Filterblock sind weitere Filter und/oder Optiken einsetzbar. Ganz besonders vorteilhaft, insbesondere mit Hinblick auf eine einheitliche Herstellung, ist es, wenn der Filterblock dieselben Abmessungen und Führungs- und/oder Anschlagemente aufweist, wie das Auskoppelelement.
  • In einer besonderen Ausführungsvariante wird bei Non-Descan-Detektion das mit Hilfe des Auskoppelelements ausgekoppelte Detektionslicht dem eigentlich zur Descan-Detektion vorgesehenen Detektor zugeführt. Hierzu sind Spiegelanordnungen oder Lichtleitfasern vorgesehen. Diese Ausführungsvariante hat den besonderen Vorteil, dass nur ein einziger Detektor sowohl für Descan-Detektion, als auch für Non-Descan-Detektion verwendbar ist, was das Scanmikroskop insgesamt sehr vereinfacht und in der Herstellung verbilligt.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
  • 1 eine bekannte Anordnung zur Fluoreszenzmikroskopie mit mehreren austauschbaren modularen Filterblöcken in einem Revolver,
  • 2 die Anordnung aus 1 in der Draufsicht,
  • 3 eine erfindungsgemäßes Scanmikroskop,
  • 4 das erfindungsgemäße Scanmikroskop aus 3 in der Draufsicht,
  • 5 ein weiteres erfindungsgemäßes Scanmikroskop,
  • 6 ein Auskoppelelement.
  • 1 zeigt schematisch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Auflicht-Fluoreszenzmikroskop 1 mit einem Fluoreszenz-Auflichtilluminator 3. Aus dem von der Lichtquelle 5, die als Bogenlampe 7 ausgeführt ist, kommenden Licht 9 werden mit Hilfe des Anregungsfilters 11 die Anteile der gewünschten Wellenlängen, nämlich das Anregungslicht 13, herausgefiltert. Das Anregungslicht 13 wird anschließend vom dichroitischen Strahlteiler 15 in Richtung des Mikroskopobjektivs 17 reflektiert, das das Anregungslicht 13 auf die Probe 19 fokussiert. Das von der Probe ausgehende Fluoreszenzlicht 21 gelangt durch das Mikroskopobjektiv hindurch zurück zum dichroitischen Strahlteiler 15, passiert diesen und fällt durch den Sperrfilter 23 und das Okular 25 in das Auge des Benutzers 27. Der Anregungsfilter 11, der Sperrfilter 23 und der dichroitische Strahlteiler 15 sind in einem austauschbaren modularen ersten Filterblock 29 angeordnet.
  • Der erste Filterblock 29 ist mit einem weiteren Filterblock 31, der einen Anregungsfilter 33, einen Detektionsfilter 35 und einen Strahlteiler 37 beinhaltet, in einem um die Welle 39 drehbaren Revolver 41 angeordnet. Der Anregungsfilter 33, der Detektionsfilter 35 und der Strahlteiler 37 weisen anderes spektrale Eigenschaften auf, als der Anregungsfilter 11, der Detektionsfilter 23 und der Strahlteiler 15, des ersten Filterblocks 29. Durch Drehen des Revolvers kann der Filterblock 29, 31 mit den gewünschten optischen Eigenschaften in den Strahlengang des Mikroskops gebracht werden.
  • 2 zeigt das Auflicht-Fluoreszenzmikroskop 1 in der Draufsicht, in der zu erkennen ist, das der Revolver neben den Filterblöcken 29 und 31 noch zwei weitere Filterblöcke 43, 45 beinhaltet.
  • 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Scanmikroskop 47. Das von einer Lichtquelle 49, der als modenverkoppelter Titan-Saphir-Laser 51 ausgeführt ist, kommende Beleuchtungslicht 53 weist eine Wellenlänge von ca. 800 nm auf und wird von der Optik 55 auf die Anregungsblende 57 fokussiert, um anschließend vom einem Strahlteiler 59 zur Strahlablenkeinrichtung 61, die einen kardanisch aufgehängten Spiegel 63 beinhaltet, reflektiert zu werden. Durch die Scanoptik 65, die Tubusoptik 67 und das Objektiv 69, wird ein Beleuchtungslichtstrahlengang 71 und ein Detektionsstrahlengang 72 definiert, entlang dem das zu einem Strahl geformte Beleuchtungslicht 53 über bzw. durch die Probe 19 geführt wird. Zwischen der Tubusoptik 67 und dem Objektiv 69 befindet sich das Auskoppelelement 73 zur Auskopplung des von der Probe ausgehenden Detektionslichtes 75, das einen dichroitischen Strahlteiler 77 und einen Anregungsfilter 74 beinhaltet. Der dichroitische Strahlteiler 77 ist so ausgestaltet, dass das Beleuchtungslicht 53 mit einer Wellenlänge von ca. 800 nm ungehindert passiert und das Detektionslicht 75 in Richtung der in dieser Figur nicht gezeigten weiteren Detektoren 80, 81 (aus der Zeichenebene hinaus) reflektiert wird. Das Auskoppelelement 73 ist in einem um die Welle 83 drehbaren Revolver 85 angeordnet und derart justiert, dass es durch Drehen des Revolvers 85 im Anregungs- und Detektionsstrahlengang positionierbar ist. In dem Revolver 85 ist ein weiteres Auskoppelelement 87 angeordnet, das einen Anregungsfilter 89, einen Detektionsfilter 91 und einen Strahlteiler 93 beinhaltet, wobei diese Elemente andere spektrale Eigenschaften aufweisen, als die des ersten Auskoppelelements 73. Durch Drehen des Revolvers 85 ist das Auskoppelelement 73, 87 in dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang 71, 72 positionierbar, das die jeweils gewünschten optischen Eigenschaften hat. Weiterhin ist der Revolver 85 zur Descan-Detektion in eine in dieser Figur nicht gezeigte Leerposition 99, 101 drehbar, so dass sowohl das Beleuchtungslicht 53, als auch das Detektionslicht 75 ungehindert passiert. Das Detektionslicht 75 gelangt bei Descan-Detektion über die Strahlablenkeinrichtung 61 zurück zum Strahlteiler 59, passiert diesen, den Sperrfilter 79, der die Reststrahlung vom Anregungslicht unterdrückt und die Detektionsblende 95 und trifft anschließend auf den ersten Detektor 97.
  • 4 zeigt das in 3 dargestellte Scanmikroskop in der Draufsicht. Das Beleuchtungslicht 53 fällt in die Zeichenebene hinein. Das Detektionslicht 75 tritt seitlich aus dem Auskoppelelement 73 aus und trifft auf den Filterblock 104, der einen dichroitischen Strahlteiler 103 und zwei Sperrfilter 106, 108 beinhaltet. An dem dichroitischen Strahlteiler 103, der als Farbstrahlteiler ausgeführt ist, wird das Detektionslicht 75 entsprechend der spektralen Verteilung in die Teilstrahlen 105 und 107 aufgeteilt und den Detektoren 80 und 81 zugeführt, die als Photomultiplier ausgeführt sind. Die beiden Sperrfilter 106, 108 sind so ausgestaltet, dass nur Detektionslicht der jeweils gewünschten Wellenlänge die Detektoren 80, 81 erreicht. Die Leerpositionen 99, 101 zur Descan-Detektion sind gepunktet eingezeichnet.
  • 5 zeigt in einer dreidimensionalen Ansicht ein konfokales Scanmikroskop 47, das aus einem klassischen Lichtmikroskop 109 und einem Scannermodul 111 besteht. Das Scannermodul 111 beinhaltet eine Lichtquelle 49 zur Erzeugung des Beleuchtungslichtes 53, eine Strahlablenkeinrichtung 61, einen ersten Detektor 97 zur Descan-Detektion und einen Strahlteiler 59, der das Beleuchtungslicht 53 zu der Strahlablenkeinrichtung 61 reflektiert und bei Descan-Detektion das Detektionslicht zu dem ersten Detektor 97 passieren lässt. Weiterhin beinhaltet das Scannermodul 111 nicht gezeigte Elemente zur Strahlführung und Strahlformung, sowie eine Anregungs- und eine Detektionsblende, die der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht gezeigt sind. Die Probe 19 liegt zusammen mit einem Objektträger 113 auf einem nicht gezeigten Mikroskoptisch. Das klassische Lichtmikroskop 109 weist ein nicht dargestelltes Gehäuse auf, an dem das Scannermodul 111 angeflanscht ist. Weiterhin beinhaltet das klassische Lichtmikroskop 109 einen Fluoreszenz-Auflichtilluminator 3 mit einer Lichtquelle 5, die als Bogenlampe 7 ausgeführt ist, und einem Revolver 41, der um die Welle 39 drehbar ist. In dem Revolver sind ein Auskoppelelement 73 zur Scanmikroskopie mit Non-Descan-Detektion und ein erster und ein zweiter Filterblock 29, 31 zur klassischen Fluoreszenz-Auflichtmikroskopie angeordnet. Weiterhin weist der Revolver 41 eine Leerposition 99 auf, die in den Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang 71, 72 drehbar ist. Diese Einstellung dient zur Scanmikroskopie mit Descan-Detektion. Das Gehäuse des klassischen Lichtmikroskops 109 weist eine seitliche Öffnung auf, durch die das Detektionslicht 75 bei Non-Descan-Detektion austritt und zu den weiteren Detektoren 80 und 81 gelangt, die am Gehäuse angebracht sind.
  • 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Auskoppelelement 73, das einen Anregungsfilter 74, einen Detektionsfilter 119 und einen dichroitischen Strahlteiler 77 beinhaltet. Das Auskoppelelement 73 weist ein Gehäuse 121 mit drei Öffnungen 123, 125, 127 auf, durch die das Beleuchtungslicht 53 und das Detektionslicht 75 durchtreten. An dem Gehäuse 121 sind Führungs- und/oder Anschlagelemente 129, 131, 133, 135 angebracht, die ein einfaches und reproduzierbares Positionieren in Anregungs- und Detektionsstrahlengang 71, 72 ermöglichen. Das Auskoppelelement 73 weist einen integrierten weiteren Detektor 137, der als Photodiode ausgestaltet ist, auf. Vor dem Detektor ist eine Optik 120 angeordnet.
  • Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
  • 1
    Auflicht-Fluoreszenzmikroskop
    3
    Fluoreszenz-Auflichtilluminator
    5
    Lichtquelle
    7
    Bogenlampe
    9
    Licht
    11
    Anregungsfilter
    13
    Anregungslicht
    15
    Strahlteiler
    17
    Mikroskopobjektiv
    19
    Probe
    21
    Fluoreszenzlicht
    23
    Sperrfilter
    25
    Okular
    27
    Auge des Benutzers
    29
    Filterblock
    31
    weiterer Filterblock
    33
    Anregungsfilter
    35
    Detektionsfilter
    37
    Strahlteiler
    39
    Welle
    41
    Revolver
    43
    weiterer Filterblock
    45
    weiterer Filterblock
    47
    Scanmikroskop
    49
    Lichtquelle
    51
    Titan-Saphir-Laser
    53
    Beleuchtungslicht
    55
    Optik
    57
    Anregungsblende
    59
    Strahlteiler
    61
    Strahlablenkeinrichtung
    63
    kardanisch aufgehängter Spiegel
    65
    Scanoptik
    67
    Tubusoptik
    69
    Objektiv
    71
    Beleuchtungsstrahlengang
    72
    Detektionsstrahlengang
    73
    Auskoppelelement
    74
    Anregungsfilter
    75
    Detektionslicht
    77
    dichroitischer Strahlteiler
    79
    Sperrfilter
    80
    weiterer Detektor
    81
    weiterer Detektor
    83
    Welle
    85
    Revolver
    87
    Auskoppelelement
    89
    Anregungsfilter
    91
    Detektionsfilter
    93
    Strahlteiler
    95
    Detektionsblende
    97
    erster Detektor
    99
    Leerposition
    101
    Leerposition
    103
    dichroitischer Strahlteiler
    104
    Filterblock
    105
    Teilstrahl
    106
    Sperrfilter
    107
    Teilstrahl
    108
    Sperrfilter
    109
    klassisches Lichtmikroskop
    111
    Scannermodul
    113
    Objektträger
    119
    Detektionsfilter
    120
    Optik
    121
    Gehäuse
    123
    Öffnung
    125
    Öffnung
    127
    Öffnung
    129
    Führungs- und/oder Anschlagelement
    131
    Führungs- und/oder Anschlagelement
    133
    Führungs- und/oder Anschlagelement
    135
    Führungs- und/oder Anschlagelement
    137
    weiterer Detektor

Claims (14)

  1. Scanmikroskop (47) mit einer Lichtquelle (49), die Beleuchtungslicht (53) zur Beleuchtung einer Probe (19) emittiert, mit einer Strahlablenkeinrichtung (61), mit mindestens einem Detektor (97) zur Detektion des von der Probe ausgehenden Detektionslichtes (75) und mit einem Objektiv (69), durch das die Probe (19) beleuchtbar und detektierbar ist, wobei das Objektiv (69) sowohl in einem Beleuchtungs- als auch einem Detektionsstrahlengang (71, 72) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Scanmikroskop wahlweise mit Descan-Detektion oder mit Non-Descan-Detektion betreibbar ist, wobei zur Non-Descan-Detektion ein Auskoppelelement (73, 87) im Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang (71, 72) einfügbar ist und zur Descan-Detektion aus dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang (71, 72) entfernbar ist und wobei das Auskoppelelement (73, 87) einen weiteren Detektor (80, 81, 137) beinhaltet und zumindest einen Teil des Detektionslichtes (75) an der Strahlablenkeinrichtung (61) vorbei dem weiteren Detektor (80, 81, 137) zuführt.
  2. Scanmikroskop (47) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung des Auskoppelelements (73, 87) Führungs- und/oder Anschlagelemente (129, 131, 133, 135) vorgesehen sind.
  3. Scanmikroskop (47) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung des Auskoppelelements (73, 87) ein Revolver (41) oder ein Schiebeschlitten vorgesehen ist, an dem das Auskoppelelement (73, 87) angebracht ist.
  4. Scanmikroskop (47) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) einen Strahlteiler umfasst.
  5. Scanmikroskop (47) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) einen Anregungsfilter umfasst, mit dem Licht mindestens einer Wellenlänge aus dem Beleuchtungsstrahlengang (71) ausblendbar ist.
  6. Scanmikroskop (47) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) einen Detektionsfilter (91) umfasst, mit dem Licht mindestens einer Wellenlänge aus dem Detektionsstrahlengang (72) ausblendbar ist.
  7. Scanmikroskop (47) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) zumindest einen Teil des Detektionslichtes (75) dem Detektor (97) zuführt.
  8. Scanmikroskop (47) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scanmikroskop (47) einen Fluoreszenz-Auflichtilluminator (39 umfasst, in dem das Auskoppelelement (73, 87) positionierbar ist.
  9. Auskoppelelement (73, 87) für ein Scanmikroskop (47), dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) einen Detektor (80, 81, 137) beinhaltet und dass das Auskoppelelement (73, 87) zur Non-Descan-Detektion in einem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang (71, 72) des Scanmikroskops (47) einfügbar ist und zur Descan-Detektion aus dem Beleuchtungs- und Detektionsstrahlengang (71, 72) entfernbar ist.
  10. Auskoppelelement (73, 87) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) in einem Revolver (41) oder einem Schiebeschlitten positionierbar ist.
  11. Auskoppelelement (73, 87) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) in einem Fluoreszenz Auflichtilluminator (3) positionierbar ist.
  12. Auskoppelelement (73, 87) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) Führungs- und/oder Anschlagelemente (129, 131, 133, 135) aufweist.
  13. Auskoppelelement (73, 87) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) einen Anregungsfilter (79) und/oder einen Detektionsfilter (119) umfasst.
  14. Auskoppelelement (73, 87) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelelement (73, 87) eine Optik beinhaltet.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2085805A2 (de) 2008-01-31 2009-08-05 Carl Zeiss MicroImaging GmbH Laser-Scanning-Mikroskop und Baugruppe zur non-descannten Detektion

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10335466B4 (de) * 2003-08-02 2005-09-01 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Rastermikroskop
DE102004016433A1 (de) * 2004-03-31 2005-10-20 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur Veränderung der Auskopplung des Objektlichtes und/oder der Einkopplung von Licht für ein Laser-Scanning-Mikroskop
DE102004035340B4 (de) 2004-07-21 2020-01-16 Leica Microsystems Cms Gmbh Rastermikroskop mit einer Strahlablenkeinrichtung
DE102004051940B4 (de) * 2004-10-25 2008-08-21 Leica Microsystems Cms Gmbh Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop
JP4992898B2 (ja) * 2006-07-03 2012-08-08 株式会社ニコン レーザ走査顕微鏡及び観察方法
DE102007024074B4 (de) * 2007-05-22 2022-09-15 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskop
DE102008015720B4 (de) 2008-03-26 2018-01-25 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Beleuchtungsvorrichtung für ein Mikroskop und Fluoreszenzmikroskop mit derselben
JP5307629B2 (ja) * 2009-05-22 2013-10-02 オリンパス株式会社 走査型顕微鏡装置
US8982455B2 (en) * 2009-09-22 2015-03-17 Intelligent Imaging Innovations, Inc. Modular design of a scanning microscope attachment and accessories
US8634131B2 (en) 2009-12-14 2014-01-21 Intelligent Imaging Innovations, Inc. Spherical aberration correction for non-descanned applications
WO2011150431A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Multi-photon tissue imaging
DE102011017046A1 (de) * 2011-04-14 2012-10-18 Till Photonics Gmbh Umschaltbare Mikroskopanordnung mit mehreren Detektoren
EP3252512A1 (de) * 2016-06-03 2017-12-06 Leica Instruments (Singapore) Pte. Ltd. Austauschbares optisches modul und mikroskopische vorrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3843876C2 (de) * 1988-12-24 1993-07-08 Leica Industrieverwaltung Gmbh, 6330 Wetzlar, De
DE4323129A1 (de) * 1992-07-24 1994-02-03 Zeiss Carl Fa Lasermikroskop
DE19926037A1 (de) * 1999-05-28 2000-11-30 Zeiss Carl Jena Gmbh Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler
US6169289B1 (en) * 1998-01-27 2001-01-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Signal enhancement for fluorescence microscopy
WO2001009592A1 (en) * 1999-07-30 2001-02-08 California Institute Of Technology System and method for monitoring cellular activity

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3843548B2 (ja) * 1997-08-06 2006-11-08 株式会社ニコン 顕微鏡装置
EP0418928B1 (de) * 1989-09-22 1996-05-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Rastermikroskop und Rastermechanismus dafür
FR2666623B1 (fr) 1990-09-11 1993-05-07 Turbomeca Roue de turbomachine a pales rapportees.
US5537247A (en) * 1994-03-15 1996-07-16 Technical Instrument Company Single aperture confocal imaging system
US5633752A (en) * 1994-07-27 1997-05-27 Olympus Optical Co., Ltd. Optical switching apparatus for a reflected fluorescence microscope
US6167173A (en) * 1997-01-27 2000-12-26 Carl Zeiss Jena Gmbh Laser scanning microscope
US6075643A (en) * 1997-10-24 2000-06-13 Olympus Optical Co., Ltd. Reflected fluorescence microscope with multiple laser and excitation light sources
JP3283499B2 (ja) * 1999-03-18 2002-05-20 オリンパス光学工業株式会社 レーザ顕微鏡
US6429968B1 (en) * 2000-03-09 2002-08-06 Agere Systems Guardian Corp Apparatus for photoluminescence microscopy and spectroscopy
US6667805B2 (en) * 2000-08-18 2003-12-23 Sensys Instruments Corporation Small-spot spectrometry instrument with reduced polarization

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3843876C2 (de) * 1988-12-24 1993-07-08 Leica Industrieverwaltung Gmbh, 6330 Wetzlar, De
DE4323129A1 (de) * 1992-07-24 1994-02-03 Zeiss Carl Fa Lasermikroskop
US6169289B1 (en) * 1998-01-27 2001-01-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Signal enhancement for fluorescence microscopy
DE19926037A1 (de) * 1999-05-28 2000-11-30 Zeiss Carl Jena Gmbh Mikroskop mit mindestens einem Strahlteiler
WO2001009592A1 (en) * 1999-07-30 2001-02-08 California Institute Of Technology System and method for monitoring cellular activity

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2085805A2 (de) 2008-01-31 2009-08-05 Carl Zeiss MicroImaging GmbH Laser-Scanning-Mikroskop und Baugruppe zur non-descannten Detektion
DE102008007452A1 (de) 2008-01-31 2009-08-06 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Laser-Scanning-Mikroskop und Baugruppe zur non-descannten Detektion

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Publication number Publication date
US20040190133A1 (en) 2004-09-30
US20020159144A1 (en) 2002-10-31
US6977773B2 (en) 2005-12-20
DE10120424A1 (de) 2002-11-07

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