DE102005046638A1 - Scanmikroskop und Verfahren zur Probenmanipulation mit einem Manipulationslichtstrahl in einem Scanmikroskop - Google Patents
Scanmikroskop und Verfahren zur Probenmanipulation mit einem Manipulationslichtstrahl in einem Scanmikroskop Download PDFInfo
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Abstract
Es ist ein Scanmikroskop (1) mit einer Lichtquelle (3) offenbart, die einen Beleuchtungslichtstrahl (5) zum Beleuchten einer Probe (7) emittiert. Ebenso ist eine weitere Lichtquelle (13) vorgesehen, die einen Manipulationslichtstrahl (15) erzeugt, der auf der Probe (7) einen Manipulationslichtstrahlfokus (18) ausgebildet hat. Der Manipulationslichtstrahlfokus (18) und der Beleuchtungslichtstrahl (5) werden zusammen mit der Strahlablenkeinrichtung (11) über oder durch die Probe (7) geführt. Der weiteren Lichtquelle (13) ist ein optisches Mittel (20) nachgeschaltet, mit dem die Größe des Manipulationslichtstrahlfokus (18) veränderbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Scanmikroskop. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Scanmikroskop mit einer Lichtquelle, die einen Beleuchtungslichtstrahl zum Beleuchten einer Probe emittiert, der entlang eines Beleuchtungsstrahlengangs verläuft, und der mit einer Strahlenablenkeinrichtung über oder durch die Probe führbar ist. Ferner ist das Scanmikroskop mit einer weiteren Lichtquelle, die einen Manipulationslichtstrahl erzeugt, der entlang eines Manipulationsstrahlengangs verläuft, versehen. Der Manipulationslichtstrahl hat einen Manipulationsstrahlfokus ausgebildet, der ebenfalls von der Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe führbar ist.
- Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Probenmanipulation mit einem Manipulationslichtstrahl in einem Scanmikroskop. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Probenmanipulation mit einem Manipulationslichtstrahl in einem Scanmikroskop, wobei von einer Lichtquelle ein Beleuchtungslichtstrahl zum Beleuchten einer Probe emittiert wird, der entlang eines Beleuchtungsstrahlengangs verläuft, und der mit einer Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe geführt wird. Mit einer weiteren Lichtquelle wird ein Manipulationslichtstrahl erzeugt, der entlang eines Manipulationsstrahlengangs verläuft, und der einen Manipulationsstrahlfokus ausgebildet hat, der ebenfalls von der Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe geführt wird.
- Die deutsche Patentanmeldung
DE 102 33 549 offenbart ein Scanmikroskop mit einer Lichtquelle, die einen Beleuchtungslichtstrahl zum Beleuchten einer Probe emittiert, der entlang eines Beleuchtungsstrahlengangs verläuft, und der mit einer Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe führbar ist. Ein Detektor empfängt das von der Probe ausgehende Detektionslicht, das entlang eines Detektionsstrahlengangs verläuft. Eine weitere Lichtquelle erzeugt einen Manipulationslichtstrahl, der entlang eines Manipulationsstrahlengangs verläuft. Der Manipulationslichtstrahl ist ebenfalls von der Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe führbar. - Die Deutsche Offenlegungsschrift
DE 199 54 933 offenbart eine Anordnung zur Einkopplung mindestens eines Strahls einer optischen Pinzette zum Einfangen von Teilchen und/oder eines Bearbeitungsstrahls in einen mikroskopischen Strahlengang, vorzugsweise in einem Laser-Scanning-Mikroskop. Mittel zur frei einstellbaren Veränderung der Lage des Strahlfokus der optischen Pinzette und/oder des Bearbeitungsstrahls bezüglich der Veränderung der Fokusposition des Mikroskops sind vorgesehen. - Das U.S. Patent 6,094,300 offenbart ein Laser-Scanning-Mikroskop, das zwei Scan-Einrichtungen aufweist. Dabei wird über eine Scan-Einrichtung der Beleuchtungsstrahl geführt, über die andere Scan-Einrichtung wird z.B. ein weiterer Beleuchtungsstrahl bzw. ein Manipulationslichtstrahl geführt. Die von den beiden Scan-Einrichtungen kommenden Lichtstrahlen werden derart zusammengeführt, dass sie gemeinsam auf einen Punkt der Probe treffen. Diese Anordnung gestaltet sich jedoch als schwierig in der Handhabung.
- Der gesamte hier erwähnte Stand der Technik hat den Nachteil, dass wenn Bereiche einer Probe manipuliert werden sollen, die größer als der Fokus des Beleuchtungslichtstrahls sind, muss man mit dem Manipulationsstrahl diese Bereiche abscannen. Dies ist umständlich und zeitaufwendig, und macht die Untersuchung schneller Prozesse unmöglich.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Scanmikroskop zu schaffen, mit dem es möglich ist, auf einfache Art und Weise die Größe und die Position des Manipulationslichtstrahls zu verändern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Scanmikroskop, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
- Ferner ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf einfache Weise die Größe und die Position des Fokus eines Manipulationslichtstrahls verändert werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des An spruchs 6 umfasst.
- Es ist von Vorteil, wenn ein optisches Mittel der weiteren Lichtquelle im Manipulationslichtstrahl nachgeschaltet ist, mit dem die Größe des Manipulationsstrahlfokus veränderbar ist. Dabei kann das optische Mittel eine Zoomoptik oder eine Blendenanordnung sein.
- Ferner ist von Vorteil, wenn das optische Mittel mit einer Steuereinheit verbunden ist, das die Änderung der Größe des Manipulationsstrahlfokus in Abhängigkeit von der Zeit erlaubt.
- Ebenso ist es bei dem Verfahren zur Probenmanipulation mit einem Manipulationslichtstrahl in einem Scanmikroskop von Vorteil, wenn der weiteren Lichtquelle ein optisches Mittel im Manipulationslichtstrahl nachgeschaltet wird, mit dem die Größe des Manipulationsstrahlfokus verändert werden kann.
- Es gibt mehrere Moden mit denen der Manipulationslichtstrahl verändert werden kann. Zum einen wird ausgehend von einer festen Position des Manipulationslichtstrahls die Größe des Manipulationslichtstrahls auf der Probe mindestens einmal vergrößert. Eine weitere Möglichkeit ist, dass ebenfalls ausgehend von einer festen Position des Manipulationslichtstrahls auf der Probe die Größe des Manipulationslichtstrahlfokus mindestens einmal verkleinert wird. Schließlich ist es möglich, dass die Position des Manipulationslichtstrahls auf der Probe derart verändert wird, dass die einzelnen Manipulationsstrahlfoki sich zumindest teilweise überlappen.
- Mit der Steuereinheit, die mit dem optischen Mittel verbunden ist, kann dabei die Größe und die Position des Manipulationsstrahlfokus in Abhängigkeit von der Zeit beliebig gesteuert werden.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
- In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Scanmikroskops gemäß der gegenwärtigen Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Scanmikroskops gemäß der gegenwärtigen Erfindung; -
3a eine schematische Darstellung eines ersten Modus mit dem der Fokus des Manipulationslichtstrahls auf der Probe verändert wird; und -
3b eine zweite Ausführungsform, mit der die Position des Fokus des Manipulationslichtstrahls auf der Probe verändert wird. -
1 zeigt ein Scanmikroskop1 , das mit einer Lichtquelle3 versehen ist. Die Lichtquelle3 emittiert einen Beleuchtungslichtstrahl5 , der zum Beleuchten einer Probe7 vorgesehen ist, die zumindest auf einem XY-Tisch8 angebracht ist. Der Lichtquelle3 ist ein Beleuchtungspinhole10 nachgeschaltet. Der Beleuchtungsstrahlengang9 ist mit einer Strahlablenkeinrichtung11 über oder durch die Probe7 führbar. Es ist eine weitere Lichtquelle13 vorgesehen, die einen Manipulationslichtstrahl15 emittiert, der entlang eines Manipulationsstrahlengangs16 verläuft. Der Manipulationslichtstrahl15 wird mittels eines Umlenkelements17 auf die Strahlablenkeinrichtung11 gerichtet. In der Strahlablenkeinrichtung11 treffen der Manipulationslichtstrahl15 und der Beleuchtungslichtstrahl5 an einem Ort zusammen. Der Manipulationsstrahlengang16 und der Beleuchtungsstrahlengang9 verlaufen über eine Scanoptik22 und eine Tubusoptik24 , und werden schließlich vom Objektiv25 des Scanmikroskops1 auf die Probe7 abgebildet. Der Manipulationslichtstrahl15 hat auf der Probe7 einen Manipulationslichtstrahlfokus18 . Das von der Probe7 ausgehende Detektionslicht28 durchtritt einen dichroitischen Strahlteiler26 und ein vor einem Detektor23 angeordnetes Detektionspinhole27 . Das optische Mittel20 ist mit einer Steuereinheit30 verbunden, über die die Änderung der Größe des Manipulationsstrahlfokus18 in Abhängigkeit von der Zeit erzielt wird. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist das optische Mittel20 als eine Zoomoptik dargestellt. -
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scanmikroskops1 . Der Aufbau des Scanmikroskops1 ist mit dem in der1 dargestellten Aufbau bis auf das optische Mittel20 identisch. Das optische Mittel20 ist in2 eine Blende, mit der der Durchmesser des Manipulationslichtstrahls verändert werden kann. Wie bereits in der1 beschrieben, kann die Veränderung des Durchmessers des Manipulationslichtstrahls manuell oder über eine Steuereinheit30 erfolgen. -
3a zeigt die Veränderung des Manipulationsstrahlfokus18 bei fester Position. Zunächst startet man mit einem ersten Fokus181 , der einen bestimmten Durchmesser aufweist. Nach einer gewissen Zeit wird der Durchmesser des Fokus vergrößert, und man erhält einen zweiten Manipulationsstrahlfokus182 , der einen größeren Durchmesser aufweist, als der erste Manipulationsstrahlfokus181 . Nach einer weiteren Zeit stellt man auf einen dritten Manipulationsstrahlfokus183 , der abermals einen größeren Durchmesser aufweist, als der zweite Manipulationsstrahlfokus182 . Obwohl bei der Darstellung in3a drei Manipulationsstrahlfoki gezeigt werden, die sich hinsichtlich ihrer Größe, aber nicht hinsichtlich ihrer Position unterscheiden, sollte dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für jeden Fachmann selbstverständlich, dass man mit mindestens drei Manipulationsstrahlfoki, die sich hinsichtlich ihrer Größe unterscheiden, diesen Effekt erzielen kann. Durch die Änderung der Größe des Manipulationsstrahlfokus18 in Abhängigkeit von der Zeit erzielt man den Effekt, dass sich die Intensität des Manipulationslichts auf der Probe ebenfalls in Abhängigkeit von der Zeit ändert. Bei dem in3a beschriebenen Verfahren startet man zunächst in einem Bereich der Probe7 mit einem erstem Manipulationsstrahlfokus181 . Mit dem Manipulationsstrahl kann man an der Position181 der Probe7 manipulieren (z.B. bleichen). Anschließend kann man – ohne die Position des Manipulationsstrahlfokus18 zu verändern – mit einem etwas größeren Manipulationsstrahlfokus182 manipulieren. Als nächstes würde dann ein weiterer, noch größerer Manipulationsstrahlfokus183 folgen. Somit erreicht man, dass der beaufschlagte Probenbereich insgesamt von innen nach außen eine abnehmende Beaufschlagung von Manipulationslicht erfährt. Dies kann gleichgesetzt werden z.B. mit einer Abnahme der Bleichrate von innen nach außen. Selbstverständlich sind Abwandlungen, beispielsweise eine Umkehrung der Reihenfolge, das heißt von außen nach innen, möglich. -
3b zeigt eine weitere Ausführungsform der Änderung des Manipulationslichtstrahlfokus18 auf der Probe7 . In der hier dargestellten Ausführungsform bleibt die Größe des Manipulationslichtstrahlfokus18 konstant. Es wird lediglich die Position des Manipulationslichtstrahlfokus geändert. Dabei wird ein erster Manipulationslichtstrahlfokus181 auf der Probe7 gesetzt, anschließend wird die Position eines zweiten Manipulationsstrahlfokus182 gesetzt, usw. Die mehreren Manipulationsstrahlfoki181 ,182 , ...,183 werden dabei so aneinandergereiht gesetzt, dass sich die Bereiche der Probe, die mit einem Manipulationslichtstrahlfokus beaufschlagt sind, jeweils im Randbereich überlappen.
Claims (12)
- Scanmikroskop (
1 ) mit einer Lichtquelle (3 ), die einen Beleuchtungslichtstrahl (5 ) zum Beleuchten einer Probe (7 ) emittiert, der entlang eines Beleuchtungsstrahlengangs (9 ) verläuft, und der mit einer Strahlablenkeinrichtung (11 ) über oder durch die Probe (7 ) führbar ist, und mit einer weiteren Lichtquelle (13 ), die einen Manipulationslichtstrahl (15 ), der entlang eines Manipulationsstrahlengangs (16 ) verläuft, erzeugt, wobei der Manipulationslichtstrahl (16 ) einen Manipulationsstrahlfokus (18 ) ausgebildet hat, der ebenfalls von der Strahlablenkeinrichtung (11 ) über oder durch die Probe (7 ) führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Mittel (20 ) der weiteren Lichtquelle (13 ) im Manipulationslichtstrahl (15 ) nachgeschaltet ist, mit dem die Größe des Manipulationsstrahlfokus (18 ) veränderbar ist. - Scanmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel (
20 ) eine Zoomoptik ist. - Scanmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel (
20 ) eine Blendenanordnung ist. - Scanmikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenanordnung eine Irisblende ist.
- Scanmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel (
20 ) mit einer Steuereinheit (30 ) verbunden ist, das die Änderung der Größe des Manipulationsstrahlfokus (18 ) in Abhängigkeit von der Zeit erlaubt. - Verfahren zur Probenmanipulation mit einem Manipulationslichtstrahl in einem Scanmikroskop (
1 ), wobei von einer Lichtquelle ein Beleuchtungslicht strahl zum Beleuchten einer Probe emittiert wird, der entlang eines Beleuchtungsstrahlengangs verläuft, und der mit einer Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe geführt wird, und wobei mit einer weiteren Lichtquelle ein Manipulationslichtstrahl erzeugt wird, der entlang eines Manipulationsstrahlengangs verläuft, und der einen Manipulationsstrahlfokus ausgebildet hat, der ebenfalls von der Strahlablenkeinrichtung über oder durch die Probe (7 ) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Mittel (20 ) der weiteren Lichtquelle im Manipulationslichtstrahl nachgeschaltet wird, mit dem die Größe des Manipulationsstrahlfokus (18 ) verändert werden kann. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer festen Position des Manipulationslichtstrahls auf der Probe (
7 ) die Größe des Manipulationsstrahlfokus mindestens einmal vergrößert wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einer festen Position des Manipulationslichtstrahls auf der Probe (
7 ) die Größe des Manipulationsstrahlfokus mindestens einmal verkleinert wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Manipulationslichtstrahls auf der Probe derart verändert wird, dass die einzelnen Manipulationsstrahlfoki sich zumindest teilweise überlappen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel eine Zoomoptik ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel eine Blendenanordnung ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel mit einer Steuereinheit verbunden ist, über die eine Änderung der Größe des Manipulationsstrahlfokus in Abhängigkeit von der Zeit eingestellt wird.
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