DE102006033306A1 - Tirf microscope - Google Patents
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Abstract
Mikroskop zur TIRF-Mikroskopie mit einer Mehrfarben-Lichtquelle zur evaneszenten Beleuchtung einer Probe mit einem Beleuchtungsstrahl, mit einer Wellenlängenselektionseinrichtung zur variablen Auswahl einer Hauptwellenlänge des Beleuchtungsstrahls und mit einer Ablenkeinrichtung zur variablen Beeinflussung des Beleuchtungsstrahls, wobei die Ablenkeinrichtung zur Veränderung des Einfallswinkels des Beleuchtungsstrahlengangs zur Probe vorgesehen ist.Microscope for TIRF microscopy with a multicolor light source for evanescent illumination of a sample with an illumination beam, with a wavelength selection device for variable selection of a main wavelength of the illumination beam and with a deflection device for variably influencing the illumination beam, wherein the deflection device for changing the angle of incidence of the illumination beam path to the sample is provided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Mikroskop und ein Verfahren zur Total-Internen-Reflexions(TIRF)-Mikroskopie mit einer Mehrfarbenlichtquelle, bei dem der TIRF-Einfallswinkel verändert wird.The The invention relates to a microscope and a method for total internal reflection (TIRF) microscopy with a multicolor light source where the TIRF angle of incidence changed becomes.
Eine bekannte Vorrichtung verwendet für jede unterschiedliche Wellenlänge eine eigene optische Achse.A known device used for each different wavelength a separate optical axis.
Nachteilig ist dem bekannten Stand der Technik, dass alle Einstellungen an allen Achsen einzeln getroffen werden müssen.adversely is the prior art that all settings All axes must be taken individually.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik weiter zu entwickeln. Es kann dabei wünschenswert sein, Sequenzen gleicher Eindringtiefe bei unterschiedlicher Wellenlänge des Anregungslichts, aber gleicher Eindringtiefe aufzunehmen.Of the The invention is therefore based on the object, the prior art to develop further. It may be desirable to have sequences same depth of penetration at different wavelengths of Excitation light, but absorb the same depth of penetration.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 bestimmte Mikroskop sowie durch die in den Ansprüchen 9 bis 12 bestimmten Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by the microscope defined in claim 1 and by those in the claims 9 to 12 solved certain procedures. Advantageous embodiments The invention are specified in the further subclaims.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sowohl die Veränderung der Wellenlänge als auch die Veränderung des Einfallswinkels die Eindringtiefe des evanescenten Feldes verändert.The Invention is based on the knowledge that both the change the wavelength as also the change of the angle of incidence changes the penetration depth of the evanescent field.
Erfindungsgemäß ist die oben genannte Aufgabe bei einem Mikroskop zur TIRF-Mikroskopie mit einer Mehrfarben-Lichtquelle zur evaneszenten Beleuchtung einer Probe mit einem Beleuchtungsstrahl, mit einer Wellenlängenselektionseinrichtung zur variablen Auswahl einer Hauptwellenlänge des Beleuchtungsstrahls und mit einer Ablenkeinrichtung zur variablen Beeinflussung des Beleuchtungsstrahls dadurch gelöst, dass die Ablenkeinrichtung zur Veränderung des Einfallswinkels des Beleuchtungsstrahlengangs zur Probe vorgesehen ist.According to the invention above object in a microscope for TIRF microscopy with a Multi-color light source for evanescent illumination of a sample with an illumination beam, with a wavelength selection device for variable selection of a main wavelength of the illumination beam and with a deflection device for variably influencing the Lighting beam solved by that the deflection device for changing the angle of incidence of the illumination beam path to the sample is provided.
Die Mehrfarbenlichtquelle kann aus einer Anzahl von Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge, etwa unterschiedlicher Laser, UV, VIS (z.B. 405nm, 488nm, 532nm, 561nm, 635nm) oder IR oder aus Lasern mit unterschiedlichern Laserlinien bestehen. Ebenso können die Lichtquellen Leuchtdioden, Glühlampen (HG-Dampf, Metallhydrid) oder OPOs sein. Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge können üblicherweise über wellenselektive Elemente zu einem Strahl vereinigt werden. Daneben kann die Mehrfarbenlichtquelle auch aus einer Laser-Weißlichtquelle, etwa aus einer monochromatischen Lichtquelle wie einem Laser, und mit einer photonischen Faser gebildet sein.The Multicolor light source may be different from a number of light sources Wavelength, about different lasers, UV, VIS (e.g., 405nm, 488nm, 532nm, 561nm, 635nm) or IR or lasers with different laser lines consist. Likewise the light sources light emitting diodes, incandescent lamps (HG vapor, metal hydride) or OPOs. Light sources of different wavelengths can usually via wave-selective Elements are combined to a beam. In addition, the multi-color light source also from a laser white light source, from a monochromatic light source such as a laser, and be formed with a photonic fiber.
Die Wellenselektionseinrichtung können schaltbare Schutter (akustooptisch, mechanisch, elektrooptisch) vor den einzelnen Lichtquellen oder schaltbare Filter (Filterrad, akustooptische Elemente wie AOM oder AOTF) im vereinigten Strahl sein. Auch die Verwendung von akustooptischen Elementen zur gleichzeitigen Vereinigung und Auswahl ist denkbar.The Shaft selection device can switchable Schutter (acousto-optic, mechanical, electro-optical) in front of the individual Light sources or switchable filters (filter wheel, acousto-optic elements such as AOM or AOTF) in the unified beam. Also the use of acousto-optic elements for simultaneous union and selection is conceivable.
Die Ablenkeinrichtung kann durch einen Scanner (z.B. Kippspiegel) gebildet sein, der den selektierten Lichtstrahl vor oder nach der Wellenlängenselektionseinrichtung derart ablenkt, dass der Lichtstrahl unter verschiedenen Winkeln auf die Probe einfällt. Ebenso kann die Ablenkeinrichtung ein sein.The Deflector may be formed by a scanner (e.g., tilting mirror) be that the selected light beam before or after the wavelength selection device so distracts that the light beam at different angles to the sample. Likewise, the deflection can be a.
Der Beleuchtungsstrahlengang kann durch das Mikroskopobjektiv hindurch oder seitlich vom Linsensystem des Mikroskopobjektivs innerhalb oder außerhalb des Gehäuses des Mikroskopobjektivs geführt sein.Of the Illumination beam can pass through the microscope objective or laterally from the lens system of the microscope objective within or outside of the housing guided the microscope objective be.
Das Mikroskop zur TIRF-Mikroskopie kann zur wahlweisen oder gleichzeitigen Verwendung als epi-Fluoreszens-, Hell- oder Dunkellicht- oder zur konfokalen Scanning Mikroskopie ausgestaltet sein.The Microscope for TIRF microscopy may be optional or simultaneous Use as epi-fluorescence, light or dark-light or confocal Scanning microscopy be designed.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Mikroskop eine Steuereinheit umfasst, die die Wellenselektionseinrichtung und die Ablenkeinrichtung in gegenseitiger Abhängigkeit steuert.Preferably it is provided that the microscope comprises a control unit, the the shaft selector and the deflector in mutual dependence controls.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass das Mikroskop eine Steuereinheit umfasst, die die Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von der Hauptwellenlänge steuert.Conveniently, it is provided that the microscope comprises a control unit, the the deflection in dependence from the main wavelength controls.
Mit besonderem Vorteil ist vorgesehen, dass das Mikroskop eine Steuereinheit umfasst, die die Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von der Hauptwellenlänge steuert zur konstanten Eindringtiefe des evaneszenten Feldes in der Probe.With particular advantage is provided that the microscope is a control unit includes, which controls the deflection device in dependence on the main wavelength to the constant penetration depth of the evanescent field in the sample.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Mikroskop eine Steuereinheit umfasst, die die Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von der Hauptwellenlänge steuert zur Aufnahme eines Bildes mit konstanter Eindringtiefe von mindestens einem Teil der Probe.advantageously, it is provided that the microscope comprises a control unit, the the deflection in dependence from the main wavelength Controls to capture a constant depth image of at least part of the sample.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mikroskop eine Steuereinheit umfasst, die die Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von der Hauptwellenlänge steuert zur Aufnahme meherer Bilder von mindestens einem Teil der Probe mit unterschiedlicher, jeweils konstanter Eindringtiefe.To a development of the invention is provided that the microscope a control unit that controls the deflection device in dependence on the main wavelength controls to capture multiple images of at least a portion of the Sample with different, each constant depth of penetration.
Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mikroskop eine Steuereinheit umfasst, die die Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von der Hauptwellenlänge automatisch steuert zur Aufnahme meherer Bilder mit unterschiedlicher, jeweils konstanter Eindringtiefe.According to a further development of the invention it is provided that the microscope comprises a control unit, the deflection in Ab Automatically adjusts the frequency of the main wavelength to capture several images with different, respectively constant penetration depths.
Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mikroskop nur eine einzige optische Achse für den Beleuchtungsstrahlengang aufweist.To A further development of the invention provides that the microscope only a single optical axis for the illumination beam path having.
Erfindungsgemäß ist des weiteren die ursprünglich genannte Aufgabe bei einem Verfahren zur TIRF-Mikroskopie mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
- – Auswahl einer ersten Beleuchtungswellenlänge
- – Auswahl einer bestimmten Eindringtiefe des evaneszenten Feldes
- – Automatisches Anpassen des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in Abhängigkeit von der ersten Beleuchtungswellenlänge und der bestimmten Eindringtiefe
- – Aufnehmen eines ersten Bildes von mindestens einem Ausschnitt einer Probe in der bestimmten Eindringtiefe mit der ersten Beleuchtungswellenlänge und dem automatisch angepassten Einfallswinkel
- - Selection of a first illumination wavelength
- - Selection of a specific penetration depth of the evanescent field
- - Automatically adjusting the angle of incidence of the illumination light as a function of the first illumination wavelength and the determined penetration depth
- - Taking a first image of at least a portion of a sample in the determined penetration depth with the first illumination wavelength and the automatically adjusted angle of incidence
Erfindungsgemäß ist des weiteren die ursprünglich genannte Aufgabe bei einem weiteren Verfahren zur TIRF-Mikroskopie mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
- – Auswahl einer ersten Beleuchtungswellenlänge
- – Auswahl einer bestimmten Eindringtiefe des evaneszenten Feldes
- – Automatisches Anpassen des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in Abhängigkeit von der ersten Beleuchtungswellenlänge und der bestimmten Eindringtiefe
- – Aufnehmen eines ersten Bildes von mindestens einem Ausschnitt einer Probe in der bestimmten Eindringtiefe mit der ersten Beleuchtungswellenlänge und dem automatisch angepassten Einfallswinkel
- – Auswahl einer zweiten Beleuchtungswellenlänge
- – Automatisches Anpassen des Einfallswinkels des Beleuchtungslichtes in Abhängigkeit von der zweiten Beleuchtungswellenlänge und der bestimmten Eindringtiefe
- – Aufnehmen eines zweiten Bildes von mindestens einem Ausschnitt der Probe in der bestimmten Eindringtiefe mit der ersten Beleuchtungswellenlänge und dem automatisch angepassten Einfallswinkel
- - Selection of a first illumination wavelength
- - Selection of a specific penetration depth of the evanescent field
- - Automatically adjusting the angle of incidence of the illumination light as a function of the first illumination wavelength and the determined penetration depth
- - Taking a first image of at least a portion of a sample in the determined penetration depth with the first illumination wavelength and the automatically adjusted angle of incidence
- - Selection of a second illumination wavelength
- - Automatically adjusting the angle of incidence of the illumination light as a function of the second illumination wavelength and the determined penetration depth
- - Taking a second image of at least a portion of the sample in the determined penetration depth with the first illumination wavelength and the automatically adjusted angle of incidence
Erfindungsgemäß ist des weiteren die ursprünglich genannte Aufgabe bei einem weiteren Verfahren zur TIRF-Mikroskopie mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
- – Festlegen einer Beleuchtungswellenlänge
- – Festlegen mehrerer Eindringtiefen des evaneszenten Feldes
- – Automatisches Berechnen der zugeordneten Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes für die verschiedenen Eindringtiefen in Abhängigkeit von der Beleuchtungswellenlänge und der Eindringtiefe
- – Aufnehmen mehrerer Bilder von mindestens einem Ausschnitt einer Probe für die verschiedenen Eindringtiefen.
- - Set a lighting wavelength
- - Setting several penetration depths of the evanescent field
- Automatic calculation of the assigned angles of incidence of the illumination light for the different penetration depths as a function of the illumination wavelength and the penetration depth
- - taking several pictures of at least one section of a sample for the different penetration depths.
Erfindungsgemäß ist des weiteren die ursprünglich genannte Aufgabe bei einem weiteren Verfahren zur TIRF-Mikroskopie mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:
- – Festlegen mehrerer Beleuchtungswellenlängen
- – Festlegen mehrerer Eindringtiefen des evaneszenten Feldes
- – Automatisches Berechnen der zugeordneten Einfallswinkel des Beleuchtungslichtes für bestimmte Kombinationen aus Beleuchtungswellenlänge und Eindringtiefe in Abhängigkeit von der Beleuchtungswellenlänge und der Eindringtiefe
- – Aufnehmen mehrerer Bilder von mindestens einem Ausschnitt einer Probe für die bestimmten Kombinationen aus Beleuchtungswellenlänge und Eindringtiefe.
- - Setting several illumination wavelengths
- - Setting several penetration depths of the evanescent field
- - Automatically calculating the associated incident angle of the illumination light for certain combinations of illumination wavelength and penetration depth depending on the illumination wavelength and the penetration depth
- Taking a plurality of images of at least a portion of a sample for the particular combination of illumination wavelength and penetration depth.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen zu einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren beizeichnen dabei gleiche Elemente. Es zeigtin the The invention will be described below with reference to schematic illustrations to an embodiment explained in more detail. Same Reference numerals in the individual figures indicate the same elements. It shows
Die
Dabei
werden die beanspruchten Verfahren durchgeführt. Um die Eindringtiefe zu
vergrößern, wird
der Einfallswinkel
Dies
wird durchgeführt,
um bei einem Wechsel zu einer höheren
Wellenlänge
durch die Wellenlängenselektionseinrichtung
Die
Erfindung kann sowohl mit Fluoreszenzanregung der Probe
Die
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Verfahren automatisiert und damit zeit- und kostensparend ausgeführt werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Anordnung bei einem Wechsel der Wellenlängen nicht erst neu justiert werden muss. Die Erfindung erlaubt die automatische Aufnahme von Bildsequenzen unterschiedlicher Farben und Eindringtiefen (Stacking).One Advantage of the invention is that the process is automated and so that time and running cost-saving can be. Another advantage of the invention is that the arrangement in a Change of wavelengths does not have to be readjusted. The invention allows the automatic Capture image sequences of different colors and indentation depths (Stacking).
- 11
- Laserlaser
- 22
- WellenlängenselektionseinrichtungWavelength selection means
- 33
- Dichroitischer Spiegeldichroic mirror
- 44
- BeleuchtungsstrahlengangIllumination beam path
- 55
- Scannerscanner
- 66
- Objektivlens
- 77
- Einfallswinkelangle of incidence
- 88th
- Glasplättchenglass flakes
- 99
- Probesample
- 1010
- DetektionsstrahlengangDetection beam path
- 1111
- Detektordetector
- 1212
- Steuereinheitcontrol unit
- 1313
- Computercomputer
- 1414
- Monitormonitor
- 2020
- Verbindung Steuereinheit zu Scannerconnection Control unit to scanner
- 2121
- Verbindung Steuereinheit zu Wellenlängenselektionseinrichtungconnection Control unit for wavelength selection device
- 2222
- Verbindung Steuereinheit zu Computerconnection Control unit to computer
- 2323
- Verbindung von Detektor zu Computerconnection from detector to computer
- 2424
- Verbindung von Computer zu Monitorconnection from computer to monitor
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