DE102016119262B4 - A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample - Google Patents

A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample Download PDF

Info

Publication number
DE102016119262B4
DE102016119262B4 DE102016119262.7A DE102016119262A DE102016119262B4 DE 102016119262 B4 DE102016119262 B4 DE 102016119262B4 DE 102016119262 A DE102016119262 A DE 102016119262A DE 102016119262 B4 DE102016119262 B4 DE 102016119262B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intensity
molecule
light
sample
excitation light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102016119262.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016119262A1 (en
Inventor
Klaus Gwosch
Francisco BALZAROTTI
Yvan Eilers
Stefan W. Hell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Original Assignee
Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102016119262.7A priority Critical patent/DE102016119262B4/en
Application filed by Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV filed Critical Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority to EP17784259.8A priority patent/EP3523631B1/en
Priority to CN201780062648.3A priority patent/CN109844503B/en
Priority to JP2019511690A priority patent/JP7048582B2/en
Priority to PCT/EP2017/075756 priority patent/WO2018069283A1/en
Publication of DE102016119262A1 publication Critical patent/DE102016119262A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016119262B4 publication Critical patent/DE102016119262B4/en
Priority to US16/377,631 priority patent/US10908089B2/en
Priority to US16/377,603 priority patent/US10900901B2/en
Priority to US16/377,575 priority patent/US10962479B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • G01N21/6458Fluorescence microscopy
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052Optical details of the image generation
    • G02B21/0076Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence

Abstract

Bei einem Verfahren zum räumlich hochauflösenden Bestimmen des Orts (x) eines vereinzelten Moleküls in einer oder mehreren Raumrichtungen in einer Probe, wobei das Molekül mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht (12) anregbar ist, wird das Anregungslichtmit einer Intensitätsverteilung auf die Probe gerichtet, die in jeder der Raumrichtungen mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich (22) mit bekanntem streng monotonem Verlauf der Intensität des Anregungslichts über einem Abstand zu einem Aufpunkt der Intensitätsverteilung aufweist. Ein anfänglicher Ortsbereich (23) in der Probe, in dem das Molekül angeordnet ist, wird bestimmt. (i) in jeder der Raumrichtungen wird mindestens eine Position (x) des Aufpunkts der Intensitätsverteilung so festgelegt wird, dass sich der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich (22) in der jeweiligen Raumrichtung über den anfänglichen Ortsbereich (23) erstreckt; der Aufpunkt der Intensitätsverteilung wird an den Positionen (x) in der Probe angeordnet und zu jeder Position (x) des Aufpunkts der Intensitätsverteilung in der Probe wird das von dem Molekül emittierte Lumineszenzlicht (12) registriert. (ii) aus Intensitätswerten (I; I) des Lumineszenzlichts (12), die zu jeder der Raumrichtungen zwei Intensitätswerte (I; I) umfassen, von welchen einer die Intensität (I) des zu der mindestens einen Position (x) des Aufpunkts der Intensitätsverteilung registrierten Lumineszenzlichts (12) angibt, wird ein weiterer Ortsbereich (24) in der Probe bestimmt wird, in dem das Molekül angeordnet ist und der kleiner als der anfängliche Ortsbereich (23) ist. Die Schritte (i) und (ii) werden mindestens einmal unter Verwendung des weiteren Ortsbereichs (24) als neuer anfänglicher Ortsbereich (23) wiederholt.In a method for spatially high resolution determination of the location (x) of a singulated molecule in one or more spatial directions in a sample, the molecule being excitable with excitation light for emission of luminescent light (12), the excitation light is directed to the sample with an intensity distribution In each of the spatial directions, at least one intensity increase region (22) with a known strictly monotonous profile of the intensity of the excitation light has a distance to a reference point of the intensity distribution. An initial location area (23) in the sample in which the molecule is located is determined. (i) in each of the spatial directions, at least one position (x) of the point of intensity distribution is set such that the at least one intensity increasing region (22) extends in the respective spatial direction over the initial spatial region (23); the point of the intensity distribution is located at the positions (x) in the sample, and at each position (x) of the point of intensity distribution in the sample, the luminescent light (12) emitted from the molecule is registered. (ii) from intensity values (I; I) of the luminescent light (12) which comprise two intensity values (I; I) for each of the spatial directions, of which one the intensity (I) of the at least one position (x) of the point of view Indicates intensity distribution of registered luminescent light (12), another location area (24) is determined in the sample in which the molecule is located and which is smaller than the initial location area (23). Steps (i) and (ii) are repeated at least once using the further location area (24) as the new initial location area (23).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum räumlich hochauflösenden Bestimmen des Orts eines vereinzelten Moleküls in einer oder mehreren Raumrichtungen in einer Probe, wobei das Molekül mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbar ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for spatially high-resolution determination of the location of an isolated molecule in one or more spatial directions in a sample, wherein the molecule is excitable with excitation light for emission of luminescent light. In particular, the present invention relates to a method having the features of the preamble of independent claim 1.

Unter einem vereinzelten, mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbaren Molekül wird hier ein Molekül verstanden, das einen Mindestabstand zu anderen gleichartigen Molekülen aufweist, die mit demselben Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht im selben Wellenlängenbereich anregbar sind. Dieser Mindestabstand wird sicher eingehalten, wenn der Abstand des vereinzelten Moleküls zu derartigen gleichartigen Molekülen mindestens gleich der Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts ist, weil dann das Luminiszenzlicht von den verschiedenen mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbaren Molekülen getrennt erfasst werden kann. Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen dieser Mindestabstand kleiner als die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts ist.An isolated molecule excitable with excitation light for emission of luminescent light is understood here to be a molecule which has a minimum distance from other similar molecules which can be excited by the same excitation light for emission of luminescent light in the same wavelength range. This minimum distance is certainly maintained if the distance of the separated molecule to such similar molecules is at least equal to the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light, because then the luminescent light can be detected separately from the different excitable excitation light for the emission of luminescent light molecules. However, the invention also includes embodiments in which this minimum distance is smaller than the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light.

Das Lumineszenzlicht, zu dessen Emission das Molekül mit dem Anregungslicht anregbar ist, kann insbesondere Fluoreszenzlicht sein. Das Emittieren des Lumineszenzlichts durch das Molekül kann aber auf jedem photophysikalischen Prozess basieren, der durch das Anregungslicht angeregt wird. Hierzu zählen alle Prozesse der Photolumineszenz und beispielsweise auch eine durch das Anregungslicht angeregte Emission von Lumineszenzlicht durch Quantum Dots.The luminescent light, for the emission of which the molecule can be excited by the excitation light, can be in particular fluorescent light. However, the emission of the luminescent light by the molecule can be based on any photophysical process that is excited by the excitation light. These include all processes of photoluminescence and, for example, an emission of luminescent light excited by the excitation light by quantum dots.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Das einfachste Verfahren zum Bestimmen des Orts eines vereinzelten, mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbaren Moleküls besteht darin, das Molekül mit dem Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anzuregen und das Lumineszenzlicht auf einen Kamera oder allgemeiner auf einen räumlich auflösenden Detektor abzubilden. Für die bei dieser Abbildung erreichbare räumliche Auflösung gilt zwar grundsätzlich die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts. Wenn jedoch eine Vielzahl von Photonen des Lumineszenzlichts mit dem räumlich auflösenden Detektor detektiert wird, die von einem einzigen Molekül an einem festen Ort in der Probe stammen, kann aus der räumlichen Verteilung dieser Photonen über den Detektor der Ort des Moleküls mit einer um einen Faktor 1 / n

Figure DE102016119262B4_0001
verbesserten Präzision bestimmt werden. Dabei ist „n“ die Anzahl der registrierten Photonen. Eine deutliche Unterschreitung der Beugungsgrenze bei diesem als Lokalisierung bezeichnet Verfahren setzt daher eine Vielzahl von Photonen des Lumineszenzlichts voraus, die von dem vereinzelten Molekül emittiert und registriert werden. Damit besteht die Gefahr, dass das vereinzelte Molekül beim und evtl. schon vordem Bestimmen seines Orts in der Probe mit der gewünschten Präzision weggeblichen wird. Insbesondere ein wiederholtes Bestimmen des Orts desselben vereinzelten Moleküls, wie es zum Tracking eines sich in einer Probe bewegenden Moleküls erforderlich ist, ist deshalb oft nicht möglich.The simplest method of determining the location of a singulated molecule excitable with excitation light for emission of luminescent light is to excite the molecule with the excitation light to emit luminescent light and to image the luminescence light onto a camera or more generally onto a spatially resolving detector. In principle, the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light applies to the spatial resolution achievable in this figure. However, when a plurality of photons of the luminescent light are detected with the spatially resolving detector derived from a single molecule at a fixed location in the sample, the spatial distribution of these photons across the detector may change the location of the molecule by one factor 1 / n
Figure DE102016119262B4_0001
improved precision can be determined. Where "n" is the number of registered photons. A clear drop below the diffraction limit in this process called localization therefore requires a large number of photons of the luminescent light, which are emitted and registered by the isolated molecule. There is thus the danger that the isolated molecule will be lost in the sample with the desired precision during and possibly even before its location in the sample. In particular, a repeated determination of the location of the same isolated molecule, as required for tracking a moving in a sample molecule is therefore often not possible.

Wenn ein vereinzeltes Molekül Lumineszenzlicht mit einer gerichteten räumlichen Verteilung emittiert, wirkt sich dies bei der Bestimmung seines Orts aus der Verteilung der Photonen des Lumineszenzlichts über einen räumlich auflösenden Detektor, d. h. durch Lokalisierung, in Form eines Ortsfehlers aus. Dieser Ortsfehler hängt von der Orientierung des Moleküls in der jeweiligen Probe ab. Eine gerichtete Verteilung des emittierten Lumineszenzlichts zeigt sich beispielsweise bei Molekülen, deren Rotationsdiffusionszeiten länger als ihre Verweildauer in ihrem angeregten Zustand sind, aus dem heraus sie das Lumineszenzlicht emittieren (siehe Engelhardt, J. et al. „Molecular Orientation Affects Localization Accuracy in Superresolution Far-Field Fluorescence Microscopy“, NanoLett 2011 Jan. 12; 11 (1):209-13) .When an isolated molecule emits luminescent light with a directional spatial distribution, this results in the determination of its location from the distribution of the photons of the luminescent light via a spatially resolving detector, ie by localization, in the form of a spatial error. This location error depends on the orientation of the molecule in the respective sample. A directional distribution of the emitted luminescence light is evident, for example, in molecules whose rotational diffusion times are longer than their residence time in their excited state, from which they emit the luminescent light (see Engelhardt, et al. J. et al. "Molecular Orientation Affects Localization Accuracy in Superresolution Far-Field Fluorescence Microscopy", NanoLett 2011 Jan. 12; 11 (1): 209-13) ,

Aus der WO 2006/127692 A2 ist es bekannt, eine interessierende Struktur in einer Probe mit aktivierbaren Molekülen zu markieren, die sich in einem nicht-fluoreszenten Ausgangszustand befinden, aber mit Aktivierungslicht in einen fluoreszenten Zustand überführt werden können, in dem sie mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbar sind. So kann mit dem Aktivierungslicht ein geringer Anteil der insgesamt vorhandenen Moleküle in den fluoreszenten Zustand gebracht werden, bei dem nächstbenachbarte Moleküle in dem fluoreszenten Zustand einen größeren Abstand als die Beugungsgrenze aufweisen, d. h. vereinzelt sind. Bei einem anschließenden Beaufschlagen der Probe mit Anregungslicht wird Fluoreszenzlicht nur von den in dem fluoreszenten Zustand befindlichen Molekülen emittiert. So kann das Fluoreszenzlicht von den einzelnen vereinzelten Molekülen in dem fluoreszenten Zustand getrennt registriert werden; und die Orte der einzelnen Moleküle können trotz hoher absoluter Dichte der Moleküle in der Probe durch Lokalisierung mit einer Präzision jenseits der Beugungsgrenze bestimmt werden. Eine Abbildung der Verteilung der Moleküle in der Probe und damit der mit ihnen markierten interessierenden Struktur wird schrittweise erreicht, indem die Schritte des Aktivierens eines geringen Anteils der Moleküle, des Anregens dieser aktivierten Moleküle zur Emission von Fluoreszenzlicht und des Registrieren des Fluoreszenzlichts mit einem räumlich auflösenden Detektor, bis die jeweiligen aktivierten Moleküle weggeblichen sind, wiederholt und damit für immer mehr der Moleküle durchgeführt werden, die die interessierende Struktur markieren.From the WO 2006/127692 A2 It is known to label a structure of interest in a sample of activatable molecules that are in a non-fluorescent starting state but can be converted to a fluorescent state with activating light in which they are excitable with excitation light to emit luminescent light. Thus, with the activation light, a small proportion of the total existing molecules can be brought into the fluorescent state, in which the next adjacent molecules in the fluorescent state have a greater distance than the diffraction limit, ie are isolated. Upon subsequent exposure of the sample to excitation light, fluorescent light is emitted only by the molecules in the fluorescent state. Thus, the fluorescent light can be separately registered by the individual isolated molecules in the fluorescent state; and the locations of the individual molecules can be determined despite high absolute density of the molecules in the sample by localization with a precision beyond the diffraction limit. An illustration of the distribution of the molecules in the sample and thus of the structure of interest marked with them achieved step-by-step by repeating the steps of activating a small proportion of the molecules, exciting these activated molecules to emit fluorescent light and registering the fluorescence light with a spatially resolving detector until the respective activated molecules are repeating, and thus more and more of the molecules which mark the structure of interest.

Die WO 2006/127692 A2 beschreibt auch, dass die Aktivierung nur einer Teilmenge der insgesamt vorhandenen Moleküle auf andere Abbildungsverfahren übertragen werden kann. Dabei können durch eine Intensitätsverteilung des Anregungslichts mit durch Minima begrenzten Maxima die vereinzelten Moleküle speziell in bestimmten Ebenen oder anderen räumlichen Untereinheiten der Probe zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt werden.The WO 2006/127692 A2 also describes that activation of only a subset of the total molecules present can be transferred to other imaging methods. In this case, the scattered molecules can be excited to emit fluorescent light, especially in certain planes or other spatial subunits of the sample, by means of an intensity distribution of the excitation light with maxima limited by minima.

Das aus der WO 2006/127692 A2 bekannte Verfahren wird auch als PALM, d. h. als photoaktivierte Lokalisierungsmikroskopie, bezeichnet. Ein sehr ähnliches, als STORM (stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie) bezeichnetes Verfahren weist grundsätzlich dieselben Vor- und Nachteile auf.That from the WO 2006/127692 A2 known method is also referred to as PALM, that is, as photoactivated localization microscopy. A very similar process, referred to as STORM (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy), has basically the same advantages and disadvantages.

Aus der US 8,174,692 B2 ist es bekannt, dass auch Moleküle eines normale Farbstoffs, die nicht aktivierbbar sind, sondern einen fluoreszenten Ausgangszustand aufweisen, und auch nicht zwischen zwei Konformationszuständen geschaltet werden können, von denen nur einer fluoreszent ist, genutzt werden können, um den Ort einzelner Moleküle durch Lokalisierung zu bestimmen. Dazu wird die Probe mit einer so hohen Intensität von Anregungslicht, das die Moleküle zugleich mit einer gewissen Übergangswahrscheinlichkeit in einen relativ langlebigen elektronischen Dunkelzustand überführt, beaufschlagt, dass sich zwischen den aktuell in dem fluoreszenten Zustand befindlichen Molekülen Abstände oberhalb der Beugungsgrenze einstellen.From the US 8,174,692 B2 It is known that molecules of a normal dye which are not activatable but have a fluorescent starting state, and also can not be switched between two conformational states, only one of which is fluorescent, can be used to localize the location of individual molecules to determine. For this purpose, the sample with such a high intensity of excitation light, which at the same time transfers the molecules into a relatively long-lived electronic dark state with a certain transition probability, is subjected to distances above the diffraction limit between the molecules currently in the fluorescent state.

Die jeweils in dem fluoreszenten Zustand vorliegenden Moleküle werden von dem Anregungslicht zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt, das mit einer Kamera als räumlich auflösendem Detektor registriert wird. Auf diese Weise werden sukzessive verschiedene Moleküle des Farbstoffs lokalisiert, da die Moleküle, von denen bereits Photonen registriert wurden, in den Dunkelzustand gelangen, aus dem andere Moleküle mit einer gewissen Übergangswahrscheinlichkeit in den fluoreszenten Zustand zurückkehren. Dieses bekannte Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, d. h. es können fortlaufend Frames aus der Kamera ausgelesen werden, während die Probe mit der hohen Intensität des Anregungslichts beaufschlagt wird, die den Farbstoff im Wesentlichen in dem Dunkelzustand hält und zugleich die dadurch vereinzelten fluoreszenten Moleküle zur Emission von Lumineszenzlicht anregt.The respective molecules present in the fluorescent state are excited by the excitation light for the emission of fluorescent light, which is registered with a camera as a spatially resolving detector. In this way, successively different molecules of the dye are localized, since the molecules, from which photons have already been registered, reach the dark state, from which other molecules with a certain transition probability return to the fluorescent state. This known method can be carried out continuously, d. H. frames can be continuously read out of the camera while the sample is exposed to the high intensity of the excitation light which keeps the dye substantially in the dark state and at the same time excites the scattered fluorescent molecules to emit luminescent light.

Das aus der US 8,174,692 B2 bekannte Verfahren wird auch als GSDIM (Ground State Depletion Individual Molecule Return Microscopy) bezeichnet.That from the US 8,174,692 B2 known method is also referred to as GSDIM (Ground State Depletion of Individual Molecule Return Microscopy).

Ein grundsätzlich anderes Verfahren zum räumlich hochaufgelösten Bestimmen von Orten von mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbaren Molekülen in einer Probe wird bei räumlich hochauflösenden Varianten der Rasterfluoreszenzlichtmikroskopie angewandt. Bei der Rasterfluoreszenzlichtmikroskopie basiert die Präzision beim Bestimmen der Orte von fluoreszenten Molekülen in einer Probe auf einer zu jedem Zeitpunkt nur lokalen Anregung der Probe, so dass zu dem jeweiligen Zeitpunkt registriertes Fluoreszenzlicht dem räumlichen Bereich der Anregung zugeordnet werden kann. Wenn die Moleküle in der Probe mit fokussiertem Anregungslicht angeregt werden, setzt die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Anregungslichts die Untergrenze für die räumlichen Abmessungen des Bereichs der Anregung und damit für die räumliche Auflösung, die bei der Abbildung einer mit den fluoreszenten Molekülen markierten Struktur in der Probe erreichbar ist.A fundamentally different method for spatially high-resolution determination of locations of excitable excitation light for the emission of luminescent light molecules in a sample is used in spatially high-resolution variants of the scanning fluorescence microscopy. In scanning fluorescent microscopy, the precision in determining the locations of fluorescent molecules in a sample is based on only local excitation of the sample at any time, so that fluorescent light registered at that particular time can be assigned to the spatial region of the excitation. When the molecules in the sample are excited with focused excitation light, the diffraction limit at the wavelength of the excitation light sets the lower limit for the spatial dimensions of the region of excitation and, thus, for the spatial resolution involved in imaging a structure labeled with the fluorescent molecules Probe is reachable.

Bei der STED (Stimulated Emission Depletion)-Fluoreszenzlichtmikroskopie wird die mit fokussiertem Anregungslicht bewirkte Anregung von Molekülen, mit denen eine interessierende Struktur einer Probe markiert ist, im Umfeld jedes Messpunkts durch gerichtete Emission wieder beseitigt. Die gerichtete Emission wird mit STED-Licht stimuliert und verhindert die Emission von Fluoreszenzlicht durch die Moleküle. Danach registriertes Fluoreszenzlicht kann nur noch aus dem Bereich stammen, in dem die Anregung mit dem STED-Licht nicht beseitigt wurde. Dieser Bereich, in dem die Anregung nicht beseitigt wird, kann sehr klein gehalten werden, indem er durch eine Nullstelle der Intensitätsverteilung des STED-Lichts definiert wird und die maximale Intensität des STED-Lichts in der Nullstelle benachbarten Intensitätsmaxima hoch gewählt wird, so dass es die Anregung der Moleküle bereits sehr nahe seiner Nullstelle vollständig beseitigt.In STED (Stimulated Emission Depletion) fluorescence microscopy, the excitation of molecules with which a structure of interest in a sample is marked is eliminated by directed emission in the vicinity of each measuring point. The directed emission is stimulated with STED light and prevents the emission of fluorescent light by the molecules. After that registered fluorescent light can only come from the area in which the excitation with the STED light was not eliminated. This range, in which the excitation is not eliminated, can be kept very small by being defined by a zero of the intensity distribution of the STED light and the maximum intensity of the STED light in the zero point adjacent intensity maxima is set high, so it completely eliminates the excitation of the molecules already very close to its zero.

Statt eine vorher bewirkte Anregung der Moleküle in Teilen der Probe wieder abzuregen, kann Fluoreszenzverhinderungslicht mit einer eine Nullstelle aufweisenden Intensitätsverteilung auch dazu genutzt werden, fluoreszente Moleküle außerhalb der Nullstelle in einen nicht-fluoreszenten Dunkelzustand zu schalten. Dies erfolgt beispielsweise bei der RESOLFT (Reversible Saturable Optical (Fluorescence) Transitions)-Fluoreszenzlichtmikroskopie oder der GSD (Ground State Depletion)-Fluoreszenzlichtmikroskopie.Instead of de-excitation of previously induced excitation of the molecules in parts of the sample, fluorescence-preventing light having a zero-intensity intensity distribution can also be used to switch fluorescent molecules outside the null to a non-fluorescent dark state. This is done, for example, in RESOLFT (Reversible Saturable Optical (Fluorescence) Transitions) fluorescence microscopy or GSD (Ground State Depletion) fluorescence light microscopy.

Bei den als STED-, RESOLFT- oder GSD-Rasterfluoreszenzlichtmikroskopie bekannten Verfahren wird jedes Molekül, bereits bevor Fluoreszenzlicht von ihm registriert wird, in den an die Nullstelle des Fluoreszenzverhinderungslichts angrenzenden Bereichen neben dem Anregungslicht mit den dort hohen Intensitäten des Fluoreszenzverhinderungslichts beaufschlagt, die mit einer erheblichen Gefahr des Bleichen der Moleküle verbunden sind. Die Gefahr des Bleichens besteht auch, wenn bei diesen bekannten Verfahren ein vereinzelte, mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbares Molekül in einer Probe mit der Nullstelle des Fluoreszenzverhinderungslichtsverfolgt wird, da dazu die Rate der von dem Molekül emittierten Photonen des Luminiszenzlichts fortlaufend zu maximieren ist. In the method known as STED, RESOLFT or GSD scanning fluorescence microscopy, each molecule, even before it is detected by fluorescent light, is applied in the regions adjacent to the zero of the fluorescence-preventing light next to the excitation light with the high intensities of the fluorescence-inhibiting light therewith significant risk of bleaching of the molecules are connected. The danger of bleaching also exists when, in these known methods, a singular molecule excitable with excitation light for emission of luminescent light is traced in a sample having the zero of the fluorescence preventing light, in order to continuously maximize the rate of photons emitted from the molecule of the luminizing light.

Aus der WO 2012/171999 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Probe mit einem Anregungslichtstrahl, der mit einer Intensitätsverteilung von STED-Licht mit einem Minimum am Fokus des Anregungslichtstrahls überlagert ist, so schnell abgetastet wird, dass bei jedem von vielen aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen Fluoreszenzlicht nur in Form von einzelnen Photonen registriert wird, die jeweils nur von einem einzelnen Molekül stammen. Die Orte der verschiedenen einzelnen Moleküle, von denen die Photonen stammen, werden den zugehörigen Positionen des Minimums des STED-Lichts in der Probe zugeordnet.From the WO 2012/171999 A1 For example, a method is known in which a sample with an excitation light beam superimposed with an intensity distribution of STED light with a minimum at the focus of the excitation light beam is scanned so rapidly that in each of many consecutive scans fluorescent light is only in the form of single photons is registered, each derived from a single molecule. The locations of the various individual molecules from which the photons originate are assigned to the associated positions of the minimum of the STED light in the sample.

Bei diesem Verfahren werden zwar nur wenige Photonen, im Extremfall nur ein einziges, von jedem Molekül registriert, dem ein Ort in der Probe zugeordnet wird. Die Moleküle werden aber dennoch typischerweise einigen Zyklen von Anregung und stimulierter Emission unterworfen, so dass ihr Bleichen nicht ausgeschlossen ist. Zudem ist mit diesem bekannten Verfahren ein gezieltes Verfolgen eines bestimmten vereinzelten Moleküls nicht sinnvoll möglich.In this method, although only a few photons, in extreme cases only a single, registered by each molecule to which a location in the sample is assigned. However, the molecules are typically subjected to several cycles of stimulation and stimulated emission so that their bleaching is not excluded. In addition, targeted tracking of a particular isolated molecule is not meaningfully possible with this known method.

Aus der DE 10 2011 055 367 A1 ist ein Verfahren zum Verfolgen eines einzelnen fluoreszenten Moleküls bekannt. Das Molekül wird mit Anregungslicht zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt und das Fluoreszenzlicht wird registriert. Dabei wird das Anregungslicht mit einer ein lokales Minimum aufweisenden Intensitätsverteilung auf die Probe gerichtet, und das Minimum wird dem sich in der Probe bewegenden Molekül nachgeführt. Zu diesem Zweck wird die Intensitätsverteilung des Anregungslichts fortlaufend so gegenüber der Probe verschoben, dass eine Rate von Photonen des von dem Molekül emittierten Fluoreszenzlichts minimiert wird. Dies bedeutet ein Halten des Moleküls in dem Minimum der Intensitätsverteilung des Anregungslichts, bei dem es sich um eine Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts handeln kann.From the DE 10 2011 055 367 A1 For example, a method of following a single fluorescent molecule is known. The molecule is excited with excitation light to emit fluorescent light and the fluorescent light is registered. In this case, the excitation light is directed onto the sample with a local minimum intensity distribution, and the minimum is tracked to the molecule moving in the sample. For this purpose, the intensity distribution of the excitation light is continuously shifted relative to the sample such that a rate of photons of the fluorescence light emitted by the molecule is minimized. This means holding the molecule in the minimum of the intensity distribution of the excitation light, which may be a zero of the intensity distribution of the excitation light.

Aus der WO 2015/097000 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Orte vereinzelter Moleküle in einer Probe bekannt, wobei sich die vereinzelten Moleküle in einem fluoreszenten Zustand befinden, in dem sie mit Anregungslicht zur Emission von Fluoreszenzlicht anregbar sind, und wobei Abstände der vereinzelten Moleküle der Substanz einen Mindestwert einhalten. Die vereinzelten Moleküle werden mit dem Anregungslicht zur Emission des Fluoreszenzlichts angeregt, wobei eine Intensitätsverteilung des Anregungslichts eine Nullstelle aufweist. Das Fluoreszenzlicht von den angeregten vereinzelten Molekülen der Substanz wird für verschiedene Positionen der Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in der Probe registriert. Dabei sind Abstände zwischen nächstbenachbarten Positionen der Nullstelle nicht größer als der halbe Mindestwert des Abstands der vereinzelten Moleküle. Konkret wird die Probe mit der Nullstelle abgetastet, wobei ein Rastermaß beim Abtasten der Probe nicht größer als der halbe Mindestwert ist. Die Orte der vereinzelten Moleküle in der Probe werden aus einem Verlauf der Intensität des Fluoreszenzlichts von dem jeweiligen vereinzelten Molekül über den Positionen der Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts abgeleitet. Dabei kann eine Funktion mit Nullstelle an den Verlauf der Intensität des Lumineszenzlichts von dem jeweiligen vereinzelten Molekül angefittet werden; und der Ort des jeweiligen Moleküls kann der Position der Nullstelle der angefitteten Funktion gleichgesetzt werden. Die Funktion kann eine quadratische Funktion sein. Die angefittete Funktion kann aber auch individuell an den Intensitätsverlauf des Lumineszenzlichts von einem vereinzelten Molekül der jeweiligen Substanz als Antwort auf den Intensitätsverlauf des Anregungslichts im Umfeld seiner Nullstelle angepasst werden.From the WO 2015/097000 A1 For example, a method is known for determining the locations of isolated molecules in a sample, wherein the singulated molecules are in a fluorescent state in which they are excitable with excitation light for emission of fluorescent light, and wherein distances of the singulated molecules of the substance keep a minimum value. The isolated molecules are excited with the excitation light for emitting the fluorescent light, wherein an intensity distribution of the excitation light has a zero point. The fluorescent light from the excited singulated molecules of the substance is registered for different positions of the zero of the intensity distribution of the excitation light in the sample. In this case, distances between next adjacent positions of the zero point are not greater than half the minimum value of the distance of the separated molecules. Specifically, the sample is scanned at the zero, with a pitch when sampling the sample is not greater than half the minimum value. The locations of the singulated molecules in the sample are derived from a progression of the intensity of the fluorescence light from the respective isolated molecule over the positions of the zero point of the intensity distribution of the excitation light. In this case, a function with zero point can be fitted to the course of the intensity of the luminescence light of the particular isolated molecule; and the location of each molecule can be equated to the position of the zero of the fitted function. The function can be a quadratic function. However, the fitted function can also be adapted individually to the intensity profile of the luminescence light from an isolated molecule of the respective substance in response to the intensity profile of the excitation light in the vicinity of its zero position.

Bei dem aus der WO 2015/097000 A1 bekannten Verfahren wird das jeweilige vereinzelte Molekül, bevor es beim Abtasten der Probe in die Nähe der Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts gerät, den höheren Intensitäten der angrenzenden Intensitätsmaxima des Anregungslichts ausgesetzt. Diese Intensitäten überschreiten eine Sättigungsintensität des Anregungslichts, oberhalb derer es zu keiner Steigerung der Intensität des Lumineszenzlichts von dem jeweiligen vereinzelten Molekül mehr kommt, so dass dessen Verlauf bei einem Sättigungswert konstant und damit ohne Informationsinhalt ist. Entsprechend werden von jedem vereinzelten Molekül der Substanz sehr viele Photonen emittiert, bevor die Photonen emittiert werden, aus denen der Ort des Moleküls bestimmt wird. Hierdurch besteht eine erhebliche Gefahr des Bleichens des Moleküls, selbst wenn an jeder Position der Nullstelle des Anregungslichts nur eine begrenzte Anzahl von Photonen registriert wird, bevor die Nullstelle weiter verschoben wird.In the from the WO 2015/097000 A1 In known methods, the particular isolated molecule is exposed to the higher intensities of the adjacent intensity maxima of the excitation light before it reaches the vicinity of the zero point of the intensity distribution of the excitation light during scanning of the sample. These intensities exceed a saturation intensity of the excitation light, above which there is no longer an increase in the intensity of the luminescence light from the respective separated molecule, so that its profile is constant at a saturation value and thus without information content. Accordingly, each individual molecule of the substance emits a large number of photons before emitting the photons from which the location of the molecule is determined. As a result, there is a considerable risk of bleaching of the molecule, even if only a limited number of photons are registered at each position of the zero point of the excitation light, before the zero point is shifted further.

Aus der DE 10 2010 028 138 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Verteilung einer Substanz in einem Messgebiet durch Abtasten mit einer Messfront bekannt. Über eine Tiefe der Messfront, die kleiner als die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge eines optischen Signals ist, steigt die Intensität des optischen Signals derart an, dass ein Anteil der Substanz in einem Messzustand zunächst von nicht vorhanden anwächst und dann wieder auf nicht vorhanden abfällt. Die Messfront wird in Gegenrichtung zu dem Anstieg der Intensität des optischen Signals über das Messgebiet verschoben. Das Messsignal, bei dem es sich um Fluoreszenzlicht handeln kann, wird erfasst und der jeweiligen Position der Messfront in dem Messgebiet zugeordnet. From the DE 10 2010 028 138 A1 For example, a method for determining the distribution of a substance in a measurement area by sensing with a measurement front is known. Over a depth of the measurement front, which is smaller than the diffraction limit at the wavelength of an optical signal, the intensity of the optical signal increases such that a proportion of the substance in a measurement state initially increases from not present and then drops back to none. The measurement front is shifted in the opposite direction to the increase in the intensity of the optical signal over the measurement area. The measurement signal, which may be fluorescent light, is detected and assigned to the respective position of the measurement front in the measurement area.

Aus der DE 10 2014 111 167 A1 ist ein Verfahren zur hochauflösenden Scanning-Mikroskopie bekannt, bei dem eine Probe mit Beleuchtungsstrahlung derart zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung angeregt wird, dass die Beleuchtungsstrahlung an einen Punkt in oder auf der Probe zu einem beugungsbegrenzten Beleuchtungsfleck gebündelt wird. Der Punkt wird beugungsbegrenzt in ein Beugungsbild auf einem ortsauflösenden Flächendetektor abgebildet, der eine Ortsauflösung hat, die eine Beugungsstruktur des Beugungsbildes auflöst. Die Probe wird mittels verschiedener Scanpositionen mit einer Schrittweite abgetastet, die kleiner sind als der halbe Durchmesser des Beleuchtungsflecks. Aus den Daten des Flächendetektors und aus den diesen Daten zugeordneten Scanpositionen wird ein Bild der Probe erzeugt, das eine Auflösung aufweist, die über eine Auflösungsgrenze der Abbildung gesteigert ist. Ein solches Verfahren und entsprechende Mikroskope sind auch aus der WO 2013/135487 A1 , der DE 10 2013 019 348 A1 , der DE 10 2012 204 128 A1 , der DE 10 2012 023 024 A1 und der EP 2 317 362 A1 bekannt.From the DE 10 2014 111 167 A1 For example, there is known a method of high resolution scanning microscopy in which a sample of illumination radiation is excited to emit fluorescence radiation such that the illumination radiation is collimated to a point in or on the sample to form a diffraction limited illumination spot. The point is diffraction-limited imaged in a diffraction image on a spatially resolving surface detector, which has a spatial resolution that dissolves a diffractive structure of the diffraction image. The sample is scanned by means of various scan positions with a pitch smaller than half the diameter of the illumination spot. From the data of the area detector and from the scan positions assigned to these data, an image of the sample is generated which has a resolution that is increased above a resolution limit of the image. Such a method and corresponding microscopes are also from the WO 2013/135487 A1 , of the DE 10 2013 019 348 A1 , of the DE 10 2012 204 128 A1 , of the DE 10 2012 023 024 A1 and the EP 2 317 362 A1 known.

Die US 7 772 569 B2 offenbart ein Mikroskopsystem zum Erzeugen von dreidimensionalen Bildern aus einzeln lokalisierten Probenmolekülen. Das Mikroskopsystem umfasst einen Probenhalter, eine Aktivierungslichtquelle, eine Ausleselichtquelle, einen Strahlteiler, mindestens eine Kamera und eine Steuerung. Die Aktivierungslichtquelle aktiviert photoempfindliche lumineszente Sonden, und die Ausleselichtquelle ruft Lumineszenzlicht von den aktivierten Sonden hervor. Der Strahlteiler teilt das Lumineszenzlicht auf mindestens zwei Pfade auf, um mindestens zwei Detektionsebenen zu erzeugen, die unterschiedlichen Objektebenen der Probe entsprechen. Die mindestens eine Kamera detektiert gleichzeitig die mindestens zwei Detektionsebenen. Die Steuerung ist programmiert, um ein Signal von verschiedenen Objektebenen zu dreidimensionalen Daten zu kombinieren.The US 7,772,569 B2 discloses a microscope system for generating three-dimensional images from individually located sample molecules. The microscope system comprises a sample holder, an activation light source, a readout light source, a beam splitter, at least one camera and a controller. The activation light source activates photosensitive luminescent probes, and the readout light source causes luminescent light from the activated probes. The beam splitter splits the luminescent light into at least two paths to produce at least two detection planes corresponding to different object planes of the sample. The at least one camera simultaneously detects the at least two detection levels. The controller is programmed to combine a signal from different object levels into three-dimensional data.

Die DE 10 2015 004 104 A1 offenbart ein Verfahren zum Lokalisieren eines Emitters elektromagnetischer Emissionsstrahlung mittels eines Lokalisationsmikroskops. Das Verfahren weist ein Leiten der elektromagnetischen Emissionsstrahlung durch wenigstens zwei Objektive auf wenigstens einen optischen Detektor auf, wobei die optischen Achsen der wenigstens zwei Objektive in voneinander linear unabhängigen Richtungen verlaufen. Die elektromagnetische Emissionsstrahlung wird durch den wenigstens einen optischen Detektor detektiert, wobei der optische Detektor Messwerte aufnimmt, aus denen die Position des wenigstens einen Emitters ermittelt wird.The DE 10 2015 004 104 A1 discloses a method for locating an emitter of electromagnetic emission radiation by means of a localization microscope. The method comprises directing the electromagnetic emission radiation through at least two objectives onto at least one optical detector, wherein the optical axes of the at least two objectives extend in mutually linearly independent directions. The electromagnetic emission radiation is detected by the at least one optical detector, wherein the optical detector receives measured values from which the position of the at least one emitter is determined.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum räumlich hochauflösenden Bestimmen des Orts eines vereinzelten, mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbaren Moleküls in einer Probe aufzuzeigen, wobei das Molekül ist, bei dem die Anzahl der Photonen, zu deren Emission das vereinzelte Molekül angeregt werden muss, bezogen auf die erreichte Präzision verglichen mit den bekannten Verfahren zum räumlich hochauflösenden Bestimmen des Orts eines vereinzelten Moleküls deutlich verringert ist.The invention has for its object to provide a method for spatially high-resolution determination of the location of a singular, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample, which is the molecule in which the number of photons, the emission of which scattered molecule must be based on the achieved precision compared to the known methods for spatially high-resolution determination of the location of a scattered molecule is significantly reduced.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 20 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Patentansprüche 21 und 22 betreffen wiederholte Durchführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des Orts einer Vielzahl von nacheinander vereinzelten Molekülen bzw. zum Tracken des vereinzelten Moleküls; und Patentanspruch 23 betrifft eine Verwendung eines STED-Rasterfluoreszenzlichtmikroskops zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The object of the invention is achieved by a method having the features of independent claim 1. The dependent claims 2 to 20 relate to preferred embodiments of the method according to the invention. The claims 21 and 22 relate to repeated implementations of the method according to the invention for determining the location of a plurality of sequentially separated molecules or for tracking the separated molecule; and claim 23 relates to a use of a STED scanning fluorescent light microscope for carrying out the method according to the invention.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung geht aus von einem aus der WO 2015/097000 A1 bekannten Verfahren zum räumlich hochauflösenden Bestimmen des Orts eines vereinzelten Moleküls in einer oder mehreren Raumrichtungen in einer Probe, wobei das Molekül mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbar ist. Wie bei dem Ausgangsverfahren wird das Anregungslicht mit einer Intensitätsverteilung auf die Probe gerichtet, die in jeder der Raumrichtungen mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich mit bekanntem streng monotonem Verlauf der Intensität des Anregungslichts über einem Abstand zu einem Aufpunkt der Intensitätsverteilung aufweist. Dieser Aufpunkt der Intensitätsverteilung wird in jeder der Raumrichtungen an verschiedenen Positionen in der Probe angeordnet. Zu jeder Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung in der Probe wird das von dem Molekül emittierte Lumineszenzlicht registriert; und der Ort des Moleküls in der Probe wird von Intensitäten des registrierten Lumineszenzlichts abgeleitet.The invention is based on one of WO 2015/097000 A1 known methods for spatially high-resolution determination of the location of a separated molecule in one or more spatial directions in a sample, wherein the molecule is excitable with excitation light for emission of luminescent light. As in the case of the starting method, the excitation light is directed onto the sample with an intensity distribution which has at least one intensity increase region in each of the spatial directions with a known strictly monotonous progression of the intensity of the excitation light over a distance to an observation point of the intensity distribution. This point of the intensity distribution is arranged in each of the spatial directions at different positions in the sample. At each position of the point of intensity distribution in the sample, the luminescent light emitted from the molecule is registered; and the location of the molecule in the sample is derived from intensities of the registered luminescent light.

Zusätzlich zu dem bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß zunächst ein anfänglicher Ortsbereich in der Probe bestimmt, in dem das Molekül angeordnet ist. Dann wird (i) in jeder der Raumrichtungen mindestens eine Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung so festgelegt, dass sich der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich in der jeweiligen Raumrichtung über den gesamten anfänglichen Ortsbereich hinweg erstreckt, und (ii) aus Intensitätswerten des Lumineszenzlichts, die zu jeder der Raumrichtungen zwei Intensitätswerte umfassen, von welchen einer die Intensität des zu der mindestens einen Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung registrierten Lumineszenzlichts angibt, wird ein weiterer Ortsbereich in der Probe bestimmt, in dem das Molekül angeordnet ist und der kleiner als der anfängliche Ortsbereich ist. Die Schritte (i) und (ii), einschließlich des Anordnens des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts an den in Schritt (i) festgelegten Positionen und des Registrierens des von dem Molekül emittierten Lumineszenzlichts zu jeder dieser Positionen, werden mindestens einmal unter Verwendung des weiteren Ortsbereichs als neuer anfänglicher Ortsbereich wiederholt.In addition to the known method, an initial local area in the sample in which the molecule is arranged is first determined according to the invention. Then, (i) in each of the spatial directions, at least one position of the point of intensity distribution is set so that the at least one intensity increasing region in the respective spatial direction extends over the entire initial spatial region, and (ii) from intensity values of the luminescent light corresponding to each of the first If spatial directions include two intensity values, one of which indicates the intensity of the luminescent light registered to the at least one position of the intensity distribution point, another location region in the sample in which the molecule is located and which is smaller than the initial local area is determined. Steps (i) and (ii), including arranging the point of the intensity distribution of the excitation light at the positions determined in step (i) and registering the luminescent light emitted by the molecule to each of these positions, are performed at least once using the further location area repeated as a new initial location area.

Auf diese Weise wird der Ort des vereinzelten Moleküls in der Probe in jeder Raumrichtung sehr schnell, d. h. auf Basis einer geringen Anzahl von von dem vereinzelten Molekül emittierten und registrierten Photonen, auf einen kleinen Ortsbereich eingeschränkt. Die Abmessungen dieses kleinen Ortsbereichs entsprechen der Präzision, mit der der Ort des vereinzelten Moleküls bestimmt wird. Sie können problemlos 10 nm und damit die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts deutlich unterschreiten.In this way, the location of the singulated molecule in the sample in each spatial direction becomes very fast, i. H. based on a small number of emitted and registered by the scattered molecule photons, limited to a small local area. The dimensions of this small area correspond to the precision with which the location of the isolated molecule is determined. You can easily below 10 nm and thus the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light significantly.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Probe auch in dem anfänglichen Ortsbereich des Moleküls nicht räumlich abgetastet, sondern die Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung werden aufgrund der zu den bisherigen Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung registrierten Intensitäten des Lumineszenzlichts relativ zu dem Ortsbereich intelligent, d. h. unter maximaler Ausnutzung aller bislang aus den registrierten Intensitäten des Lumineszenzlichts verfügbaren Informationen über den tatsächlichen Ort des vereinzelten Moleküls, festgelegt. Dabei können die festgelegten Position des Aufpunkts den Ortsbereich selbst vollständig aussparen.In the method according to the present invention, the sample is not spatially scanned even in the initial locus of the molecule, but the positions of the intensity distribution point become intelligent, i.e., due to the intensities of the luminescent light registered relative to the locus at the previous positions of the intensity distribution point. H. with maximum utilization of all information available so far on the registered intensities of the luminescent light about the actual location of the isolated molecule. The fixed position of the point of view can completely eliminate the local area itself.

Dass das erfindungsgemäße Verfahren zum räumlich hochaufgelösten Bestimmen des Orts des vereinzelten Moleküls dient, bedeutet, wie sich aus der erreichbaren Präzision von 10 nm und deutlich besser ablesen lässt, dass insbesondere eine räumliche Auflösung deutlich unterhalb der Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Anregungslichts und auch des Lumineszenzlichts erreicht wird. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Formulierung „räumliche Auflösung“ hier als Synonym für die Präzision verwendet wird, mit der der Ort des jeweiligen vereinzelten Moleküls in der Probe bestimmt wird.The fact that the inventive method is used for spatially high-resolution determination of the location of the isolated molecule means, as can be read from the achievable precision of 10 nm and much better that in particular a spatial resolution well below the diffraction limit at the wavelength of the excitation light and the luminescence is reached. In this context, it should be noted that the term "spatial resolution" is used here as a synonym for the precision with which the location of each individual molecule in the sample is determined.

Dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des Orts eines vereinzelten Moleküls dient, bedeutet, wie bereits eingangs angesprochen wurde, dass der Ort des vereinzelten Moleküls einen Mindestabstand zu nächstbenachbarten gleichartigen Molekülen einhält, die mit demselben Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht im selben Wellenlängenbereich anregbar sind, so dass das Lumineszenzlicht von den nächstbenachbarten gleichartigen Molekülen nicht aufgrund verschiedener Wellenlängen getrennt werden kann. Dieser Mindestabstand ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von der Größenordnung der Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts oder kleiner. Tatsächlich kann der Mindestabstand wie bei dem Ausgangsverfahren gemäß der WO 2015/097000 A1 auch erheblich kleiner als die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts sein, solange er nicht kleiner als eine Ausdehnung des Intensitätsanstiegsbereichs der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in der jeweiligen Raumrichtung ist, über der die Intensität des Anregungslichts unter einer Sättigungsintensität und damit die Intensität des Lumineszenzlichts von dem Molekül unterhalb eines Sättigungswerts bleibt. Wenn der Abstand des vereinzelten Moleküls zu nächstbenachbarten, mit dem Anregungslicht anregbaren Molekülen größer als die Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Lumineszenzlichts ist, kann das von dem vereinzelten Molekül emittierte Lumineszenzlicht mit einem räumlich auflösenden Detektor räumlich getrennt von dem Lumineszenzlicht registriert werden, das von ihm nächstbenachbarten Molekülen emittiert wird. Wenn der Abstand der vereinzelten Moleküle zumindest nicht kleiner als der von dem Intensitätsanstiegsbereich in Bezug auf die Intensität des Lumineszenzlichts von den Molekülen beeinflusste Bereich der Intensitätsverteilung des Anregungslichts ist, kann die Differenz der Intensität des Lumineszenzlichts zu dem Sättigungswert bei der Sättigungsintensität des Anregungslichts unmittelbar dem vereinzelten Molekül zugeordnet werden, weil es sich das Molekül dann allein in diesem von dem Intensitätsanstiegsbereich beeinflussten Bereich befindet.The fact that the method according to the invention serves to determine the location of a singulated molecule means, as already mentioned, that the location of the singulated molecule maintains a minimum distance to nearest adjacent homogeneous molecules which can be excited by the same excitation light for emission of luminescent light in the same wavelength range that the luminescent light from the next adjacent like molecules can not be separated due to different wavelengths. In the method according to the invention, this minimum distance is of the order of the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light or smaller. In fact, the minimum distance may be the same as in the case of the original method according to WO 2015/097000 A1 also be considerably smaller than the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light, as long as it is not smaller than an extension of the intensity increase range of the intensity distribution of the excitation light in the respective spatial direction, above the intensity of the excitation light below a saturation intensity and thus the intensity of the luminescent light from the molecule remains below a saturation value. If the distance of the singulated molecule to next adjacent excitable light excitable molecules is greater than the diffraction limit at the wavelength of the luminescent light, the luminescent light emitted from the singulated molecule can be spatially separated from the luminescent light adjacent to it by a spatial resolution detector Molecules is emitted. When the distance of the scattered molecules is at least not smaller than the range of the intensity distribution of the excitation light affected by the molecules from the intensity increasing region with respect to the intensity of the luminescent light, the difference of the intensity of the luminescent light from the saturation value at the saturation intensity of the excitation light can be close to that of the scattered one Molecule be assigned, because it is the molecule then alone in this area influenced by the intensity increase range.

Dass das vereinzelte Molekül mit dem Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbar ist, bedeutet, dass das vereinzelte Molekül photolumineszent ist. Konkret kann das vereinzelte Molekül fluoreszent, d. h. mit dem Anregungslicht zur Emission von Fluoreszenzlicht anregbar sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Angabe „lumineszent“ oder auch „fluoreszent“ hier nur angibt, das das vereinzelte Molekül mit dem Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht bzw. Fluoreszenzlicht anregbar ist, nicht aber, dass es bereits luminesziert bzw. fluoresziert, d. h. angeregt ist.That the isolated molecule with the excitation light for the emission of luminescent light Excitable, means that the isolated molecule is photoluminescent. Specifically, the isolated molecule can be fluorescent, ie be excited with the excitation light for emission of fluorescent light. It should be noted at this point that the term "luminescent" or "fluorescent" here only indicates that the isolated molecule can be excited with the excitation light for emission of luminescent light or fluorescent light, but not that it already luminesces or fluoresces, ie is excited.

Dass das Anregungslicht mit einer Intensitätsverteilung auf die Probe gerichtet wird, die in jeder der Raumrichtungen mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich mit bekanntem, streng monotonem Verlauf der Intensität des Anregungslichts über einem Abstand zu einem Aufpunkt der Intensitätsverteilung aufweist, kann bedeuten, dass der Intensitätsanstiegsbereich durch in unterschiedlichem Abstand zu dem Aufpunkt unterschiedlich starke destruktive Interferenz ausgeformt wird. Weiterhin kann die Intensität des Anregungslichts in dem mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich von null, d. h. zum Beispiel von einer vollständigen destruktiven Interferenz des Anregungslichts, ansteigen. Dann umfasst der Intensitätsanstiegsbereich insbesondere kleine Intensitäten des Anregungslichts, die das vereinzelte Molekül nur wenig durch Anregung zur Emission von Lumineszenzlicht beanspruchen. Dabei kann der Intensitätsanstiegsbereich an eine Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts angrenzen, an die auf der gegenüberliegenden Seit in der jeweiligen Raumrichtung ein weiterer Intensitätsanstiegsbereich angrenzt, wobei die beiden Intensitätsanstiegsbereiche in Bezug auf die Nullstelle symmetrisch zueinander ausgebildet sein können. Die Nullstelle kann zugleich als der Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts verwendet werden, der sich dann in günstiger Weise nahe den kleinsten Intensitäten des Anregungslichts befindet, die das vereinzelte Molekül nur wenig beanspruchen. Allgemein ist der Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts ein innerhalb der Intensitätsverteilung definierter Bezugspunkt, dessen jeweilige Position in der Probe definiert ist und der entsprechend an definierten Positionen in der Probe positionierbar ist. Wenn der Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts eine Nullstelle ist, an die Intensitätsanstiegsbereiche angrenzen, steigt die Intensität des Anregungslichts über jeden dieser Intensitätsanstiegsbereich mit zunehmendem Abstand zu dem Aufpunkt streng monoton, das heißt kontinuierlich an. Je nach Art des Aufpunkts der Intensitätsverteilung kann die Intensität des Anregungslichts mit zunehmendem Abstand zu dem Aufpunkt aber auch streng monoton über die Intensitätsanstiegsbereiche hinweg abfallen.The fact that the excitation light is directed onto the sample with an intensity distribution having in each of the spatial directions at least one intensity increase region with a known, strictly monotonous progression of the intensity of the excitation light over a distance to an observation point of the intensity distribution may mean that the intensity increase region is at a different distance is formed to the Aufpunkt different destructive interference. Furthermore, the intensity of the excitation light in the at least one intensity increase range of zero, d. H. for example, from complete destructive interference of the excitation light. In particular, the intensity increase range then includes small intensities of the excitation light, which only slightly stress the singulated molecule by exciting it to emit luminescent light. In this case, the intensity increase range can adjoin a zero point of the intensity distribution of the excitation light to which a further intensity increase region adjoins on the opposite side in the respective spatial direction, wherein the two intensity increase regions can be formed symmetrically with respect to the zero point. The zero can be used at the same time as the point of the intensity distribution of the excitation light, which is then favorably close to the smallest intensities of the excitation light, which only make little use of the isolated molecule. In general, the point of origin of the intensity distribution of the excitation light is a reference point defined within the intensity distribution, whose respective position is defined in the sample and which can be positioned correspondingly at defined positions in the sample. When the point of the intensity distribution of the excitation light is a zero point adjoining the intensity increasing regions, the intensity of the excitation light above each of these intensity increasing regions increases strictly monotonically, that is, continuously, with increasing distance to the receptor point. Depending on the nature of the point of view of the intensity distribution, the intensity of the excitation light can decrease with increasing distance to the receptor point but also in a strictly monotonic manner over the intensity increase regions.

Unabhängig davon, ob zwei an eine Nullstelle oder einen anderen Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts anschließenden Intensitätsanstiegsbereiche symmetrisch zueinander ausgebildet sind, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von beiden Intensitätsanstiegsbereichen Gebrauch gemacht werden, indem beispielsweise im Schritt (i) Positionen des Aufpunkts auf unterschiedlichen Seiten des anfäglichen Ortsbereichs festgelegt werden.Regardless of whether two intensity increase regions adjoining a zero point or another point of the intensity distribution of the excitation light are symmetrical to one another, in the method according to the invention use can be made of both intensity increase regions, for example by positioning the point on different sides of the imaginary one in step (i) Local area.

Die Nullstelle kann eine durch Interferenz gebildete Ideale Nullstelle sein, in der die Intensität des Anregungslichts tatsächlich auf null zurückgeht. Eine geringe Restintensität des Anregungslichts in der Nullstelle ist jedoch unschädlich, zumal es nicht Kern des erfindungsgemäßen Verfahren ist, die Nullstelle, sofern sie in der Intensitätsverteilung des Anregungslichts vorhanden so, so in der Probe zu positionieren, dass ihre Position mit dem Ort des Moleküls in der Probe zusammenfällt. Aus demselben Grund kann die von den Intensitätsanstiegsbereichen begrenzte Nullstelle grundsätzlich auch durch in der jeweiligen Raumrichtung beabstandete gaußförmige Intensitätsverteilungen, konkret durch das zwischen diesen verbleibende Intensitätsminimum, ausgebildet werden. Weiterhin kann der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich auch durch eine Flanke nur einer gaußförmigen Intensitätsverteilung bereitgestellt werden. In diesem Fall ist jedoch der Schwerpunkt des zu der gaußförmigen Intensitätsverteilung fokussierten Anregungslichts ein von den besonders interessanten kleinen Intensitäten des Anregungslichts in dem Intensitätsanstiegsbereich relativ weit entfernter Aufpunkt der Intensitätsverteilung.The zero can be an ideal zero formed by interference, in which the intensity of the excitation light actually goes back to zero. However, a low residual intensity of the excitation light at the zero point is harmless, since it is not the core of the method according to the invention to position the zero, if present in the intensity distribution of the excitation light so, in the sample such that its position coincides with the location of the molecule in FIG the sample coincides. For the same reason, the zero point bounded by the intensity increase ranges can in principle also be formed by Gaussian intensity distributions spaced apart in the respective spatial direction, specifically by the minimum intensity remaining between them. Furthermore, the at least one intensity increase range can also be provided by an edge of only a Gaussian intensity distribution. In this case, however, the center of gravity of the excitation light focussed to the Gaussian intensity distribution is a point of the intensity distribution which is relatively far from the particularly interesting small intensities of the excitation light in the intensity increase region.

Auch mit einem nur in einer einzigen Raumrichtung verlaufenden Intensitätsanstiegsbereich kann der Ort des Moleküls in der Probe in zwei oder allen drei Raumrichtungen hoch aufgelöst bestimmt werden. Ebenso kann mit nur in zwei Raumrichtungen verlaufenden Intensitätsanstiegsbereichen der Ort des vereinzelten Moleküls in der Probe nicht nur in diesen zwei sondern auch in allen drei Raumrichtungen hoch aufgelöst bestimmt werden. Dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren unter Ausrichtung des oder der Intensitätsanstiegsbereiche in unterschiedlichen Raumrichtungen durchzuführen. Dies kann für die verschiedenen Ausrichtungen des oder der Intensitätsanstiegsbereiche nacheinander oder auch quasi gleichzeitig erfolgen, beispielsweise unter Wiederholung der Schritte (i) und (ii) erst dann, wenn sie für alle Raumrichtungen der Ausrichtung des oder der Intensitätsanstiegsbereiche zumindest einmal durchgeführt wurden.Even with an intensity increase range extending in only one spatial direction, the location of the molecule in the sample can be determined to be highly resolved in two or all three spatial directions. Likewise, with only two spatial directions extending intensity increase areas of the location of the isolated molecule in the sample not only in these two but also in all three spatial directions are determined high resolution. For this purpose, the method according to the invention is to be carried out by aligning the intensity increase range or regions in different spatial directions. This can be done successively or quasi simultaneously for the different orientations of the intensity increase range or areas, for example by repeating steps (i) and (ii) only if they have been performed at least once for all spatial directions of the orientation of the intensity increase range or regions.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der anfängliche Ortsbereich, in dem das Molekül angeordnet ist, auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Beispiele hierfür werden weiter unten angegeben.In the method according to the invention, the initial location area in which the molecule is arranged can be determined in different ways. Examples of this are given below.

Dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Schritt (i) in jeder der Raumrichtungen die mindestens eine Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung so festgelegt wird, dass sich der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich in der jeweiligen Raumrichtung über den anfänglichen Ortsbereich erstreckt, bedeutet, dass sich das Molekül sicher in dem von dem Intensitätsanstiegsbereich in Bezug auf die Intensität des Lumineszenzlichts von dem Molekül beeinflusste Bereich der Intensitätsverteilung des Anregungslichts befindet. That in the method according to the invention in step (i) the at least one position of the point of intensity distribution is determined in each of the spatial directions such that the at least one intensity increase range in the respective spatial direction extends beyond the initial local area, means that the molecule is safely embedded in is the region of the intensity distribution of the excitation light affected by the intensity increase region with respect to the intensity of the luminescent light from the molecule.

Dass im Schritt (ii) Intensitätswerte des Lumineszenzlichts, die zu jeder der Raumrichtungen zwei Intensitätswerte umfassen, von welchen einer die Intensität des zu der mindestens einen Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung registrierten Lumineszenzlichts ist, ausgewertet werden, schließt nicht aus, dass der jeweilige zweite Intensitätswert zu der jeweiligen Raumrichtung für alle Raumrichtungen derselbe Wert ist, so dass in dem Schritt (ii) insgesamt nur n+1 Intensitätswerte ausgewertet werden, wobei „n“ die Anzahl der Raumrichtungen ist, in denen der Ort des vereinzelten Moleküls bestimmt wird. Grundsätzlich kann für jede Raumrichtung aber auch ein zusätzlicher Intensitätswert Berücksichtigung finden, so dass dann insgesamt 2n-Intensitätswerte ausgewertet werden.That in step (ii) intensity values of the luminescent light, which comprise two intensity values for each of the spatial directions, one of which is the intensity of the luminescent light registered to the at least one position of the intensity distribution point, does not preclude the respective second intensity value is the same value for the respective spatial direction for all spatial directions, so that in the step (ii) a total of only n + 1 intensity values are evaluated, where "n" is the number of spatial directions in which the location of the singulated molecule is determined. In principle, however, an additional intensity value can also be taken into account for each spatial direction, so that a total of 2n intensity values are then evaluated.

Um in dem Schritt (ii) den weiteren Ortsbereich in der Probe zu bestimmen, in dem das Molekül angeordnet ist und der kleiner als der anfängliche Ortsbereich ist, ist die Abhängigkeit der Intensität des Lumineszenzlichts, das von dem vereinzelten Molekül emittiert wird, von dem Abstand des vereinzelten Moleküls zu dem Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts zu berücksichtigen. Diese Abhängigkeit hängt von dem bekannten, in Richtung dieses Abstands streng monoton ansteigenden oder abfallenden Verlauf der Intensität des Anregungslichts in dem Intensitätsanstiegsbereich und auch von dem photophysikalischen Prozess ab, der der Anregung des Moleküls zur Emission des Lumineszenzlichts zugrunde liegt. So ergibt sich bei einem an eine durch destruktive Interferenz gebildeten Nullstelle angrenzenden Intensitätsanstiegsbereich und einer Photolumineszenz auf Basis eines Einphotonenprozesses näherungsweise eine quadratische Abhängigkeit der Intensität des von dem Molekül emittierten Lumineszenzlichts von dessen Abstand zu der Nullstelle. Bei einer Photolumineszenz auf Basis eines Zweiphotonenprozesses ist die Abhängigkeit noch ausgeprägter und folgt einer Funktion x4. Faktisch muss bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der streng monotone Verlauf der Intensität des Anregungslichts in dem Intensitätsanstiegsbereich nur insoweit bekannt sein, wie er sich auf die Intensität des Lumineszenzlichts von dem Molekül auswirkt. D. h., die Abhängigkeit der Intensität des Lumineszenzlichts vom Abstand des Moleküls zu dem Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts muss bekannt sein, um sie bei der Bestimmung des weiteren Ortsbereichs berücksichtigen zu können. Diese Abhängigkeit lässt sich aber leicht bestimmen, beispielsweise empirisch durch Abtasten der Umgebung des Moleküls mit dem Intensitätsanstiegsbereich in kleinen Schritten.In order to determine the further location area in the sample in the step (ii) in which the molecule is located and which is smaller than the initial location area, the dependence of the intensity of the luminescence light emitted from the separated molecule on the distance of the singulated molecule to the point of the intensity distribution of the excitation light. This dependence depends on the known course of the intensity of the excitation light, which increases or decreases monotonically in the direction of this distance, in the intensity increase range and also on the photophysical process on which the excitation of the molecule for emission of the luminescence light is based. Thus, with an intensity increase range adjacent to a zero formed by destructive interference and photoluminescence based on a one-photon process, there is approximately a quadratic dependence of the intensity of the luminescent light emitted by the molecule on its distance from the zero. In a photoluminescence based on a two-photon process, the dependence is even more pronounced and follows a function x 4 . In fact, in the method according to the invention, the strictly monotonous course of the intensity of the excitation light in the intensity increase region only has to be known to the extent that it affects the intensity of the luminescent light from the molecule. That is, the dependence of the intensity of the luminescent light from the distance of the molecule to the point of the intensity distribution of the excitation light must be known so that it can be taken into account in the determination of the further local area. However, this dependency can be easily determined, for example empirically by scanning the environment of the molecule with the intensity increase range in small steps.

Dass in dem Schritt (ii) der kleinere weitere Ortsbereich des Moleküls in der Probe aus Intensitätswerten des Lumineszenzlichts bestimmt wird, die zu jeder der Raumrichtungen zwei Intensitätswerte des Lumineszenzlichts umfassen, schließt nicht nur die Möglichkeit ein, verschiedene Raten von Photonen des Lumineszenzlichts zu berücksichtigen, sondern auch die Möglichkeit, zeitliche Abstände der registrierten Photonen zu betrachten. Dabei versteht es sich, dass der Mittelwert der zeitlichen Abstände der registrierten Photonen gleich dem Kehrwert der Rate der zu einer Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts registrierten Photonen des Lumineszenzlichts ist.The fact that in step (ii) the smaller further local area of the molecule in the sample is determined from intensity values of the luminescent light which comprise two intensity values of the luminescence light for each of the spatial directions does not only include the possibility of considering different rates of photons of the luminescent light, but also the possibility to look at temporal distances of the registered photons. It is understood that the mean value of the time intervals of the registered photons is equal to the reciprocal of the rate of the photons of the luminescent light registered to a position of the point of the intensity distribution of the excitation light.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Schritte (i) und (ii) mindestens einmal wiederholt. D. h., der Ortsbereich, in dem sich das Molekül in der Probe befindet, wird gegenüber dem anfänglichen Ortsbereich zumindest zweimal verkleinert. Dies bedeutet, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest zweimal der Ortsbereich des Moleküls in der Probe gegenüber seiner ersten Abschätzung eingeengt wird. Es können auch weitere Einengungen des Ortsbereichs auf dieselbe oder auf andere Weise erfolgen. Der nach den mindestens zwei Einengungen des anfänglichen Ortsbereichs erhaltene kleinere Ortsbereich kann aber auch direkt verwendet werden, um den Ort des vereinzelten Moleküls anzugeben, beispielsweise als Zentrum des Ortsbereichs mit dem Radius des Ortsbereichs als möglichem Fehler.In the method according to the invention, steps (i) and (ii) are repeated at least once. That is, the location area in which the molecule is located in the sample is reduced at least two times from the initial location area. This means that with the aid of the method according to the invention at least twice the local area of the molecule in the sample is narrowed compared to its first estimate. There may also be other restrictions of the location area in the same or in another way. However, the smaller local area obtained after the at least two narrowings of the initial location area can also be used directly to indicate the location of the separated molecule, for example as the center of the location area with the radius of the location area as a possible error.

Der zweite Intensitätswert zu der jeweiligen Raumrichtung, der in dem Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewertet wird, kann eine Intensität des zu einer zweiten Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung in der Probe registrierten Lumineszenzlichts sein. Diese zweite Position kann in der jeweiligen Raumrichtung an anderer Stelle auf derselben Seite wie die mindestens eine Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung oder auf der der mindestens einen Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung gegenüberliegenden Seite des anfänglichen Ortsbereichs liegen. In jedem Fall wird die Auswirkung der unterschiedlichen Intensitäten des Anregungslichts in dem Intensitätsanstiegsbereich bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens an zwei Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts erfasst, von denen bekannt ist, wo sie in der jeweiligen Raumrichtung in Bezug auf den anfänglichen Ortsbereich des Moleküls liegen.The second intensity value for the respective spatial direction, which is evaluated in step (ii) of the method according to the invention, can be an intensity of the luminescent light registered to a second position of the point of the intensity distribution in the sample. This second position may lie in the respective spatial direction elsewhere on the same side as the at least one position of the point of intensity distribution or on the side of the initial local region opposite the at least one position of the point of the intensity distribution. In any case, the effect of the different intensities of the excitation light in the intensity increasing region in this embodiment of the method according to the invention is detected at two positions of the point of the intensity distribution of the excitation light, of which it is known where respective spatial direction with respect to the initial location of the molecule.

Unter Berücksichtigung des bekannten Verlaufs der Intensität des Anregungslichts in dem Intensitätsanstiegsbereich kann in Verbindung mit dem Abstand der Positionen des Aufpunkts in der jeweiligen Raumrichtung aus den zugehörigen Intensitäten des Lumineszenzlichts auf den tatsächlichen Ort des Moleküls in der jeweiligen Raumrichtung geschlossen werden. Auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen für jede Raumrichtung nicht zwei separate Positionen des Aufpunkts bezüglich der dazu registrierten Intensitäten des Lumineszenzlichts berücksichtigt werden. Vielmehr können z. B. zur Bestimmung des Orts des Moleküls in zwei Raumrichtungen die Positionen des Aufpunkts in einer von diesen beiden Raumrichtungen aufgespannten Ebene in den Ecken eines Dreiecks liegen, also insgesamt nur drei Positionen umfassen. Entsprechend können die Positionen des Aufpunkts zur Bestimmung des Ortes in drei Raumrichtungen in den Ecken eines Tetraeders liegen. Grundsätzlich sind natürlich auch zwei separate Positionen des Aufpunkts je Raumrichtung möglich, in der der Ort des Moleküls bestimmt wird. Unter dem Gesichtspunkt, den Ort des Moleküls in der Probe mit möglichst wenig Photonen des Lumineszenzlichts zu bestimmen, ist die damit größere Zahl der Positionen des Aufpunkts in der Probe, zu denen das Lumineszenzlicht registriert wird, aber nicht unbedingt bevorzugt.Taking into account the known profile of the intensity of the excitation light in the intensity increase region, the associated intensities of the luminescent light on the actual location of the molecule in the respective spatial direction can be inferred in conjunction with the distance of the positions of the point of view in the respective spatial direction. Also in this embodiment of the method according to the invention, two separate positions of the point of view with respect to the intensities of the luminescent light registered therefor need not be taken into account for each spatial direction. Rather, z. B. for determining the location of the molecule in two spatial directions, the positions of the point in a plane spanned by these two spatial directions plane in the corners of a triangle, so a total of only three positions. Correspondingly, the positions of the point for determining the location can lie in three spatial directions in the corners of a tetrahedron. In principle, of course, two separate positions of the Aufpunkts per spatial direction are possible in which the location of the molecule is determined. However, from the viewpoint of determining the location of the molecule in the sample with as few photons as possible of the luminescent light, the greater number of positions of the spot in the sample to which the luminescent light is registered is not necessarily preferred.

In einer anderen Ausführungsform ist der zweite Intensitätswert zu der jeweiligen Raumrichtung im Schritt (ii) ein Maß für die relative Leuchtstärke des vereinzelten Moleküls. Bei diesem Maß kann es sich konkret um eine Maximalintensität des Lumineszenzlichts von dem Molekül bei Anregung mit dem Anregungslicht oder um einen hiermit unmittelbar korrelierter Intensitätswert handeln. Die Maximalintensität oder der damit korrelierte Intensitätswert kann für das vereinzelte Molekül konkret gemessen oder auch für alle potentiellen vereinzelten Moleküle mit einem bestimmten Wert abgeschätzt werden.In another embodiment, the second intensity value to the respective spatial direction in step (ii) is a measure of the relative luminous intensity of the separated molecule. Concretely, this measure may be a maximum intensity of the luminescent light from the molecule upon excitation with the excitation light or an intensity value directly correlated therewith. The maximum intensity or the intensity value correlated therewith can be measured concretely for the separated molecule or can also be estimated for all potential isolated molecules with a specific value.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Lumineszenzlicht zu den verschiedenen Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung in der Probe quasi gleichzeitig registriert werden, indem der Aufpunkt wiederholt zwischen den Positionen in der Probe verschoben wird. Zu diesem Zweck kann dieselbe Intensitätsverteilung des Anregungslichts mit Hilfe eines Scanners verschoben werden kann. Es ist aber auch möglich, die Intensitätsverteilung für jede der verschiedenen Positionen ihres Aufpunkts in der Probe neu auszubilden, beispielsweise mit Hilfe eines im Strahlengang des Anregungslichts angeordneten Spatial Light Modulators (SLM). Dann kann zumindest insoweit auf einen Scanner verzichtet werden. Weiterhin ist es möglich, den Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in der Probe zu verschieben, indem das Anregungslicht nacheinander durch ganz oder teilweise verschiedene Lichtquellen bereitgestellt wird. Bei allen diesen möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts zwischen seinen Positionen in der Probe wiederholt hin und her verschoben werden. Es versteht sich, dass dabei das zu den einzelnen Positionen des Aufpunkts gehörige Lumineszenzlicht von dem Molekül getrennt registriert wird. Das quasi gleichzeitige Registrieren des Lumineszenzlicht zu den verschiedenen Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts hat den Vorteil, dass das Beaufschlagen der Probe mit dem Anregungslicht und das Registrieren des Lumineszenzlichts von der Probe sofort abgebrochen werden kann, wenn es die zu den einzelnen Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts registrierten Photonen des Lumineszenzlichts bereits erlauben, den anfänglichen Ortsbereich in der Probe, in dem das Molekül angeordnet ist, um ein vorgegebenes Maß einzuengen.In the method according to the invention, the luminescent light can be registered to the various positions of the point of the intensity distribution in the sample quasi simultaneously by the reference point is repeatedly shifted between the positions in the sample. For this purpose, the same intensity distribution of the excitation light can be shifted by means of a scanner. However, it is also possible to re-form the intensity distribution for each of the different positions of its point of view in the sample, for example with the aid of a spatial light modulator (SLM) arranged in the beam path of the excitation light. Then, at least insofar can be dispensed with a scanner. Furthermore, it is possible to shift the point of the intensity distribution of the excitation light in the sample by providing the excitation light successively by wholly or partially different light sources. In all these possible embodiments of the method according to the invention, the point of view of the intensity distribution of the excitation light between its positions in the sample can be repeatedly shifted back and forth. It goes without saying that the luminescence light belonging to the individual positions of the point of view is registered separately from the molecule. The quasi-simultaneous registration of the luminescence light to the different positions of the point of the intensity distribution of the excitation light has the advantage that the application of the sample to the excitation light and the registration of the luminescence light from the sample can be stopped immediately, if it is to the individual positions of the Aufpunkts the intensity distribution of the excitation light registered photons of the luminescent light already allow the initial location area in the sample in which the molecule is arranged to narrow by a predetermined amount.

Ein entsprechendes Abbruchkriterium kann zwar auch bei einem kontinuierlichen Registrieren des Lumineszenzlichts zu jeder Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in der Probe angewandt werden. Es gibt jedoch Fälle, in denen die Betrachtung der Intensitäten des zu allen Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts registrierten Lumineszenzlichts schon nach insgesamt weniger Photonen von dem Molekül erkennen lässt, dass der anfängliche Ortsbereich um ein gewünschtes Maß eingrenzbar ist.Although a corresponding termination criterion can be applied to a continuous recording of the luminescence light to any position of the point of the intensity distribution of the excitation light in the sample. However, there are cases where observing the intensities of the luminescent light registered to all positions of the point of the intensity distribution of the excitation light after only a few total photons from the molecule indicates that the initial local area can be limited by a desired amount.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Lumineszenzlicht zu den Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts jeweils nur solange registriert wird, bis die Intensitäten des registrierten Lumineszenzlichts zu den Positionen mit einer ausreichenden Genauigkeit erfasst sind, dass der weitere Ortsbereich um einen vorgegebenen Wert kleiner als der anfängliche Wert bestimmbar ist, kann dieser vorgegebene Wert in einem Bereich von 5 % bis 75 % liegen. Dabei bezieht sich diese Angabe auf die Abmessung des Ortsbereichs in der jeweiligen Raumrichtung. Es versteht sich, dass die Intensitäten des zu den verschiedenen Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts registrierten Lumineszenzlichts umso genauer erfasst werden müssen, desto mehr der weitere Ortsbereich gegenüber dem anfänglichen Ortsbereich eingegrenzt werden soll. Eine geringere Eingrenzung erfordert eine geringere Genauigkeit bei der Erfassung der Intensitäten des Lumineszenzlichts zu den verschiedenen Positionen des Aufpunkts, aber auch mehr Wiederholungen der Schritte (i) und (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens, um dieselbe Präzision zu erreichen. Hier kann in Bezug auf die Anzahl der Photonen des Lumineszenzlichts, die für das Erreichen einer bestimmten Präzision bei der Bestimmung des Orts des Moleküls in der Probe benötigt werden, eine Optimierung durchgeführt werden.In the method of the present invention, when the luminescent light is registered to the positions of the intensity distribution of the excitation light only until the intensities of the registered luminescent light to the positions are detected with sufficient accuracy that the further local area is smaller than the initial one by a predetermined value Value can be determined, this predetermined value can be in a range of 5% to 75%. In this case, this specification refers to the dimension of the location area in the respective spatial direction. It is understood that the intensities of the luminescent light registered at the different positions of the point of view of the intensity distribution of the excitation light must be detected more accurately, the more the further location area is to be delimited from the initial location area. A smaller confinement requires less accuracy in detecting the intensities of the luminescent light to the different positions of the point of view, but also more repetitions of the Steps (i) and (ii) of the method according to the invention to achieve the same precision. Here, optimization can be made with respect to the number of photons of the luminescent light needed to achieve a certain precision in determining the location of the molecule in the sample.

Wie bereits angesprochen wurde, sollte sich der gesamte anfängliche Ortsbereich an jeder Position des Aufpunkts in einem Bereich der Intensitätsverteilung des Anregungslichts befinden, in dem die Intensitäten in dem Intensitätsanstiegsbereich unter der Sättigungsintensität des Anregungslichts bleiben, über der eine weitere Erhöhung der Intensität des Anregungslichts keine höhere Intensität des Lumineszenzlichts von dem vereinzelten Molekül mehr zur Folge hat. Bevorzugt ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn eine maximale Intensität, d. h. ein absolutes Intensitätsniveau des Anregungslichts jeweils so eingestellt wird, dass sich der anfängliche Ortsbereich bezüglich jeder in dem Schritt (i) festgelegten Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in einem Bereich von nicht mehr als 90 % der Sättigungsintensität des Anregungslichts befindet.As already mentioned, the entire initial location area at each position of the point of view should be in a range of the intensity distribution of the excitation light in which the intensities in the intensity increase range remain below the saturation intensity of the excitation light, above which a further increase in the intensity of the excitation light will not be higher Intensity of the luminescent light of the isolated molecule more result. It is preferred in the method according to the invention if a maximum intensity, i. H. an absolute intensity level of the excitation light is respectively set so that the initial location area is in a range of not more than 90% of the saturation intensity of the excitation light with respect to each position of the intensity distribution of the excitation light set in the step (i).

Mit kleiner werdendem Ortsbereich kann die maximale Intensität des Anregungslichts erhöht werden. Auf diese Weise kann der kleiner werdende Ortsbereich wieder auf die volle Bandbreite der unterschiedlichen Intensitäten des Anregungslichts in dem Intensitätsanstiegsbereich und damit auf die volle Bandbreite der unterschiedlichen Intensitäten des Lumineszenzlichts von dem vereinzelten Molekül aufgeteilt werden.With decreasing local area, the maximum intensity of the excitation light can be increased. In this way, the decreasing local area can be divided back to the full bandwidth of the different intensities of the excitation light in the intensity increase range and thus to the full bandwidth of the different intensities of the luminescent light from the separated molecule.

Konkret kann die maximale Intensität des Anregungslichts über alle Wiederholungen der Schritte (i) und (ii) um mindestens 50 % erhöht werden. Sie kann aber auch um mindestens 100 % oder auch auf das 3-fache, 4-fache oder mehrfache ihres Anfangswerts erhöht werden.Specifically, the maximum intensity of the excitation light can be increased by at least 50% over all repetitions of steps (i) and (ii). It can also be increased by at least 100%, or 3 times, 4 times, or more times its initial value.

Die Schritte (i) und (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens können solange wiederholt werden, bis der weitere Ortsbereich in dem zuletzt durchgeführten Schritt (ii) nicht mehr größer als eine vorgegebene Präzision ist. Diese vorgegebene Präzision kann im Bereich von 20 nm oder kleiner liegen. Sie kann auch kleiner als 10 nm sein. Auch eine vorgegebene Präzision in der Größenordnung von 1 nm und damit herab bis zu 0,5 nm ist möglich. Grundsätzlich weist das erfindungsgemäße Verfahren keine inhärente Grenze für die bei der Bestimmung des Orts des vereinzelten Moleküls in der Probe erreichbare Präzision auf. Im jeweiligen Einzelfall auftretende Verhältnisse, wie beispielsweise ein abnehmendes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis können jedoch die praktisch erreichbare Präzision begrenzen. So kann als Abbruchkriterium für das Wiederholen der Schritte (i) und (ii) bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch das Unterschreiten eines vorgegebenen Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses oder einer Untergrenze für eine erreichte weitere Verkleinerung des Ortsbereichs festgelegt werden, in dem sich das vereinzelte Molekül in der Probe befindet.The steps (i) and (ii) of the method according to the invention can be repeated until the further location area in the last performed step (ii) is no longer greater than a predetermined precision. This predetermined precision may be in the range of 20 nm or smaller. It can also be less than 10 nm. Also, a predetermined precision on the order of 1 nm and thus down to 0.5 nm is possible. Basically, the method according to the invention has no inherent limit on the precision achievable in determining the location of the singulated molecule in the sample. However, circumstances occurring in each case, such as a decreasing signal-to-noise ratio, may limit the precision that can be achieved in practice. Thus, as a termination criterion for repeating steps (i) and (ii) in the method according to the invention, the undershooting of a predetermined signal-to-noise ratio or a lower limit for an achieved further reduction of the location area can be determined, in which the isolated Molecule is located in the sample.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls ein das vereinzelte Molekül umfassender Bereich der Probe in jeder der Raumrichtungen mit dem mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich abgetastet werden, wobei aus dem Verlauf der Intensität des Lumineszenzlichts während des Abtastens der erste anfängliche Ortsbereich bestimmt wird. Dieses räumliche Abtasten zumindest eines Bereichs der Probe kann mit vergleichsweise geringer Intensität des Anregungslichts und in vergleichsweise großen räumlichen und kleinen zeitlichen Schritten durchgeführt werden, weil der anfängliche Ortsbereich hieraus nur grob bestimmt werden muss. Statt mit dem mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich kann der das vereinzelte Molekül umfassende Bereich der Probe zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung des Anregungslichts, d. h. mit einem einfachen fokussierten Strahl des Anregungslichts, in jeder der Raumrichtungen abgetastet werden. Dies entspricht einer konfokalmikroskopischen Abbildung des vereinzelten Moleküls in der Probe.In the method according to the invention, at the beginning of determining the location of the singulated molecule, an area of the sample comprising the singulated molecule can be scanned in each of the spatial directions with the at least one intensity increase range, wherein the first initial location area is determined from the course of the intensity of the luminescence light during the scanning becomes. This spatial scanning of at least one region of the sample can be carried out with comparatively low intensity of the excitation light and in comparatively large spatial and small temporal steps, because the initial local area has to be determined only roughly from this. Instead of having the at least one intensity increase region, the portion of the sample comprising the singulated molecule can be detected at the beginning of determining the location of the singulated molecule with a Gaussian intensity distribution of the excitation light, i. H. with a simple focused beam of excitation light, scanned in each of the spatial directions. This corresponds to a confocal microscopic image of the isolated molecule in the sample.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls das Anregungslichts mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung nur punktweise oder auf Kreis- oder Spiralbahnen auf einen das vereinzelte Molekül umfassenden Bereich der Probe gerichtet, wobei der erste anfängliche Ortsbereich aus dem Verlauf der Intensität des Lumineszenzlichts über die Punkte bzw. Bahnen bestimmt wird. Um dabei die Anzahl der von dem vereinzelten Molekül emittierten Photonen des Lumineszenzlichts zu begrenzen, ist die gaußförmige Intensitätsverteilung sehr schnell zu bewegen und/oder bezüglich der maximalen Intensität des Anregungslichts klein zu halten. Bei dem Bewegen der gaußförmigen Intensitätsverteilung auf Kreis- oder Spiralbahnen kann der Intensitätsanstiegsbereich in der Peripherie der gaußförmigen Intensitätsverteilung des Anregungslichts genutzt werden, um das vereinzelte Molekül nur mit geringer Intensität des Anregungslichts zu beaufschlagen, die aber ausreichend ist, um den anfänglichen Ortsbereich durch Lokalisierung des Moleküls zu bestimmen.In another embodiment of the method according to the invention, at the beginning of determining the location of the singulated molecule, the excitation light having a Gaussian intensity distribution is directed only pointwise or on circular or spiral paths onto an area of the sample comprising the singulated molecule, the first initial location area being derived from the course the intensity of the luminescent light is determined via the points or tracks. In order to limit the number of photons emitted by the isolated molecule of the luminescent light, the Gaussian intensity distribution is very fast to move and / or small with respect to the maximum intensity of the excitation light. When moving the Gaussian intensity distribution on circular or spiral paths, the intensity increase region in the periphery of the Gaussian intensity distribution of the excitation light can be used to apply the isolated molecule only with low intensity of the excitation light, but sufficient to localize the initial local area by localization of the excitation light Molecule to determine.

Bei noch einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls ein das vereinzelte Molekül umfassender Bereich der Probe räumlich, d. h. insgesamt, mit dem Anregungslicht beaufschlagt und auf einen das Lumineszenzlicht mit räumlicher Auflösung registrierenden Detektor, wie beispielsweise eine Kamera, abgebildet. Dann kann der erste anfängliche Ortsbereich aus der mit dem Detektor registrierten räumlichen Verteilung des Lumineszenzlichts bestimmt werden. Da der Ortsbereich bei dieser Bestimmung noch nicht besonders eingeengt werden muss, reichen hierfür wenige Photonen von dem vereinzelten Molekül aus.In still another embodiment of the method of the invention, at the beginning of determining the location of the singulated molecule, an area of the singulated molecule is obtained Probe spatially, ie in total, subjected to the excitation light and imaged on a the luminescence with spatial resolution registering detector, such as a camera. Then, the first initial location area can be determined from the spatial distribution of the luminescence light registered with the detector. Since the local area does not have to be particularly narrowed down in this determination, only a few photons from the isolated molecule are sufficient for this purpose.

Bei allen hier geschilderten, zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls durchführbaren Schritten, um den ersten anfänglichen Ortsbereich zu bestimmen, kann zugleich eine Maximalintensität des Lumineszenzlichts von dem Molekül bei Anregung mit dem Anregungslicht oder ein damit korrelierter Intensitätswert erfasst werden, die/der ein Maß für die relative Leuchtstärke des vereinzelten Moleküls ist.In all of the steps described here, which can be carried out at the beginning of determining the location of the singulated molecule in order to determine the first initial location area, a maximum intensity of the luminescence light from the molecule upon excitation with the excitation light or a correlated intensity value can be detected at the same time is a measure of the relative luminosity of the isolated molecule.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Lumineszenzlicht auch grundsätzlich räumlich, beispielsweise mit einem räumlich auflösenden Detektor, wie einer Kamera, aber auch einem kleineren Array von beispielsweise nur 2x2 oder 3x3 Punktsensoren, registriert werden. Aus der Summe der über die verschiedenen Positionen des Aufpunkts des Anregungslichts registrierten Photonen des Lumineszenzlichts von dem vereinzelten Molekül kann dessen Position zusätzlich durch Lokalisierung bestimmt werden. Dabei kann ein sich bei der Lokalisierung ergebender anderer Ort des Moleküls in der Probe auf eine bestimmte Orientierung des Moleküls in der Probe hinweisen, weil zwar die Lokalisierung zur Bestimmung des Orts des Moleküls in der Probe von dessen Orientierung beeinflusst wird, nicht aber die erfindungsgemäße Bestimmung des Orts des Moleküls in der Probe. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt es nicht darauf an, wo das jeweilige von dem Molekül emittierte Photon registriert wird. Entsprechend kann das Lumineszenzlicht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch mit einem Punktdetektor registriert werden.In the method according to the invention, the luminescent light can also be registered, in principle, spatially, for example with a spatially resolving detector, such as a camera, but also a smaller array of, for example, only 2x2 or 3x3 point sensors. From the sum of the photons of the luminescent light registered by the different positions of the point of view of the excitation light from the separated molecule, its position can additionally be determined by localization. In this case, a location of the molecule in the sample resulting from the localization may indicate a specific orientation of the molecule in the sample, because the localization for determining the location of the molecule in the sample is influenced by its orientation, but not the determination according to the invention the location of the molecule in the sample. In the method according to the invention, it does not matter where the particular photon emitted by the molecule is registered. Accordingly, the luminescent light can also be registered with a point detector in the method according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Probe vor dem Bestimmen des Orts des vereinzelten Moleküls mit einem Schaltsignal beaufschlagt werden, das das Molekül von benachbarten gleichartigen Molekülen vereinzelt, indem es die benachbarten gleichartigen Moleküle - im Gegensatz zu dem vereinzelten Molekül - in einen Dunkelzustand schaltet, in dem sie mit dem Anregungslicht nicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbar sind. Dieser Dunkelzustand kann ein anderer Konformationszustand der Moleküle sein, der nicht lumineszent ist. Es kann sich aber auch um einen elektronischen Dunkelzustand handeln. Alternativ kann das Schaltsignal nur das zu vereinzelnde Molekül in einen lumineszenten Zustand schalten. Das Schaltsignal kann Schaltlicht mit einer anderen Wellenlänge und Intensität als das Anregungslicht sein. Es kann aber auch dieselbe Wellenlänge wie und nur eine andere Intensität als das Anregungslicht aufweisen. Grundsätzlich kann das Schaltsignal auch das Anregungslicht selbst sein.In the method according to the invention, prior to determining the location of the singulated molecule, the sample may be subjected to a switching signal which singles the molecule from adjacent like molecules by switching the neighboring like molecules to a dark state, as opposed to the singulated molecule which they can not be excited by the excitation light to emit luminescent light. This dark state may be another conformational state of the molecules that is not luminescent. It can also be an electronic dark state. Alternatively, the switching signal can switch only the molecule to be separated into a luminescent state. The switching signal may be switching light of a different wavelength and intensity than the excitation light. However, it can also have the same wavelength as and only a different intensity than the excitation light. In principle, the switching signal can also be the excitation light itself.

Eine wiederholte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zum Bestimmen des Orts einer Vielzahl von nacheinander vereinzelten, mit Anregungslicht zur Emission des Lumineszenzlichts anregbaren Molekülen genutzt werden, die eine interessierende Struktur in der Probe markieren. In einer anderen Ausführungsform dient eine wiederholte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verfolgen des sich in der Probe bewegenden vereinzelten Moleküls. Dabei kann der erste anfängliche Ortsbereich bei jeder Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens der kleinste zuvor bestimmte weitere Ortsbereich des Moleküls plus ein diesen umgebender Fehlerbereich sein. Die Breite dieses Fehlerbereichs ist auf die maximale Bewegungsgeschwindigkeit des Moleküls in der Probe abzustimmen.A repeated implementation of the method according to the invention can be used to determine the location of a multiplicity of molecules that are sequentially separated and excitable with excitation light for emission of the luminescent light and that mark a structure of interest in the sample. In another embodiment, a repeated implementation of the method according to the invention serves to track the separated molecule moving in the sample. In this case, the first initial location area for each repetition of the method according to the invention may be the smallest previously determined further location area of the molecule plus an error range surrounding it. The width of this error range is to be matched to the maximum movement speed of the molecule in the sample.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein STED-Rasterfluoreszenzlichtmikroskop verwendet werden, wobei das durch das STED-Rasterfluoreszenzlichtmikroskop bereitgestellte STED-Licht mit einer von Intensitätsmaxima benachbarten Nullstelle als das Anregungslicht verwendet wird.For carrying out the method according to the invention, an STED scanning fluorescent microscope can be used, the STED light provided by the STED scanning fluorescent microscope being used with a zero point adjacent to intensity maxima as the excitation light.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the Patent claims listed features omitted for further embodiments of the invention.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem vereinzelten Molekül die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein vereinzeltes Molekül, zwei vereinzelte Moleküle oder mehr vereinzelte Moleküle vorhanden sind, deren Orte bestimmt werden. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der beanspruchte Gegenstand aufweist.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, if we are talking about an isolated molecule, it is to be understood that there is exactly one isolated molecule, two isolated molecules or more isolated molecules whose locations are determined. The features cited in the claims may be supplemented by other features or be the only features exhibited by the claimed subject matter.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

Weitere Informationen zu möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können der WO 2015/097000 A1 entnommen werden. Alles was dort offenbart ist und nicht im Widerspruch zu der vorliegenden Erfindung steht, kann auch bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung realisiert werden.Further information on possible embodiments of the present invention can be made of WO 2015/097000 A1 be removed. Everything disclosed there and not inconsistent with the present invention may also be realized in the practice of the present invention.

Figurenlistelist of figures

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

  • 1 zeigt schematisch ein STED-Mikroskop, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des Orts eines vereinzelten, mit Anregungslicht zur Emission von Lumineszenzlicht anregbaren Moleküls in einer Probe verwendbar ist.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine Intensitätsverteilung von Anregungslicht mit einer von Intensitätsmaxima benachbarten Nullstelle, das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem STED-Mikroskop gemäß 1 auf eine Probe gerichtet wird, und resultierende Intensitäten von Lumineszenzlicht, das von dem an den jeweiligen Ort in der Probe angeordneten lumineszenten Molekül emittiert wird.
  • 3 illustriert eine erste Durchführung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf einen ersten anfänglichen Ortsbereich des vereinzelten Moleküls in der Probe.
  • 4 illustriert eine zweite Durchführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf einen verkleinerten anfänglichen Ortsbereich des vereinzelten Moleküls in der Probe.
  • 5 illustriert eine alternative Ausführungsform einer Durchführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung des Anregungslichts.
  • 6 illustriert zwei aufeinanderfolgende Durchführungen der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer ersten Relativanordnung von Positionen eines Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in Bezug auf die anfänglichen Ortsbereiche.
  • 7 illustriert zwei aufeinanderfolgende Durchführungen der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer anderen Relativanordnung der Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung des Anregungslichts in Bezug auf die anfänglichen Ortbereiche.
  • 8 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Orts eines vereinzelten Moleküls in einer Probe.
  • 9 ist ein Blockdiagramm einer wiederholten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abbildung einer mit vereinzelbaren Molekülen markierten Struktur in einer Probe; und
  • 10 ist ein Blockdiagramm einer wiederholten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Tracken einer Bewegung eines vereinzelten Moleküls in einer Probe.
In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.
  • 1 1 schematically shows an STED microscope which can be used to carry out the method according to the invention for determining the location of an isolated molecule excitable with excitation light for emitting luminescent light in a sample.
  • 2 shows a section through an intensity distribution of excitation light with a zero intensity adjacent to the zero point, which in the implementation of the method according to the invention with the STED microscope according to 1 is directed to a sample, and resulting intensities of luminescent light emitted from the luminescent molecule located at the respective location in the sample.
  • 3 illustrates a first implementation of steps of the inventive method with respect to a first initial location area of the singulated molecule in the sample.
  • 4 illustrates a second implementation of the steps of the method according to the invention with respect to a reduced initial local area of the isolated molecule in the sample.
  • 5 illustrates an alternative embodiment of carrying out the steps of the method according to the invention with a Gaussian intensity distribution of the excitation light.
  • 6 illustrates two successive implementations of the steps of the method according to the invention with a first relative arrangement of positions of a point of the intensity distribution of the excitation light with respect to the initial location areas.
  • 7 illustrates two successive implementations of the steps of the method according to the invention with another relative arrangement of the positions of the point of the intensity distribution of the excitation light with respect to the initial location areas.
  • 8th Figure 3 is a block diagram of one embodiment of the method of the invention for determining the location of a singulated molecule in a sample.
  • 9 Figure 10 is a block diagram of a repeated procedure of the method of the invention for imaging a singly-labeled structure in a sample; and
  • 10 Figure 10 is a block diagram of a repeated practice of the method of the invention for tracking a movement of a singulated molecule in a sample.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt schematisch ein STED-Fluoreszenzlicht-Mikroskop 1, mit dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nicht notwendigerweise alle Bestandteile des STED-Fluoreszenzlichtmikroskops 1 verwendet. Das STED-Fluoreszenzlichtmikroskop 1 umfasst jedoch alle Bestandteile, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig sind. Eine Lichtquelle 2, die bei der üblichen Verwendung des STED-Fluoreszenzlichtmikroskops 1 STED-Licht bereitstellt, stellt bei der Verwendung des STED-Fluoreszenzlichtmikroskops 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Anregungslicht 3 bereit. Mit Strahlformungsmitteln 4 wird das Anregungslicht 3 so geformt, dass es im Fokus eines Objektivs 5 eine Intensitätsverteilung mit mindestens einem Intensitätsanstiegsbereich aufweist. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Anregungslicht 3 im Fokus des Objektivs 5 eine Intensitätsverteilung mit einer Nullstelle auf, der in allen Raumrichtungen, in denen der Ort eines vereinzelten Moleküls in einer Probe 6 bestimmt werden soll, Intensitätsmaxima auf beiden Seiten benachbart sind. Die Flanken dieser Intensitätsmaxima bilden dann die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren genutzten Intensitätsanstiegsbereiche aus. Die Strahlformungsmittel 4 können ausschließlich passive Komponenten oder auch eine aktive Optik, wie beispielsweise einen Spatial Light Modulator (SLM) umfassen. Eine weitere Lichtquelle 7 des STED-Fluoreszenzlicht-Mikroskops 1, die bei seiner üblichen Verwendung Anregungslicht bereitstellt, kann bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Schaltlicht 8 bereitstellen, um das Molekül in der Probe 6 zu vereinzeln, dessen Ort in der Probe anschließend bestimmt wird. Das Vereinzeln des Moleküls kann dabei darauf basieren, dass andere gleichartige Moleküle mit dem Schaltlicht 8 in einen Dunkelzustand geschaltet werden, in dem sie nicht mit dem Anregungslicht 3 zur Emission von Lumineszenzlicht anregbar sind. Das Schaltlicht 8 wird in den Strahlengang des Anregungslichts 3 eingekoppelt, wozu hier ein dichroitischer Strahlteiler 9 vorgesehen ist. Mit einem Scanner 10 wird der Anstiegsbereich bzw. die Nullstelle des Anregungslichts 3 in der Probe 6 verschoben. Über einen dichroitischen Strahlteiler 11, der von der Probe 6 aus vor dem Scanner 10 angeordnet ist, wird Lumineszenzlicht 12 von der Probe 6 aus dem Strahlengang des Anregungslichts 3 ausgekoppelt und mit einer Optik 13 auf eine Kamera 14 abgebildet. Die Kamera 14 ist ein Beispiel für einen räumlich auflösenden Detektor für das Lumineszenzlicht 12. Alternativ hierzu wird mit einem dichroitischen Strahlteiler 15 das Lumineszenzlicht 12 von der Probe 6 einem Punktdetektor 16 mit einer vorgeschalteten Lochblende 17 zugeführt. Das Lumineszenzlicht 12 aus der Probe 6 stammt von dem vereinzelten Molekül, das mit dem Anregungslicht 3 zur Emission des Lumineszenzlichts angeregt wird. Der dieser Emission von Lumineszenzlicht zugrundeliegende Vorgang ist Photolumineszenz, insbesondere Fluoreszenz. Die Probe 6 ist auf einem Probenhalter 18 angeordnet. Mit dem Probenhalter 18 kann die Probe beispielsweise zusätzlich in z-Richtung, d. h. in Richtung der optischen Achse des Objektivs 5 verlagert werden, um den Intensitätsanstiegsbereich bzw. die Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3 auch in dieser Richtung in der Probe 6 zu verlagern, insbesondere wenn die Nullstelle auch in z-Richtung von Intensitätsmaxima benachbart ist. Auf die Kamera 14 wird die Probe 6 so abgebildet, dass eine Lokalisierung des vereinzelten Moleküls aus der räumlichen Verteilung der Photonen des Lumineszenzlichts 12 von dem Molekül über der Kamera 14 möglich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch zumindest zusätzlich der Ort des Moleküls in der Probe 6 aufgrund der Intensitäten des Lumineszenzlichts 12 bei unterschiedlicher Anordnung des Intensitätsanstiegsbereichs bzw. der Nullstelle der Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3 in der Probe 6 bestimmt. 1 schematically shows a STED fluorescent light microscope 1 with which a method according to the invention can be carried out. In carrying out the method according to the invention, not all components of the STED fluorescent light microscope are necessarily 1 used. The STED fluorescent light microscope 1 but includes all components necessary for carrying out the method according to the invention. A light source 2 in the usual use of the STED fluorescent light microscope 1 STED light provides provides when using the STED fluorescent light microscope 1 for carrying out the method according to the invention excitation light 3 ready. With beam shaping agents 4 becomes the excitation light 3 shaped so that it is in the focus of a lens 5 has an intensity distribution with at least one intensity increase range. In one embodiment of the method according to the invention, the excitation light 3 in the focus of the lens 5 an intensity distribution with a zero on, in all Spatial directions in which the location of an isolated molecule in a sample 6 is to be determined, intensity maxima are adjacent on both sides. The flanks of these intensity maxima then form the intensity increase ranges used in the method according to the invention. The beam shaping agent 4 may include only passive components or also an active optic, such as a Spatial Light Modulator (SLM). Another light source 7 of the STED fluorescent light microscope 1 , which provides excitation light in its usual use, switching light can in the implementation of the method according to the invention 8th provide to the molecule in the sample 6 to be singulated, whose location in the sample is subsequently determined. The singulation of the molecule can be based on the fact that other similar molecules with the switching light 8th be switched to a dark state in which they are not with the excitation light 3 can be excited to emit luminescent light. The switching light 8th is coupled into the beam path of the excitation light 3, including here a dichroic beam splitter 9 is provided. With a scanner 10 becomes the rise area or the zero point of the excitation light 3 in the sample 6 postponed. About a dichroic beam splitter 11 that from the sample 6 out in front of the scanner 10 is arranged, becomes luminescent light 12 from the sample 6 from the beam path of the excitation light 3 decoupled and with an optic 13 on a camera 14 displayed. The camera 14 is an example of a spatial resolution detector for the luminescent light 12 , Alternatively, using a dichroic beam splitter 15 the luminescent light 12 from the sample 6 a point detector 16 with an upstream pinhole 17 fed. The luminescent light 12 from the sample 6 comes from the isolated molecule that is excited by the excitation light 3 is excited to emit the luminescent light. The underlying of this emission of luminescent light process is photoluminescence, in particular fluorescence. The sample 6 is on a sample holder 18 arranged. With the sample holder 18 For example, the sample may additionally be in the z-direction, ie in the direction of the optical axis of the objective 5 be shifted to the intensity increase range or the zero point of the intensity distribution of the excitation light 3 also in this direction in the sample 6 to shift, especially if the zero is also adjacent in the z direction of intensity maxima. On the camera 14 will be the sample 6 as shown, that a localization of the isolated molecule from the spatial distribution of the photons of the luminescent light 12 from the molecule over the camera 14 is possible. In the method according to the invention, however, at least in addition the location of the molecule in the sample 6 due to the intensities of the luminescent light 12 with different arrangement of the intensity increase range or the zero point of the intensity distribution of the excitation light 3 in the sample 6 certainly.

In 2 ist die Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3 längs eines Schnitts in x-Richtung quer zur optischen Achse des Objektivs 5 gemäß 1 gezeigt. Die Intensitätsverteilung umfasst eine zentrale Nullstelle 20, in der die Intensität IA des Anregungslichts 3 bis auf null oder zumindest nahe null zurückgeht. Dieser Nullstelle 20 sind auf beiden Seiten Intensitätsmaxima 21 benachbart. Zwischen der Nullstelle 20 und den Intensitätsmaxima 21 sind Intensitätsanstiegsbereiche 22 ausgebildet. In diesen Intensitätsanstiegsbereichen 22 steigt die Intensität IA des Anregungslichts 3 von null auf eine Sättigungsintensität IS und darüber hinaus an. Bei der Sättigungsintensität IS erreicht die Intensität L des mit dem Anregungslicht 3 angeregten Lumineszenzlichts 12 einen Sättigungswert ISW , über den hinaus die Intensität L nicht weiter ansteigt. Die Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3 ist symmetrisch zu der Nullstelle 20 ausgebildet, d. h. die Intensitätsanstiegsbereiche verlaufen symmetrisch zueinander.In 2 is the intensity distribution 19 of the excitation light 3 along a section in the x-direction transverse to the optical axis of the lens 5 according to 1 shown. The intensity distribution comprises a central zero 20 in which the intensity I A of the excitation light 3 goes down to zero or at least close to zero. This zero point 20 are on both sides of intensity maxima 21 adjacent. Between the zero point 20 and the intensity maxima 21 are intensity increase ranges 22 educated. In these intensity increase ranges 22 the intensity I A of the excitation light increases 3 from zero to a saturation intensity I S and beyond. At the saturation intensity I S reaches the intensity L with the excitation light 3 excited luminescent light 12 a saturation value I SW beyond which the intensity L does not increase any further. The intensity distribution 19 of the excitation light 3 is symmetric to the zero 20 formed, ie the intensity increase ranges are symmetrical to each other.

3 gibt für eine Lage der Nullstelle 20 bei xN die resultierende Intensität L des Lumineszenzlichts 12 in Abhängigkeit von dem Ort x des vereinzelten Moleküls in der Probe an. Die Intensität L steigt über die Intensitätsanstiegsbereiche 22 von null auf den Sättigungswert ISW an. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt genutzt. Beispielsweise aus der Verteilung des Lumineszenzlichts 12 von dem vereinzelten Molekül über der Kamera 14 bei räumlicher Beleuchtung der Probe 6 mit dem Anregungslicht 3 gemäß 1 wird ein anfänglicher Ortsbereich 23 bestimmt, in dem sich der Ort des Moleküls in der Probe 6 befindet. Durch Positionieren der Nullstelle 20 mit Hilfe des Scanners 10 gemäß 1 an einer Position xN1 wird der hier linke Intensitätsbereich 22 so in der Probe 6 angeordnet, dass er den anfänglichen Ortsbereich 23 überspannt. Dann wird während des Beaufschlagens der Probe 6 mit dem Anregungslicht 3 das von dem an dem tatsächlichen Ort x0 befindlichen Molekül emittierte Lumineszenzlicht 12 registriert und dessen Intensität I1 bestimmt. Die Genauigkeit, mit der die Intensität I1 bestimmt wird, hängt von der Anzahl der Photonen des Lumineszenzlichts 12 ab, die zu dieser Position xN1 der Nullstelle registriert wird. Wenn die Intensität I1 ebenso wie der Sättigungswert Isw genau bekannt wären, könnte aus dem bekannten Verlauf der Intensität L über den Abstand zu der Nullstelle 20 exakt auf den Ort x0 des vereinzelten Moleküls geschlossen werden. Mit einer begrenzten Anzahl von Photonen, die zur Bestimmung der Intensität I1 registriert werden, verbleibt hier jedoch ein Fehler. Ebenso verbleibt ein Fehler bei der Bestimmung des Sättigungswerts Isw beispielsweise aus den anfangs mit der Kamera 14 registrierten Photonen des Lumineszenzlichts 12 von dem Molekül. Hingegen ist der Verlauf der Intensität L des Lumineszenzlichts 12 recht genau bestimmbar. In der Nähe der Nullstelle 20 ist er bei Anregung des Moleküls zur Emission des Lumineszenzlichts 12 durch einen Einphotonenprozess in aller Regel quadratisch von dem Abstand zu der Nullstelle 20 abhängig. Trotz der Ungenauigkeiten bei der Bestimmung von I1 und ISW lässt sich daher aufgrund der Messung von I1 ein weiterer Ortsbereich 24 bestimmen, in dem der Ort x0 des Moleküls liegt und der deutlich kleiner als der Ortsbereich 23 ist. Dieser weitere Ortsbereich 24 ist in 3 für bestimmte fehlerbehaftete Messwerte von I1 und ISW eingezeichnet. 3 gives for a location of the zero 20 at x N the resulting intensity L of the luminescent light 12 depending on the location x of the isolated molecule in the sample. The intensity L rises above the intensity increase ranges 22 from zero to the saturation value I SW at. This is used in the method according to the invention as follows. For example, from the distribution of the luminescent light 12 from the isolated molecule over the camera 14 with spatial illumination of the sample 6 with the excitation light 3 according to 1 becomes an initial location area 23 determines the location of the molecule in the sample 6 located. By positioning the zero point 20 with the help of the scanner 10 according to 1 at a position x N1 becomes the left-hand intensity area 22 so in the sample 6 arranged it to be the initial location area 23 spans. Then, while the sample is being charged 6 with the excitation light 3 that of the actual place x 0 Luminescent light emitted molecule located 12 registered and its intensity I 1 determined. The accuracy with which the intensity I 1 is determined depends on the number of photons of the luminescent light 12 off to that position x N1 the zero is registered. If the intensity I 1, as well as the saturation value Isw, were known exactly, the known progression of the intensity could L over the distance to the zero point 20 exactly to the place x 0 of the isolated molecule. However, with a limited number of photons registered to determine intensity I 1 , there remains an error here. Likewise, an error remains in the determination of the saturation value Isw, for example, from the initial one with the camera 14 registered photons of the luminescent light 12 from the molecule. On the other hand is the Course of intensity L of the luminescent light 12 quite accurately determinable. Near the zero point 20 it is at excitation of the molecule for the emission of luminescent light 12 by a one-photon process usually square of the distance to the zero 20 dependent. Despite the inaccuracies in the determination of I 1 and I SW can therefore be due to the measurement of I 1 another location area 24 determine in which the place x 0 the molecule is located and the significantly smaller than the location area 23 is. This further location area 24 is in 3 for certain faulty measured values of I 1 and I SW drawn.

4 zeigt, wie die Kenntnis über den weiteren Ortsbereich 24 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur neuerlichen Positionierung der Nullstelle 20 jetzt an der Position xN2 genutzt wird, um den tatsächlichen Ort x0 des Moleküls mit noch höherer Präzision, d. h. räumlicher Auflösung, in der Probe 6 zu bestimmen. Hierzu wird die Position xN2 der Nullstelle 20 wieder so angeordnet, dass sich der linke Intensitätsanstiegsbereich 22 über den Ortsbereich 24 hinweg erstreckt. Zudem wird die absolute Intensität des Anregungslichts 3 so erhöht, dass der Sättigungswert Isw des Lumineszenzlichts 12 über einen kleineren Abstand zu der Nullstelle 20 erreicht wird. Dann wird zu dieser Position xN2 der Nullstelle 20 die Intensität I2 des Lumineszenzlichts 12 von dem Molekül bestimmt. Aus dieser Intensität I2 und dem Sättigungswert Isw kann dann ein weiterer Ortsbereich 25 bestimmt werden, in dem sich das Molekül in der Probe 6 befindet und der wieder kleiner als der Ortsbereich 24 ist. Dieser weitere Ortsbereich 25 kann dann zur Positionierung der Nullstelle 20 an noch einer weiteren Position in der Probe 6 genutzt werden, um den Ort x0 des Moleküls in der Probe mit noch höherer Präzision zu bestimmen. Der Ortsbereich 25 gibt aber den Ort x0 des Moleküls in der Probe bereits mit sehr viel höherer Genauigkeit als der anfängliche Ortsbereich 23 an. Tatsächlich kann der Ort x0 des Moleküls in der Probe 6 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch mit einem Fehler von nicht mehr als der Größenordnung von 1 nm bestimmt werden. 4 shows how the knowledge of the wider local area 24 in the method according to the invention for the renewed positioning of the zero point 20 now at the position x N2 is used to the actual place x 0 of the molecule with even higher precision, ie spatial resolution, in the sample 6 to determine. This is the position x N2 the zero point 20 again arranged so that the left intensity increase range 22 over the local area 24 extends. In addition, the absolute intensity of the excitation light 3 increased so that the saturation value Isw of the luminescent light 12 over a smaller distance to the zero point 20 is reached. Then get to this position x N2 the zero point 20 the intensity I 2 of the luminescent light 12 determined by the molecule. From this intensity I 2 and the saturation value Isw can then another location area 25 be determined in which the molecule is in the sample 6 is located and again smaller than the Ortsbereich 24 is. This further location area 25 can then be used to position the zero 20 at yet another position in the sample 6 be used to the place x 0 of the molecule in the sample with even higher precision. The local area 25 but gives the place x 0 of the molecule in the sample already with much higher accuracy than the initial location area 23 at. In fact, the place x 0 of the molecule in the sample 6 be determined with the inventive method practically with an error of not more than the order of 1 nm.

Statt den weiteren Ortsbereich 24, 25 aus der Intensität I1 bzw. I2 und dem Sättigungswert Isw der Intensität L des Lumineszenzlichts 12 zu bestimmen, kann die Nullstelle 20 auch an zwei verschiedenen Positionen xN1a und xN1b in der Probe angeordnet werden, um die zugehörigen Intensitäten des Lumineszenzlichts 12 zu messen und dann kann aus diesen zwei Intensitäten und dem Verlauf der Intensität L über den Abstand zu der Nullstelle 20 der weitere Ortsbereich 24, 25 bestimmt werden, ohne dabei auf den Sättigungswert Isw zurückgreifen zu müssen.Instead of the other local area 24 . 25 from the intensity I 1 or I 2 and the saturation value Isw of the intensity L of the luminescent light 12 can determine the root 20 also be arranged at two different positions x N1a and x N1b in the sample to the associated intensities of the luminescent light 12 to measure and then can from these two intensities and the course of the intensity L over the distance to the zero point 20 the additional location area 24, 25 can be determined without having to resort to the saturation value Isw.

5 illustriert ein entsprechendes Vorgehen bei einer gaußförmigen Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3, die hier mangels Erreichens eines Sättigungsgrenzwerts in einer ebenfalls gaußförmige Intensitätsverteilung des Lumineszenzlichts 12 resultiert. Die Intensitätsanstiegsbereiche 22 finden sich dabei an den Flanken der gaußförmigen Intensitätsverteilungen. Um den anfänglichen Ortsbereich 23 des Orts x0 des Moleküls in der Probe 6 einzugrenzen, wird hier der Schwerpunkt 26 der gaußförmigen Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3 an zwei unterschiedlichen Positionen xG1a und xG1b positioniert, so dass jeweils der in 5 linke Intensitätsanstiegsbereich 22 den anfänglichen Ortsbereich 23 überspannt. Zu jeder dieser Positionen xG1a und xG1b wird die Intensität I1a, bzw. I1b des Lumineszenzlichts 12 von dem Molekül registriert. Aus den Intensitäten I1a und I1b wird zusammen mit dem Verlauf der Intensität L des Lumineszenzlichts 12 über dem Abstand zu dem Schwerpunkt 26 ein kleinerer weiterer Ortsbereich 24 bestimmt, in dem sich der Ort x0 des Moleküls in der Probe 6 befindet. Dabei ist zu berücksichtigen, dass 5 nicht im demselben Maßstab dargestellt ist wie die 3 und 4 und dass dann, wenn vorteilhafter Weise möglichst niedrige Intensitäten des Anregungslichts 3 in den Anstiegsbereichen 22 genutzt werden, um das vereinzelte Molekül möglichst wenig zu beanspruchen, die Possitionen xG1a , xG1b des Aufpunkts der Intensitätsverteilung IA des Anregungslichts 3 viel weiter weg von dem interessierenden Ort x0 des Moleküls in der Probe angeordnet werden müssen als die Positionen xN1 bzw. xN2 der Nullstelle 20. Dies liegt daran, dass die gaußförmige Intensitätsverteilung IA des Anregungslichts 3 eine Halbwertsbreite von der Beugungsgrenze bei der Wellenlänge des Anregungslichts 3 aufweist, und die Bereiche kleiner Intensität IA des Anregungslichts 3 etwa diese Halbwertsbreite von dem Schwerpunkt 26 entfernt sind, während die kleinen Intensitäten des Anregungslichts 3 in den Intensitätsanstiegsbereichen 22 bei der Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3 mit der Nullstelle 20 direkt an die Nullstelle 20 angrenzen. 5 illustrates a corresponding procedure with a Gaussian intensity distribution of the excitation light 3 , which, in the absence of reaching a saturation limit value in a likewise Gaussian intensity distribution of the luminescent light 12 results. The intensity increase ranges 22 can be found on the flanks of the Gaussian intensity distributions. Around the initial location area 23 of the place x 0 of the molecule in the sample 6 Narrow down, here is the focus 26 the Gaussian intensity distribution of the excitation light 3 in two different positions x G1a and x G1b positioned so that each of the in 5 left intensity increase range 22 the initial location area 23 spans. To each of these positions x G1a and x G1b becomes the intensity I 1a and I 1b , respectively, of the luminescent light 12 registered by the molecule. From the intensities I 1a and I 1b , along with the course of the intensity L of the luminescent light 12 above the distance to the center of gravity 26 a smaller further local area 24 determined in which the place x 0 of the molecule in the sample 6 located. It should be noted that 5 not shown on the same scale as the 3 and 4 and that then, if advantageously, the lowest possible intensities of the excitation light 3 in the rise areas 22 be used to claim the isolated molecule as little as possible, the possitions x G1a , x G1b of the point of intensity distribution I A of the excitation light 3 much further away from the place of interest x 0 of the molecule in the sample must be arranged as the positions x N1 respectively. x N2 the zero point 20 , This is because the Gaussian intensity distribution I A of the excitation light 3 a half width of the diffraction limit at the wavelength of the excitation light 3 and the areas of low intensity I A of the excitation light 3 about this half-width of the center of gravity 26 are removed while the small intensities of the excitation light 3 in the intensity increasing regions 22 in the intensity distribution of the excitation light 3 with the zero point 20 directly adjacent to the zero point 20.

6 zeigt den anfänglichen Ortsbereich 23 des Moleküls in der Probe 6 in einer x-y-Ebene senkrecht zur optischen Achse des Objektivs 5 gemäß 1. Um diesen Ortsbereich herum sind vier gleich beabstandete Positionen der Nullstelle 20 als Aufpunkt der Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3 gemäß 2 eingezeichnet. Wenn zu jeder dieser Positionen der Nullstelle 20 die Intensität des Lumineszenzlichts von dem Molekül 27 registriert wird, kann daraus der weitere Ortsbereich 24 bestimmt werden. Dabei ist eine der in 6 dargestellten Position der Nullstelle 20 nur fakultativ, was bei der hier oben rechts dargestellten Position zeichnerisch angedeutet ist. Entsprechend kann in einem nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens der weitere Ortsbereich 24 durch Positionieren der Nullstelle 20 an daran angrenzenden Positionen weiter auf den weiteren Ortsbereich 25 eingeschränkt werden, der den Ort des Moleküls 27 in der Probe 6 mit noch kleinerem Fehler angibt. Auch hier ist eine der in 6 dargestellte Position der Nullstelle 20 fakultativ, was wieder oben rechts zeichnerisch angedeutet ist. 6 shows the initial location area 23 of the molecule in the sample 6 in an xy plane perpendicular to the optical axis of the objective 5 according to 1 , Around this location area are four equally spaced positions of the zero 20 as a point of reference of the intensity distribution of the excitation light 3 according to 2 located. If at each of these positions the zero point 20 the intensity of the luminescent light from the molecule 27 is registered, it can become the more local area 24 be determined. It is one of the in 6 shown position of the zero point 20 only optionally, which is indicated by the drawing in the position shown above right here. Accordingly, in a next step of the method according to the invention, the further location area 24 by positioning the zero 20 at adjacent positions continue on the other local area 25 be restricted to the place of the molecule 27 in the sample 6 with even smaller error indicates. Again, one of the in 6 illustrated position of the zero point 20 optional, which is again indicated in the drawing above.

7 zeigt eine andere Anordnung der Nullstelle 20 gegenüber dem anfänglichen Ortsbereich 23 und dem weiteren Ortsbereich 24 in jeweils drei gleich beabstandeten Positionen. Auch diese drei Positionen umfassen je Raumrichtung x und y, in denen der Ort des Moleküls 27 bestimmt wird, mindestens zwei verschiedene Positionen. 7 shows a different arrangement of the zero 20 opposite the initial location area 23 and the further location area 24 in each case three equally spaced positions. These three positions also include x and y in each spatial direction in which the location of the molecule 27 is determined, at least two different positions.

Das in den 6 und 7 für zwei Dimensionen illustrierte Vorgehen kann auch auf drei Dimensionen ausgeweitet werden. Dazu sind zu jedem Ortsbereich 23-25 jeweils mindestens vier Positionen der Nullstelle 20 festzulegen.That in the 6 and 7 The procedure illustrated for two dimensions can also be extended to three dimensions. These are to each local area 23 - 25 in each case at least four positions of the zero point 20 set.

8 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start 28 erfolgt ein Bestimmen 29 des anfänglichen Ortsbereichs 23. Dann erfolgt für den bestimmten Ortsbereich ein Festlegen 30 von Positionen des Aufpunkts, d. h. der Nullstelle 20 oder des Schwerpunkts 26. Im folgenden Schritt 31 wird die Intensitätsverteilung des Anregungslichts 3 unter Anordnung des Aufpunkts an den Positionen auf die Probe 6 gerichtet und das von dem vereinzelten Molekül in der Probe 6 emittierte Lumineszenzlicht wird registriert. Auf Basis der in dem Schritt 31 erfassten Intensitäten des Lumineszenzlichts erfolgt dann ein Bestimmen 32 eines weiteren Ortsbereichs 24, ggf. unter zusätzlicher Verwendung des Sättigungswerts Isw des Lumineszenzlichts von dem Molekül. Anschließend findet eine Überprüfung 33 statt, ob die durch die Abmessung des Ortsbereichs 24 gegebene Präzision bereits eine Vorgabe für diese Präzision erfüllt. Wenn die Überprüfung 33 ergibt, dass die Präzision noch nicht hoch genug ist, werden die Schritte 30-32 wiederholt, wobei beim Festlegen 30 die Positionen des Aufpunkts relativ zu dem weiteren Ortsbereich 24 festgelegt werden. Wenn die Überprüfung 33 ein positives Ergebnis hat, ist das Ende 34 des Verfahrens für die Bestimmung des Orts des Moleküls 27 in der Probe 6 erreicht. 8th is a block diagram of one embodiment of the method according to the invention. After the start 28 a determination is made 29 of the initial location area 23 , Then a setting is made for the specific location area 30 from positions of the point of view, ie the zero point 20 or the center of gravity 26 , In the following step 31 becomes the intensity distribution of the excitation light 3 placing the point at the positions on the sample 6 directed and that of the isolated molecule in the sample 6 emitted luminescent light is registered. Based on in the step 31 detected intensities of the luminescent light is then determined 32 of a further location area 24 optionally with additional use of the saturation value Isw of the luminescent light from the molecule. Subsequently, a review takes place 33 instead of whether by the dimension of the location area 24 given precision already meets a specification for this precision. If the review 33 shows that the precision is not high enough, the steps become 30 - 32 repeated, while setting 30 the positions of the point of view relative to the other local area 24 be determined. If the review 33 has a positive result is the end 34 the method for determining the location of the molecule 27 in the sample 6 reached.

9 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens, bei dem das Verfahren gemäß 8 bezüglich seiner Schritte 29-33 wiederholt durchgeführt wird. Hier erfolgt nach dem Start 28 zunächst ein Vereinzeln 35 der Moleküle. Dann werden in einer Routine 36 unter Anwendung der Schritte 29-33 für jedes der vereinzelten Moleküle deren Orte bestimmt. Bei einer Überprüfung 37 wird festgestellt, ob eine mit den Molekülen markierte Struktur bereits mit ausreichendem Detaillierungsgrad abgebildet ist. Wenn nein, werden von den Molekülen, die die Struktur markieren, erneut einige vereinzelt. Wenn die markierte Struktur bei der Überprüfung 37 als ausreichend abgebildet angesehen wird, ist das Ende 34 erreicht. 9 is a block diagram of a method in which the method according to 8th concerning his steps 29 - 33 is carried out repeatedly. Here takes place after the start 28 first a singling 35 of the molecules. Then be in a routine 36 using the steps 29 -33 for each of the isolated molecules determines their locations. In a review 37 it is determined whether a structure marked with the molecules is already displayed with sufficient degree of detail. If not, some of the molecules that mark the structure are again singled out. If the marked structure in the review 37 is considered sufficient, is the end 34 reached.

10 ist ein Blockdiagramm für eine wiederholte Ausführung der Schritte 29-33 gemäß 8 zum Tracken eines vereinzelten Moleküls 27 in der Probe 6. Dazu wird nach dem Start 28 der momentane Ort des Moleküls 27 mit der gewünschten Genauigkeit durch Ausführung der Schritte 29-33 bestimmt. Anschließend wird optional gewartet 38 oder es wird sofort erneut der aktuelle Ort des Moleküls in der Probe 6 bestimmt. Bei jeder der Wiederholungen des Bestimmens des Orts des Moleküls 27 mit den Schritten 29-33 kann der zuletzt bestimmte kleinste Ortsbereich des Moleküls 27 in der Probe 6 auf einen neuen anfänglichen Ortsbereich zentrisch aufgeweitet werden, der dann als anfänglicher Ortsbereich 23 für die neuerliche Durchführung der Schritte 29-33 verwendet wird. Die Aufweitung des zuletzt bestimmten kleinsten Ortsbereichs istso vorzunehmen, dass sich das Molekül 27 in der Zwischenzeit noch nicht aus dem aufgeweiteten Ortsbereich heraus bewegt haben kann. 10 is a block diagram for repeating the steps 29 - 33 according to 8th for tracking an isolated molecule 27 in the sample 6 , This will be after the start 28 the momentary place of the molecule 27 determined with the desired accuracy by performing steps 29-33. Subsequently, it is optionally maintained 38 or it will immediately re-the current location of the molecule in the sample 6 certainly. At each of the repetitions of determining the location of the molecule 27 with the steps 29 - 33 may be the last certain smallest area of the molecule 27 in the sample 6 be widened centrically to a new initial location area, then as the initial location area 23 for re-performing steps 29-33. The expansion of the last determined smallest location area is to make it so that the molecule 27 in the meantime, have not yet moved out of the expanded area.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
STED-FluoreszenzlichtmikroskopSTED fluorescent light microscope
22
Lichtquellelight source
33
Anregungslichtexcitation light
44
StrahlformungsmittelBeam shaping means
55
Objektivlens
66
Probesample
77
Lichtquellelight source
88th
Schaltlichtswitching light
99
dichroitischer Strahlteilerdichroic beam splitter
1010
Scannerscanner
1111
dichroitischer Strahlteilerdichroic beam splitter
1212
Lumineszenzlichtluminescence
1313
Optikoptics
1414
Kameracamera
1515
dichroitischer Strahlteilerdichroic beam splitter
1616
Punktdetektorpoint detector
1717
Lochblendepinhole
1818
Probenhaltersample holder
1919
Intensitätsverteilungintensity distribution
2020
Nullstelle (Aufpunkt) der Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3Zero (Aufpunkt) of the intensity distribution 19 of the excitation light 3
2121
Maximummaximum
2222
IntensitätsanstiegsbereichIntensity increase area
2323
anfänglicher Ortsbereichinitial location area
2424
weiterer Ortsbereichfurther local area
2525
weiterer Ortsbereichfurther local area
2626
Schwerpunkt (Aufpunkt) der Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3Center of gravity (point of view) of the intensity distribution 19 of the excitation light 3
2727
Molekülmolecule
2828
Startbegin
2929
BestimmenDetermine
3030
FestlegenEstablish
3131
Schrittstep
3232
BestimmenDetermine
3333
ÜberprüfungVerification
3434
EndeThe End
3535
Vereinzelnseperate
3636
Routineroutine
3737
ÜberprüfungVerification
3838
WartenWaiting
IA I A
Intensität des Anregungslichts 3Intensity of the excitation light 3
LL
Intensität des Lumineszenzlichts 12 Intensity of the luminescent light 12
IS I S
Sättigungsintensität des Anregungslichts 3Saturation intensity of the excitation light 3
ISW I SW
Sättigungswert der Intensität L des Lumineszenzlichts 12Saturation value of the intensity L of the luminescent light 12
x0 x 0
Ort des Moleküls 27 in der Probe 6Place of the molecule 27 in the sample 6
xN1 x N1
Position der Nullstelle 20 der Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3Position of the zero point 20 the intensity distribution 19 of the excitation light 3
xN2 x N2
Position der Nullstelle 20 der Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3Position of the zero point 20 the intensity distribution 19 of the excitation light 3
xG1a x G1a
Position des Schwerpunkts 26 der Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3Position of the center of gravity 26 the intensity distribution 19 of the excitation light 3
XG1bXG1b
Position des Schwerpunkts 26 der Intensitätsverteilung 19 des Anregungslichts 3Position of the center of gravity 26 the intensity distribution 19 of the excitation light 3

Claims (22)

Verfahren zum räumlich hochauflösenden Bestimmen des Orts eines vereinzelten Moleküls (27) in einer oder mehreren Raumrichtungen in einer Probe (6), wobei das Molekül (27) mit Anregungslicht (3) zur Emission von Lumineszenzlicht (12) anregbar ist, - wobei das Anregungslicht (3) mit einer Intensitätsverteilung (19) auf die Probe (6) gerichtet wird, die in jeder der Raumrichtungen mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich (22) mit bekanntem streng monotonem Verlauf der Intensität (IA) des Anregungslichts (3) über einen Abstand zu einem Aufpunkt (20, 26) der Intensitätsverteilung (19) aufweist, - wobei der Aufpunkt (20, 26) der Intensitätsverteilung (19) in jeder der Raumrichtungen an verschiedenen Positionen in der Probe (6) angeordnet wird, - wobei zu jeder Position des Aufpunkts (20, 26) der Intensitätsverteilung (19) in der Probe (6) das von dem Molekül (27) emittierte Lumineszenzlicht (12) registriert wird und - wobei der Ort des Moleküls in der Probe (x0) von Intensitäten des registrierten Lumineszenzlichts (12) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, - dass ein anfänglicher Ortsbereich (23) in der Probe (6) bestimmt wird, in dem das Molekül (27) angeordnet ist, - dass (i) in jeder der Raumrichtungen mindestens eine Position des Aufpunkts (20, 26) der Intensitätsverteilung (19) so festgelegt wird, dass sich der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich (22) in der jeweiligen Raumrichtung über den anfänglichen Ortsbereich (23) erstreckt, - dass (ii) aus Intensitätswerten (I1, ISW, I1a, I1b) des Lumineszenzlichts (12), die zu jeder der Raumrichtungen zwei Intensitätswerte (I1, ISW bzw. I1a, I1b) umfassen, von welchen einer (I1 bzw. I1a) die Intensität des zu der mindestens einen Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung (19) registrierten Lumineszenzlichts (12) angibt, ein weiterer Ortsbereich (24, 25) in der Probe (6) bestimmt wird, in dem das Molekül (27) angeordnet ist und der kleiner als der anfängliche Ortsbereich (23) ist, und - dass die Schritte (i) und (ii) mindestens einmal unter Verwendung des weiteren Ortsbereichs als neuer anfänglicher Ortsbereich (23) wiederholt werden.Method for spatially high-resolution determination of the location of an isolated molecule (27) in one or more spatial directions in a sample (6), the molecule (27) being excitable with excitation light (3) for emitting luminescent light (12), the excitation light (3) with an intensity distribution (19) is directed to the sample (6), in each of the spatial directions at least one intensity increase region (22) with known strictly monotonic course of the intensity (I A ) of the excitation light (3) over a distance to a Having the point of origin (20, 26) of the intensity distribution (19), - wherein the point of view (20, 26) of the intensity distribution (19) in each of the spatial directions is arranged at different positions in the sample (6), - to each position of the point of view (20, 26) of the intensity distribution (19) in the sample (6), the luminescent light (12) emitted by the molecule (27) is registered, and - wherein the location of the molecule in the sample (x 0 ) of Inte derived from the registered luminescent light (12), characterized in that - an initial location region (23) is determined in the sample (6) in which the molecule (27) is arranged, - (i) in each of the spatial directions at least a position of the point of view (20, 26) of the intensity distribution (19) is set such that the at least one intensity increase region (22) extends beyond the initial spatial region (23) in the respective spatial direction, - (ii) from intensity values (I 1 , I SW , I 1a , I 1b ) of the luminescent light (12), which for each of the spatial directions comprise two intensity values (I 1 , I SW or I 1a , I 1b ), one of which (I 1 or I 1a ) indicates the intensity of the luminescent light (12) registered to the at least one position of the point of view of the intensity distribution (19), a further location area (24, 25) in the sample (6) in which the molecule (27) is arranged, and the smaller than the initial one e local area (23), and - that steps (i) and (ii) are repeated at least once using the further location area as the new initial location area (23). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität (IA) des Anregungslichts (3) in dem mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich (22) von null ansteigt.Method according to Claim 1 , characterized in that the intensity (I A ) of the excitation light (3) in the at least one intensity increase region (22) increases from zero. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufpunkt eine Nullstelle (20) der Intensitätsverteilung (19) ist, an die sich in jeder der Raumrichtungen auf einer Seite der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich (22) und auf der gegenüberliegenden Seite ein weiterer Intensitätsanstiegsbereich (22) anschließt.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the Aufpunkt a zero point (20) of the intensity distribution (19) is followed by in each of the spatial directions on one side of the at least one intensity increase region (22) and on the opposite side of a further intensity increase region (22). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Intensitätsanstiegsbereich (22) und der weitere Intensitätsanstiegsbereich (22) symmetrisch zu der Nullstelle (20) ausgebildet sind.Method according to Claim 3 , characterized in that the at least one intensity increase region (22) and the further intensity increase region (22) are formed symmetrically to the zero point (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Intensitätswert zu der jeweiligen Raumrichtung eine Intensität (I1b) des zu einer zweiten Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung (19) registrierten Lumineszenzlichts (12) ist, die in der jeweiligen Raumrichtung an anderer Stelle auf derselben Seite wie die mindestens eine Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung (19) oder auf der der mindestens einen Position des Aufpunkts der Intensitätsverteilung (19) gegenüberliegenden Seite des anfänglichen Ortsbereichs (23) liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second intensity value to the respective spatial direction is an intensity (I1 b ) of the luminescent light (12) registered to a second position of the point of view of the intensity distribution (19) Spatial direction elsewhere on the same side as the at least one position of the point of the intensity distribution (19) or on the at least one position of the point of the intensity distribution (19) opposite side of the initial location area (23). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Positionen, die bei jeder Ausführung des Schritts (i) festgelegt werden, zwischen n+1 und 2n liegt, wobei n die Anzahl der Raumrichtungen ist, in denen das Molekül (27) lokalisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of positions determined in each execution of step (i) is between n + 1 and 2n, where n is the number of spatial directions in which the molecule (27 ) is located. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Intensitätswert zu der jeweiligen Raumrichtung einen Sättigungswert (ISW) der Intensität (IL) des Lumineszenzlichts (12) von dem Molekül (27) bei Anregung mit dem Anregungslicht (3) ist.Method according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the second intensity value to the respective spatial direction is a saturation value (I SW ) of the intensity (I L ) of the luminescent light (12) of the molecule (27) when excited with the excitation light (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumineszenzlicht (12) zu den Positionen des Aufpunkts der Intensitätsverteilung (19) quasi gleichzeitig registriert wird, indem der Aufpunkt (20, 26) wiederholt zwischen den Positionen verschoben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the luminescent light (12) is registered to the positions of the point of view of the intensity distribution (19) quasi simultaneously by the Aufpunkt (20, 26) is repeatedly shifted between the positions. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumineszenzlicht (12) zu den Positionen des Aufpunkts (20, 26) der Intensitätsverteilung (19) nur so lange registriert wird, bis die Intensitäten des registrierten Lumineszenzlichts (12) zu den Positionen mit einer ausreichenden Genauigkeit erfasst sind, so dass der weitere Ortsbereich (24, 25) um einen vorgegebenen Wert kleiner als der anfängliche Ortsbereich (23) bestimmbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the luminescent light (12) is registered to the positions of the point of view (20, 26) of the intensity distribution (19) only until the intensities of the registered luminescent light (12) with the positions a sufficient accuracy are detected, so that the further location area (24, 25) by a predetermined value smaller than the initial location area (23) can be determined. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert, um den der weitere Ortsbereich (24, 25) in der jeweiligen Raumrichtung kleiner als der anfängliche Ortsbereich (23) bestimmbar ist, in einem Bereich von 5 % bis 75 % liegt.Method according to Claim 9 , characterized in that the predetermined value by which the further location area (24, 25) in the respective spatial direction is smaller than the initial location area (23) can be determined, in a range of 5% to 75%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Intensität des Anregungslichts (3) so eingestellt wird, dass sich der anfängliche Ortsbereich (23) bezüglich jeder Position des Aufpunkts (20, 26) der Intensitätsverteilung (19) in einem Bereich von nicht mehr als 90 % einer Sättigungsintensität (ls) des Anregungslichts (3) befindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum intensity of the excitation light (3) is adjusted so that the initial location area (23) is in a range of. With respect to each position of the point (20, 26) of the intensity distribution (19) is not more than 90% of a saturation intensity (Is) of the excitation light (3). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Intensität des Anregungslichts (3) bei mindestens einer Wiederholung der Schritte (i) und (ii) erhöht wird.Method according to Claim 11 , characterized in that the maximum intensity of the excitation light (3) is increased in at least one repetition of steps (i) and (ii). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Intensität des Anregungslichts (3) über alle Wiederholungen der Schritte (i) und (ii) um mindestens 50 % erhöht wird.Method according to Claim 12 , characterized in that the maximum intensity of the excitation light (3) over all repetitions of steps (i) and (ii) is increased by at least 50%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (i) und (ii) solange wiederholt werden, bis der weitere Ortsbereich (24, 25) nicht mehr größer als eine vorgegebene Präzision ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steps (i) and (ii) are repeated until the further location area (24, 25) is no greater than a predetermined precision. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Präzision im Bereich zwischen 0,5 und 20 nm liegt.Method according to Claim 14 , characterized in that the predetermined precision is in the range between 0.5 and 20 nm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein das vereinzelte Molekül (27) umfassender Bereich der Probe (6) zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls (27) mit dem mindestens einen Intensitätsanstiegsbereich (22) oder einer gaußförmigen Intensitätsverteilung (19) des Anregungslichts (3) in jeder der Raumrichtungen abgetastet wird, wobei aus dem Verlauf der Intensität (IL) des Lumineszenzlichts (12) während des Abtastens der erste anfängliche Ortsbereich (23) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a region of the sample (6) comprising the singulated molecule (27) at the beginning of determining the location of the singulated molecule (27) with the at least one intensity increase region (22) or a Gaussian intensity distribution ( 19) of the excitation light (3) is scanned in each of the spatial directions, wherein from the course of the intensity (I L ) of the luminescence light (12) during the scanning, the first initial location area (23) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungslicht (3) zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls (27) mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung (19) punktweise oder auf Kreis- oder Spiralbahnen auf einen das vereinzelte Molekül (27) umfassenden Bereich der Probe (6) gerichtet wird, wobei der erste anfängliche Ortsbereich (23) aus dem Verlauf der Intensität (IL) des Lumineszenzlichts (12) über die Punkte bzw. Bahnen bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation light (3) at the beginning of determining the location of the isolated molecule (27) with a Gaussian intensity distribution (19) pointwise or on circular or spiral paths on a isolated molecule (27) 6), wherein the first initial location area (23) is determined from the course of the intensity (I L ) of the luminescent light (12) over the points or tracks. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein das vereinzelte Molekül (27) umfassender Bereich der Probe (6) zu Beginn des Bestimmens des Orts des vereinzelten Moleküls (27) räumlich mit dem Anregungslicht (3) beaufschlagt und auf einen räumlich auflösenden Detektor abgebildet wird, wobei aus einer räumlichen Verteilung des mit dem Detektor registrierten Lumineszenzlichts (12) der erste anfängliche Ortsbereich (23) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a region of the sample (6) comprising the singulated molecule (27) is spatially applied to the excitation light (3) at the beginning of determining the location of the singulated molecule (27) and to a spatially resolving one Detector is shown, wherein from a spatial distribution of the registered with the detector luminescent light (12) of the first initial location area (23) is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lumineszenzlicht (12) mit räumlicher Auflösung registriert wird, wobei zusätzlich eine räumliche Verteilung des insgesamt registrierten Lumineszenzlichts (12) hinsichtlich des Orts des Moleküls (27) in der Probe (6) ausgewertet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the luminescent light (12) is registered with spatial resolution, wherein additionally a spatial distribution of the total registered luminescent light (12) with respect to the location of the molecule (27) in the sample (6) is evaluated , Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (6) vor dem Bestimmen des Orts des vereinzelten Moleküls (27) mit einem Schaltsignal beaufschlagt wird, das das Molekül (27) von benachbarten gleichartigen Molekülen vereinzelt, indem die benachbarten gleichartigen Moleküle (27) nach dem Vereinzeln - im Gegensatz zu dem vereinzelten Molekül (27) - mit dem Anregungslicht (3) nicht zur Emission von Lumineszenzlicht (12) anregbar sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sample (6) prior to determining the location of the singulated molecule (27), is applied with a switching signal which singulates the molecule (27) of adjacent like molecules by the adjacent like molecules (27) after singulation - as opposed to the singulated molecule (27) - can not be excited by the excitation light (3) to emit luminescent light (12). Wiederholte Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bestimmen des Orts einer Vielzahl von nacheinander vereinzelten, mit Anregungslicht (3) zur Emission des Lumineszenzlichts (12) anregbaren Molekülen (27), die eine interessierende Struktur in der Probe (6) markieren.Repeated performance of the method according to one of the preceding claims for determining the location of a multiplicity of molecules (27) which can be excited one after the other and excite light (3) for emission of the luminescent light (12), marking a structure of interest in the sample (6). Wiederholte Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 zum Verfolgen des sich in der Probe (6) bewegenden vereinzelten Moleküls (27). 23. Verwendung eines STED-Rasterfluoreszenzlichtmikroskops zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei durch dasSTED-Rasterfluoreszenzlichtmikroskop bereitgestelltes STED-Licht als das Anregungslicht (3) verwendet wird.Repeated performance of the procedure according to one of Claims 1 to 20 for tracing the isolated molecule (27) moving in the sample (6). 23. Use of a STED scanning fluorescence microscope for performing the method according to one of Claims 1 to 22 wherein STED light provided by the STED scanning fluorescent microscope is used as the excitation light (3).
DE102016119262.7A 2016-10-10 2016-10-10 A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample Expired - Fee Related DE102016119262B4 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016119262.7A DE102016119262B4 (en) 2016-10-10 2016-10-10 A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample
CN201780062648.3A CN109844503B (en) 2016-10-10 2017-10-10 Method for determining the position of separated molecules in a sample, which molecules can be excited with excitation light to emit luminescence, with high spatial resolution
JP2019511690A JP7048582B2 (en) 2016-10-10 2017-10-10 A method for spatially determining the position of separated molecules in a sample with high resolution, which can be excited by excitation light so as to emit luminescence light.
PCT/EP2017/075756 WO2018069283A1 (en) 2016-10-10 2017-10-10 Method for the high spatial resolution localization of an individualized molecule which can be excited with excitation light in order to emit luminescent light in a sample
EP17784259.8A EP3523631B1 (en) 2016-10-10 2017-10-10 Method for spatial high-resolution determination of the position of an isolated molecule excitable with excitation light to emit luminescence light
US16/377,631 US10908089B2 (en) 2016-10-10 2019-04-08 Method of high spatial resolution determining a position of a singularized molecule which is excitable for emission of luminescence light
US16/377,603 US10900901B2 (en) 2016-10-10 2019-04-08 Method of high spatial resolution determining a position of a singularized molecule which is excitable for emission of luminescence light
US16/377,575 US10962479B2 (en) 2016-10-10 2019-04-08 Method of high spatial resolution determining a position of a singularized molecule which is excitable for emission of luminescence light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016119262.7A DE102016119262B4 (en) 2016-10-10 2016-10-10 A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016119262A1 DE102016119262A1 (en) 2018-04-12
DE102016119262B4 true DE102016119262B4 (en) 2018-06-07

Family

ID=61695457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016119262.7A Expired - Fee Related DE102016119262B4 (en) 2016-10-10 2016-10-10 A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016119262B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017104736B9 (en) 2017-03-07 2020-06-25 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method and device for the spatial measurement of nanoscale structures

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017131249A1 (en) 2017-12-22 2019-06-27 Leica Microsystems Cms Gmbh A method of imaging a sample using a fluorescence microscope with stimulated emission depletion
DE102019135033A1 (en) 2019-12-19 2021-06-24 Friedrich-Schiller-Universität Jena Creation of a light field with several localized zeros
DE102021002540A1 (en) 2021-05-14 2022-11-17 Horst Wochnowski High-resolution fluorescence-based (localization) microscopy method as a combination of RESOLFT (STED/GSD) and PALM/STORM and SIM
DE102022119332B3 (en) 2022-08-02 2023-12-28 Abberior Instruments Gmbh METHOD, LIGHT MICROSCOPE AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING OR TRACKING EMMITTERS IN A SAMPLE
DE102022119304A1 (en) 2022-08-02 2024-02-08 Abberior Instruments Gmbh METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING Isolated EMMITTERS IN A SAMPLE
DE102022119327B4 (en) 2022-08-02 2024-03-14 Abberior Instruments Gmbh METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING Isolated EMMITTERS IN A SAMPLE
DE102022119589B3 (en) 2022-08-04 2023-11-23 Abberior Instruments Gmbh Method, light microscope and computer program for localizing individual emitters in a sample
DE102022123632A1 (en) 2022-09-15 2024-03-21 Abberior Instruments Gmbh METHOD, LIGHT MICROSCOPE AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING OR TRACKING EMMITTERS IN A SAMPLE

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006127692A2 (en) 2005-05-23 2006-11-30 Hess Harald F Optical microscopy with phototransformable optical labels
US7772569B2 (en) 2008-04-01 2010-08-10 The Jackson Laboratory 3D biplane microscopy
EP2317362A1 (en) 2009-10-28 2011-05-04 Carl Zeiss MicroImaging GmbH Microscopic method and microscope with improved resolution
DE102010028138A1 (en) 2010-04-22 2011-10-27 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Determining the distribution of a substance by scanning with a measuring front
US8174692B2 (en) 2008-05-21 2012-05-08 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. High spatial resolution imaging of a structure of interest in a specimen
WO2012171999A1 (en) 2011-06-15 2012-12-20 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method and apparatus for imaging a structure marked with a fluorescent dye
DE102011055367A1 (en) 2011-11-15 2013-05-16 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method and device for tracking a movement of a particle, in particular a single molecule, in a sample
DE102012204128A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
DE102012023024A1 (en) 2012-11-07 2014-05-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Light microscope and microscopy method
DE102013019348A1 (en) 2013-08-15 2015-02-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
WO2015097000A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. High-resolution fluorescence microscopy with a structured excitation beam
DE102014111167A1 (en) 2014-08-06 2016-02-11 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy with the distinction of at least two wavelength ranges
DE102015004104A1 (en) 2015-03-27 2016-09-29 Laser-Laboratorium Göttingen e.V. Method for locating at least one emitter by means of a localization microscope

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006127692A2 (en) 2005-05-23 2006-11-30 Hess Harald F Optical microscopy with phototransformable optical labels
US7772569B2 (en) 2008-04-01 2010-08-10 The Jackson Laboratory 3D biplane microscopy
US8174692B2 (en) 2008-05-21 2012-05-08 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. High spatial resolution imaging of a structure of interest in a specimen
EP2317362A1 (en) 2009-10-28 2011-05-04 Carl Zeiss MicroImaging GmbH Microscopic method and microscope with improved resolution
DE102010028138A1 (en) 2010-04-22 2011-10-27 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Determining the distribution of a substance by scanning with a measuring front
WO2012171999A1 (en) 2011-06-15 2012-12-20 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method and apparatus for imaging a structure marked with a fluorescent dye
DE102011055367A1 (en) 2011-11-15 2013-05-16 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method and device for tracking a movement of a particle, in particular a single molecule, in a sample
DE102012204128A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
WO2013135487A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
DE102012023024A1 (en) 2012-11-07 2014-05-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Light microscope and microscopy method
DE102013019348A1 (en) 2013-08-15 2015-02-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
WO2015097000A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. High-resolution fluorescence microscopy with a structured excitation beam
DE102014111167A1 (en) 2014-08-06 2016-02-11 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy with the distinction of at least two wavelength ranges
DE102015004104A1 (en) 2015-03-27 2016-09-29 Laser-Laboratorium Göttingen e.V. Method for locating at least one emitter by means of a localization microscope

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. et al. „Molecular Orientation Affects Localization Accuracy in Superresolution Far-Field Fluorescence Microscopy", NanoLett 2011 Jan. 12; 11 (1):209-13)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017104736B9 (en) 2017-03-07 2020-06-25 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method and device for the spatial measurement of nanoscale structures

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016119262A1 (en) 2018-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016119262B4 (en) A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample
DE102016119263B4 (en) A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample
EP3523631B1 (en) Method for spatial high-resolution determination of the position of an isolated molecule excitable with excitation light to emit luminescence light
DE102016119264B4 (en) A method for spatially high-resolution determination of the location of a singled, excitable light for the emission of luminescent light molecule in a sample
DE102013114860B3 (en) Method and device for determining the locations of individual molecules of a substance in a sample
DE102017104736B3 (en) Method and device for spatially measuring nanoscale structures
EP2016392B1 (en) Method for the high-resolution three-dimensional fluorescence imaging of the structure of a specimen
DE102016117096B4 (en) Method for high-resolution local imaging of a structure in a sample
EP2592461B1 (en) Microscopic device and method for three-dimensional localization of punctiform objects in a sample
EP2561336B1 (en) Determination of the distribution of a substance by scanning with a measuring front
DE102017211031A1 (en) Method and microscope for determining a fluorescence intensity
DE102015121920A1 (en) High-resolution short-term microscopy method and high-resolution short-term microscope
WO2022112155A1 (en) Method and device for capturing nanoscopic images of samples dyed with multiple dyes
EP3159676B1 (en) Method and device for high precision imaging of a structure of a sample marked with fluorescence markers
DE102011001091C5 (en) Method and device for microscopic image recording of a sample structure
DE102020116547A1 (en) Method for localizing individual molecules of a dye in a sample and for generating high-resolution images of a structure in a sample
DE102016104651A1 (en) Method and scanning fluorescent microscope for the three-dimensional high-resolution imaging of a fluorophore-labeled structure of a sample
EP3899502A1 (en) Fluorescent light microscopy with increased axial resolution
DE102020134797B3 (en) Method for imaging a structure of interest in a sample and a microscope with an array detector for carrying it out
DE102022119589B3 (en) Method, light microscope and computer program for localizing individual emitters in a sample
DE102022119332B3 (en) METHOD, LIGHT MICROSCOPE AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING OR TRACKING EMMITTERS IN A SAMPLE
DE102022119304A1 (en) METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING Isolated EMMITTERS IN A SAMPLE
DE102020128524A1 (en) Light sheet microscope and method of light sheet microscopy
DE102022119327A1 (en) METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR LOCALIZING Isolated EMMITTERS IN A SAMPLE

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee