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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Optik und der Elektromechanik und ist mit besonderem Vorteil für analytische Methoden anwendbar. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung für Untersuchungsmethoden der optischen Spektroskopie.
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Moderne analytische Methoden werden laufend in verschiedene Richtungen optimiert, wobei einerseits versucht wird, Analytikeinrichtungen zu miniaturisieren, und andererseits, Messgenauigkeiten und Auflösung zu optimieren. Eine bevorzugte optische Nachweismethode ist dabei die UV-Absorptionsdetektion oder UV-angeregte Fluoreszenzspektroskopie. Diese lässt sich insbesondere im Rahmen von Epifluoreszenz-Aufbauten einsetzen. Als Strahlungsquellen können bei der Fluoreszenzanalytik vorteilhaft nicht nur UV-Quellen, sondern viele verschiedene optische Strahlungsquellen eingesetzt werden, die es ermöglichen, bei einer großen Anzahl von biologischen Molekülen, insbesondere bei Proteinen, die Tryptophan oder Tyrosin enthalten, die natürliche Fluoreszenz anzuregen.
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Die bekannte UV-Fluoreszenzdetektion bei Wellenlängen von beispielsweise 266 nm erfordert aufwendige Epifluoreszenz-Aufbauten. Optische Komponenten, wie Objektive, Filter, Kondensoren, müssen für eine gewünschte Effizienz der Messung eine hohe Transmission für UV-Strahlung sowie geringe Autofluoreszenz bei der Anregungswellenlänge aufweisen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Nachweiseinrichtung für fluoreszenzspektroskopische Untersuchungen zu schaffen, die in der Lage ist, Fluoreszenzstrahlung effizient und mit hoher Ortsauflösung zu detektieren.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 durch eine Bilderzeugungseinrichtung gelöst. Die Patentansprüche 2 bis 11 beziehen sich auf besondere Ausgestaltungen der Erfindung.
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Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Bilderzeugungseinrichtung mit einer Laserlichtquelle, einer Spiegelanordnung mit zwei Parabolspiegeln, über die ein durch die Laserlichtquelle erzeugter Abtast-Lichtstrahl auf eine Probenfläche geleitet wird, und mit einer Umlenkeinrichtung, insbesondere einem Mikrospiegel-Scanner, die derart steuerbar ist, dass der Abtast-Lichtstrahl gezielt Punkte der Probenfläche abtastet, sowie mit einem Detektor, der Strahlung nachweist, die von einem abgetasteten Punkt der Probenfläche ausgeht.
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Mittels zweier Parabolspiegel lässt sich eine optische Abbildungseinrichtung für einen Lichtstrahl aufbauen, die in Abhängigkeit von den geometrischen Parametern der Spiegel sowie deren Position und Abstand zueinander eine Vergrößerung, eine Verkleinerung oder eine 1:1-Abbildung verwirklichen kann. Ein Laserstrahl, der beide Parabolspiegel passiert, d. h. an beiden Parabolspiegeln nacheinander reflektiert wird, kann derart eingestellt/fokussiert werden, dass er einen sehr kleinen, sehr scharf begrenzten Spot in einer Ebene hinter den Spiegeln beleuchtet, in der die Probe platziert werden kann. Wird der Laserstrahl vor der Reflexion an den Parabolspiegeln ausgelenkt, so ergibt sich hinter den Parabolspiegeln in Abhängigkeit von einem einstellbaren Vergrößerungs- oder Verkleinerungsmaßstab eine Untersetzung oder Übersetzung der Ablenkbewegung des Laserstrahls. Daraus ergibt sich, dass der Laserstrahl im Bereich vor dem Passieren der Parabolspiegel durch eine Umlenkeinrichtung, beispielsweise mit einem Mikrospiegelscanner, gezielt umlenkbar ist und dass diese Umlenkung durch das Parabolspiegelsystem über- oder untersetzt werden kann.
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Ein Detektor, der Strahlung nachweist, kann auf die Ebene gerichtet werden, die vom Laserstrahl beleuchtet wird (Beleuchtungsebene) und die Strahlung detektieren, die von einer Probe auf der Beleuchtungsebene am jeweilig vom Laser beleuchteten Spot zurückgeworfen wird. Auf diese Weise kann, wenn der Mikrospiegelscanner eine Ablenkung des Laserstrahls in mehreren Ebenen erlaubt, in der Beleuchtungsebene eine Fläche mit sehr hoher Auflösung abgescannt werden. Die Information, welcher Bildpunkt zu einem bestimmten Zeitpunkt durch den Laserstrahl beleuchtet wird, steht in der Steuerungseinrichtung der Umlenkeinrichtung / des Mikrospiegelscanners zur Verfügung. Dem jeweiligen beleuchteten Punkt kann eine durch den Detektor aufgenommene Intensität der durch die Probe an diesem Punkt zurückgeworfenen Strahlung zugeordnet werden. Daraus lässt sich ein zweidimensionales Abbild der Probe, beispielsweise in stark vergrößerter Form, gewinnen. Die optische Auflösung der Bilderzeugungseinrichtung ist lediglich durch die Genauigkeit der Steuerung des Scanners einerseits und den Durchmesser des Laserstrahls in seinem Fokuspunkt auf der Bildebene / auf der Oberfläche der Probe andererseits begrenzt.
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Es werden nach diesem Konzept keine sichtbares oder UV-Licht brechenden Linsen oder Kondensoren benötigt, die ja zwingend eine gewisse Baugröße benötigen, nicht ideal transparent sind, d. h. auch die Strahlungsintensität herabsetzen, und Bildfehler erzeugen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Umlenkeinrichtung einen 2D-MEMS-Scanner umfasst. Derartige Spiegelsysteme werden auch MOEMS-Scanner (mikro-opto-elektromechanische Systeme) genannt und umfassen in vielen Fällen einen Spiegel, der um zwei verschiedene Achsen in einer Schwenkbewegung gezielt mittels eines Antriebs auslenkbar ist.
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Ein auf den Mikrospiegel fallender Laserstrahl wird entsprechend kontrolliert abgelenkt. Dabei kann durch die Steuerung der Ablenkung in zwei unabhängigen Richtungen ein Raumwinkel vollständig durch den reflektierten Laserstrahl abgescannt werden. In der Probenebene entspricht dieser Raumwinkel einer vollständig abscannbaren Bildfläche.
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Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Umlenkeinrichtung ein Winkelstellelement umfasst. Ein derartiges Winkelstellelement kann beispielsweise piezoelektrisch betrieben werden oder es kann statisch, beispielsweise ein quasistatisch betriebener Microscanner sein. Das Stellelement lenkt den Laserstrahl ab und behält eine Position für einen langen Zeitraum, beispielsweise mehrere Sekunden, bei. Auf diese Weise wird ein sehr feiner Spot auf der Beleuchtungsebene für einen längeren Zeitraum beleuchtet. Die Anwendung dieser Art der Umlenkeinrichtung besteht unter anderem darin, dass auf diese Weise an einem Ort der Probe Absorptionsspektroskopie oder Anregungsspektroskopie zur Identifizierung des Probenmaterials oder von Probeneigenschaften durchgeführt werden oder dessen chemische Signatur erfasst werden kann.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb der Bilderzeugungseinrichtung kann demgemäß vorsehen, dass vor oder nach der Abtastung der Probenfläche der Abtast-Lichtstrahl in einer statischen Einstellung der Umlenkeinrichtung auf eine Teilfläche der Probenfläche gelenkt und in dieser Einstellung eine spektroskopische Untersuchung der von der Teilfläche ausgesandten Strahlung durchgeführt wird.
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Da bei der Steuerung/Regelung der Auslenkwinkel eines solchen MEMS-Systems die Winkelstellung des Spiegels in beiden Achsen sehr genau festgelegt werden kann, kann auch jeder Spiegelstellung ein Punkt in der Bildebene sehr genau zugeordnet werden, zu dem ein Lichtstrahl/Laserstrahl bei der entsprechenden Spiegelstellung abgelenkt wird. Somit lässt sich für jeden Punkt der Probenfläche, wenn er durch den abgelenkten Strahl beleuchtet wird, durch den Detektor die Intensität der zurückgeworfenen Strahlung oder einer als Folge der Primärbeleuchtung ausgelösten Fluoreszenzstrahlung erfassen und speichern. Damit wird eine ortsaufgelöste Abbildung der Bildebene bezüglich der Intensitätsverteilung der detektierten Strahlung erzeugt. Die Auflösung dieser Abbildung wird nur durch die Genauigkeit der Ansteuerung der Umlenkeinrichtung und die Größe des Laserspots in der Bildebene begrenzt.
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Antriebsmechanismen für einen MEMS-Scanner umfassen beispielsweise elektromagnetische, elektrostatische, piezoelektrische oder thermoelektrische Antriebe. Der Spiegel kann beispielsweise mit den bekannten Technologien hergestellt werden, wie sie z. B. in
DE 10 2006 058 563 offengelegt sind. Die Auslenkung des Spiegels bei einer gegebenen Kraft ist damit optimal reproduzierbar, und somit ist auch der Punkt in der Bildebene optimal bestimmbar, auf den bei einer bestimmten Kraftwirkung der Laserstrahl abgelenkt wird.
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Der Spiegelantrieb kann auch mit einer Regelung versehen sein, die den Winkel des Spiegels einstellt.
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In einer Ausführungsform kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Umlenkeinrichtung im Fokuspunkt des zuerst von dem Abtast-Lichtstrahl passierten ersten Parabolspiegels oder in dessen unmittelbarer Nähe, beispielsweise weniger als 5 mm von diesem entfernt, angeordnet ist. Diese Anordnung des Spiegels, genauer gesagt des Schnittpunkts der beiden Achsen, um die der Spiegel drehbar ist, bewirkt, dass die Lichtstrahlen, die dort, im Fokuspunkt des Parabolspiegels, auf den Spiegel treffen und von diesem in Richtung des Parabolspiegels abgelenkt werden, in jedem Fall unabhängig von der Einfallrichtung auf den Umlenkspiegel nach der Reflexion am Parabolspiegel parallel zueinander und bei geeigneter Einstellung auch parallel zur Symmetrieachse des Parabolspiegels austreten. Dies bedeutet, dass bei einer Ablenkung des Laserstrahls durch den Spiegel dieser Laserstrahl vom Fokuspunkt aus in unterschiedlichen Einfallwinkeln auf den Parabolspiegel fällt, jedoch jeweils parallel zur Symmetrieachse des Spiegels verschoben wird. Ein beliebiger Umlenkwinkel oder Ablenkwinkel der Scaneinrichtung wird somit in einen Parallelversatz umgesetzt.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Probenfläche im Fokuspunkt des zweiten Parabolspiegels oder in dessen unmittelbarer Nähe, insbesondere zwischen 1 mm und 5 mm vor oder hinter dem Fokuspunkt, in Richtung des Abtast-Lichtstrahls betrachtet, angeordnet ist, wobei der zweite Parabolspiegel nach dem ersten Parabolspiegel von dem Abtast-Lichtstrahl passiert wird. Die Lichtstrahlen, die nach dem ersten Parabolspiegel den zweiten Parabolspiegel passieren und an diesem reflektiert werden, werden in dessen Fokusebene in einem Fokuspunkt gesammelt, d. h., alle parallel einfallenden Laserstrahlen werden auf einen Fokuspunkt gebündelt. Dabei wird die Winkelablenkung vor dem Einfall in den ersten Parabolspiegel nach dem zweiten Parabolspiegel in eine ausgangsseitige Winkelablenkung umgesetzt. Durch geeignete Wahl der Parameter der beiden Parabolspiegel kann somit der Ablenkwinkel untersetzt werden, so dass beim Scannen in der Bildebene eine höhere absolute, auf absolute Abstände in der Bildebene bezogene Auflösung entsteht als bei der Ablenkung vor dem ersten Parabolspiegel.
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Dabei kann zudem vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Symmetrieachsen des ersten und des zweiten Parabolspiegels zueinander parallel verlaufen, insbesondere zueinander deckungsgleich sind. Damit wird eine Symmetrie des gesamten Aufbaus erreicht, die Abbildungsfehler minimiert und den Aufbau besonders platzsparend macht.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass der Detektor einen Sensor für die Strahlungsdetektion aufweist, der eine flächenintegrale Strahlungsintensität nachweist und der insbesondere nur ein einzelnes strahlungssensitives Halbleiterelement aufweist.
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Die Ortsauflösung des Detektors spielt für die Ortsauflösung der Messung eine nur geringe Rolle. Der Detektor weist die an dem beleuchteten, idealerweise sehr kleinen Punkt der Bildfläche zurück geworfene Strahlung nach. Hierbei kommt es nur auf den Nachweis einer Gesamtintensität an. Der Sensor kann sehr empfindlich gewählt werden, beispielsweise als Avalanchediode.
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Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass die beiden Parabolspiegel gleiche Form und Größe aufweisen. Bei einem derartigen Aufbau der Parabolspiegel ergibt sich eine 1:1-Abbildung. Auch ohne eine Vergrößerung kann durch eine entsprechend gute Fokussierung eines Lasers auf einen sehr kleinen Punkt in der Bildebene eine hohe Ortsauflösung erreicht werden.
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Ist die Parabelkonstante des zweiten Parabolspiegels größer als die des ersten, so lässt sich eine Vergrößerung erreichen, durch die, vereint mit einer guten Fokussierung des Laserstrahls, eine weiter verbesserte Ortsauflösung beim Abscannen einer Probe erreichbar ist.
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Eine gute Fokussierung des Laserstrahls, der die Probe beleuchtet, lässt sich durch Wahl einer geeigneten Strahlformungsoptik erreichen. Auch die Krümmungsradien der beiden Parabolspiegel haben einen Einfluss hierauf und können entsprechend bei der Wahl des Aufbaus optimiert werden. Das von der Probe reflektierte oder gestreute Licht oder das durch die Beleuchtung mit dem Laserstrahl erzeugte Fluoreszenzlicht wird durch den Detektor nachgewiesen. Beispielsweise kann der Durchmesser des Laserstrahls in der Bildebene (der Objektebene, in der sich die Probe befindet) 1 µm betragen, wodurch erreicht wird, dass die Probe mit einer Auflösung von 1 µm abgetastet werden kann. Die Fläche der Probe kann durch Abscannen eines Winkelbereichs mit zwei unabhängigen Ablenkwinkeln von beispielsweise 40° bei entsprechender Vergrößerung erreicht werden.
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Auch die Entfernung der Probe vom Fokuspunkt des zweiten Parabolspiegels ist für die Bestimmung eines Vergrößerungsfaktors maßgebend. Es kann daher zur Einstellung der Vergrößerung vorgesehen sein, dass der Abstand der Probenfläche vom Fokuspunkt des zweiten Parabolspiegels einstellbar ist. Damit eine richtige und genaue Zuordnung der Intensität des reflektierten/gestreuten oder fluoreszierenden Lichts aus der Probe zu dem jeweils durch den Laserstrahl beleuchteten Punkt möglich wird, kann zudem vorgesehen sein, dass die Laser-Lichtquelle und die Umlenkwinkel der Umlenkeinrichtung, insbesondere die Anstellwinkel eines 2D- MEMS- Scanners, durch eine gemeinsame Einrichtung (Steuereinrichtung) derart steuerbar sind, dass zu definierbaren Zeitpunkten definierte Punkte der Probenfläche bestrahlt werden und jedem bestrahlten Punkt eine durch den Detektor nachgewiesene, von dem Punkt ausgehende Strahlungsintensität zugeordnet wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Figuren einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine Bilderzeugungseinrichtung mit zwei Parabolspiegeln und einem Mikrospiegelscanner,
- 2 schematisch den Strahlverlauf bei einer Anordnung mit zwei Parabolspiegeln,
- 3 den zweiten Parabolspiegel mit seiner Fokusebene und einer Probenebene,
- 4 den schematischen Aufbau einer Steuerung des Systems sowie
- 5 an einem Beispiel die Ablenkungsrichtungen des Laserstrahls in der Bild-/Probenebene.
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1 zeigt einen Aufbau mit einer Laserlichtquelle 1 sowie zwei Parabolspiegeln 3, 6 und einem 2D-Mikroscanner 2. Der Laserstrahl 1a wird aus der Laserquelle auf den Mikroscanner 2, von diesem auf den ersten Parabolspiegel 3 und von diesem aus über den zweiten Parabolspiegel 6 zu einer Probe 9 in einer Probenebene geleitet, die auch als Objektebene oder Beleuchtungsebene bezeichnet werden kann.
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Als Laserlichtquelle kommt beispielsweise ein im ultravioletten Lichtbereich strahlender Laser in Frage. Mit dem ultravioletten Laserstrahl 1a wird dann ein Oberflächenbereich auf der Probe 9 in der Objektebene überstrichen, indem ein Mikrospiegel des Mikroscanners 2 ausgelenkt wird.
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Durch eine entsprechende Übersetzung/Verkleinerung der Strahlauslenkung des Laserstrahls 1a durch die Wahl der entsprechenden Parameter der Parabolspiegel 3, 6 kann in der Objektebene ein Oberflächenbereich der Probe mit sehr hoher Ortsauflösung durch einen entsprechend stark gebündelten Laserstrahl abgescannt werden.
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Das von jedem einzelnen Scanpunkt zurückgeworfene Licht, beispielsweise auch Fluoreszenzlicht, kann durch einen in der 1 nicht dargestellten Detektor erfasst werden. Auf diese Weise kann ein vollständiges Abbild des gescannten Bereichs auf der Probe 9 gewonnen werden.
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Die Bauart und der Antrieb des 2D-Mikroscanners kann handelsüblich sein; beispielsweise kann ein Spiegel des Mikroscanners elektromagnetisch, elektrostatisch, piezoelektrisch oder anders angetrieben sein. Wichtig ist dabei jedoch, dass der Umlenkwinkel, d. h. der Stellwinkel des Mikrospiegels, genau einstellbar ist bzw. genau gemessen wird. Hierzu kann eine entsprechende Regelung im Scanner vorgesehen sein, bei der die Spiegelstellung an die Steuerung zurückgemeldet wird. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2D-Mikroscanner sich im Fokuspunkt des ersten Parabolspiegels 3 befindet, werden die Lichtstrahlen/ Laserstrahlen, die von dort zu dem Spiegel 3 reflektiert werden, in parallele Strahlen umgesetzt, wobei das Bündel der nacheinander erzeugten Strahlen in 1 durch das Bezugszeichen 5 bezeichnet ist. Die dort gezeigten parallel zueinander verlaufenden Strahlen existieren üblicherweise nicht gleichzeitig, sondern repräsentieren nacheinander durch den Mikroscanner in verschiedenen Winkelstellungen reflektierte Strahlen.
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Diese Strahlen werden bei dem in 1 gezeigten Aufbau parallel zur Symmetrieachse des zweiten Parabolspiegels 6 in diesen eingestrahlt und nach den Gesetzen der geometrischen Optik auf den Fokuspunkt des zweiten Parabolspiegels 6 gebündelt. Laserstrahlen, die durch den Mikroscanner 2 in unterschiedlichen Winkeln abgelenkt werden, treffen im Bereich des zweiten Parabolspiegels 6 in unterschiedlichen Winkeln auf den Fokuspunkt 8 des Spiegels. Verschiedene Strahlen werden dabei im zweiten Parabolspiegel unter verschiedenen Winkeln auf den Fokuspunkt 8 treffen.
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Hinter oder vor dem Fokuspunkt 8 ist die Probe 9 in einer Beleuchtungsebene angeordnet, so dass die unter verschiedenen Winkeln eintreffenden Lichtstrahlen an verschiedenen Punkten der Probe auf diese auftreffen. Es ergibt sich, dass bestimmte Winkelablenkungen des 2D-Mikroscanners bei entsprechender Parametrisierung der Parabolspiegel 3, 6 in geringere Winkelablenkungen des Strahls im Bereich des zweiten Parabolspiegels 6 umgesetzt werden. Damit kann die Probe 9 mit sehr hoher Ortsauflösung abgescannt werden, wenn die Bedingung erfüllt ist, dass der Laserstrahl 1a optimal gebündelt ist, so dass im Bereich der Objektebene die Querschnittsfläche des Laserstrahls minimiert ist.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Parabelkonstante des zweiten Parabolspiegels 6 größer als die des ersten Parabolspiegels 3. Damit ergibt sich ein determinierter Übersetzungsfaktor der Vergrößerung bzw. der Ortsauflösung an der Probe.
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Der Abstand der Probe 9 bzw. der Objektebene vom Fokuspunkt 8 kann zudem einstellbar sein, um die Verhältnisse an der Probe 9 an die erreichbare Winkelauflösung des Mikroscanners und die erreichbare optimierte Bündelung des Laserstrahls 1a anpassen zu können.
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Es kann zur Bündelung des Laserstrahls 1a im Bereich zwischen der Laserlichtquelle 1 und dem 2D-Mikroscanner eine Strahlformungsoptik vorgesehen sein, um die Bündelung des Laserstrahls optimieren zu können.
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Der absolute Abstand der Probe 9 vom Fokuspunkt des zweiten Parabolspiegels 6 wird in der Praxis nur wenige Millimeter betragen. Beträgt der Durchmesser des Laserstrahls in der Objektebene beispielsweise 1 µm, so kann die Probe mit 1000 ×1000 nebeneinanderliegenden Abtastpunkten erfasst werden, die eine Probenfläche von einem 1 mm2 überdecken. Diese Fläche kann z. B. durch einen Winkelauslenkbereich des 2D-Mikroscanners von 40° in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen abgetastet werden. Die Vergrößerung der Bilderzeugungseinrichtung kann durch den Abstand der Objektebene vom Fokuspunkt 8 des zweiten Parabolspiegels bestimmt werden, ohne dass optische Elemente angepasst werden müssen.
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In 2 ist schematisch der Strahlenverlauf nochmals in einer nichtperspektivischen Darstellung wiedergegeben. Gleiche Bauteile sind in 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1. Die Parabolspiegel 3, 6 sind nur schematisch dargestellt.
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Aus 2 ist zusätzlich zu ersehen, dass das von der Probe 9 reflektierte Fluoreszenzlicht durch einen Detektor 10 nachgewiesen wird, der beispielsweise eine Avalanchediode enthält. Zu jedem Zeitpunkt kann der Detektor, wenn er nicht durch Umgebungslicht gestört wird, ohne eine besondere Ortsauflösung auf die Probe 9 gerichtet sein, da zu einem gegebenen Zeitpunkt feststeht, welche Stelle an der Probe durch den Laserstrahl beleuchtet wird, so dass die zurückgestrahlte Lichtintensität mit Sicherheit von dem registrierten Probenoberflächenpunkt stammt. Diese Bedingung ist ohne weiteres allerdings nur dann erfüllt, wenn das durch den Detektor nachgewiesene Licht Fluoreszenzlicht ist, dessen Wellenlänge sich von derjenigen des eingestrahlten Lichts / der eingestrahlten UV-Strahlung unterscheidet, so dass das Fluoreszenzlicht ausgefiltert werden kann. Die nacheinander gemessenen Intensitätswerte werden gespeichert und in einer Verarbeitungseinrichtung den verschiedenen angesteuerten Probenoberflächenpunkten zugeordnet, so dass ein zweidimensionales Bild der Probenoberfläche entsteht.
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In 3 ist nochmals detaillierter der Effekt der Bildvergrößerung dargestellt, wobei außer der Probe 9 in der ersten Objektebene eine zweite Position 11 der Probe in größerer Entfernung vom Fokuspunkt 8 dargestellt ist. Wird die Probe in eine zweite Objektebene 11 gestellt, so ergibt sich eine geringere Vergrößerung als in der durch das Bezugszeichen 9 bezeichneten Position.
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In der Konstellation, die in den 1 bis 3 dargestellt ist, sind die Parabolspiegel 3, 6 derart angeordnet, dass ihre Symmetrieachsen parallel zueinander verlaufen. Die Symmetrieachsen können beispielsweise auch deckungsgleich sein. Sie können jedoch auch unter einem Winkel zueinander verlaufen.
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In 4 ist schematisch ein Steuerungssystem für die Bilderzeugungseinrichtung dargestellt. Das Steuerungssystem sieht eine Steuereinrichtung 12 vor, die einerseits die Laserlichtquelle 1 und andererseits mittels einer nachgeordneten Steuerung 13 einen MEMS-Mikroscanner 2 steuert. Die Laserlichtquelle 1 kann beispielsweise derart gepulst sein, dass Laserstrahlen auf den Spiegel des MEMS-Scanners erst dann fallen, wenn der jeweils gewünschte Umlenkwinkel eingestellt ist. Damit kann Laserleistung eingespart und die Erwärmung der Einrichtung, insbesondere der Laserlichtquelle und der Probe, reduziert werden.
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Das Laserlicht 1a fällt, wie in 4 gestrichelt dargestellt, auf den MEMS-Mikroscanner und wird nach Maßgabe des eingestellten Umlenkwinkels auf einen Punkt der Probe umgelenkt. Dabei findet durch das System von Parabolspiegeln, das gestrichelt durch den Kasten 14 repräsentiert werden soll, eine mehrfache Reflexion bis zur Probe 9 statt. Dort ruft der auf die Probe auftreffende Laserstrahl 1a am Zielpunkt die Reflexion oder Rückstreuung bzw. Aussendung von Fluoreszenzlicht hervor, das in einem Detektor 10 registriert wird. Der Detektor 10 kann durch ein Filter abgedeckt sein, das nur den nachzuweisenden Wellenlängenbereich, insbesondere im UV-Bereich, durchlässt. Die Lichtintensität wird im Detektor 10 registriert und an die Steuereinrichtung 12 weitergegeben. Die Koordinaten der momentanen Stellung des Mikroscanners und/oder entsprechend der angesteuerte Probenoberflächenpunkt sowie die Reflexionsintensität oder Nachweisintensität von Licht durch den Detektor 10 werden in der Steuereinrichtung 12 kombiniert und an eine Speicher- und Darstellungseinrichtung 15 gegeben, wo die Informationen zu einem Abbild der Probe zusammengesetzt und gespeichert werden. Das Bild kann dann für den Nutzer angezeigt und/oder auch automatisch ausgewertet werden.
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5 zeigt beispielhaft, wie eine Winkelauslenkung an dem 2D-Mikroscanner, die sich dort aus zwei Ablenkwinkeln in senkrecht zueinander stehenden Achsen zusammensetzt, in entsprechende Ablenkrichtungen des Laserstrahls in der Objektebene umgesetzt wird. Durch die verschiedenen Reflexionen des Lichtstrahls an den Parabolspiegeln und außermittige Positionen des Scanners und/oder der Probe werden entsprechende Verzerrungen hervorgerufen. Wichtig ist dabei jedoch, dass durch die Winkelablenkungen in Kombination miteinander eine zweidimensionale Fläche auf der Probe überstrichen werden kann, die in 5 durch die verteilten Punkte 16, 17, 18 repräsentiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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