DE102016226212A1

DE102016226212A1 - analyzer

Info

Publication number: DE102016226212A1
Application number: DE102016226212.2A
Authority: DE
Inventors: Joachim Janes
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Analyseeinrichtung für eine oder mehrere Proben (5) mit einer Beleuchtungseinrichtung(1a, 2) zum Beleuchten von Proben (5) oder Abschnitten von Proben (5) zeitlich nacheinander mit einem Beleuchtungsstrahl (1, 3, 6) und mit einer Detektionseinrichtung (8) zur Detektion von Sekundärstrahlung (6, 16, 41, 42, 51, 52), die infolge der Beleuchtung von der beleuchteten Probe oder dem beleuchteten Abschnitt in Form eines Sekundärstrahls in Richtung der Detektionseinrichtung (8) ausgeht, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Umlenkeinrichtung (2), insbesondere einen regelbaren oder steuerbaren 2D-Scanner, weiter insbesondere einen MEMS-Scanner, zur Umlenkung des Beleuchtungsstrahls (1, 3, 6) zu der oder den Proben (5) aufweist und wobei im Lichtweg des Beleuchtungsstrahls und/oder im Lichtweg des Sekundärstrahls (6, 16, 41, 42, 51, 52), ein Paraboloidspiegel (7, 40) angeordnet ist.

The invention relates to an analysis device for one or more samples (5) with an illumination device (1a, 2) for illuminating samples (5) or sections of samples (5) in succession with an illumination beam (1, 3, 6) and with a detection device (8) for detecting secondary radiation (6, 16, 41, 42, 51, 52) which emanates from the illuminated sample or the illuminated section in the form of a secondary beam in the direction of the detection device (8) as a result of the illumination the illumination device has a deflection device (2), in particular a controllable or controllable 2D scanner, more particularly a MEMS scanner, for deflecting the illumination beam (1, 3, 6) to the sample (s) (5) and wherein in the light path of the illumination beam and / or in the light path of the secondary beam (6, 16, 41, 42, 51, 52), a paraboloid (7, 40) is arranged.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Analytik und optischer Messverfahren und ist mit besonderem Vorteil auf dem Gebiet der Medizin oder Biologie anwendbar.The invention is in the field of analytics and optical measurement methods and is particularly applicable in the field of medicine or biology.

Bei der Analyse von biologischen oder medizinischen Proben werden in vielen Fällen eine oder mehrere Proben ganz oder teilweise einer Strahlung, insbesondere einer Lichtbestrahlung, ausgesetzt, und es wird gleichzeitig oder darauffolgend von der Probe zurückgestrahlte, gestreute oder durch die Probe durchgelassene Strahlung detektiert und bezüglich verschiedener Parameter analysiert. Es kann auch eine durch die Primärbestrahlung induzierte Signalantwort der Probe detektiert werden, wie beispielsweise induzierte Strahlung oder Fluoreszenzstrahlung, die von der Probe ausgeht. Dabei kann die Signalantwort unmittelbar von dem Probenmaterial in Form von Zellen oder anderen biologischen oder chemischen Stoffen ausgehen, jedoch können auch Hilfsmittel, wie beigemischte Stoffe, verwendet werden, z. B. Fluoreszin, mit dem ein Material gemischt wird, um bei Bestrahlung mit UV-Licht zu Fluoreszenzlicht angeregt zu werden. Veränderungen an der Probe oder an mehreren Proben lassen sich beispielsweise durch Zu- oder Abnahme der Intensität des Fluoreszenzlichts oder einer anderen von der Probe ausgesandten oder durch die Probe durchgelassenen Strahlungsart detektieren. Um Proben gleichmäßig auszuleuchten oder parallel verschiedene Proben auszuwerten, ist es sinnvoll, einen Aufbau zu wählen, bei dem in kontrollierter Weise ein Beleuchtungsstrahl auf Proben oder Probenabschnitte gelenkt und die jeweilige Signalantwort detektiert wird.In the analysis of biological or medical samples, in many cases one or more samples are wholly or partly exposed to radiation, in particular light irradiation, and radiation is simultaneously or subsequently detected by the sample, reflected or scattered by the sample, and with respect to various Analyzed parameters. It is also possible to detect a primary response-induced signal response of the sample, such as induced radiation or fluorescence radiation emanating from the sample. In this case, the signal response can emanate directly from the sample material in the form of cells or other biological or chemical substances, but also aids, such as admixed substances, can be used, for. As fluorescein, with which a material is mixed to be excited upon irradiation with UV light to fluorescent light. Changes to the sample or to multiple samples may be detected by, for example, increasing or decreasing the intensity of the fluorescent light or other radiation emitted by the sample or transmitted through the sample. In order to illuminate samples evenly or to evaluate different samples in parallel, it makes sense to choose a structure in which a controlled illumination beam is directed to samples or sample sections and the respective signal response is detected.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau für eine derartige Analyseeinrichtung anzugeben, der die Messung in mehreren Probenabschnitten oder an mehreren Proben ermöglicht und dabei eine effiziente Strahlführung bei der Beleuchtung der Probe und der Detektion einer von der Probe ausgehenden Sekundärstrahlung erlaubt.The present invention has for its object to provide a structure for such an analysis device, which allows the measurement in several sample sections or on multiple samples and thereby allows efficient beam guidance in the illumination of the sample and the detection of an emanating from the sample secondary radiation.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Patentansprüche 2 bis 14 geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.The object is achieved with the features of the invention according to claim 1. The claims 2 to 14 indicate advantageous embodiments of the invention.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Analyseeinrichtung für eine oder mehrere Proben mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten von Proben oder Abschnitten von Proben zeitlich nacheinander mit einem Beleuchtungsstrahl und mit einer Detektionseinrichtung zur Detektion von Sekundärstrahlung, die infolge der Beleuchtung von der beleuchteten Probe oder dem beleuchteten Abschnitt in Form eines Sekundärstrahls in Richtung der Detektionseinrichtung ausgeht, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Umlenkeinrichtung, insbesondere einen steuerbaren oder regelbaren 2D-Scanner, weiter insbesondere einen MEMS-Scanner, zur Umlenkung des Beleuchtungsstrahls zu der oder den Proben aufweist und wobei im Lichtweg des Beleuchtungsstrahls und/oder im Lichtweg des Sekundärstrahls, ein Paraboloidspiegel angeordnet ist.Accordingly, the invention relates to an analysis device for one or more samples with an illumination device for illuminating samples or sections of samples sequentially with an illumination beam and with a detection device for detecting secondary radiation due to the illumination of the illuminated sample or the illuminated section in the form of a secondary beam in the direction of the detection device, the illumination device having a deflection device, in particular a controllable or controllable 2D scanner, more particularly a MEMS scanner, for deflecting the illumination beam to the sample (s) and wherein in the light path of the illumination beam and / or in the light path of the secondary beam, a paraboloid is arranged.

Es kann somit ein Beleuchtungsstrahl mittels der Umlenkeinrichtung auf verschiedene Abschnitte einer Probe oder mehrerer Proben gelenkt und jeweils ein auf die Beleuchtung hin von der Probe ausgehender Sekundärstrahl detektiert werden. Dadurch können in sehr schneller Folge verschiedene Proben oder Probenabschnitte analysiert werden, die sich beispielsweise auf einem gemeinsamen Probenträger befinden. Mittels der Verwendung von Paraboloidspiegeln lässt sich in besonders gut kontrollierbarer und steuerbarer Weise, insbesondere im Zusammenhang mit einer Umlenkeinrichtung, der Strahlengang des Beleuchtungsstrahls festlegen. Es kann dabei weitgehend auf dispersive Elemente (beispielsweise Linsen) verzichtet werden. Auf der Detektionsseite können beispielsweise laserinduzierte Fluoreszenz, Absorption des eingestrahlten Lichtes oder Streulichtintensität gemessen werden. Für die verschiedenen zu detektierenden Strahlungsarten sind jeweils abgewandelte Aufbauten notwendig.Thus, an illumination beam can be directed to different sections of a sample or more samples by means of the deflection device, and a secondary beam emanating from the sample toward the illumination can be detected in each case. As a result, different samples or sample sections, which are located, for example, on a common sample carrier, can be analyzed in a very rapid sequence. By means of the use of paraboloid mirrors, the beam path of the illumination beam can be defined in a particularly easily controllable and controllable manner, in particular in connection with a deflection device. It can largely be dispensed with dispersive elements (for example, lenses). For example, laser-induced fluorescence, absorption of the incident light or scattered light intensity can be measured on the detection side. Modified structures are required for the different types of radiation to be detected.

Die Umlenkeinrichtung ermöglicht es, durch einen Beleuchtungsstrahl eine größere Menge von Proben oder eine größere Probenfläche durch Abscannen zu beleuchten. Hierzu kann ein wandernder Lichtspot oder ein nacheinander verschiedene Pixel beleuchtender spot Spot verwendet werden, der mittels der gesteuerten Umlenkeinrichtung nacheinander in kontrollierter Weise Proben oder Probenabschnitte abfährt. Da die Stellung der Umlenkeinrichtung, insbesondere wenn es sich um einen 2D-Scanner, besonders dann, wenn es sich um einen MEMS-Scanner handelt, sehr genau festliegt und feststellbar ist, ist für jede Zeit oder Zeiteinheit genau bekannt, welcher Abschnitt einer Probe oder welche Probe gerade durch den Beleuchtungsstrahl beleuchtet wird, so dass auch die auf der Detektionsseite von der Detektionseinrichtung erfasste Signalantwort einer Probe oder einem Probenabschnitt zweifelsfrei zugeordnet werden kann. Damit können auch Signalintensitäten über die Teilflächen einer Probe addiert oder Intensitätsverteilungen in Abhängigkeit vom jeweils beleuchteten Probenort erfasst werden, um beispielsweise einen integrierten Signalverlauf über die Gesamtfläche oder Teilflächen einer Probe zu erhalten. Es können somit auch Intensitäten der Sekundärstrahlung von verschiedenen Proben miteinander verglichen werden, so dass beispielsweise Streuintensitäten, Transmissionsintensitäten oder Fluoreszenzintensitäten von verschiedenen Proben und auch deren zeitliche Veränderungen miteinander verglichen werden können.The deflection device makes it possible to illuminate a larger amount of samples or a larger sample area by scanning through an illumination beam. For this purpose, a traveling light spot or a spot spot illuminating successively different pixels can be used, which successively moves samples or sample sections in a controlled manner by means of the controlled deflection device. Since the position of the deflection device, especially if it is a 2D scanner, especially if it is a MEMS scanner, is very precisely fixed and can be determined, it is precisely known for each time or unit of time which section of a sample or which sample is currently being illuminated by the illumination beam, so that the signal response detected by the detection device on the detection side can also be unambiguously assigned to a sample or a sample section. Thus, signal intensities can also be added over the partial areas of a sample or intensity distributions can be detected as a function of the respectively illuminated sample location in order to obtain, for example, an integrated signal curve over the total area or partial areas of a sample. It is therefore also possible to compare intensities of the secondary radiation of different samples with one another, so that, for example, scatter intensities, transmission intensities or fluorescence intensities of different samples and their temporal changes can be compared.

Die Detektionseinrichtung benötigt hierzu keinen ortsauflösenden Strahlungsdetektor, sondern es reicht ein Sensor aus, der eine Gesamtstrahlungsintensität auf seiner Fläche nachweist. Die Auflösung bezüglich der Probenoberfläche findet durch die selektive Beleuchtung durch den Beleuchtungsstrahl statt, falls eine derartige Auflösung notwendig ist.For this purpose, the detection device does not require a spatially resolving radiation detector, but a sensor sufficient to detect a total radiation intensity on its surface is sufficient. The resolution with respect to the sample surface takes place by the selective illumination by the illumination beam, if such a resolution is necessary.

Auch auf der Detektionsseite im Bereich der Detektionseinrichtung kann, ebenso wie im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls vor der Probe / den Proben, die Verwendung eines Paraboloidspiegels vorteilhaft sein, der Strahlungssignale von einer größeren Fläche eines Probenhalters, d. h. auch von mehreren Proben, zu einem feststehenden Detektor mit relativ geringen Verzerrungen fokussieren kann.Also on the detection side in the area of the detection device, as well as in the beam path of the illumination beam in front of the sample (s), the use of a paraboloidal mirror can be advantageous, the radiation signals from a larger surface of a sample holder, d. H. even from multiple samples, can focus to a fixed detector with relatively low distortion.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Beleuchtungsstrahl und der Sekundärstrahl an demselben Paraboloidspiegel reflektiert werden. Ein solcher Aufbau ist beispielsweise möglich, wenn die Detektionseinrichtung dazu eingerichtet ist, von der Probe zurückgestreute Strahlung oder von der Probe ausgehende Fluoreszenzstrahlung in derselben Richtung nachzuweisen, aus der der Beleuchtungsstrahl kommt. Der Paraboloidspiegel kann dann vor der Probe angeordnet werden und sowohl zur Reflexion des Beleuchtungsstrahls auf die Probe hin als auch zur Fokussierung der Sekundärstrahlen auf einen Sensor der Detektionseinrichtung dienen.A particularly advantageous embodiment of the invention can provide that the illumination beam and the secondary beam are reflected at the same parabolic mirror. Such a construction is possible, for example, if the detection device is set up to detect radiation scattered back from the sample or fluorescence radiation emanating from the sample in the same direction from which the illumination beam is coming. The paraboloidal mirror can then be arranged in front of the sample and serve both to reflect the illumination beam towards the sample and to focus the secondary beams onto a sensor of the detection device.

Um sowohl die Intensität als auch die Strahlführung besonders gut steuerbar und kontrollierbar zu machen und außerdem beispielsweise für Fluoreszenzeffekte den Wellenlängenbereich des Beleuchtungsstrahls anforderungsgerecht gestalten zu können, kann zudem vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsstrahl ein Laserstrahl ist. Auch die gewünschte oder im Einzelfall erforderliche Intensität des Beleuchtungsstrahls ist auf diese Weise einfach erreichbar.In order to make both the intensity and the beam guidance particularly well controllable and controllable and also to be able to design the wavelength range of the illumination beam in accordance with requirements, for example, for fluorescence effects, it can also be provided that the illumination beam is a laser beam. The desired or in individual cases required intensity of the illumination beam is easily accessible in this way.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Umlenkeinrichtung auf der Symmetrieachse eines Paraboloidspiegels angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung der Umlenkeinrichtung wird ein symmetrischer Aufbau erreicht, durch den die verschiedenen Bereiche des Probenhalters, d. h. verschiedene auf diesem befindliche Proben oder verschiedene Probenabschnitte möglichst gleichmäßig durch den Beleuchtungsstrahl erreicht und beleuchtet werden können. Verbleibende Verzerrungen, beispielsweise im Bereich größerer Ablenkwinkel der Umlenkeinrichtung, können rechnerisch bei der Auswertung der detektierten Signale berücksichtigt werden.A further advantageous embodiment of the invention can provide that the deflection device is arranged on the axis of symmetry of a paraboloidal mirror. With such an arrangement of the deflecting a symmetrical structure is achieved, through which the different areas of the sample holder, d. H. different samples or different sample sections located thereon can be achieved and illuminated as evenly as possible by the illumination beam. Remaining distortions, for example in the range of larger deflection angle of the deflection device, can be taken into account mathematically in the evaluation of the detected signals.

Es kann zudem vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Umlenkeinrichtung, insbesondere der Punkt der Umlenkeinrichtung, an dem alle möglichen umgelenkten Beleuchtungsstrahlen sich treffen, weiter insbesondere der Schnittpunkt zweier Schwenkachsen des Spiegels oder von Spiegeln der Umlenkeinrichtung, im Fokuspunkt eines Paraboloidspiegels oder in unmittelbarer Nähe des Fokuspunktes angeordnet ist. Durch einen derartigen Aufbau kann sichergestellt werden, dass der Beleuchtungsstrahl unabhängig vom Umlenkwinkel, der durch die Umlenkeinrichtung eingestellt wird, vom Fokuspunkt des Paraboloidspiegels ausgeht und somit nach Reflexion im Spiegel jedenfalls parallel zur Symmetrieachse des Paraboloidspiegels abgestrahlt wird. Damit lässt sich in einem weiten Bereich erreichen, dass verschiedene nebeneinanderliegende Proben auf einem Probenhalter oder verschiedene Abschnitte einer Probe unter demselben Einfallwinkel mit dem Beleuchtungsstrahl beleuchtet werden.It can also be advantageously provided that the deflection device, in particular the point of the deflection, meet all possible deflected illumination beams, more particularly the intersection of two pivot axes of the mirror or mirrors of the deflection, in the focal point of a paraboloidal mirror or in the immediate vicinity of the focal point is arranged. By means of such a structure it can be ensured that the illumination beam emanates from the focal point of the paraboloidal mirror, irrespective of the deflection angle which is set by the deflection device, and thus, after reflection in the mirror, is emitted in any case parallel to the axis of symmetry of the paraboloidal mirror. This can be achieved in a wide range, that different adjacent samples on a sample holder or different sections of a sample are illuminated at the same angle of incidence with the illumination beam.

Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Symmetrieachse des Paraboloidspiegels parallel zur Flächennormalen einer Probenebene verläuft, in der eine oder verschiedene Proben angeordnet sind. In diesem Fall wird die Probe oder werden verschiedene nebeneinander angeordnete Proben nacheinander, jedoch jeweils senkrecht zur Probenfläche beleuchtet.Furthermore, it can be advantageously provided that the axis of symmetry of the paraboloidal mirror runs parallel to the surface normal of a sample plane in which one or several samples are arranged. In this case, the sample or different juxtaposed samples are illuminated sequentially, but each perpendicular to the sample surface.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass ein Detektor der Detektionseinrichtung im Fokuspunkt eines Paraboloidspiegels oder in unmittelbarer Nähe des Fokuspunktes angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung werden parallel in den Paraboloidspiegel einfallende Strahlen jeweils auf den Detektor der Detektionseinrichtung reflektiert. Damit wird aus der Abstrahlcharakteristik jeder einzelnen Probe oder jedes Probenabschnitts jeweils Strahlung auf den Detektor gelenkt, die unter einem festgelegten Winkel der Abstrahlkeule von den einzelnen Proben oder Probenabschnitten ausgesandt wird. Der Raumwinkelausschnitt der von den Proben ausgehenden Sekundärstrahlung, der jeweils den Detektor trifft, ist somit für alle vermessenen Probenabschnitte/Proben derselbe. Dies vermeidet Verzerrungen beim Vergleich der Signalantworten von verschiedenen Proben, die dadurch entstehen können, dass von verschiedenen Proben verschiedene Abstrahlraumwinkelanteile detektiert werden.A further advantageous embodiment of the invention can provide that a detector of the detection device is arranged in the focal point of a paraboloidal mirror or in the immediate vicinity of the focal point. In such an arrangement, beams incident in parallel to the paraboloidal mirror are respectively reflected onto the detector of the detection device. In this way, radiation from the radiation characteristic of each individual sample or each sample section is directed onto the detector, which radiation is emitted at a fixed angle of the emission lobe from the individual samples or sample sections. The solid angle section of the secondary radiation emanating from the samples, which hits the detector in each case, is thus the same for all measured sample sections / samples. This avoids distortions in the comparison of the signal responses of different samples, which can result from the fact that different radiation chamber angle components are detected by different samples.

Bei einer Anordnung der Detektionseinrichtung nicht unmittelbar im Fokuspunkt, sondern in seiner Nähe, wird dieses Ziel zumindest annähernd erreicht. Ein derartiger Aufbau kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn die Umlenkeinrichtung unmittelbar im Fokuspunkt des Paraboloidspiegels liegt und damit dort für den Detektor kein Platz ist. Es kann jedoch auch umgekehrt vorgesehen sein, dass der Detektor unmittelbar im Fokuspunkt liegt und dass die Umlenkeinrichtung aus dem Fokuspunkt verschoben ist. Die Verschiebung vom Fokuspunkt weg sollte in beiden Fällen sowohl für den Detektor als auch für die Umlenkeinrichtung minimal gehalten werden, d. h. optimal weniger als 1 cm, vorteilhaft weniger als 5 mm.In an arrangement of the detection device not directly in the focal point, but in its vicinity, this goal is achieved at least approximately. Such a construction may be useful, for example, if the deflection device lies directly in the focal point of the paraboloidal mirror and thus there is no room for the detector there. However, it can also be provided conversely that the Detector is located directly in the focus point and that the deflection is shifted from the focus point. The displacement away from the focus point should in both cases be kept to a minimum both for the detector and for the deflection device, ie optimally less than 1 cm, advantageously less than 5 mm.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass im Lichtweg des Sekundärstrahls ein optisches Filter angeordnet ist. Dadurch soll die detektierte Strahlung, die den Sensor trifft, selektiert und Umgebungslicht ausgesondert werden, wobei der Sensor keine Ortsauflösung benötigt, sondern eine Gesamtintensität der ihn treffenden Strahlung nachweist. Technisch kann der Sensor dennoch aus mehreren lichtempfindlichen oder strahlungsempfindlichen Sensoren bestehen, deren Signale unmittelbar aufaddiert oder integriert werden.A further advantageous embodiment of the invention can provide that an optical filter is arranged in the light path of the secondary beam. As a result, the detected radiation which strikes the sensor is selected and ambient light is rejected, the sensor not requiring any spatial resolution, but instead detecting an overall intensity of the radiation impinging on it. Technically, the sensor can still consist of several photosensitive or radiation-sensitive sensors whose signals are added or integrated directly.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass das optische Filter ausschließlich den Wellenlängenbereich des Beleuchtungsstrahls zum Detektor durchlässt. Hiermit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass nur der Teil des Lichtes von der Probe detektiert wird, der von dem Beleuchtungsstrahl unmittelbar reflektiert wird, oder ein Teil des Lichtes, der durch die Probe durchgelassen wird. Das optische Filter muss dann derart gestaltet sein, dass es die Wellenlängen des Beleuchtungsstrahls durchlässt.It can also be provided that the optical filter passes only the wavelength range of the illumination beam to the detector. This can for example ensure that only the part of the light is detected by the sample that is directly reflected by the illumination beam, or a part of the light that is transmitted through the sample. The optical filter must then be designed to pass the wavelengths of the illumination beam.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das optische Filter ausschließlich den Wellenlängenbereich oder einen Teil des Wellenlängenbereichs der Fluoreszenzstrahlung zum Detektor durchlässt. In diesem Fall ist das Filter auf die erwartete Fluoreszenzstrahlung ausgelegt und sperrt fremdes Störlicht, so dass beispielsweise das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird oder beispielsweise spezifische Wellenlängenbereiche gesondert untersucht werden können.However, it can also be provided that the optical filter only transmits the wavelength range or a part of the wavelength range of the fluorescence radiation to the detector. In this case, the filter is designed for the expected fluorescence radiation and blocks foreign stray light, so that, for example, the signal-to-noise ratio is improved or, for example, specific wavelength ranges can be examined separately.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass bezüglich jedes durch den Beleuchtungsstrahl beleuchtbaren Ortes, an dem eine Probe oder ein Abschnitt einer Probe angeordnet sein kann, ein Korrekturfaktor der Beleuchtungsintensität festgelegt ist, der den Winkel berücksichtigt, unter dem der Beleuchtungsstrahl auf eine Probenoberfläche trifft, sowie insbesondere auch die Krümmung des Paraboloidspiegels in dem Punkt, an dem der Beleuchtungsstrahl an diesem reflektiert wird.A further advantageous embodiment of the invention can provide that with respect to each illuminated by the illumination beam location, where a sample or a portion of a sample can be arranged, a correction factor of the illumination intensity is set, which takes into account the angle at which the illumination beam to a sample surface and, in particular, the curvature of the paraboloidal mirror at the point where the illuminating beam is reflected thereat.

Zudem kann im Weg des Beleuchtungsstrahls eine Strahlformungsoptik vorgesehen sein. Eine derartige Strahlformungsoptik umfasst üblicherweise eine oder mehrere Linsen, die den Strahldurchmesser und/oder die Strahldivergenz einstellen.In addition, a beam-shaping optical system can be provided in the path of the illumination beam. Such a beam-shaping optical unit usually comprises one or more lenses which set the beam diameter and / or the beam divergence.

Obwohl durch den beschriebenen Aufbau bereits ein hohes Maß an Gleichmäßigkeit bei der Beleuchtung verschiedener Proben und ein hohes Maß von Gleichförmigkeit bei der Sensitivität im Nachweis der Sekundärstrahlung verwirklicht wird, kann es notwendig sein, bei der Auswertung von Signalen, die von verschiedenen Proben oder Probenabschnitten stammen, Korrekturberechnungen durchzuführen. Entsprechende Korrekturfaktoren sind im Wesentlichen oder sogar ausschließlich von dem Ort abhängig, an dem die jeweilige Probe oder der Probenabschnitt sich bei der Beleuchtung und der Detektion der Sekundärstrahlung befindet. Somit kann der Analyseeinrichtung eine Matrix von Korrekturwerten zugeordnet werden, die die Korrekturen bei der Berechnung der am Probenort ankommenden Beleuchtungsintensität und/oder die Korrekturen beim Nachweis der vom Probenort stammenden Sekundärstrahlung berücksichtigen. Eine solche Matrix kann in einer Auswertungseinrichtung gespeichert sein und bei der Auswertung der Messungen berücksichtigt werden.Although the structure described already achieves a high degree of uniformity in the illumination of different samples and a high degree of uniformity in the sensitivity in the detection of the secondary radiation, it may be necessary in the evaluation of signals originating from different samples or sample sections To perform correction calculations. Corresponding correction factors are substantially or even exclusively dependent on the location at which the respective sample or the sample section is located in the illumination and the detection of the secondary radiation. Thus, the analyzer can be assigned a matrix of correction values which take into account the corrections in the calculation of the illumination intensity arriving at the sample location and / or the corrections in the detection of the secondary radiation originating from the sample location. Such a matrix can be stored in an evaluation device and taken into account in the evaluation of the measurements.

Hierzu kann im Einzelnen vorgesehen sein, dass bezüglich jedes durch den Beleuchtungsstrahl beleuchtbaren Ortes, an dem eine Probe oder ein Abschnitt einer Probe angeordnet sein kann, ein Korrekturfaktor der Detektionssensitivität festgelegt ist, der den Winkel berücksichtigt, unter dem der von dem Detektor detektierte Sekundärstrahl von der Probenoberfläche ausgeht, sowie insbesondere die Krümmung eines Paraboloidspiegels in dem Punkt, an dem der Sekundärstrahl an diesem reflektiert wird.To this end, it may be provided in detail that with respect to each illuminatable by the illumination beam location at which a sample or a portion of a sample can be arranged, a correction factor of the detection sensitivity is set, which takes into account the angle at which detected by the detector secondary beam of emanating from the sample surface, and in particular the curvature of a paraboloidal mirror in the point where the secondary beam is reflected at this.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Figuren einer Zeichnung gezeigt und anschließend erläutert. Dabei zeigt

1 einen Aufbau mit direkter Beleuchtung der Probe und Anordnung der Detektionseinrichtung mit einem Paraboloidspiegel,
2, 3 eine Schnittdarstellung durch den Aufbau gemäß 1,
4 einen Aufbau mit einer unmittelbaren Umlenkung eines Beleuchtungsstrahls zu einem Probenträger,
5 beleuchtete Stellen einer oder mehrerer Proben im Detail,
6 eine Beleuchtungsführung, bei der der Beleuchtungsstrahl durch einen Paraboloidspiegel reflektiert wird,
7 den Strahlengang aus 6 für verschieden umgelenkte Beleuchtungsstrahlen,
8 die Strahlführung eines Sekundärstrahls von der Probe zu einer Detektionseinrichtung über einen Paraboloidspiegel,
9 einen Aufbau ähnlich dem aus 8, wobei Sekundärstrahlen von mehreren Proben oder Probenabschnitten dargestellt sind,
10 einen Gesamtaufbau, bei dem die Umlenkeinrichtung im Fokuspunkt eines Paraboloidspiegels und ein Detektor der Detektionseinrichtung nahe dem Fokuspunkt angeordnet ist,
11, 12 den Strahlengang eines Beleuchtungsstrahls, der durch eine im Fokuspunkt eines Paraboloidspiegels angeordnete Umlenkeinrichtung umgelenkt und darauf an dem Paraboloidspiegel reflektiert wird, wobei mehrere der möglichen Teilstrahlen in 12 dargestellt sind,
13 eine Intensitätsverteilung eines Beleuchtungsstrahls über mehrere beleuchtbare, nebeneinander angeordnete Proben oder Probenabschnitte hinweg,
14, 15 die optischen Verhältnisse auf der Detektionsseite für den Fall, dass der Detektor nicht im Fokuspunkt des Paraboloidspiegels liegt und von dem Detektor konsequenterweise Strahlung/ Sekundärstrahlen von verschiedenen Proben unter unterschiedlichen Winkeln nachgewiesen werden, sowie
16, 17 jeweils eine Anordnung, bei der die Sekundärstrahlen in Fortsetzung der Beleuchtungsstrahlen auf der gegenüberliegenden Seite der Probe austreten und nachgewiesen werden. In beiden Darstellungen ist sowohl dem Beleuchtungsstrahl als auch dem Sekundärstrahl jeweils ein Paraboloidspiegel zugeordnet.

In the following the invention will be shown by means of embodiments in figures of a drawing and subsequently explained. It shows

1 a structure with direct illumination of the sample and arrangement of the detection device with a paraboloid mirror,
2 . 3 a sectional view through the structure according to 1 .
4 a structure with an immediate deflection of a light beam to a sample carrier,
5 illuminated areas of one or more samples in detail,
6 an illumination guide in which the illumination beam is reflected by a paraboloid mirror,
7 the beam path 6 for differently deflected illumination beams,
8th the beam guidance of a secondary beam from the sample to a detection device via a parabolic mirror,
9 a structure similar to that 8th wherein secondary beams are represented by a plurality of samples or sample sections,
10 an overall structure in which the deflection device is arranged in the focal point of a paraboloidal mirror and a detector of the detection device near the focal point,
11 . 12 the beam path of an illumination beam, which is deflected by a deflection device arranged in the focal point of a paraboloidal mirror and reflected thereon at the paraboloidal mirror, wherein a plurality of the possible partial beams in 12 are shown
13 an intensity distribution of an illumination beam over a plurality of illuminable, juxtaposed samples or sample sections,
14 . 15 the optical conditions on the detection side in the event that the detector is not in the focal point of the paraboloidal mirror and consequently detected by the detector radiation / secondary radiation from different samples at different angles, as well as
16 . 17 an arrangement in which the secondary beams emerge and are detected in continuation of the illumination beams on the opposite side of the sample. In both representations, both the illumination beam and the secondary beam are each assigned a paraboloidal mirror.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Aufbau für eine Probenbeleuchtung gezeigt.In 1 an inventive structure for a sample illumination is shown.

Für viele optische Analysen spielt die Richtung der Probenbeleuchtung keine oder nur eine untergeordnete Rolle. Für diese Fälle ist es möglich, einen Beleuchtungsstrahl mit einer Umlenkvorrichtung, beispielsweise in Form eines 2D-Scanners, abzulenken und auf diese Weise die einzelnen Proben zu beleuchten, wobei die Oberfläche des Probenmaterials wegen der unterschiedlichen Einfallwinkel des umgelenkten Beleuchtungsstrahls mit unterschiedlichen Beleuchtungsdichten angestrahlt wird. Abhängig vom Ort der einzelnen beleuchteten Proben oder Probenabschnitte relativ zu dem Ort, an dem sich die Umlenkeinrichtung befindet, trifft der Beleuchtungsstrahl unter unterschiedlichen Winkeln auf die Probenoberfläche. Die Beleuchtungsdichten sind dabei abhängig vom Einfallwinkel des Beleuchtungsstrahls. Das Ziel, verschiedene Proben an unterschiedlichen Orten so gleichmäßig wie möglich mit einem Beleuchtungsstrahl zu beleuchten und/oder die zu detektierende Sekundärstrahlung ebenfalls so weit wie möglich winkelunabhängig nachzuweisen, kann in besonders einfacher Weise durch die Verwendung von Paraboloidspiegeln gelöst werden. Verbleibende systematische Verzerrungen können bei der Auswertung der nachgewiesenen Sekundärstrahlintensitäten berücksichtigt werden.For many optical analyzes, the direction of the sample illumination plays no or only a minor role. For these cases, it is possible to deflect an illumination beam with a deflection device, for example in the form of a 2D scanner, and in this way to illuminate the individual samples, the surface of the sample material being illuminated with different illumination densities because of the different angles of incidence of the deflected illumination beam. Depending on the location of the individual illuminated samples or sample sections relative to the location where the baffle is located, the illumination beam strikes the sample surface at different angles. The illumination densities are dependent on the angle of incidence of the illumination beam. The aim of illuminating different samples at different locations as uniformly as possible with an illuminating beam and / or also detecting the secondary radiation to be detected as far as possible independently of angle can be achieved in a particularly simple manner by the use of paraboloidal mirrors. Remaining systematic distortions can be taken into account in the evaluation of the detected secondary beam intensities.

Bei den hier beschriebenen Verfahren ist die Detektion der Sekundärstrahlung mittels einer sogenannten Single-Pixel-Detection möglich, bei der keine Ortsauflösung auf der Detektorseite notwendig ist. Es wird nur eine über die Fläche integrierte Gesamtintensität der Sekundärstrahlung erfasst, die am Detektor ankommt. Die Zuordnung des nachgewiesenen Sekundärstrahls zu einem Probenort erfolgt ausschließlich durch selektive Beleuchtung einzelner Probenorte. Der durch den Beleuchtungsstrahl beleuchtete Ort ist mit hoher Präzision durch die Bestimmung der Auslenkungswinkel der Umlenkeinrichtung / des 2D-Scanners definiert; nur von diesem Ort kann das gleichzeitig nachgewiesene Sekundärlicht stammen. In einem automatisierten Auswerteverfahren, das mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, kann der Ort der Beleuchtung mit der gemessenen Intensität der Sekundärstrahlung in Verbindung gebracht werden, so dass ein Bild zusammengesetzt oder eine ortsabhängige Auswertemethode verwendet werden kann. Da die entsprechenden Messverfahren sehr schnell durchgeführt werden können, können auch zeitliche Entwicklungen bei einer Vielzahl von Proben oder Probenabschnitten gleichzeitig beobachtet werden.In the methods described here, the detection of the secondary radiation by means of a so-called single-pixel detection is possible in which no spatial resolution on the detector side is necessary. Only an integrated total intensity of the secondary radiation, which arrives at the detector, is detected. The assignment of the detected secondary beam to a sample location is carried out exclusively by selective illumination of individual sample locations. The illuminated by the illumination beam location is defined with high precision by determining the deflection angle of the deflector / the 2D scanner; only from this location can come the simultaneously detected secondary light. In an automated evaluation method, which is carried out by means of a data processing device, the location of the illumination can be associated with the measured intensity of the secondary radiation so that an image can be assembled or a location-dependent evaluation method can be used. Since the corresponding measurement methods can be carried out very quickly, it is also possible to observe temporal developments in a large number of samples or sample sections at the same time.

Die Vorteile der Erfindung werden insbesondere durch eine Kombination aus der Verwendung paraboloider Oberflächen und der Verwendung von 2D-Scannern erreicht, wobei vorteilhaft solche 2D-MEMS-Scanner eingesetzt werden, bei denen die beiden Scanachsen einen gemeinsamen Kreuzungspunkt aufweisen. Solche Scanner können vorteilhaft im Fokuspunkt eines paraboloiden Spiegels derart angeordnet werden, dass der Kreuzungspunkt der Scanachsen im Fokuspunkt des Spiegels liegt. Wird ein Scanner eingesetzt, bei dem die beiden Umlenkachsen sich nicht kreuzen, so ergeben sich Ungenauigkeiten bei der Strahlführung, da notwendigerweise eine der Umlenkachsen außerhalb des Fokuspunkts des paraboloiden Spiegels liegt. Insbesondere beim Einsatz von 2D-MEMS-Scannern sehr geringer Baugröße (wenige 10 mm³) ist eine platzsparende Anordnung eines derartigen Scanners in einem Paraboloidspiegel möglich, ohne den Strahlengang wesentlich zu behindern.The advantages of the invention are achieved, in particular, by a combination of the use of paraboloidal surfaces and the use of 2D scanners, advantageously using those 2D-MEMS scanners in which the two scan axes have a common point of intersection. Such scanners can advantageously be arranged in the focal point of a paraboloidal mirror such that the point of intersection of the scanning axes lies in the focal point of the mirror. If a scanner is used in which the two deflection axes do not intersect, then inaccuracies in the beam guidance result, since necessarily one of the deflection axes lies outside the focal point of the paraboloidal mirror. In particular, when using 2D MEMS scanners of very small size (a few 10 mm ³ ), a space-saving arrangement of such a scanner in a paraboloid is possible without significantly hindering the beam path.

Antriebsmechanismen derartiger 2D-Scanner können elektrostatisch, quasistatisch, piezoelektrisch, magnetisch oder mechanisch sein. Auch der Einsatz von Vektorscannern ist möglich. Es können auch sogenannte Lissajous-Scanner oder Scanner mit variierenden Liniendichten eingesetzt werden. Die Arten der einsetzbaren Scanner sind von der Messaufgabe abhängig, wobei unabhängig von der Art des Scanners die Forderung erfüllt werden muss, dass der Zielort der Strahlumlenkung für jeden Zeitpunkt der Messung genau ermittelbar ist. Ist dies gegeben, so ist die Art der Ablenkung und der Weg, auf dem sich der Zielort des Beleuchtungsstrahls über die Probenfläche bewegt, sekundär.Drive mechanisms of such 2D scanners can be electrostatic, quasi-static, piezoelectric, magnetic or mechanical. The use of vector scanners is also possible. So-called Lissajous scanners or scanners with varying line densities can also be used. The types of deployable scanners are from the Depending on the type of scanner, the requirement must be met that the destination of the beam deflection for each time of the measurement is precisely determined. If so, then the type of deflection and the path in which the target location of the illumination beam moves across the sample surface are secondary.

Die Einstellung der Geometrie des Beleuchtungsstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, kann ein wichtiger Bestandteil der Analyseeinrichtung sein. Die Einrichtung zur Formung des Beleuchtungsstrahls bestimmt, an welcher Stelle beispielsweise ein Zwischenfokus ausgebildet ist oder wie die Strahldivergenz bemessen ist. Mithilfe von zwei oder drei Linsen wird der Strahldurchmesser, der Rayleigh-Range und der Taillendurchmesser für Lasersysteme mit gaußscher Strahlenoptik bestimmt.The adjustment of the geometry of the illumination beam, in particular of a laser beam, can be an important part of the analysis device. The device for shaping the illumination beam determines at which point, for example, an intermediate focus is formed or how the beam divergence is measured. Two or three lenses are used to determine the beam diameter, the Rayleigh range and the waist diameter for Gaussian beam optic laser systems.

Bei dem in 1 dargestellten Aufbau ist ein Beleuchtungsstrahl als Laserstrahl 1 ausgebildet, der in einer Strahlformungsoptik bezüglich der Strahlparameter geformt wird. Der Strahl beleuchtet die Probe 5, die auf einem Probenhalter 4 montiert ist, unmittelbar. Der Ort, der auf der Probe oder dem Probenhalter 4 beleuchtet wird, ist im Wesentlichen frei einstellbar, solange der Winkelbereich des Scanners 2 die gewünschte Fläche auf dem Probenhalter 4 überstreicht. Dabei durchläuft der Spot des Beleuchtungsstrahls auf der Oberfläche der Probe eine Trajektorie, die durch Schwingungsparameter der scannenden Spiegel definiert ist. Dabei können freischwingende Scanner oder solche, die durch äußere Kräfte in ihrem Scanverhalten definiert sind, eingesetzt werden.At the in 1 The structure shown is an illumination beam as a laser beam 1 formed in a beam-forming optical system with respect to the beam parameters. The beam illuminates the sample 5 on a sample holder 4 is mounted, immediately. The place on the sample or the sample holder 4 is essentially freely adjustable as long as the angle range of the scanner 2 the desired area on the sample holder 4 sweeps. The spot of the illumination beam on the surface of the sample traverses a trajectory which is defined by oscillation parameters of the scanning mirrors. In this case, free-running scanners or those that are defined by external forces in their scanning behavior can be used.

Das in den Proben 5 erzeugte Licht (Sekundärstrahlung) kann beispielsweise laserinduziertes Fluoreszenzlicht, laserinduziertes Streulicht oder anderes durch die Beleuchtungsstrahlung hervorgerufenes, beispielsweise reflektiertes Licht sein. Wesentlich für den Nachweis der Sekundärstrahlung ist, dass die Abstrahlcharakteristik des von der Probe ausgehenden Lichts eine Komponente 6 parallel zur Oberflächennormalen der Probe, eines Probenabschnitts oder des Probenhalters bzw. der Probenebene besitzt. Unter der Probenebene wird dabei die ebene Fläche verstanden, in der verschiedene Proben angeordnet sind, beispielsweise auf einem ebenen Probenhalter. Ein Paraboloidspiegel 7 oder ein Abschnitt eines Paraboloids mit einer verspiegelten Oberfläche ist derart angeordnet, dass seine Rotationsachse/Symmetrieachse parallel zu der Oberflächennormalen der Proben / des Probenhalters / der Probenebene liegt. (Das geschilderte Verfahren funktioniert genauso, wenn die Symmetrieachse des Paraboloids nicht parallel zur Oberflächennormalen liegt. Für diesen Fall ist es jedoch notwendig, eine Intensitätsnormierung vorzunehmen.)That in the samples 5 generated light (secondary radiation), for example, be laser-induced fluorescent light, laser-induced scattered light or other caused by the illumination radiation, for example, reflected light. Essential for the detection of the secondary radiation is that the emission characteristic of the light emanating from the sample is a component 6 has parallel to the surface normal of the sample, a sample section or the sample holder or the sample plane. In this case, the sample plane is understood to be the flat surface in which different samples are arranged, for example on a flat sample holder. A paraboloid mirror 7 or a portion of a paraboloid having a mirrored surface is arranged such that its axis of rotation / axis of symmetry is parallel to the surface normal of the sample / sample holder / sample plane. (The procedure described above works in the same way if the axis of symmetry of the paraboloid is not parallel to the surface normal, but in this case it is necessary to normalize the intensity.)

Licht, beispielsweise Fluoreszenzlicht, das als Sekundärstrahlung parallel zur Rotationsachse/Symmetrieachse des Paraboloidspiegels abgestrahlt wird und auf dessen verspiegelte Oberfläche trifft, wird derart abgelenkt, dass alle Sekundärstrahlen durch den Fokuspunkt des Paraboloids verlaufen. Befindet sich in diesem Fokuspunkt oder in dessen unmittelbarer Umgebung ein Detektor, beispielsweise ein Photodetektor 8, dann weist dieser alles Licht nach, das aus den Proben 5 parallel zur Rotationsachse des Paraboloids abgestrahlt wird. Auf diese Weise wird jedes Mal dann, wenn durch den gescannten Beleuchtungsstrahl in einer Probe 5 auf dem Probenhalter 4 Fluoreszenzlicht induziert wird, in dem Detektor 8 ein von der Fluoreszenzintensität abhängiges Signal ausgelöst. Zur Selektion bestimmter gewünschter Wellenlängen des Fluoreszenzlichts wird ein entsprechendes Filter 15 in den Strahlengang auf der Detektorseite eingebracht. Eine bildliche Darstellung der Probe oder mehrerer Proben entsteht dadurch, dass die Signale der Sekundärstrahlung den Winkelstellungen des 2D-Scanners und damit einem Probenort zugeordnet und damit verortet werden. Dies wird dadurch möglich, dass die Winkelstellungen eines 2D-Scanners bei dessen Ansteuerung zu jeder Zeit in hinreichender Genauigkeit bekannt sind.Light, for example fluorescent light, which is emitted as secondary radiation parallel to the axis of rotation / axis of symmetry of the paraboloidal mirror and impinges on its mirrored surface, is deflected in such a way that all secondary rays pass through the focal point of the paraboloid. Is located in this focal point or in the immediate vicinity of a detector, such as a photodetector 8th then it shows all the light coming from the samples 5 is emitted parallel to the axis of rotation of the paraboloid. This way, every time, when through the scanned illumination beam in a sample 5 on the sample holder 4 Fluorescence light is induced in the detector 8th triggered a dependent on the fluorescence intensity signal. To select certain desired wavelengths of the fluorescent light is a corresponding filter 15 introduced into the beam path on the detector side. A pictorial representation of the sample or several samples arises from the fact that the signals of the secondary radiation are assigned to the angular positions of the 2D scanner and thus to a sample location and thus localized. This is made possible by the fact that the angular positions of a 2D scanner are known in its control at any time with sufficient accuracy.

In 2 ist in einer Schnittdarstellung lediglich die Strahlführung eines Beleuchtungsstrahls 1 in mehreren Umlenkstellungen des Scanners 2 zum Probenhalter 4 hin gezeigt.In 2 is in a sectional view, only the beam guidance of an illumination beam 1 in several deflecting positions of the scanner 2 to the sample holder 4 pointed out.

In 3 ist der Weg der Sekundärstrahlung von verschiedenen Proben 5 über den Paraboloidspiegel 7 zum Detektor 8 unter Zwischenschaltung eines Filters 15 dargestellt.In 3 is the path of secondary radiation from different samples 5 over the paraboloid mirror 7 to the detector 8th with the interposition of a filter 15 shown.

4 zeigt das Beleuchtungsschema einer Probenanordnung mit einem Laser 1a. Der Laserstrahl 1 wird mit Hilfe eines 2D-Scanners in zwei Richtungen abgelenkt. Innerhalb des Raumwinkels, der von den zwei Aufschwingwinkeln des 2D-Scanners 2 aufgespannt wird und innerhalb dessen sich die Teilstrahlen 3 bewegen, befindet sich der Probenhalter 4 mit den Einzelproben 5. Die Trajektorie des gescannten Laserstrahls 3 führt zur Beleuchtung einer Linie 11 in der Ebene der Proben 5. Ungeachtet der Tatsache, dass die Linie 11 offen oder geschlossen sein kann, abhängig von der Bauart des 2D-Scanners, wird deutlich, dass die einzelnen Proben 5 nicht zwingend gleichmäßig beleuchtet sind. Zum Beispiel überstreicht bei frei oszillierenden Scannern, z. B. im Closed-Loop-Verfahren geregelten Lissajous-Scannern, der Laserstrahl 3 bei der Winkelstellung von 0° in beiden Scanrichtungen die Proben 5 mit maximaler Scangeschwindigkeit, wohingegen in den Umkehrpunkten seine Geschwindigkeit deutlich kleiner ist. Die Linienform der Linie 11 definiert, wie die einzelnen Proben 5 ausgeleuchtet werden. Für den Fall, dass eine pixelmäßige Beleuchtung der einzelnen Proben erfolgt, definiert die Linienform die Anzahl der Pixel in jeder Einzelprobe bei einem Durchlauf der Trajektorie. 4 shows the lighting scheme of a sample arrangement with a laser 1a , The laser beam 1 is deflected in two directions using a 2D scanner. Within the solid angle, which is spanned by the two oscillation angles of the 2D scanner 2 and within which the partial beams 3 move, is the sample holder 4 with the individual samples 5 , The trajectory of the scanned laser beam 3 leads to the illumination of a line 11 in the level of the samples 5 , Notwithstanding the fact that the line 11 open or closed, depending on the design of the 2D scanner, it becomes clear that the individual samples 5 not necessarily evenly lit. For example, for free-oscillating scanners, eg. B. in the closed loop controlled Lissajous scanners, the laser beam 3 at the angular position of 0 ° in both scanning directions the samples 5 at maximum scanning speed, whereas at the reversal points its speed is much smaller. The line shape of the line 11 defines how the individual samples 5 be lit up. In the case, that pixel-by-pixel illumination of the individual samples takes place, the line shape defines the number of pixels in each individual sample during a trajectory run.

Die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung von Proben findet sich auch in jeder Einzelprobe. In 5 ist dargestellt, dass bei vielen 2D-Mikroscannern, die als MEMS-Bauelemente ausgeführt sind und Lissajous-Scanner sein können, der Laserstrahl die auszuleuchtende Fläche nicht gleichmäßig und nicht jedes Flächenelement mit gleicher Geschwindigkeit überstreicht. Lissajous-Scanner haben oft die Eigenschaft, eine ungleichmäßige Beleuchtungsdichte auf einer Oberfläche hervorzurufen. Wie in 4 zu erkennen ist, überstreicht der fokussierte, gescannte Laserstrahl die einzelnen Proben 5 nicht gleichmäßig. Es existieren Proben, durch die die Trajektorie des Laserstrahls mehrfach verläuft; an den Umkehrpunkten einer Scanrichtung hält sich der Laserspot länger auf als im Nulldurchgang eines Schwingungsvorgangs der Ablenkspiegel.The unevenness of illumination of samples is also found in each sample. In 5 For example, in many 2D microscanners constructed as MEMS devices which may be Lissajous scanners, the laser beam does not uniformly sweep the surface to be illuminated and does not sweep each surface element at the same speed. Lissajous scanners often have the property of causing an uneven illumination density on a surface. As in 4 As can be seen, the focused, scanned laser beam sweeps the individual samples 5 not even. There are samples through which the trajectory of the laser beam passes several times; At the reversal points of a scanning direction, the laser spot lingers longer than at the zero crossing of a vibration process of the deflection mirror.

In 5 ist die Auswirkung ungleichmäßiger Beleuchtung als Folge der Schwingungsvorgänge bzw. der Linienform 11 auf die Beleuchtungssituation einer einzelnen Probe 5 in der Probenhalterung 4 dargestellt. Die Linie 11 ist hier aufgeteilt in einen Bereich mit der Scanrichtung 12 und einen Bereich, der in der Gegenrichtung 13 durchlaufen wird. Die Beleuchtung der Probe wird hier in Form von Beleuchtungspixeln 14 vorgenommen, die durch schnelles Schalten des Lasers jeweils nur für eine kurze Zeitspanne beleuchtet werden. Die Größe der Pixel wird an die Aufgabenstellung angepasst. Es ergibt sich, dass sich die Pixel der einen Scanrichtung und die Pixel der anderen Scanrichtung überschneiden können und somit eine hohe Pixeldichte hervorrufen, wobei gleichzeitig Areale der Probe 5 unbeleuchtet bleiben. Mit dem Ziel, eine normierbare Fluoreszenzdetektion zustande zu bringen, ist es notwendig, die Dichte der Beleuchtungspunkte zu kennen. Da die Winkelstellung des 2D-MEMS-Scanners zu jedem Zeitpunkt mit der erforderlichen Genauigkeit gemessen wird und damit bekannt ist, lässt sich auch die Dichte der Beleuchtungspunkte (Pixeldichte) berechnen. Mit der Kenntnis der Beleuchtungsdichte innerhalb jedes einzelnen Probenbehältnisses und der bekannten (konstanten) Laserleistung jedes Beleuchtungspunkts lässt sich für jede Einzelprobe die detektierte Flächenintensität des Sekundärlichts in Form des Fluoreszenzlichts oder Streulichts normieren.In 5 is the effect of uneven lighting as a result of the oscillations or line shape 11 on the lighting situation of a single sample 5 in the sample holder 4 shown. The line 11 is here divided into an area with the scanning direction 12 and an area in the opposite direction 13 is going through. The illumination of the sample is here in the form of illumination pixels 14 made, which are illuminated by fast switching of the laser only for a short period of time. The size of the pixels is adapted to the task. It turns out that the pixels of one scanning direction and the pixels of the other scanning direction can overlap, thus causing a high pixel density, and at the same time areas of the sample 5 stay unlit. With the aim of achieving a normalizable fluorescence detection, it is necessary to know the density of the illumination points. Since the angular position of the 2D-MEMS scanner is measured and known with the required accuracy at all times, it is also possible to calculate the density of the illumination points (pixel density). With the knowledge of the illumination density within each individual sample container and the known (constant) laser power of each illumination point, the detected surface intensity of the secondary light in the form of the fluorescent light or scattered light can be normalized for each individual sample.

In 6 ist in einer Schnittzeichnung der optische Aufbau mit einem vereinfachten Strahlengang gezeigt. Der Beleuchtungsstrahl/Laserstrahl 1 trifft auf einen 2D-MEMS-Scanner 2. Der 2D-MEMS-Scanner 2 liegt in diesem Beispiel auf einem Punkt 21 der Symmetrieachse des Paraboloids 7 und nicht im Fokuspunkt 22. Der vom 2D-Scanner 2 reflektierte Laserstrahl 3 trifft auf die verspiegelte Oberfläche des Paraboloids 7 und wird dort umgelenkt. Der reflektierte Teilstrahl 6 trifft danach auf die Probengefäße 5, die sich im Probenhalter 4 befinden. Bei dieser Vorgehensweise wird die Strahlgeometrie des Laserstrahls durch die örtlich unterschiedliche Krümmung der Oberfläche des Paraboloids beeinflusst.In 6 is shown in a sectional view of the optical structure with a simplified beam path. The illumination beam / laser beam 1 meets a 2D MEMS scanner 2. The 2D MEMS scanner 2 is in this example at a point 21 the axis of symmetry of the paraboloid 7 and not in the focal point 22 , The laser beam reflected by the 2D scanner 2 3 meets the mirrored surface of the paraboloid 7 and is redirected there. The reflected partial beam 6 then hit the sample containers 5 located in the sample holder 4 are located. In this procedure, the beam geometry of the laser beam is influenced by the locally different curvature of the surface of the paraboloid.

In 7 ist die gleiche Situation wie in 6 dargestellt, mit dem Unterschied, dass für verschiedene Scanwinkel des 2D-MEMS-Scanners 2 der Strahlengang gezeigt ist. Hier ist zu erkennen, dass für einen großen Bereich an Scanwinkeln des Scanners 2 die Teilstrahlen 6 nach der Reflexion an der verspiegelten Oberfläche des Paraboloids 7 nur kleine Winkel zueinander aufweisen (sie verlaufen nahezu parallel zueinander). Je näher die Position 21 des 2D-Scanners 2 und damit der Kreuzungspunkt der Schwingungsachsen dem Fokuspunkt 22 des Paraboloids kommt, desto kleiner sind die Winkel der Teilstrahlen 6 untereinander. Damit treffen auch die Teilstrahlen 6 unter sehr ähnlichen Winkeln auf die Probenoberfläche und ermöglichen somit ähnliche Beleuchtungsbedingungen für verschiedene Probenorte. Von den beleuchteten Oberflächen der Proben geht Fluoreszenzlicht oder Streulicht aus.In 7 is the same situation as in 6 shown, with the difference that for different scan angles of the 2D MEMS scanner 2, the beam path is shown. Here it can be seen that for a wide range of scanning angles of the scanner 2 the partial beams 6 after reflection on the mirrored surface of the paraboloid 7 have only small angles to each other (they are almost parallel to each other). The closer the position 21 of the 2D scanner 2 and thus the crossing point of the oscillation axes of the focal point 22 of the paraboloid, the smaller are the angles of the partial rays 6 among themselves. With this, the partial beams also hit 6 at very similar angles to the sample surface, thus allowing similar illumination conditions for different sample locations. Fluorescent light or scattered light emanates from the illuminated surfaces of the samples.

Diese Situation ist in 8 als Schnittzeichnung dargestellt. (Zur Erläuterung: Die meisten diffus streuenden Oberflächen emittieren das Licht in einer räumlichen Cosinusverteilung (Lambert-Streuung). Die Abstrahlcharakteristik von Fluoreszenzlicht von einer Oberfläche ist meistens ähnlich. Diese Feststellung ist letztlich nur ausschlaggebend für die nachträgliche Normierung der Streuintensitäten).This situation is in 8th shown as a sectional drawing. (Explanation: Most diffuse-scattering surfaces emit light in a spatial cosine distribution (Lambert scattering) .The emission characteristic of fluorescent light from a surface is mostly similar, which is ultimately only decisive for the subsequent normalization of the scattering intensities).

Das von einer Probe ausgehende Licht 16 (Sekundärstrahlung) wird innerhalb der Lambert'schen Streukeule von der Oberfläche der Proben 5 in der Probenhalterung 4 ausgestrahlt. Dieses Licht trifft auf die verspiegelte Oberfläche des Paraboloids 7 und wird dort reflektiert. Entsprechend der Krümmung der Oberfläche des Paraboloids wird das Licht teilweise fokussiert. Licht, das parallel zur Symmetrieachse 50 eines Paraboloids an dessen Oberfläche reflektiert wird, wird in den Fokuspunkt 22 des Paraboloids umgelenkt. In diesem Fokuspunkt befindet sich ein Detektor 8, der das von den Proben 5 ausgehende Licht nachweist.The light emanating from a sample 16 (Secondary radiation) is within the Lambertian lobe from the surface of the samples 5 in the sample holder 4 broadcast. This light hits the mirrored surface of the paraboloid 7 and is reflected there. The light is partially focused according to the curvature of the surface of the paraboloid. Light parallel to the axis of symmetry 50 of a paraboloid being reflected on its surface becomes the focal point 22 of the paraboloid. In this focal point is a detector 8th that of the samples 5 detecting outgoing light.

Die gleiche Situation ist auch in 9 für mehrere Sekundärstrahlen gleichzeitig dargestellt. Hier wird gezeigt, wie das von den Proben 5 ausgehende, an unterschiedlichen Orten des Paraboloids reflektierte Licht, das parallel oder nahezu parallel zur Symmetrieachse des Paraboloids verläuft, sämtlich durch den Fokuspunkt des Paraboloids verläuft. Es ist festzustellen, dass abhängig von dem Ort auf der Oberfläche des Paraboloids, an dem das Detektionslicht emittiert wird, ein unterschiedlich großer Raumwinkelbereich des Lichts durch den Fokuspunkt 22 verläuft und auf den Detektor 8 gelangt. Je kleiner der lokale Krümmungsradius der Paraboloidoberfläche ist, desto stärker werden Strahlenbündel fokussiert. Der Raumwinkelbereich des von den Proben ausgehenden Lichts ist von den Geometrien der optischen Vorrichtung abhängig (Krümmungsradius des Paraboloids, Abstand der Probe zum Detektor, Größe der Detektorfläche). Um zu gewährleisten, dass bei der Bilderzeugung gleiche Flächen auch gleich dargestellt werden, muss die lokal nachgewiesene Lichtstärke im Detektor mit den jeweiligen Raumwinkeln normiert werden.The same situation is also in 9 shown for several secondary beams simultaneously. Here is shown how that from the samples 5 outgoing light reflected at different locations of the paraboloid, which is parallel or nearly parallel to the axis of symmetry of the paraboloid, all passing through the focal point of the paraboloid. It should be noted that depending on the location on the surface of the paraboloid on which the detection light is emitted, a different size Solid angle range of the light through the focal point 22 runs and onto the detector 8th arrives. The smaller the local radius of curvature of the paraboloid surface, the stronger the beam focus. The solid angle range of the light emitted by the samples depends on the geometries of the optical device (radius of curvature of the paraboloid, distance of the sample from the detector, size of the detector surface). To ensure that the same areas are displayed in the same way during image generation, the locally detected light intensity in the detector must be normalized with the respective solid angles.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich darauf, dass der 2D-MEMS-Scanner im Fokuspunkt des Paraboloids liegt. Diese Situation ist in 10 dargestellt. Der Aufbau weist einen Paraboloid 7 auf, in dessen Fokuspunkt 22 sich ein 2D-Scanner 2 befindet. Der mit der Strahlformoptik 30 geformte Laserstrahl/Beleuchtungsstrahl 1 wird mit dem Scanner 2 abgelenkt, an der verspiegelten Oberfläche des Paraboloids 7 reflektiert und trifft auf die Proben 5 in der Probenhalterung 4. Es ist vorteilhaft, wenn sich beide Umlenkachsen des 2D-Scanners im Fokuspunkt 22 des Paraboloids 7 kreuzen, um die optische Funktion der Vorrichtung erfüllen zu können. Die Verwendung von zwei hintereinandergeschalteten 1D-Scannern erfüllt diese Funktion nur unvollkommen. Da es vorteilhaft ist, den Abstand des Detektors 8 zum Fokuspunkt 22 so klein wie möglich zu halten, ist die Verwendung von 2D-MEMS-Scannern besonders zu bevorzugen, auch wenn die Verwendung von zwei 1D-Scannern denkbar ist.Another embodiment relates to the fact that the 2D MEMS scanner is located in the focal point of the paraboloid. This situation is in 10 shown. The structure has a paraboloid 7 on, in its focal point 22 a 2D scanner 2 is located. The one with the beamform optics 30 shaped laser beam / illumination beam 1 is with the scanner 2 distracted, on the mirrored surface of the paraboloid 7 reflects and meets the samples 5 in the sample holder 4 , It is advantageous if both deflection axes of the 2D scanner in the focal point 22 of the paraboloid 7 cross in order to fulfill the optical function of the device can. The use of two series-connected 1D scanners fulfills this function only imperfectly. Since it is advantageous the distance of the detector 8th to the focal point 22 As small as possible, the use of 2D MEMS scanners is particularly preferred, even if the use of two 1D scanners is conceivable.

In 11 ist die optische Vorrichtung aus 10 im Schnitt dargestellt. Der Laserstrahl 1 trifft nach dem Durchlaufen der Strahlformungsoptik 30 auf einen 2D-MEMS-Scanner 2. Gezeichnet ist ein ausgewählter Strahlweg des Lasers für eine bestimmte Winkelstellung des Scanners 2. Der Scanner liegt im Fokuspunkt des Paraboloids 7. Der gescannte Teilstrahl 3 trifft auf die verspiegelte Oberfläche des Paraboloids 7. Der reflektierte Teilstrahl 6 verläuft parallel zur Symmetrieachse 50 des Paraboloids 7. Wegen des lokalen Krümmungsradius des Paraboloids 7 wird der Teilstrahl 6 ein weiteres Mal fokussiert. An welcher Stelle des Strahlwegs ein Zwischenfokus auftritt, hängt von dem lokalen Krümmungsradius des Paraboloids 7 und der Gestaltung der Strahlformungsoptik 30 ab. Der Teilstrahl 6 trifft dann auf die Proben 5 in dem Probenhalter 4.In 11 is the optical device off 10 shown in section. The laser beam 1 meets after passing through the beam shaping optics 30 to a 2D MEMS scanner 2. Drawn a selected beam path of the laser for a specific angular position of the scanner 2 , The scanner is in the focus point of the paraboloid 7 , The scanned partial beam 3 meets the mirrored surface of the paraboloid 7 , The reflected partial beam 6 runs parallel to the axis of symmetry 50 of the paraboloid 7 , Because of the local radius of curvature of the paraboloid 7 becomes the sub-beam 6 once again focused. At which point of the beam path an intermediate focus occurs depends on the local radius of curvature of the paraboloid 7 and the design of the beam shaping optics 30 from. The partial beam 6 then meets the samples 5 in the sample holder 4 ,

In 12 ist in einer Schnittzeichnung die Vorrichtung bei verschiedenen Winkelstellungen des 2D-Scanners 2 dargestellt. An diesem Beispiel wird deutlich, dass das Zusammenwirken der Strahlformungsoptik 30 mit den lokalen Krümmungsradien dazu führt, dass sich an unterschiedlichen Orten der jeweiligen Strahlwege ein Fokus ausbildet. Die Strahlformungsoptik 30 bewirkt hier, dass bei einer vorgegebenen Divergenz des Laserstrahls und einem vorgegebenen Durchmesser des Laserstrahls nach der Reflexion an der verspiegelten Oberfläche des Paraboloids die Strahldurchmesser in der Ebene der Proben 5 möglichst gleich sind. Somit sind alle Beleuchtungspixel annähernd gleich groß, und es herrscht bei ansonsten gleichen Bedingungen somit eine gleiche Beleuchtungsdichte pro Pixel.In 12 is shown in a sectional drawing, the device at different angular positions of the 2D scanner 2. This example shows that the interaction of the beam-shaping optics 30 With the local radii of curvature, a focus is formed at different locations of the respective beam paths. The beam shaping optics 30 causes here at a given divergence of the laser beam and a predetermined diameter of the laser beam after reflection on the mirrored surface of the paraboloid, the beam diameter in the plane of the samples 5 as equal as possible. Thus, all the illumination pixels are approximately the same size, and there is thus a same illumination density per pixel under otherwise identical conditions.

Dem dargestellten Beispiel liegen folgende Daten zugrunde: Durchmesser Laserstrahl vor Beam-Shaping 0,6 mm; Divergenz 0,1°. Die Beam-Shaping-Optik besteht hier aus einer einzigen Konvexlinse mit einem Radius von 51 mm; Radius Paraboloid 50 mm; daraus folgt ein Abstand Paraboloid zu Fokuspunkt von 25 mm. Die Höhe des gezeigten Ausschnitts des Paraboloid in 11 ist 55 mm. Der Abstand der Probenebene zum Fokuspunkt entlang der Symmetrieachse gemessen beträgt 9 mm. Mit diesen Daten ergibt sich ein Pixeldurchmesser / Durchmesser des Beleuchtungsstrahls in der Probenebene von ca. 100 µm.The illustrated example is based on the following data: Diameter laser beam before beam-shaping 0.6 mm; divergence 0 , 1 °. The beam-shaping optics consists of a single convex lens with a radius of 51 mm; Radius paraboloid 50 mm; this results in a distance paraboloid to focal point of 25 mm. The height of the shown section of the paraboloid in 11 is 55 mm. The distance of the sample plane to the focal point measured along the symmetry axis is 9 mm. This data results in a pixel diameter / diameter of the illumination beam in the sample plane of approximately 100 μm.

In 13 ist ein typischer Verlauf der Beleuchtungsdichte für Proben bei der Verwendung der hier beschriebenen optischen Vorrichtung gezeigt. Aufgetragen ist die relative Beleuchtungsdichte als Funktion von Probenorten (beleuchtete Probenorte aus 12) innerhalb des Probenhalters in einer Scanrichtung. Die leichte Variation in der Beleuchtungsdichte entsteht dadurch, dass die Pixeldurchmesser nicht exakt gleich sind. Um sicherzustellen, dass bei der späteren Auswertung z. B. der Fluoreszenzintensitäten, falls notwendig, die Beleuchtungsdichte berücksichtigt wird, ist es notwendig, die in 13 gezeigte Abhängigkeit für die jeweils verwendeten Geometrien zu bestimmen und bei der Auswertung zu berücksichtigen.In 13 For example, a typical plot of illumination density for samples using the optical device described herein is shown. Plotted is the relative illumination density as a function of sample locations (illuminated sample locations off 12 ) within the sample holder in a scanning direction. The slight variation in illumination density is due to the fact that the pixel diameters are not exactly the same. To ensure that during the later evaluation z. B. the fluorescence intensities, if necessary, the illumination density is taken into account, it is necessary that in 13 dependency to be determined for each geometry used and taken into account in the evaluation.

In 14 ist in einer Schnittzeichnung dargestellt, wie der Fluoreszenzstrahlengang bei der Beleuchtung einer Probe verläuft. Die Beleuchtung erfolgt wie im Zusammenhang mit 12 beschrieben. Da der Scanner und der Detektor sich nicht am gleichen Ort befinden können, wird das Sekundärlicht (Fluoreszenzlicht oder Streulicht) unter einem gewissen Winkel relativ zur Richtung der Symmetrieachse nachgewiesen. Man muss davon ausgehen, dass das Fluoreszenzlicht oder Streulicht eine spezifische Abstrahlcharakteristik besitzt, die vom zu untersuchenden Gegenstand abhängt. Beispielhaft wird eine Cosinusverteilung angenommen, die eine gute Annäherung für viele Abstrahl- oder Streuverteilungen ist. Der Detektor 8 befindet sich an einem Punkt 21 auf der Symmetrieachse des Paraboloids, jedoch nicht im Fokuspunkt 22. Der Detektor sollte so aufgebaut sein, dass er nur Licht aus einem bestimmten Winkelbereich nachweisen kann; so wird unerwünschtes Streulicht ausgeblendet. Es wird auch sichergestellt, dass kein Licht aus einer Probe direkt und ohne Reflexion auf den Detektor gelangen kann. Auf diese Weise definiert die Größe der sensitiven Fläche des Detektors 8 den Winkelbereich, von dem von der beleuchteten Probe ausgehendes Licht nachgewiesen werden kann. Die Größe dieses Winkelbereichs wird zudem von dem lokalen Krümmungsradius des Paraboloids 7 mitbestimmt. Die Tatsache, dass der Detektor 8 nicht im Fokuspunkt liegt, bedeutet, dass das Fluoreszenzlicht oder Streulicht unter einem bestimmten Winkel relativ zur Symmetrieachse 50 des Paraboloids von der Probe ausgehen muss, um in den Detektor zu gelangen. Je näher der Punkt 21 auf der Symmetrieachse, auf dem der Detektor 8 liegt, dem Fokuspunkt 22 kommt, desto kleiner sind die Winkel relativ zur Symmetrieachse 50, unter denen das Fluoreszenzlicht nachgewiesen wird.In 14 is shown in a sectional drawing, as the fluorescence beam path runs when illuminating a sample. The lighting is done as related to 12 described. Since the scanner and the detector can not be in the same place, the secondary light (fluorescent light or scattered light) is detected at a certain angle relative to the direction of the symmetry axis. It must be assumed that the fluorescent light or scattered light has a specific emission characteristic, which depends on the object to be examined. By way of example, a cosine distribution is assumed which is a good approximation for many radiation or scattering distributions. The detector 8th is at one point 21 on the axis of symmetry of the paraboloid, but not in the focal point 22 , The detector should be designed so that it can only detect light from a certain angular range; so unwanted stray light is hidden. It is also ensured that no light from a sample can reach the detector directly and without reflection. In this way, defines the size of the sensitive area of the detector 8th the angular range from which light emitted by the illuminated sample can be detected. The size of this angular range is also determined by the local radius of curvature of the paraboloid 7 influenced. The fact that the detector 8th is not in the focal point, means that the fluorescent light or scattered light at a certain angle relative to the axis of symmetry 50 of the paraboloid must start from the sample to get into the detector. The closer the point 21 on the axis of symmetry on which the detector 8th lies, the focal point 22 comes, the smaller are the angles relative to the axis of symmetry 50 under which the fluorescent light is detected.

In 15 ist die Abhängigkeit des Raumwinkels, aus dem Sekundärstrahlung nachgewiesen oder aufsummiert wird, vom Ort der Proben und als Funktion der lokalen Krümmung der verspiegelten Oberfläche des Paraboloids 7 dargestellt. Dabei ist zu betonen, dass sich der zentrale Abstrahlwinkel relativ zur Symmetrieachse als Funktion des Orts der jeweiligen Probe ändert. (Hinweis: Die Winkeländerung ist klein. In dem für 14 gerechneten Beispiel ändert sich der Winkel von oben nach unten kontinuierlich von 4,8° bis 7,2°). Ebenfalls ändert sich die Größe des Raumwinkels, in den unter dem jeweiligen Abstrahlwinkel das Fluoreszenzlicht oder Streulicht von den Orten der Proben abgestrahlt werden kann, um auf der sensitiven Fläche des Detektors 8 nachgewiesen zu werden. Bei der Auswertung der gemessenen Daten müssen diese Abhängigkeiten z. B. bei der Intensitätsnormierung berücksichtigt werden. Die Analyseeinrichtung sollte deshalb eine Verarbeitungseinrichtung aufweisen, die entsprechende Korrekturfaktoren in Abhängigkeit vom Probenort berücksichtigt.In 15 is the dependence of the solid angle from which secondary radiation is detected or accumulated, from the location of the samples and as a function of the local curvature of the mirrored surface of the paraboloid 7 shown. It should be emphasized that the central emission angle changes relative to the axis of symmetry as a function of the location of the respective sample. (Note: The angle change is small 14 calculated example, the angle changes from top to bottom continuously from 4.8 ° to 7.2 °). The size of the solid angle, in which the fluorescent light or scattered light can be emitted from the locations of the samples below the respective emission angle, also changes in order to be detected on the sensitive area of the detector 8th to be proven. When evaluating the measured data, these dependencies z. B. be taken into account in the intensity normalization. The analysis device should therefore have a processing device that takes into account corresponding correction factors as a function of the sample location.

Die optische Anordnung kann auch in abgewandelter Form zur Anwendung bei Absorptionsmessungen erweitert werden. In 16 ist eine Schnittzeichnung des Aufbaus gezeigt. Das optische Hintereinanderschalten zweier Paraboloide mit verspiegelten Oberflächen ist ein erster Aspekt, die Verwendung eines 2D-MEMS-Scanners im Fokuspunkt 22 des ersten Paraboloids 7 ist dabei eine vorteilhafte Verwendung des Aufbaus. Ein Laserstrahl 1 wird nach Durchlaufen der Strahlformungsoptik 30 auf einen 2D-Scanner 2 gerichtet, der genau im Fokuspunkt 22 des ersten Paraboloids 7 liegt. Die gescannten Teilstrahlen 3 werden an der verspiegelten Oberfläche des Paraboloids 7 reflektiert. Die reflektierten Teilstrahlen 6 verlaufen parallel zueinander und parallel zur Symmetrieachse des Paraboloids 7. Danach durchleuchten die Teilstrahlen 6 die Proben 5 in der Probenhalterung 4. Absorption in den Proben führt zur Verminderung der Intensität in den Teilstrahlen 41, die nach dem Hindurchtreten durch die Probe weiterhin parallel zueinander verlaufen. Ein zweiter Paraboloid 40, vorzugsweise mit gleichem Radius wie das Paraboloid 7, ist so in die optische Vorrichtung eingebaut, dass die Symmetrieachse 50 des Paraboloids 7 und die Symmetrieachse 51 des Paraboloids 40 kollinear sind. Die an dem zweiten Paraboloid 40 reflektierten Teilstrahlen 42 verlaufen alle durch den Fokuspunkt des Paraboloids 40. Ein geeigneter Detektor 8, der sich genau in diesem Fokuspunkt befindet, weist die Intensität aller Teilstrahlen 42 nach. Die gemessenen Intensitäten sind ein Maß für die in den Proben 5 erfolgte Absorption bzw. die Transmission der Proben.The optical arrangement can also be extended in a modified form for use in absorption measurements. In 16 a sectional drawing of the construction is shown. The optical cascading of two paraboloids with mirrored surfaces is a first aspect, the use of a 2D MEMS scanner in the focal point 22 of the first paraboloid 7 is an advantageous use of the structure. A laser beam 1 is after passing through the beam shaping optics 30 directed to a 2D scanner 2, which is exactly in the focal point 22 of the first paraboloid 7 lies. The scanned partial beams 3 be on the mirrored surface of the paraboloid 7 reflected. The reflected partial beams 6 parallel to each other and parallel to the axis of symmetry of the paraboloid 7 , Then the partial beams shine through 6 Samples 5 in the sample holder 4 , Absorption in the samples leads to reduction of intensity in the sub-beams 41 which continue to be parallel to each other after passing through the sample. A second paraboloid 40 , preferably with the same radius as the paraboloid 7 , is incorporated into the optical device such that the axis of symmetry 50 of the paraboloid 7 and the axis of symmetry 51 of the paraboloid 40 are collinear. The on the second paraboloid 40 reflected partial beams 42 all pass through the focal point of the paraboloid 40 , A suitable detector 8th , which is exactly in this focal point, shows the intensity of all partial beams 42 to. The measured intensities are a measure of the absorption in the samples 5 or the transmission of the samples.

In ähnlicher Weise wie in 16 wird die optische Vorrichtung auch für die Vermessung von Fluoreszenzmessungen verwendet. In 17 ist der Strahlengang dafür gezeigt. Die Voraussetzung für diese Messmethode ist, dass die Proben 5 aus transparenten Festkörpern, transparenten Flüssigkeiten oder aus Gasen bestehen oder solche Stoffanteile enthalten oder mit fluoreszierenden Stoffen vermischt sind. Die Beleuchtung der Proben 5 erfolgt auf gleiche Weise wie in 16. Die Zentralstrahlen des Fluoreszenzlichts 51 verlaufen wieder parallel zueinander. Im Gegensatz zu 16 werden ausgehend von den Proben 5 die Raumwinkel, innerhalb deren Fluoreszenzlicht nachgewiesen werden kann, von dem lokalen Krümmungsradius des Paraboloids 40 definiert. Die von der verspiegelten Oberfläche des Paraboloids 40 reflektierten Teilstrahlen des Fluoreszenzlichts 52 treffen auf den Detektor 8, der im Fokuspunkt des Paraboloids 40 steht. Als Funktion des lokalen Krümmungsradius des Paraboloids 40 werden Fluoreszenzintensitäten aus unterschiedlichen Raumwinkeln detektiert. Diese müssen zum Zweck der Vergleichbarkeit wieder normiert werden.In a similar way as in 16 the optical device is also used for the measurement of fluorescence measurements. In 17 the beam path is shown for this. The prerequisite for this measurement method is that the samples 5 consist of transparent solids, transparent liquids or gases or contain such substances or are mixed with fluorescent substances. The lighting of the samples 5 takes place in the same way as in 16 , The central rays of the fluorescent light 51 run parallel to each other again. In contrast to 16 be starting from the samples 5 the solid angles within which fluorescent light can be detected from the local radius of curvature of the paraboloid 40 Are defined. The mirrored surface of the paraboloid 40 reflected partial beams of the fluorescent light 52 hit the detector 8th , the focus point of the paraboloid 40 stands. As a function of the local radius of curvature of the paraboloid 40 fluorescence intensities from different solid angles are detected. These must be standardized again for the purpose of comparability.

Claims

Analysis device for one or more samples (5) with an illumination device (1a, 2) for illuminating samples (5) or sections of samples (5) in succession with an illumination beam (1, 3, 6) and with a detection device (8) for the detection of secondary radiation (6, 16, 41, 42, 51, 52) which emanates in the direction of the detection device (8) as a result of the illumination from the illuminated sample or the illuminated section in the form of a secondary beam, wherein the illumination device comprises a deflection device (2 ), in particular a controllable or controllable 2D scanner, more particularly a 2D-MEMS scanner, for deflecting the illumination beam (1, 3, 6) to the sample or samples (5) and wherein in the light path of the illumination beam and / or in Light path of the secondary beam (6, 16, 41, 42, 51, 52), a paraboloid (7, 40) is arranged.

Analyzer after Claim 1 , characterized in that the illumination beam (1, 3, 6) and the secondary beam (6, 16, 41, 42, 51, 52) are reflected at the same paraboloidal mirror (7).

Analyzer after Claim 1 or 2 , characterized in that the illumination beam (1, 3, 6) is a laser beam.

Analyzer after Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the deflection device (2) on the axis of symmetry of a paraboloidal mirror (7) is arranged.

Analyzer after Claim 4 , characterized in that the deflection device (2), in particular the point of the deflection, meet all possible deflected illumination beams (1, 3, 6), in particular the intersection of two pivot axes of the mirror of the deflection, in the focal point (22) of a Paraboloid mirror (7) or in the immediate vicinity of the focal point (22) is arranged.

Analyzer after Claim 1 . 2 . 3 or 4 , characterized in that a detector (8) of the detection device is arranged in the focal point of a paraboloidal mirror (40) or in the immediate vicinity of the focal point.

Analyzer after Claim 1 or one of the following, characterized in that the detector (8) detects an intensity integral over a sensor surface with respect to the radiation impinging on it.

Analyzer after Claim 1 or one of the following, characterized in that in the optical path of the secondary beam (6, 16, 41, 42, 51, 52), an optical filter (15) is arranged.

Analyzer after Claim 8 , characterized in that the optical filter (15) only by the sample (5) emitted fluorescent light to the detector (8).

Analyzer after Claim 8 , characterized in that the optical filter (15) passes only the wavelength range of the illumination beam (1, 3, 6) to the detector (8).

Analyzer after Claim 1 or one of the following, characterized in that a beam-shaping optical system (30) for shaping the illumination beam (1, 3, 6) is provided.

Analyzer after Claim 1 or one of the following, characterized in that with respect to each illuminable by the illumination beam (1, 3, 6) location, where a sample (5) or a portion of a sample can be arranged, a correction factor of the illumination intensity is set, which determines the angle considered, under which the illumination beam (1, 3, 6) encounters a sample surface, and in particular the curvature of the paraboloidal mirror (7) in the point at which the illumination beam is reflected at this.

Analyzer after Claim 1 or one of the following, characterized in that with respect to each illuminable by the illumination beam (1, 3, 6) location at which a sample (5) or a portion of a sample can be arranged, a correction factor of the detection sensitivity is set, which determines the angle takes into account, under which the secondary beam (6, 16, 41, 42, 51, 52) detected by the detector (8) emanates from the sample surface, and in particular the curvature of a paraboloidal mirror (7, 40) in the point at which the secondary beam (6, 16, 41, 42, 51, 52) is reflected at this.