DE1472293A1

DE1472293A1 - Vorrichtung zur optischen Abtastung mikroskopischer Objekte

Info

Publication number: DE1472293A1
Application number: DE19661472293
Authority: DE
Inventors: Weber Dr Klaus
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1966-08-10
Filing date: 1966-08-10
Publication date: 1969-01-23
Also published as: US3518014A; DE1547402A1; GB1185839A

Description

Vorrichtung zur optischen Abtastung mikroskopischer Objekte

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Abtastung mikroskopischer Objekte, wie sie beispielsweise zur Ermittlung von Flächenanteilen einzelner Objektphasen oder zur Bestimmung einer mittleren Extinktion eines biologischen Objekts und damit seiner Trockenmasse verwendet wird. λ

Es ist bereits bekannt, zur Abtastung mikroskopischer Objekte den Mikroskoptisch in Mäanderkurven zu bewegen und so das Präparat optisch abzutasten. Bei dieser Anordnung kann man sowohl auf der Beleuchtungs- als auch auf der Beobachtungsseite ausblenden. Da die Bewegung des Objekts mit dem Mikroskoptisch jedoch im Bereich von Schärfentiefen erfolgt, die kleiner als 1 .um sein können, muß für eine außerordentlich exakte Tischführung gesorgt werden. Die Geschwindigkeit der Abtastbewegung wird dabei durch die Größe der Beschleuni- " gungskräfte bei der Richtungsumkehr begrenzt.

Es ist deshalb schon bekannt, die Abtastung auf der Bildseite mit einer Fernseheinrichtung vorzunehmen. Der Vorteil besteht darin, daß eine sehr schnelle Abtastung möglich ist; nachteilig ist jedoch, daß auf der Beleuchtungsseite keine Ausblendung möglich ist: Das gesamte Leuchtfeld ist dauernd

beleuchtet und muß außerdem gleichmäßig hell sein. Wird dagegen statt einer Fernseheinrichtung eine flying-epot-Röhre

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auf der Beleuchtungeseite eingesetzt, dann liegt die Ausblendung nur auf der Beleuchtungeseite. Bei Absorptionsmessungen im Durchlicht und bei Reflexionsmessungen xm Auflicht muß nan aber, üb eine genügende Meßgenauigkeit asu erzielen, die Beleuchtungeapertur einschränken. Bei Absorptionsmessungen muß z.B. die Apertur im allgemeinen kleiner als 0,3 sein. Das bedingt aber einen Abtastfleck, der größer als 1 ,um ist, und das ist für eben diese Messungen oft schon zu groß.

Es sind ferner optische Abtastmethoden bekannt, bei denen auf der Beleuchtungsseite das Meßfeld ausgeblendet und durch das Objekt bewegt wird. Als mechanische Mittel hierzu sind Nipkow'-Scheiben oder Kippspiegel mit feststehender Leuchtfeldblende verwendet worden. Der Vorteil gegenüber flyingspot-Verfahren besteht darin, daß diese Anordnung auch mit einem der Lichtquelle nachgeschalteten Monochromator anwendbar ist. Die Nachteile bestehen darin, daß auf der Beobachtungsseite keine Ausblendung erfolgt (Streulicht) und daß die Leuchtfleckgröße aperturbedingt oft zu groß ist. Außerdem arbeitet diese Methode im allgemeinen langsamer als das flying-spot-Verfahren.

Mit gleichen Mitteln ist auch bereits auf der Beobachtungsseite gearbeitet worden. Der Beobachtungsapertur entsprechend erreicht man so zwar eine Meßfleckgröße bis zu 0,2 ,um

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herunter, jedoch hat aan ähnlieh vie bei dee Fernsehverfahren den Nachteil der ständigen Beleuchtung dea ganzen abgetasteten Objektbereiche in Kauf zu nehaen (Streulicht) und ■uß auch hier für eine gleiohaäßige Beleuchtung der ganzen Fläche aorgen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung vermeidet die angegebenen Nachteile dadurch, daß grundlegend Mittel zur synchronen Abtastung auf der Beleuohtunga- und Beobaehtungaaeite vorgesehen sind. So wird erreicht, daß das Objekt gerade nur an der Stelle beleuchtet wird, an der das abtastende Bild der Meßblende sioh durch daa Objekt bewegt. Bezüglich Ausblendung und davit Verringerung des Störliohtes ist die Anordnung dann vergleichbar «it der erwähnten Einrichtung eit Soanning-Bewegung dea Tisches. Sie hat aber den Vorteil, daß das Objekt nicht bewegt wird, also la Bereioh der kleinen Dimensionen keine Mechanischen Probleme auftreten.

Als rein Mechanische Abtastaittel können je eine Nipkowscheibe in der Leuchtfeld- und In der Sehfeldebene angebracht sein, die auf einer gemeinsamen Achse befestigt sind, wobei die Löcheranordnung in beiden Scheiben gleich ist, de«* doch die Loohdurchaesser der Leuchtfeldsoheibe größer als die Lochdurohmesβer der Sehfeldscheibe sind.

In einer anderen erfindungsgeaäßen Anordnung ist je eine in

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ihrer Sbene hin und her bewegbar· Blend· in der Leuohtfeidebene und in der Sehfeldebene vorgesehen, deren Bewegung elektrisch synchronisiert ist. Bei dieser Anordnung wird 4·· Objekt senkreoht iur Blendenbewegung bewegt. Sine besonder· Torteilhafte Anordnung besteht aus einen einzigen Kippspiegel •1· Bauelement für die Abtastung, der sowohl in den Beleuohtungsstrahlengang als auoh in den Beobaehtungaetrahlengang eingeschaltet ist und so eine synchrone Abtastbewegung des Leuohtfleoks und des Bildes der Meßblende ist Objekt erzeugt. Ss ist möglich, die gleiohe Seite des Spiegels mit beiden Strahlenbündel bu beaufschlagen. Besonders zweckmäßig ist jedooh die Verwendung der Vorderseite für das BeleuohtungsstrahlenbUndel und der Rüokseite desselben Spiegele für das Beobachtung··trahlenbttndel.

Xn Verbindung mit den Spiegel sind zwei Arten von Abtastbewegung·« mSglieh. Srβ tens kann aian den Spiegel eine oszillierMMle Winke!bewegung ausüben lassen und so ein hin- und hergehende· Bild der Abtastblende ie Objekt erzeugen« Bewegt man da· Objekt kontinuierlich senkrecht bu dieser Hin- und Herbewegung, so entsteht eine Ziokzackbewegung und damit Abtastung im Objekt· Zweitens kann nan den Abtastspiegel zu-■fttslioh Ku seiner osBiliierenden Bewegung und senkrecht dazu •ine BWeite, kontinuierliche Vinke!bewegung ausführen lassen. Dann entsteht schon bei ruhende« Objekt die gewünschte zick-•aekfBraige Abtastbewegung des Blendenbildee. Wird die oszillierende Bpiegelkippung in For» einer harmonischen Schwingung

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verwirklicht, ao antateilt jeweils atatt dee Ziokzaok eine Sinuskurve.

In den beigefügten Zeichnungen aind sohematiaoh Anordnungen naoh der Erfindung dargeateilt, wobei die zur Bildaufrichtung erforderlichen Mittel ala an sich den Fachmann bekannt der Einfachheit halber weggelaaaen aind, Ea zeigern Fig. 1 acheaatiaoh eine Anordnung für eynohrone Abtastung! Fig. 2 eine Anordnung für Durohliohtbeobaohtungf Fig. 3 eine Anordnung für Aufliehtbeobachtung.

Duron eine Lichtquelle 1 iat eine Leuohtfleckblende 2 ausgeleuchtet. Das von der Leuohtfleokblende 2 ausgehende Strahlenbündel wird vom Abtastapiegel 3, der in der Richtung dea Doppelpfeiles k aohwenkbar iat, um eine in seiner Oberfläche liegende Achse, die senkreoht zur optiaohen Achae der Anordnung steht, auf einen weiteren Spiegel 3 abgelenkt und einen Kondensor 6 zugeführt, der die Leuohtfleokblende 2 in die Objektebene 7 abbildet. Symmetrisch zu Kondensor 6 iat daa Objektiv 8 angeordnet, daa daa Objekt über einen Umlenkspiegel 9 und die Rüokseite des Abtastspiegel 3 in die Bildfeldblende 10 abbildet. Hinter der Bildfeldalende 10 iat ein fotoelektriacher EmpfüngerVangeordnet. Aufler der Kippbewegung in Richtung dea Doppelpfeiles kann der Spiegel 3 auoh eine Schwenkbewegung in Riohtung dea Kreiapfeilea km aueführen. / i- * · ·* 6 «·■ / \ - \ BAD ORIGINAL/

1Ί09/Β a: Angvat

Bei der Anordnung nach dan Fig· 2 und 3 aind aina Lichtquelle 21 und alna Leuohtfleokblende 22 vorgesehen· Dia Leuohtfleokblende 22 wird übeijtl·* Abtastspiegel 23, 4er in der Riohtung dea Doppelpfeiles 24 hin und her kippbar und in der durch den Krei«pfeil 24a angedeuteten Veiae schvonkbir ist, ein Hilfaeystem 32, zwei Umlenkspiegel .2} und 33 und den Kondensor 26 in die Objektebene 27 abgebildet. Oaa Objektiv 28 bildet, vie in der Fig. 1, über den Spiegel 29. das Hilfaayatea 34 und den Abtaatapiegel 23 daa Objekt in die Biidfeldblende 30 ab, hinter der ein fotoelektriaoher

Sflipfanger 31 vorgesehen iat. Bei diese· Aufbau ist die Anord-

die nung für Abtastung in Durohliohtbeleuohtung geeignet. Durch die Einfügung einea Hilfaspiegela 2^a und eines teildurohläaaigen Spiegela 35 iat in an sioh bekannter Yeiae die Abtastung in Aufliohtbeleuohtung «Bglioh. Dabei wird daa HiIfasyste« 34 ζvelawI verwandt.

Claims

5· Attguat 1966

" / * A η an r ti a h a

Vevrlentung aur aptiechen Abtaatuns eikraakopiaoher Objekte, dadurch, gekennzeichnet, defl Mittel aur aynehronen Ab tea tuna; auf dar Beleuchtung·* und der Beobaohtungaaelte vargeaehen •ind.

fc. Verrichtung nach Anapruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daft tu der teuohtfald- und in der Bahfeldebene je eine VipJcew Seheibe angeordnet eind, die auf einer geaeinaaaen Aahaa befeatigt aind, vobei die Loettdurehaeaaer der Nlplteir«8chelbe

in der fceuehtfeldebene frttAar eind ala die Loohdurehaeaaer dar Hipkov-Sohaib· in der Sehfeldebene·

9. ^Mri*fctlin< naeh Anapruoh 1» daduroh a;akmiuBaiehttat* daA im dar t*uahtfaid- und in *·ν fanfaldaban» Ja aina bevefbara Bland» varcaaahan »lmd» daram Bavaffuu* alaktriaan

Ht y*rri«litumc na«h Anapfttoh J, dadurtk eakannsaiohiMpi» da· %aid· BlMidan nur in iainar ftiantiMMi bavagbar sind und dal •ankraoht «ur Blfn4«nt>avaa^ma;||laa «bjakt bavacbar iai·

'Μ5· Verrlahtunc naeh Ananrueh |» «adnrak a;»katuiBai«hm«4»

b«id· Blenden in baidan Abt*atriohtuntan bava«bar aind.

6. Torr iah tuna; »aoh Anapruah 1, 4adurah eakannaaiahnai» 4·β

\ ■ .BAD ORIGINAL

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ein Kippspiegel vorgesehen ist, der vowohl vom Beleuchtungsstrahlengang als auch vom Beobachtung»strahlengang beaufschlagt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruoh 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Spiegelseite sowohl vom Beleuohtungsstrahlengang als auch vom Beobaohtungsstrahlengang beaufschlagt ist und daß optische Umlenkmittel zur Trennung der beiden Strahlenbün- t^ del vorgesehen sind.

> b. Vorrichtung naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ! Vorderseite des Spiegels vom Beleuohtungsstrahlengang und die Rückseite des Spiegels vom Beobaohtungsstrahlengang beaufschlagt ist.

9· Vorrichtung naoh mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippspiegel um eine in seiner Ebene liegende Achse schwenkbar ist, die senkrecht auf der k Kippachse steht.

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10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippspiegel in einer kardanisohen Aufhängung angeordnet ist, deren Achsen sich in dem Schnittpunkt der optischen Achsen der Anordnung schneiden.

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