DE20221275U1 - Spectral selection and detection device for a light beam, especially for a scanning microscope, comprises a detector arranged perpendicular to a focal line and an adjustable shutter that is adjusted parallel to the focal line - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls mit einem Mittel zum spektralen Auffächern des Lichtstrahles, mit in ihrer Position veränderbaren Mitteln zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs und mit einer Detektionseinrichtung, die Mittel zur Detektion des ersten und Mittel zur Detektion des reflektierten Spektralbereichs umfasst.The The invention relates to a device for selection and detection at least two spectral regions of a light beam with a Spectral fanning means of the light beam, with means for fading out in position a first spectral range and for reflecting at least one Part of the non-hidden spectral range and with a detection device, the means for detecting the first and means for detecting the reflected spectral range.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Scanmikroskop mit einer Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls mit einem Mittel zum spektralen Auffächern des Lichtstrahles, mit in ihrer Position veränderbaren Mitteln zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion {evtl. verallgemeinern, z.B. ablenken) mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs und mit einer Detektionseinrichtung, die Mittel zur Detektion des ersten und Mittel zur Detektion des reflektierten Spektralbereichs umfasst.Farther The invention relates to a scanning microscope with a device for Selection and detection of at least two spectral ranges of a Light beam with a means for spectral fanning of the Light beam, with variable in position means for hiding a first spectral range and for reflection {possibly. generalize, e.g. distract) at least part of the non-hidden spectral range and with a detection device, the means for detecting the first and means for detecting the reflected spectral range includes.
Eine
Vorrichtungen zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche
eines Lichtstrahls ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift
Aus
der Deutschen Offenlegungsschrift
In der Scanmikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl beleuchtet, um das von der Probe emittierte Reflexions- oder Fluoreszenzlicht zu beobachten. Der Fokus eines Beleuchtungslichtstrahles wird mit Hilfe einer steuerbaren Strahlablenkeinrichtung, im Allgemeinen durch Verkippen zweier Spiegel, in einer Objektebene bewegt, wobei die Ablenkachsen meist senkrecht aufeinander stehen, so dass ein Spiegel in x-, der andere in y-Richtung ablenkt. Die Verkippung der Spiegel wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer-Stellelementen bewerkstelligt. Die Leistung des vom Objekt kommenden Lichtes wird in Abhängigkeit von der Position des Abtaststrahles gemessen. Üblicherweise werden die Stellelemente mit Sensoren zur Ermittlung der aktuellen Spiegelstellung ausgerüstet.In scanning microscopy, a sample is illuminated with a light beam, around the reflection or fluorescent light emitted by the sample to observe. The focus of an illumination beam comes with Help of a controllable beam deflector, in general by tilting two mirrors, moving in an object plane, where the deflection axes are usually perpendicular to each other, so that a Mirror in x-, the other distracts in y-direction. The tilt The mirror, for example, with the help of galvanometer actuators accomplished. The power of the light coming from the object becomes dependent on measured from the position of the scanning beam. Usually, the control elements equipped with sensors for determining the current mirror position.
Speziell in der konfokalen Scanmikroskopie wird ein Objekt mit dem Fokus eines Lichtstrahles in drei Dimensionen abgetastet. Ein konfokales Rastermikroskop umfasst im Allgemeinen eine Lichtquelle, eine Fokussieroptik, mit der das Licht der Quelle auf eine Lochblende – die sog. Anregungsblende – fokussiert wird, einen Strahlteiler, eine Strahlablenkeinrichtung zur Strahlsteuerung, eine Mikroskopoptik, eine Detektionsblende und die Detektoren zum Nachweis des Detektions- bzw. Fluoreszenzlichtes. Das Beleuchtungslicht wird über einen Strahlteiler eingekoppelt. Das vom Objekt kommende Fluoreszenz- oder Reflexionslicht gelangt über die Strahlablenkeinrichtung zurück zum Strahlteiler, passiert diesen, um anschließend auf die Detektionsblende fokussiert zu werden, hinter der sich die Detektoren befinden. Detektionslicht, das nicht direkt aus der Fokusregion stammt, nimmt einen anderen Lichtweg und passiert die Detektionsblende nicht, so dass man eine Punktinformation erhält, die durch sequentielles Abtasten des Objekts zu einem dreidimensionalen Bild führt. Meist wird ein dreidimensionales Bild durch schichtweise Bilddatennahme erzielt, wobei die Bahn des Abtastlichtstrahles auf bzw. in dem Objekt idealer Weise einen Mäander beschreibt. (Abtasten einer Zeile in x-Richtung bei konstanter y-Position, anschließend x-Abtastung anhalten und per y-Verstellung auf die nächste abzutastende Zeile schwenken und dann, bei konstanter y-Position, diese Zeile in negative x-Richtung abtasten u.s.w.). Um eine schichtweise Bilddatennahme zu ermöglichen, wird der Probentisch oder das Objektiv nach dem Abtasten einer Schicht verschoben und so die nächste abzutastende Schicht in die Fokusebene des Objektivs gebracht.Especially in confocal scanning microscopy, an object with the focus of a light beam is scanned in three dimensions. A confocal scanning microscope generally comprises a light source, a focusing optics with which the light of the source is focused on a pinhole - the so-called excitation diaphragm, a beam splitter, a beam deflector for beam control, a microscope optics, a detection diaphragm and the detectors for detecting the detection - or fluorescent light. The illumination light is coupled in via a beam splitter. The fluorescence or reflection light coming from the object passes back to the beam splitter via the beam deflector, passes through it, and is subsequently focused onto the detection aperture behind which the detectors are located. Detection light that does not come directly from the focus region takes a different light path and does not pass through the detection aperture, so as to obtain point information that results in a three-dimensional image by sequentially scanning the object. In most cases, a three-dimensional image is achieved by layered image data acquisition, wherein the path of the scanning light beam on or in the object is more ideal Way describes a meander. (Scanning a line in the x-direction at a constant y-position, then pause x-scan and swivel by y-adjustment to the next line to be scanned and then, at a constant y-position, scan this line in the negative x-direction, etc.). In order to enable a layered image data acquisition, the sample stage or the objective is displaced after the scanning of one layer and the next layer to be scanned is thus brought into the focal plane of the objective.
Die
bereits erwähnte
Offenlegungsschrift
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Selektion und Detektion mehrerer Spektralbereiche eines Lichtstrahls anzugeben, die bei hoher mechanischer Stabilität und Zuverlässigkeit die Selektion und Detektion einer höheren Anzahl von Spektralbereichen eines Lichtstrahles ermöglicht.It is therefore an object of the present invention, a device for Selection and detection of several spectral regions of a light beam indicate that with high mechanical stability and reliability the selection and detection of a higher number of spectral regions a light beam allows.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Fokussiermittel zum Fokussieren des spektral aufgespaltenen Lichtstrahles zu einer Fokuslinie vorgesehen sind und dass die Detektionseinrichtung in einer zur Fokuslinie senkrechten Ebene angeordnet ist, wobei die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs parallel zur Fokuslinie in ihrer Position veränderbar sind.These Task is solved by a device characterized is that focusing means for focusing the spectrally split Light beam are provided to a focus line and that the detection device is arranged in a plane perpendicular to the focus line, wherein the Means for hiding a first spectral range and for reflection at least part of the non-hidden spectral range can be changed in position parallel to the focus line.
Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung ein Scanmikroskop anzugeben, mit dem es möglich ist, einen von der Probe ausgehenden Detektionslichtstrahl bei hoher mechanischer Stabilität und Zuverlässigkeit in einer höheren Anzahl von Spektralbereichen analysieren zu können.It is also Object of the invention to provide a scanning microscope, with which it is possible, a from the sample emanating detection light beam at high mechanical stability and reliability in a higher Number of spectral ranges.
Diese Aufgabe wird durch ein Scanmikroskop gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Fokussiermittel zum Fokussieren des spektral aufgespaltenen Lichtstrahles zu einer Fokuslinie vorgesehen sind und dass die Detektionseinrichtung in einer zur Fokuslinie senkrechten Ebene angeordnet ist, wobei die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs parallel zur Fokuslinie in ihrer Position veränderbar sind.These Task is solved by a scanning microscope, which characterized is that focusing means for focusing the spectrally split Light beam are provided to a focus line and that the detection device is arranged in a plane perpendicular to the focus line, wherein the means for hiding a first spectral range and the Reflection of at least a part of the non-hidden spectral range can be changed in position parallel to the focus line.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei reduzierter Baugröße die Selektion und Detektion in einer höhern Anzahl von Spektralbereichen bei großer mechanischer Zuverlässigkeit und Stabilität ermöglicht ist.The The invention has the advantage that, with a reduced size, the selection and detection in a higher Number of spectral ranges with high mechanical reliability and stability is possible.
In einer bevorzugen Ausgestaltung ist die Detektionseinrichtung ringförmig um die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs angeordnet.In a preferred embodiment, the detection device is annular to the means for hiding a first spectral range and for reflection at least part of the non-hidden spectral range arranged.
Die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs sind vorzugsweise parallel zur Fokuslinie in ihrer Position veränderbar. Vorzugsweise ist hierzu zumindest ein motorischer Antrieb vorgesehen, der beispielsweise als Elektromotor ausgeführt sein kann. In einer besonders bevorzugen Ausgestaltung ist jedem Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs ein motorischer Antrieb zugeordnet. Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei der die motorischen Antriebe in mindestens einer Ebene Angeordnet sind, die parallel zu der zur Fokuslinie senkrechten Ebene ist. Diese Ausgestaltung weist vorzugsweise eine Schichtstruktur auf, bei der die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs, die Mittel zur Detektion und die motorischen Antriebe in verschiednen Schichten angeordnet sind.The Means for hiding a first spectral range and for reflection at least part of the non-hidden spectral range are preferably parallel to the focus line in position variable. Preferably, at least one motor drive is provided for this purpose, which may for example be designed as an electric motor. In a special preferred embodiment is any means for hiding a first Spectral range and for reflection of at least a part of the not masked spectral range associated with a motor drive. Especially advantageous is an embodiment in which the motor Drives are arranged in at least one plane parallel to the plane perpendicular to the focus line. This embodiment preferably has a layer structure in which the means for hiding a first spectral range and for reflecting at least one Part of the non-hidden spectral range, the means for Detection and motor drives in different layers are arranged.
In einer Variante verschieben die motorischen Antriebe die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs über Antriebsstangen oder Antriebsrohre, die vorzugsweise gekröpft sind. Die gekröpfte Ausführung ermöglicht eine Anordnung der Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs in der Nähe der Fokallinie, ohne dass es bei der Anordnung der zugehörigen motorischen Antriebe zu Platzproblemen kommt. In einer bevorzugen Ausgestaltung dienen die Antriebsstangen oder Antriebsrohre gleichzeitig zur Führung. Es können auch reine Führungselemente vorgesehen sein.In In one variant, the motor drives shift the means for Hiding a first spectral range and reflecting at least one Part of the non-hidden spectral range via drive rods or drive tubes, the preferably cranked are. The cranked Execution allows one Arrangement of the means for hiding a first spectral range and for reflection of at least a portion of the non-hidden Spectral range nearby the focal line without it being in the arrangement of the associated motor Drives to space problems comes. In a preferred embodiment serve the drive rods or drive tubes simultaneously for guidance. It can too pure guide elements be provided.
In einer anderen Variante sind Gewindespindeln zur Übertragung der Antriebsenergie vorgesehen.In another variant are threaded spindles for transmitting the drive energy intended.
Vorzugsweise sind die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs derart versetzt angeordnet, dass eine Kollision ausgeschlossen ist. In ein besonderen Ausführung sind die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs Spiegelblenden. Vorzugsweise sind diese als verspiegelte Halbzylinder ausgebildet, die in die Antriebsrohre einfügbar sind.Preferably, the means for hiding a first spectral range and for reflecting at least a part of the non-hidden spectral range are arranged offset in such a way that a collision is excluded. In a special Embodiment are the means for hiding a first spectral range and for reflecting at least a portion of the non-hidden spectral range mirror apertures. Preferably, these are designed as mirrored half-cylinder, which can be inserted into the drive pipes.
Die Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichs sind vorzugsweise im Bereich der Fokuslinie angeordnet, wodurch eine hohe spektrale Auflösung gewährleistet ist.The Means for hiding a first spectral range and for reflection at least part of the non-hidden spectral range are preferably arranged in the region of the focal line, whereby a high spectral resolution guaranteed is.
Ganz
besonders effizient ist eine Vorrichtung, die 26 Spiegelblenden
In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die Mittel zur Detektion in einem ringförmigen Chassis angeordnet, das vorzugsweise senkrecht zur Rohrachse angeordnete Trägerböden aufweist, an denen die motorischen Antriebe befestigbar sind und das eine Öffnung für den Lichtstrahl aufweist.In a particularly preferred embodiment the means for detection are arranged in an annular chassis, the preferably perpendicular to the tube axis arranged carrier bottoms, to where the motor drives are fastened and that an opening for the light beam having.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:In the drawing of the subject invention is shown schematically and will be described with reference to the figures below, wherein the same acting components are provided with the same reference numerals. there shows:
Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The The invention has been described in relation to a particular embodiment. It is, of course, that changes and modifications performed can be without departing from the scope of the following claims.
- 11
- Lichtquellelight source
- 33
- Laserlaser
- 55
- BeleuchtungslichtstrahlIlluminating light beam
- 77
- HauptstrahlteilerMain beam splitter
- 99
- Spiegelblendenmirror covers
- 1111
- Scanspiegelscanning mirror
- 1313
- Scanoptikscan optics
- 1515
- Tubusoptiktube optical system
- 1717
- Objektivlens
- 1919
- Probesample
- 2121
- DetektionslichtstrahlDetection light beam
- 2323
- Detektionsblendedetection aperture
- 2525
- Vorrichtungcontraption
- 2727
- Anregungsblendeexcitation pinhole
- 2929
- Mittelmedium
- 3131
- Prismaprism
- 3333
- Fokussiermittelfocusing
- 3535
- Fokusliniefocus line
- 3737
- Linsensystemlens system
- 3939
- Mittel zum Ausblenden eines ersten Spektralbereichs und zur Reflexion mindestens eines Teils des nicht ausgeblendeten Spektralbereichsmedium for hiding a first spectral range and for reflection at least part of the non-hidden spectral range
- 4141
- Spiegelblendenmirror covers
- 4343
- motorischer Antriebmotorized drive
- 4545
- Elektromotorelectric motor
- 4747
- Spindeltriebspindle drive
- 4949
- Antriebsstangedrive rod
- 5151
- Führungsplatteguide plate
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- Detektionseinrichtungdetection device
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- Detektordetector
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- Ebenelevel
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- Parallelebeneparallel plane
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- Chassischassis
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- Trägerbodensupport floor
Claims (42)
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Legal Events
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