DE3704239A1

DE3704239A1 - Streifwinkel-mikroskop

Info

Publication number: DE3704239A1
Application number: DE19873704239
Authority: DE
Inventors: Donald W Sting
Original assignee: Spectra Tech Inc
Current assignee: Spectra Tech Inc
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1987-02-11
Publication date: 1987-08-20
Also published as: GB8703398D0; JPS62196615A; GB2186711A; US4810077A; GB2186711B

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System für ein Mikroskop, welches Strahlungsenergie unter Streif winkeln auf eine Oberfläche zu lenken vermag und Strahlungsenergie unter Streifwinkeln von einer Ober fläche zu empfangen vermag.

Viele industrielle und wissenschaftliche Aufgaben, insbesondere spektroskopische Anwendungsfälle, er fordern die Beleuchtung einer Oberfläche dadurch, daß ein Strahlungsenergie-Bündel unter streifenden Auf fallwinkeln auf die Oberfläche fokussiert wird. Der Ausdruck "Streifwinkel" (grazing angle) bedeutet Winkel zwischen 60° und 90° gegenüber einer senkrecht auf der Oberfläche stehenden Linie, d.h. der Flächen normalen. Viele Anwendungsbereiche erfordern außerdem Beobachtungsenergie, die von der Oberfläche unter streifenden Reflexionswinkeln reflektiert wird, und häufig muß eine Oberfläche gleichzeitig unter Streif winkeln beleuchtet und beobachtet werden.

Ein Verfahren zum Beobachten einer Oberfläche mit streifenden Einfall- und Reflexionswinkeln besteht darin, ein Strahlungsenergie-Bündel und einen Detektor mit der Oberfläche auszurichten, so daß die Energie unter streifenden Auffallwinkeln auf die Oberfläche auftrifft und unter streifenden Reflexionswinkeln von der Oberfläche auf den Detektor reflektiert wird. Das geometrische Positionieren einer Lichtquelle, eines Empfängers und der Oberfläche ist jedoch mühselig und in vielen Fällen überhaupt nicht praktikabel.

Ein weiteres Verfahren zum Erhalten von streifenden Einfallwinkeln und Reflexionswinkeln in einem optischen System brauchbarer Größe besteht darin, einen Mehrfach spiegel-Aufbau zu verwenden, um ein einfallendes Ener giebündel so zu krümmen, daß es unter Streifwinkeln auf die Oberfläche auftrifft, indem man das Energie bündel sequentiell mit Hilfe einer Reihe von Spiegeln unter hohem Einfallwinkel zu jedem anderen Spiegel reflektiert. Der Mehrfachspiegel-Aufbau ist jedoch nicht in der Lage, ein scharfes Abbild der Oberfläche zu liefern, da ein Teil des Energiebündels, welches von einem entfernten Punkt zu der Oberfläche läuft, in größerer Nähe der Spiegel starten und einen größe ren Weg bis zu der Oberfläche zurücklegen muß. Die sich daraus ergebende Differenz in den effektiven Brennweiten für unterschiedliche Energiestrahlbereiche erhöht notwendigerweise die Minimal-Fläche, die man zur Erzeugung eines Brennpunkts auf der Oberfläche unter streifenden Winkeln benötigt, so daß das Bild auf der Oberfläche verzerrt wird. Ein Mikroskop mit einem solchen Mehrfachspiegel-Aufbau ist nicht in der Lage, starke Vergrößerungswerte zu liefern, da die geringe Bildqualität aus dem schlechten Brennpunkt an der Oberfläche resultiert.

Die US-PS 21 98 014 beschreibt eine Vergrößerungs vorrichtung mit einem kleinen konvexen Reflektor, der in einen konkaven Spiegel eingebettet ist. Die Spie gelanordnung vermag ein Bild eines Objekts zu er zeugen, das mit Energie beleuchtet wird, welche unter einem gewissen Winkel bezüglich der Objekt-Norma len durch das Objekt hindurchtritt. Die Vergrößerungs vorrichtung sammelt Licht in einem großen Gesichts feld aus einen kleinen Objektbereich oder sammelt Licht aus einem großen Bereich auf der Oberfläche bei schlechter Bildqualität.

Bei dem mikroskopischen Betrachten einer Oberfläche ist die sogenannte Dunkelfeld-Beleuchtung bekannt. Bei dieser Methode wird ein Objekt mit Licht beleuch tet, dessen Einfallwinkel in einem Bereich liegt, während das Licht unter einem Reflexionswinkel be trachtet wird, der in einem anderen Bereich liegt, so daß das spiegelnd von der Objektoberfläche reflek tierte Licht niemals direkt beobachtet wird. Mithin ist das Gesichtsfeld stets "dunkel", ausgenommen das Licht, welches diffus von dem Objekt in das Gesichts feld reflektiert wird. Die Dunkelfeldbeleuchtung sieht daher nicht die gleichzeitige Beleuchtung einer Fläche unter streifenden Einfallwinkeln und die Be obachtung des durch Spiegelung reflektierten Lichts vor.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und eines kompakten optischen Systems zum Beleuchten einer Oberfläche unter streifenden Auffallwinkeln sowie zum Beobachten der Fläche unter streifenden Reflexions winkeln. Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, schafft eine starke Vergrößerung der Oberfläche unter Streifwinkeln, indem ein quali tativ hochstehendes Abbild der Oberfläche erzeugt wird. Außerdem wird erfindungsgemäß das Bild mit einer will kürlich zu wählenden geometrischen Form auf der Ober fläche erzeugt, so daß derjenige Bereich der Ober fläche ausgewählt werden kann, der tatsächlich zu beobachten ist.

Die Erfindung schafft ein Streifwinkel-Mikroskop- Objektiv zum Fokussieren der Strahlungsenergie auf der Oberfläche unter streifenden Winkeln. Das Objektiv enthält einen kleinen, stark konvexen Mittelspiegel, der mit einem größeren, stark konkaven Spiegel ent lang einer optischen Achse angeordnet ist. Ein Strahlungsenergie-Bündel läuft zwischen einem ersten Punkt und dem zentralen konvexen Spiegel entlang einem ersten Abschnitt des optischen Wegs. Die Strahlungs energie wird zwischen dem konvexen mittleren Spiegel und dem konkaven Ringspiegel entlang einem zweiten Abschnitt des optischen Wegs reflektiert. Der konkave Spiegel reflektiert das Strahlungsenergie-Bündel in eine Ortsebene, die vorzugsweise der Objekt-Oberfläche entspricht, entlang einem dritten Abschnitt des optischen Weges mit Streifwinkeln, die 60° bis 90° gegenüber einer Flächennormalen der Ortsebene ent sprechen. Das Strahlungsenergie-Bündel wird vorzugs weise in der Ortsebene fokussiert, um ein Abbild zu erzeugen. Ein Detektor mißt die unter Streifwinkeln von der Oberfläche reflektierte Strahlungsenergie.

Das Streifwinkel-Mikroskop-Objektiv kann außerdem einen zweiten konkaven Spiegel besitzen, der von der Ober fläche unter streifenden Reflexionswinkeln entlang eines vierten Abschnitts des optischen Weges reflek tierte Energie sammelt. Ein zweiter konvexer Spiegel empfängt von dem zweiten konkaven Spiegel entlang einem fünften Abschnitt des optischen Wegs reflektierte Energie und reflektiert die Energie entlang einem sechsten Abschnitt des optischen Weges zu einem Detek tor.

Die Erfindung sieht vor, den Beobachtungsbereich auf der Oberfläche eines Objekts zu maskieren oder auszu blenden, um denjenigen Flächenbereich der Oberfläche auszuwählen, der von dem Detektor gesehen wird. Ent weder die einfallende oder die reflektierte Energie wird an einem entfernten Brennpunkt fern von der Oberfläche fokussiert. Eine Maske, die z.B. vier Messerkanten aufweist, wird bei dem entfernten Brenn punkt positioniert, um Energie aus unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche abzublocken. Vorzugsweise fällt ein zweiter optischer Weg mit dem ersten optischen Weg an dem Verschluß zusammen, so daß die Oberfläche mit einem zweiten Strahlungsenergie-Bündel beleuchtet, beobachtet und maskiert werden kann.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein erster und ein zweiter Auffangspiegel mit halbringförmiger Gestalt und flachen Spiegelflächen vorgesehen, die aus gleichen Hälften eines Ringsegments eines flachen Spiegels gebildet sind. Der erste und der zweite konvexe Spiegel sind einstückig ausge bildet, indem sie eine gemeinsam verspiegelte Fläche teilen und einen kleinen Mittelspiegel darstellen. In ähnlicher Weise sind der erste und der zweite kon kave Spiegel einstückig ausgebildet, indem sie eine gemeinsam verspiegelte Fläche teilen und einen konkaven Ringspiegel bilden, der um den Mittelspiegel herum angeordnet ist. Der erste Auffangspiegel reflektiert einfallende Strahlungsenergie auf den ersten konvexen Spiegel entlang dem ersten Abschnitt des optischen Wegs. Die Strahlungsenergie durchläuft den ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Abschnitt des optischen Wegs bis zu dem zweiten Auf fangspiegel. Ein Detektor empfängt die entlang dem optischen Weg reflektierte Strahlungsenergie von dem zweiten Auffangspiegel.

Das erfindungsgemäße Streifwinkel-Mikroskop erzielt eine hohe Bildqualität der Objektoberfläche bei Streifwinkeln (Glanzwinkeln) von 60° bis 65° bei einem Vergrößerungsfaktor von 150. Es können auch Streifwinkel von 90° oder nahezu 90° verwendet werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Skizze einer opti schen Apparatur nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Streifwinkel-Mikroskop-Objektivs,

Fig. 2 ein Seitenprofil der in Fig. 1 ge zeigten Auffangspiegel, und

Fig. 3 eine Skizze einer Ausführungsform der Erfindung, die das Maskieren und visuelle Betrachten und das Maskieren des auf einer Objektoberfläche er zeugten Bildes gestattet.

Gemäß Fig. 1 läuft ein von einer Quelle 2 ausgegebener Lichtstrahl als Strahlungsenergie-Bündel 1 a entlang einem optischen Weg, indem das Bündel zuerst von einer flachen Spiegelfläche 10 a eines ersten Auffang spiegels 10 reflektiert wird. Ein erster konvexer Spiegel 15 eines Mittelspiegels 20 reflektiert von dem Auffangspiegel 10 kommende Strahlungsenergie auf einen ersten konkaven Spiegel 25 eines Ringspiegels 30 entlang einem ersten Abschnitt 1 a des optischen Wegs. Der erste konvexe Spiegel 15 ist ausreichend konvex, um die von dem ersten konvexen Spiegel 15 reflektierte Energie entlang einem zweiten Abschnitt 1 b des opti schen Weges zwischen dem ersten konvexen Spiegel 15 und dem ersten konkaven Spiegel 25 abzulenken. Der erste konkave Spiegel 25 ist ausreichend konkav, um das Strahlungsenergie-Bündel von dem Mittelspiegel 20 zu fokussieren und ein Bild um einen Oberflächenpunkt 38 auf der Ortsfläche 39 entsprechend einem Primär- Brennpunkt auf einer Objektoberfläche 40 zu bilden, wobei die Strahlungsenergie entlang einem dritten Abschnitt 1 c des optischen Weges läuft. Die Spiegel 15 und 25 besitzen sphärische Krümmungen, die um einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt 110 zentriert sind. Kein Punkt des Spiegels 15 teilt einen Radius gemein sam mit dem Spiegel 25.

Ein zweiter konkaver Spiegel 55 sammelt von der Orts ebene 39 der Objektoberfläche 40 entlang einem vierten Abschnitt 1 d des optischen Weges reflektierte Strahlungsenergie. Der zweite konkave Spiegel 55 ist vorzugsweise einstückig mit dem ersten konkaven Spiegel 25 ausgebildet, um eine gemeinsame Spiegel fläche eines Ringspiegels 30 zu bilden. Die Strah lungsenergie wird von dem zweiten konkaven Spiegel 55 über einen fünften Abschnitt 1 d des optischen Weges auf einen zweiten konvexen Spiegel 65 gerichtet. Der zweite konvexe Spiegel 65 ist vorzugsweise einstückig mit dem ersten konvexen Spiegel 15 gebildet, so daß diese beiden Spiegel eine gemeinsame verspiegelte Oberfläche des Mittelspiegels 20 darstellen. Die Spiegel 25 und 65 besitzen sphärische Krümmung, die um einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt 110 zentriert ist, und sie sind so angeordnet, daß kein Punkt auf dem Spiegel 65 einen gemeinsamen Radius mit dem Spie gel 55 hat. Der zweite konvexe Spiegel 65 ist aus reichend konvex, um die reflektierte Energie zu veran lassen, entlang einem sechsten Abschnitt 1 f des optischen Weges zu konvergieren. Ein zweiter Auffang spiegel 70 besitzt einen flachen Spiegel 70 a, der den konvergierenden Strahl von dem zweiten konvexen Spiegel 65 reflektierter Energie 1 f auf den Detektor 3 lenkt, der den optischen Weg abschließt.

Es ist wichtig, daß der konkave Ringspiegel 30 sich hinter den zwei Spiegelflächen des zentralen konvexen Spiegels 20 erstreckt, damit Energie von und zu der Ortsebene 39 des Objekts 40 unter streifenden Winkeln reflektiert werden kann. Die Spiegelflächen 25 und 55 des Spiegels 20 liegen bei größeren Streifwinkeln dichter an der Ortsebene und berühren die Ortsebene bei einem Streifwinkel von 90°. Bei großen Streif winkeln jedoch kann die Oberfläche das Bild vignettie ren, wenn der von dem Energiebündel verfolgte optische Weg zu dicht an der Oberfläche liegt. Außerdem vignettieren Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche ent lang dem optischen Weg das Bild der Energiequelle bei Streifwinkeln von angenähert 90° und setzen dem maxi malen Streifwinkel somit eine praktische Grenze.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Spiegel flächen an den konkaven und konvexen Spiegeln effektiv konzentrisch bezüglich eines gemeinsamen Krümmungs mittelpunkts. Ein gemeinsamer Krümmungsmittelpunkt stellt im Idealfall sicher, daß das Bild frei von sphärischer Aberration ist, die normalerweise die Hauptstörung in einem optischen System mit sphärischen Optikteilen ist. Mithin bedeutet der Ausdruck "effek tiv konzentrisch bezüglich des Krümmungsmittelpunkts", daß die Spiegelflächen in einem Annäherungsmaß kon zentrisch sind, welches der relativen Bedeutung der sphärischen Aberration in Bezug auf eine spezielle Auslegung der Optik entspricht. Allerdings können Störungen niedrigerer Ordnung, z.B. Koma, bei einer speziellen Optik größerer Bedeutung erlangen und es notwendig machen, die Spiegel geringfügig gegenüber einem gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt zu versetzen oder überhaupt auf konzentrische Optikteile zu ver zichten. Jegliche sphärische Aberration läßt sich aber auf andere Weise reduzieren, wie unten näher erläutert wird.

Wie Fig. 1 zeigt, reflektieren die Auffangspiegel 10 und 70 reflektierte Strahlungsenergie zwischen ledig lich einem äußeren ringförmigen Bereich des zentralen Spiegels 20, damit jegliche Verzerrung der Bild qualität, verursacht durch Ungenauigkeiten der sphä rischen Spiegel, minimiert werden. Die nicht genutzten Abschnitte des Strahlungsenergie-Bündels werden von einer (nicht gezeigten) Energieblende absorbiert. Man sieht, daß die Bildqualität verschlechtert werden kann, wenn sich ein Auffangspiegel in der Nähe von irgendeinem Brennpunkt innerhalb des optischen Weges befindet, da das Ausmaß, bis zu dem der Auffangspiegel das Bild vignettiert, zunimmt, wenn die Auffangspiegel in die Nähe eines Brennpunkts kommen. Somit sind beide Auffangspiegel vorzugsweise fern von dem Brennpunkt in der Ortsebene sowie fern von jeglichem Brennpunkt fern von der Ortsebene entlang dem optischen Weg ange ordnet. Der effektive Abstand der Auffangspiegel von einem Brennpunkt läßt sich dadurch erhöhen, daß man bei 10 a und bei 20 a eine konkave Spiegelfläche anord net. Allerdings ist die dadurch erhaltene Verbesserung der Bildqualität marginal und wird zumindest teilweise zunichte gemacht durch die Verschlechterung der Bild qualität, die sich aus Aberrationen ergibt, die durch komplexere optische Elemente eingeführt werden. Außer dem entstehen durch die Herstellung und das Ausrichten konkaver Auffangspiegel zusätzliche Kosten. Daher ist hier vorzugsweise jeder der Auffangspiegel ein Spiegel mit planer Spiegelfläche. Es sei allerdings angemerkt, daß jeder Auffangspiegel ersetzt werden könnte durch einen herkömmlichen Strahlaufspalter, z.B. durch einen teilweise versilberten Spiegel.

Die Form des ersten Auffangspiegels 10 ist besonders wichtig für die Fokussierung des in die Ortsebene 39 des Objekts 40 einfallenden Energiebündels. Die voll ständige Hälfte des eintreffenden Strahlenbündels 1 a könnte auf den Mittelspiegel 20 gelenkt werden. Wie oben allerdings bemerkt wurde, könnte dann der Ein gangsstrahl 1 a nicht mit den sphärischen Spiegeln 15 und 25 nach der bevorzugten Ausführungsform unter streifenden Winkeln auf die Ortsebene 39 fokussiert werden. Selbst wenn keine konzentrischen Spiegel flächen verwendet werden, macht es die vorliegende Er findung überflüssig, teuere, kleinbemessene Spiegel zu verwenden, die eine komplexe Krümmung aufweisen, indem eine Hälfte eines ringförmigen Abschnitts eines ebenen Spiegels verwendet wird, um ein ringförmiges Halbsegment des Eingangs-Bündels 1 a auszuwählen. Dadurch kann der Auffangspiegel 10 die optische Verzerrung dadurch minimieren, daß lediglich derjenige Teil des einfallenden Strahlenbündels 1 a auf die Ortsebene 39 gelenkt wird, den die sphärischen Spiegel 15 und 25 genau fokussieren können. Die halbring förmige Gestalt der Auffangspiegel ist besonders wirk sam bei der Herabsetzung der sphärischen Aberration, wie sie z.B. entsteht, wenn nicht-konzentrische Spie gelflächen auf dem mittleren Spiegel und einem ring förmigen Spiegel verwendet werden.

Der unbenutzte Teil des mittleren Spiegels 20 kann mit einer Bohrung versehen sein, um einen Durchgang für die bei geringer Vergrößerung erfolgende Be trachtung der Ortsebene 39 des Objekts 40 mit Hilfe eines Okulars 80 zu schaffen. Das in Fig. 1 gezeigte optische System ist bezüglich einer optischen Achse 100 ausgerichtet. Das Okular 80 ist ausgerichtet mit der Achse 100, um die Ortsebene 39 durch die Öffnung 85 des mittleren Spiegels 20 zu betrachten, so daß man ein Mittel zum Betrachten des Objekts 40 bei niedriger Vergrößerung zur Verfügung hat. Das Okular 80 ist besonders dann nützlich, wenn es darum geht, die Oberfläche bei niedriger Vergrößerung zu positio nieren und angenähert denjenigen Bereich zu be stimmen, der durch das Energiebündel 1 auf der Ober fläche zu beleuchten ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Erzeugung eines qualitativ hochstehenden Bildes auf der Qrtsebe ne 39. Beispielsweise ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, die Oberfläche eines Objekts mit 150-facher Vergrößerung bei Streifwinkeln zwischen 60° und 85° zu beobachten. Besonders bedeutsam für spektroskopi sche Anwendungen ist, daß die Erfindung in der Lage ist, Energie auf die Ortsebene bei Streifwinkeln von mehr als 70° zu lenken oder Energie bei solchen Winkeln von der Ortsebene zu empfangen.

Der Wirkungsgrad des Streifwinkel-Mikroskops wird normalerweise maximal, wenn der Einfallwinkel β dem Reflexionswinkel Φ gleicht, da die meisten Ober flächen bei streifenden Einfallwinkeln Spiegel reflexion aufweisen. Bei der bevorzugten Ausführungs form werden Einfall- und Reflexionswinkel durch die Größe der Auffangspiegelflächen 10 a und 70 a gesteuert. Ein Seitenprofil eines Auffangspiegels ist in Fig. 2 gezeigt. Allerdings müssen die Winkel, unter denen die Energie auf die Oberfläche auftrifft, nicht den jenigen Winkeln entsprechen, unter denen die reflek tierte Energie erfaßt wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Er findung ist deshalb bevorzugt, weil die Strahlungs energie sowohl unter Streifwinkeln auf die Oberfläche auftrifft, von der Oberfläche gespiegelt reflektiert wird und von der Oberfläche unter Streifwinkeln ge sammelt wird. Allerdings ist zu beachten, daß das in Fig. 1 gezeigte optische System eine Symmetrie be züglich der optischen Achse 100 aufweist, die kenn zeichnend ist für die Umkehrbarkeit des optischen Weges. Beispielsweise könnte jegliche Energie, die von der Ortsebene 39 unter Streifwinkeln emittiert wird, mit Hilfe der Spiegel 55 und 65 beobachtet werden, ohne daß die Spiegel 15 und 25 eine Beleuch tung liefern. In ähnlicher Weise könnte die Ober fläche von den Spiegeln 15 und 25 beleuchtet werden und direkt unter den Streifwinkeln betrachtet werden. Die bevorzugte Ausführungsform gestattet das gleich zeitige Beleuchten und Beobachten der Ortsebenen 39 des Objekts 40 mit lediglich einem Satz von Spiegeln 15, 25 oder 55, 65, indem diejenige Energie beobachtet wird, die unter Streifwinkeln entlang dem optischen Weg der einfallenden Strahlungsenergie zurückreflektiert wird. In ähnlicher Weise läßt sich die Konvergenz oder Divergenz der Strahlungsenergie entlang dem optischen Weg ändern, um das optische System für spezielle Anwendungszwecke einzurichten.

Fig. 3 zeigt die Erfindung in Verbindung mit einem "Seitenbrennpunkt"-Spektrometer, hier speziell in Verbindung mit einem von der Firma Perkin Elmer Corp. hergestellten Spektrometer "Model 1800". Ein Emitter 2 und ein Detektor 3 stellen den Emitter bzw. den Detektor des Spektrometers dar. Ein Spiegel 152 be findet sich an der Seite der Kammer am Anfangsbrenn punkt 150 des Eingangs-Energiebündels 1. Ebene Spiegel 154 und 158 und ein konvergierender Spiegel 156 sind so angeordnet, daß das einfallende Energiestrahlbün del an einem entfernten Brennpunkt 160 fokussiert wird. Ein ebener Spiegel 162 reflektiert das diver gierende Energiebündel von dem entfernten Brennpunkt 160 zu einem Auffangspiegel 10. Der Auffangspiegel 10 lenkt den einfallenden Energiestrahl als divergieren den Strahl auf den Spiegel 20.

Ein Spiegel 168 reflektiert einen konvergierenden Strahl vom Spiegel 20 und vom Auffangspiegel 70 reflektierter Energie zu einem entfernten Brennpunkt 170. Ein Spiegel 172 reflektiert den divergierenden Strahl vom entfernten Brennpunkt 170 auf einen kon kaven Spiegel 174. Die Konvergenz des Spiegels 174 ist so gewählt, daß in Verbindung mit einem flachen Spiegel 176 der divergierende Energiestrahl von dem entfernten Brennpunkt 170 erneut in einem entfernten Brennpunkt 180 fokussiert wird. Der entfernte Brenn punkt 180 ist bezüglich des Spiegels 182 äquidistant mit dem Brennpunkt 150, so daß der Detektor 3 ein verzerrungsfreies Bild der Oberfläche empfängt.

Der optische Aufbau nach Fig. 3 ist besonders vorteil haft für die Spektroskopie. Beispielsweise kann das durch die Spiegel 20 und 30 gebildete Streifwinkel- Mikroskop-Objektiv mit willkürlich gewähltem Abstand bezüglich der Spiegel 152 und 182 positioniert werden, um einen einfachen Zugriff zu der Oberfläche zu haben.

Die Oberfläche des Objekts 40 kann mit sichtbarem Licht separat beleuchtet werden. Ein Verfahren zum Beleuchten der Oberfläche besteht darin, die Weg- Umkehrbarkeit gemäß der vorliegenden Erfindung dazu auszunutzen, lediglich Strahlungsenergie zu beobachten, die unter Streifwinkeln zurückreflektiert wird. In den optischen Weg wird ein Strahlaufspalter einge führt, so daß sichtbare Strahlungsenergie die Ober fläche erreicht. Ein Teil der Strahlungsenergie, die von der Oberfläche zurückgeworfen wird, durchläuft den Strahlaufspalter und kann beobachtet werden. Das Betrachten lediglich der unter Streifwinkeln zurück geworfenen Strahlungsenergie macht nur Unregelmäßig keiten in der Oberfläche sichtbar, die die Strahlungs energie, welche auf die Ortsebene auftrifft, nicht spiegelnd reflektieren. Solche Oberflächen-Unregel mäßigkeiten sind häufig Oberflächen-Merkmale besonderen Interesses.

Bei den meisten Anwendungsfällen jedoch ist die Menge der zurückgeworfenen Strahlungsenergie zu gering, als daß sich das ergebende Bild stark genug wäre für ein exaktes Positionieren des Objekts. Dementsprechend wird nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sichtbare Strahlungsenergie betrachtet, die gespiegelt von der Oberfläche reflektiert wird. Gemäß Fig. 3 wird das von einer Lichtquelle 190 abgegebene Licht von einem Objektiv 192 auf einen teilweise ver silberten Spiegel 194 fokussiert, der sich in den ersten Abschnitt des optischen Wegs bewegen läßt. Die einfallende Strahlungsenergie, die man normalerweise in dem ersten Abschnitt des optischen Weges findet, wird durch einen Verschluß 201 blockiert. Das Objektiv 192 konvergiert vorzugsweise die sichtbare Strahlungs energie so, daß dies der Konvergenz der einfallenden Strahlung an der Stelle entlang dem ersten Abschnitt des optischen Weges entspricht, die von dem Spiegel 194 eingenommen wird. Der Spiegel 194 reflektiert sichtbares Licht auf die Spiegel 162 und 10. Die in der Ortsebene unter Streifwinkeln gespiegelt reflektierte Strahlungsenergie gelangt von dem Auf fangspiegel 70 über den flachen Spiegel 196 zum Okular 198. Somit läßt sich das auf der Oberfläche erzeugte Bild mit starker Vergrößerung visuell be trachten.

Die Erfindung ermöglicht das Beseitigen eines Teils des Strahlungsenergie-Bündels, das von dem Detektor 7 empfangen wird, so daß das in der Ortsebene 39 er zeugte Bild in seiner Form gestaltet werden kann. Dem Bild kann praktisch jede beliebige geometrische Form gegeben werden. Gemäß Fig. 3 fokussiert ein konkaver Spiegel 156 den auffallenden Energiestrahl an dem entfernten Brennpunkt 160. Ein Maskier- oder Ausblend-Verschluß 200 umfaßt vier Messerkanten 200 a bis 200 d, die an dem entfernten Brennpunkt 160 eine Öffnung bilden. Die geometrische Form des Bildes in der Ortsebene 39 entspricht einem Abbild an dem ent fernten Brennpunkt 160, da die Spiegel 20 und 60 das Bild von dem entfernten Brennpunkt auf die Orts ebene zurück-fokussieren.

Der Auffangspiegel 10 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von besonderem Interesse. Fig. 3 zeigt die Verwendung eines reflektierenden strahlaufspaltendem Objektivs bei der Maskierung des Bildes an dem ent fernten Brennpunkt 160 und der Fokussierung des ent fernten Bildes in der Ortsebene 39. Ein Teil des von dem entfernten Brennpunkt 160 einfallenden Ener giebündels, der dem halbringförmigen reflektierenden Oberflächenbereich des Auffangspiegels 10 entspricht, wird in Richtung auf die Ortsebene 39 gelenkt. Das Vorhandensein des Spiegels 10 in dem optischen Weg vignettiert das in der Ortsebene 39 erzeugte Bild nicht und beeinträchtigt das Bild auch nicht ander weitig, solange der Auffangspiegel entfernt von dem fernen Brennpunkt 160 oder dem Primär-Brennpunkt 38 angeordnet ist, wie oben erläutert wurde. Mithin umfaßt das Bündel von Strahlungsenergie, welches den Spiegel 20 erreicht, ein verzerrungsfreies Abbild des an dem entfernten Brennpunkt 160 erzeugten Bildes. Die Spiegel 20 und 30 fungieren in Verbindung mit dem Spiegel 10 als reflektierendes strahlaufspaltendes Objektiv zum Zurück-Fokussieren des Bildes an dem entfernten Brennpunkt 160 auf die Ortsebene 39. Das reflektierende strahlaufspaltende Objektiv nach Fig. 1 unterscheidet sich von dem herkömmlichen strahlaufspaltenden Objektiv aber darin, daß die reflektierende Oberfläche des konkaven Spiegels 30, die zum Reflektieren der Strahlungsenergie verwendet wird, unter dem konvexen Spiegel 20 liegt.

Die Maske 200 ermöglicht es, lediglich denjenigen Teil der Oberfläche zu betrachten, der eine besondere mikroskopische Form hat. Dies kann z.B. erforderlich sein bei der mit hoher Vergrößerung erfolgenden Spektrofotometrie von Mikrofaserstoffen. Außerdem kann die Maske jegliche geometrische Form annehmen, z.B. Kreisform besitzen und aus einer kreisförmigen Membrane bestehen. Die Maske 200 sollte an irgend einem entfernten Brennpunkt in dem optischen Weg positioniert sein, entweder vor oder nach der Ober fläche, z.B. an dem entfernten Brennpunkt 150, 170 oder 180. Die Erwägungen bei der Maskierung oder Aus blendung von Strahlungsenergie an irgendeinem anderen entfernten Brennpunkt gehen aus der obigen Diskussion hervor.

Das in Fig. 3 gezeigte Streifwinkel-Mikroskop arbeitet wie folgt: zuerst wird die Oberfläche 39 des Objekts 40 in der Ortsebene 39 positioniert. Eine Betrach tungsfläche der Oberfläche des Objekts wird unter geringer Vergrößerung mit Hilfe des Okulars 80 (Fig. 1) ausgewählt. Die genaue Betrachtung des Beobachtungsbereichs wird dann unter starker Ver größerung mit Hilfe des Okulars 198 ausgewählt. Schließlich wird die geometrische Form der Beobach tungsfläche durch die Maske 200 bestimmt. Der Spiegel 196 wird aus dem optischen Weg herausgenommen, und der Spiegel 172 wird in den optischen Weg hineingebracht. Außerdem wird der Verschluß 201 aus dem optischen Weg entfernt, so daß die Energiequelle und der Empfänger 3 des Spektrofotometers einen ungehinderten Zugang zu der Objektoberfläche haben. Vorzugsweise besitzt das Streifwinkel-Mikroskop keinen Einfluß auf das optische Leistungsvermögen des Spektrofotometers. Ein Streifwinkel-Spektrum der Objektoberfläche läßt sich dann mit Hilfe des Spektrofotometers erhalten.

Claims

1. Optisches System zum Bestimmen eines optischen Weges eines Strahlungsenergie-Bündels zwischen einem ersten Fernpunkt und einem Oberflächenpunkt in einer Ortsebene, wobei der erste Fernpunkt von der Ortsebene entfernt ist, mit einem ersten konvexen Spiegel (15) und einem ersten konkaven Spiegel (25), der dem konvexen Spiegel gegenüber liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Weg einen ersten (1 a), einen zweiten (1 b) und einen dritten Abschnitt (1 c) enthält, von denen sich der erste Abschnitt nach dem ersten konvexen Spiegel (15) entlang einem ersten Teil des optischen Weges, der zweite Abschnitt zwischen dem ersten konvexen Spiegel (15) und dem ersten konkaven Spiegel (25) und der dritte Abschnitt zwischen dem ersten konkaven Spiegel (25) und dem Oberflächenpunkt auf der Ortsebene, entlang einem dritten Teil des optischen Weges erstreckt, daß der dritte Abschnitt (1 c) des optischen Weges bei Streif winkeln zwischen 60° und 90° bezüglich einer zur Ortsebene (39) normalen Linie liegt, und daß Mittel vorgesehen sind zum Aufnehmen von unter Streifwinkeln von dem Oberflächenpunkt der Ortsebene (39) reflektier ter Strahlungsenergie.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsenergie-Bündel erzeugt wird durch eine an einer von der Ortsebene (39) entfernten Stelle ange ordnete Emissionseinrichtung (2) und entlang dem ersten Abschnitt des optischen Weges auf den ersten konvexen Spiegel (15) gerichtet wird, damit es den Oberflächenpunkt in der Ortsebene (39) über den zweiten und den dritten Abschnitt des optischen Weges erreicht, und daß die Mittel zum Aufnehmen der reflektierten Strahlungsenergie Mittel enthalten, die diejenige Strahlungsenergie aufnehmen, die von dem Oberflächenpunkt der Ortsebene entlang dem dritten, dem zweiten und dem ersten Abschnitt des optischen Weges zu dem ersten konkaven Spiegel zurückreflektiert wird.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsenergie-Bündel durch eine Energiequelle erzeugt wird, die sich an einer von der Ortsebene fernen Stelle befindet, daß das Strahlungsenergie- Bündel unter Streifwinkeln von einer von der Ortsebene fernen Stelle auf die Oberfläche gerichtet wird, und daß die Mittel zum Aufnehmen reflektierter Strahlungs energie Mittel aufweisen zum Lenken der reflektierten Strahlungsenergie auf den ersten konkaven Spiegel, so daß sich die reflektierte Energie entlang dem dritten, dem zweiten bzw. dem ersten Abschnitt des optischen Weges fortpflanzt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strah lungsenergie-Bündel durch eine Energiequelle erzeugt wird, die sich an einer von der Ortsebene entfernten Stelle befindet, und daß das Bündel derart auf den ersten konvexen Spiegel gelenkt wird, daß es den Ober flächenpunkt der Ortsebene über dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Abschnitt des optischen Weges unter Streifwinkeln erreicht.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter konkaver Spiegel (55), der dem ersten konkaven Spiegel (25) zugewandt ist, vorgesehen ist, daß ein zweiter konvexer Spiegel (65) vorgesehen ist, der dem ersten konvexen Spiegel zugewandt ist, und daß der optische Weg einen vierten, einen fünften und einen sechsten Abschnitt (1 d, 1 e, 1 f) enthält, von denen sich der vierte optische Abschnitt vom Oberflächenpunkt der Ortsebene zu dem zweiten konkaven Spiegel entlang einem vierten Teil des optischen Weges unter Streif winkeln bezügliche der Normalen der Ortsebene er streckt, sich der fünfte optische Abschnitt von dem zweiten konkaven Spiegel zu dem zweiten konvexen Spiegel erstreckt, und sich der sechste Abschnitt von dem zweiten konvexen Spiegel zu den Aufnahmemitteln erstreckt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufnehmen der reflektierten Strahlungsenergie einen Detektor umfassen, der auf den Spektral-Anteil der reflektierten Strahlungsenergie anspricht.

7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konkave Spiegel (25) einstückig mit dem zweiten konkaven Spiegel (55) ausgebildet ist, und daß der erste konvexe Spiegel (15) einstückig mit dem zweiten konvexen Spiegel (65) ausgebildet ist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streif winkel zwischen 60° und 85° liegen.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streif winkel größer als 70° sind.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine optische Achse, die mit der Flächennormalen der Ortsebene zu sammenfällt und durch den Objektpunkt verläuft, eine Einrichtung zum Einleiten des Strahlungsenergie- Bündels unter einem von Null verschiedenen Winkel be züglich der Flächennormalen und der optischen Achse, und einen Auffangspiegel, der das Strahlungsenergie- Bündel teilt und den ersten Abschnitt des optischen Weges bildet, der parallel zu der optischen Achse verläuft.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffang spiegel (10 a) eine flache Spiegelfläche besitzt.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Flächennormalen der Ortsebene eine optische Achse zusammenfällt, die sich durch den Objektpunkt er streckt, um den herum der erste und der zweite kon kave Spiegel sowie der erste und der zweite konvexe Spiegel angeordnet sind, Mittel zum Zuführen des Strahlungsenergie-Bündels unter einem von Null ver schiedenen Winkel bezüglich der Flächennormalen zu der optischen Achse, daß ein erster Auffangspiegel so positioniert ist, daß er das Strahlungsenergie- Bündel teilt und den ersten Abschnitt des optischen Weges bildet, welcher parallel zu der optischen Achse verläuft, und daß ein zweiter Auffangspiegel die von dem zweiten konvexen Spiegel entlang dem sechsten Abschnitt des optischen Weges unter einem von Null verschiedenen Winkel bezüglich der optischen Achse empfangene, reflektierte Strahlungsenergie reflektiert.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite konvexe Spiegel jeweils eine halbring förmige Spiegelfläche aufweisen, und daß der erste und der zweite Auffangspiegel jeweils eine halbring förmige Spiegelfläche (10 a, 70 a) besitzen, deren Fläche der Spiegelfläche des ersten bzw. des zweiten konvexen Spiegels entlang dem ersten bzw. dem sechsten Abschnitt des optischen Weges entsprechen.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Auffangspiegel eine konkave Krümmung besitzen.

15. Svstem insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem ersten und dem zweiten konvexen Spiegel und entlang der optischen Achse ein Durchgang be findet und daß sich in der optischen Achse ein Okular befindet, welches die Beobachtung der Fläche durch den Durchgang ermöglicht.

16. System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch einen zweiten optischen Weg, Mittel zum Lenken eines zweiten Strahlungsenergie-Bündels auf den Oberflächenpunkt der Ortsebene entlang dem optischen Weg, und ein Okular an dem zweiten optischen Weg, angeordnet zum Betrachten mindestens eines Teils der durch das zweite Strahlungsenergie-Bündel beleuchteten Fläche.

17. System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch Mittel zum Er zeugen eines Bildes auf der Ortsfläche, wobei das Bild um den Oberflächenpunkt zentriert ist, Mittel zum Erzeugen eines fernen Bildes an einem entfernten Brennpunkt, der von der Ortsebene entfernt ist, und Mittel zum Maskieren des fernen Bildes an dem ent fernten Brennpunkt.

18. System nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen zweiten optischen Weg, Mittel zum Lenken eines zweiten Strahlungsenergie-Bündels auf den Oberflächenpunkt der Ortsebene entlang dem optischen Weg, und ein Okular an dem zweiten optischen Weg, angeordnet zum Betrachten mindestens eines Teils der durch das zweite Strahlungsenergie-Bündel beleuchteten Ober fläche.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite optische Weg einen Fern-Brennpunkt aufweist, der fern von der Ortsebene liegt und sowohl mit dem ent fernten Brennpunkt als auch mit der Maskierein richtung zusammenfällt.

20. System nach Anspruch 4 oder einem der folgen den, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite konkave Spiegel jeweils eine sphärische Krümmung mit einem Krümmungsradius um einen Krümmungsmittelpunkt aufweisen, und daß der erste und der zweite konvexe Spiegel jeweils eine sphärische Krümmung mit einem praktisch um den Krümmungsmittelpunkt verlaufenden Krümmungsradius aufweisen, so daß die konkaven und die konvexen Spiegel praktisch konzentrisch bezüglich des Krümmungs mittelpunkts sind.

21. Verfahren zum Übertragen eines Strahlungsenergie- Bündels entlang einem optischen Weg zwischen einem ersten entfernten Punkt und einem Oberflächenpunkt auf einer Ortsebene, wobei der erste entfernte Punkt fern von der Ortsebene liegt, gekennzeichnet durch

a) Übertragen des Strahlungsenergie-Bündels zwischen dem ersten entfernten Punkt und einer ersten stark konvexen Spiegelfläche entlang einem ersten Abschnitt des optischen Weges;
b) Übertragen des Strahlungsenergie-Bündels zwischen der ersten stark konvexen Spiegelfläche und einer ersten stark konkaven Spiegelfläche entlang einem zweiten Abschnitt des optischen Weges; und
c) Übertragen des Strahlungsenergie-Bündels zwischen der ersten stark konkaven Spiegelfläche und dem Oberflächenpunkt der Ortsebene entlang einem dritten Abschnitt des optischen Weges, wobei der dritte Abschnitt des optischen Weges in Bezug auf eine senkrecht auf der Ortsebene stehende Linie Streifwinkel zwischen 60° und 90° einnimmt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch

a) Emittieren des Strahlungsenergie-Bündels an einer Stelle, die entfernt von der Ortsebene liegt, auf die erste stark konvexe Spiegelfläche entlang dem ersten Abschnitt des optischen Weges; und
b) Zurückreflektieren von Strahlungsenergie von dem Oberflächenpunkt der Ortsebene zu der ersten stark konkaven Spiegelfläche entlang dem dritten Abschnitt des optischen Weges.

23. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Lenken des Strahlungsenergie-Bündels von einer von der Ortsebene entfernten Stelle unter Streif winkeln auf die Oberfläche; und
b) Lenken von dem Oberflächenpunkt der Ortsebene unter Streifwinkeln auf die erste stark konkave Spiegelfläche reflektierter Strahlungsenergie ent lang dem dritten Abschnitt des optischen Weges.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch

a) Emittieren des Strahlungsenergie-Bündels an einer von der Ortsebene entfernten Stelle entlang dem ersten Abschnitt des optischen Weges zu der ersten stark konvexen Spiegelfläche; und
b) Erfassen von von der Oberfläche unter Streifwinkeln reflektierter Strahlungsenergie.

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem das Erfassen der reflektierten Strahlungsenergie folgende Schritte umfaßt:

a) Lenken der von dem Oberflächenpunkt der Ortsebene reflektierten Strahlungsenergie auf eine zweite stark konkave Spiegelfläche entlang einem vierten Abschnitt des optischen Weges;
b) Lenken der von der zweiten stark konkaven Spiegel fläche reflektierten Strahlungsenergie entlang einem fünften Abschnitt des optischen Weges auf eine zweite stark konvexe Spiegelfläche; und
c) Lenken der von der zweiten stark konvexen Spiegel fläche reflektierten Strahlungsenergie entlang einem sechsten Abschnitt des optischen Weges auf einen Detektor.

26. Optisches System zum Erzeugen eines Bildes einer mikroskopischen Fläche auf einer Ortsebene, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Lenken eines Strahlungsenergie- Bündels entlang eines optischen Weges, der sich zwischen einer Strahlungsenergie-Quelle, der Ortsebene und einem Detektor für Strahlungsenergie erstreckt,
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Bildes an einem Primär-Brennpunkt in der Ortsebene, indem das Strah lungsenergie-Bündel unter streifenden Auffallwinkeln auf die Ortsebene gerichtet wird, wobei die streifen den Winkel zwischen 60° und 90° in Bezug auf eine zur Ortsebene senkrechte Linie liegen,
eine Einrichtung zum Lenken des Strahlungsenergie- Bündels von dem Primär-Brennpunkt entlang dem optischen Weg unter streifenden Reflexionswinkeln, die zwischen 60° und 90° bezüglich einer senkrecht auf der Orts ebene stehenden Linie liegen, auf den Detektor,
eine Einrichtung zum Formen des Bildes zu einer vorbe stimmten geometrischen Form auf der Ortsebene, wobei die Einrichtung Mittel aufweist zum Erzeugen des Bil des an zumindest einem entfernten Brennpunkt entlang dem optischen Weg an einer Stelle, die von Ortsebene entfernt ist, sowie Mittel zum Maskieren eines Teils des Strahlungsenergie-Bündels von dem optischen Weg an dem entfernten Brennpunkt enthält, und
eine Einrichtung zum visuellen Betrachten der vorbe stimmten geometrischen Form in der Ortsebene entlang einem Beobachtungsweg, der mit dem optischen Weg zumindest durch den entfernten Brennpunkt und den primär-Brennpunkt zusammenfällt.

27. System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der ent fernte Brennpunkt und die Einrichtung zum Maskieren des Teils des Strahlungsenergie-Bündels sich zwischen der Strahlungsenergie-Quelle und der Ortsebene be finden, so daß der Teil des Strahlungsenergie-Bündels beseitigt wird, bevor der Energie-Bündel die Orts ebene erreicht.

28. System nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine sichtbares Licht abgebende Lichtquelle und eine Einrichtung zum Bilden des Beobachtungsweges von der Lichtquelle zu der Beobachtungseinrichtung durch den entfernten Brennpunkt und den Primär-Brennpunkt, so daß die Beobachtungseinrichtung sichtbares Licht von der vor bestimmten geometrischen Form in der Ortsebene empfängt.

29. System nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch einen Auffang spiegel, der entlang dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und der Ortsebene angeordnet ist, um einen Teil des Strahlungsenergie-Bündels, das von der Licht quelle kommt und zur Ortsebene läuft, zu reflektieren, wobei der Auffangspiegel entfernt von jedem Brenn punkt in dem optischen System angeordnet ist, damit das Bild nicht vignettiert wird.

30. System nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch einen konvexen Mittelspiegel, der den von dem Auffangspiegel kommen den Anteil des Strahlungsenergie-Bündels aufnimmt, und einen konkaven Ringspiegel, der den Anteil des Strahlungsenergie-Bündels von dem konkaven Mittelspie gel empfängt und ihn unter Streifwinkeln auf die Ober fläche des Objekts fokussiert, wobei nichts von dem konkaven Ringspiegel, der den Strahlungsenergie-Bündel reflektiert, zwischen dem konvexen Ringspiegel und dem Auffangspiegel liegt.

31. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffang spiegel zwischen dem entfernten Brennpunkt und dem Primär-Brennpunkt liegt.

32. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der ent fernte Brennpunkt und die Einrichtung zum Maskieren eines Teils des Energiebündels zwischen der Ortsebene und dem Detektor liegen, so daß ein Teil des Energie bündels beseitigt wird, nachdem das Energiebündel das Bild auf der Ortsebene erzeugt hat.

33. System nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch eine sichtbares Licht abgebende Lichtquelle und eine Einrichtung zum Erzeugen des Beobachtungswegs von der Lichtquelle zu der Beobachtungseinrichtung durch den entfernten Brennpunkt und den Primär-Brennpunkt hindurch, so daß die Beobachtungseinrichtung sichtbares Licht von der vorbestimmten geometrischen Form in der Ortsebene empfängt.

34. System nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch einen Auffang spiegel, der an dem optischen Weg angeordnet ist, um einen Teil des Strahlungsenergie-Bündels von der Orts ebene zu dem Detektor zu reflektieren, wobei der Auf fangspiegel entfernt von jeglichem Brennpunkt des optischen Systems angeordnet ist, um nicht das Bild zu vignettieren.

35. System nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch

- einen konkaven Ringspiegel, der das Strahlungs energie-Bündel von der Ortsebene unter Streif winkeln empfängt, und
- einen konvexen Mittelspiegel, der das Strahlungs energie-Bündel von dem konkaven Ringspiegel auf den Auffangspiegel lenkt, wobei alles von dem konvexen Mittelspiegel, was das Strahlungsenergie-Bündel reflektiert, vollständig zwischen dem konkaven Spiegel und dem Auffangspiegel liegt.

36. System nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Auf fangspiegel zwischen dem Primär-Brennpunkt und dem entfernten Brennpunkt liegt.

37. Verfahren zum Erzeugen eines Bildes eines mikroskopischen Bereichs auf einer Ortsebene, gekennzeichnet durch

a) Lenken eines Strahlungsenergie-Bündels entlang einem optischen Weg, der sich zwischen der Strahlungsenergiequelle, der Ortsebene und einem Detektor erstreckt;
b) Erzeugen des Bildes an einem Primär-Brennpunkt auf der Ortsebene, indem man das Strahlungsenergie- Bündel unter streifenden Auffallwinkeln auf die Ortsebene lenkt, wobei die streifenden Winkel zwischen 60° und 90° in Bezug auf eine senkrecht auf der Ortsebene stehende Linie liegen;
c) Lenken des Strahlungsenergie-Bündels von dem Primär-Brennpunkt zu dem Detektor entlang des optischen Weges unter streifenden Reflexions winkeln, die zwischen 60° und 90° bezüglich einer senkrecht auf der Ortsebene stehenden Linie liegen;
d) Formen des auf der Ortsebene erzeugten Bildes zu einer vorbestimmten geometrischen Form, wobei das Bild an mindestens einem entfernten Brennpunkt am optischen Weg an einer Stelle erzeugt wird, die von der Ortsebene entfernt ist, und wobei ein Teil des Strahlungsenergie-Bündels an dem entfernten Brennpunkt aus dem optischen Weg ausgeblendet wird, und
e) visuelles Betrachten der vorbestimmten geometri schen Form in der Ortsebene entlang einem Beobach tungsweg, der mit der optischen Achse mindestens durch den entfernten Brennpunkt und den Primär- Brennpunkt hindurch zusammenfällt.

38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen des Bildes geschieht, bevor das Strahlungsenergie- Bündel die Ortsebene erreicht, so daß das Ausblenden des Teils des Strahlungsenergie-Bündels an dem ent fernten Brennpunkt geschieht, bevor das Energiebündel die Ortsebene erreicht.

39. Verfahren nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Lenken sichtbaren Lichts in den Beobachtungsweg; und
b) Erzeugen des Beobachtungswegs von der Lichtquelle zu der Beobachtungseinrichtung durch den ent fernten Brennpunkt und den Primär-Brennpunkt hin durch, so daß das visuelle Beobachten dadurch ge schieht, daß sichtbares Licht der vorbestimmten geometrischen Form in der Ortsebene aufgenommen wird.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Strahlungsenergie-Bündels mit einem Auffangspiegel vor der Ortsebene abgefangen und ein Teil des Strahlungsenergie-Bündels auf die Ortsebene reflek tiert wird, und daß das Abfangen eines Energiebündel- Teils an einer Stelle erfolgt, die von jeglichem Brennpunkt des optischen Systems entfernt ist, damit das Bild nicht vignettiert wird.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfangen des Energiebündels erfolgt, nachdem das Bündel den entfernten Brennpunkt erreicht.

42. Verfahren nach Anspruch 37 oder einem der fol genden, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus blenden eines Teils des Bündels erfolgt, nachdem das Bündel einen Primär-Fokus durchlaufen hat, so daß das Ausblenden einen Teil des Strahlungsenergie-Bündels an dem entfernten Brennpunkt beseitigt, nachdem das Energiebündel ein Bild in der Ortsebene erzeugt hat.

43. Verfahren nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch

a) Lenken sichtbaren Lichts in den Beobachtungsweg; und
b) Bilden des Beobachtungswegs von der Lichtquelle zu der Beobachtungseinrichtung durch den ent fernten Brennpunkt und den Primär-Brennpunkt, so daß das Beobachten dadurch erfolgt, daß sichtbares Licht von der vorbestimmten geometrischen Form in der Ortsebene aufgenommen wird.

44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des einfallenden Strahlungsenergie-Bündels entlang dem optischen Weg zwischen dem Primär-Brennpunkt und dem entfernten Brennpunkt abgefangen wird, so daß das Energiebündel von dem entfernten Brennpunkt zu dem Primär-Brennpunkt reflektiert wird, wobei das Abfangen des Energiebündels an einer Stelle erfolgt, die sowohl von dem Primär-Brennpunkt als auch von dem entfernten Brennpunkt abgelegen ist, so daß das Bild nicht vignettiert wird.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfangen des Energiebündels zwischen dem Primär-Brennpunkt und dem entfernten Brennpunkt erfolgt.