DE3853676T2

DE3853676T2 - Mikroskop.

Info

Publication number: DE3853676T2
Application number: DE3853676T
Authority: DE
Inventors: Robert Messerschmidt; Donald Sting
Original assignee: Spectra Tech Inc
Current assignee: Spectra Tech Inc
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2008-02-18
Also published as: DE3853676D1; EP0345293A1; EP0345293B1; EP0345293A4; JPH02502407A; JP2801232B2; WO1988006300A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das allgemeine Gebiet der Mikroskopie und insbesonders auf das Gebiet der Fourier-Transformations-Infrarot- Mikrospektrofotometrie (FT-IR = Fourier transform infrared microspectrophotometry).
Das Existieren von kornmerziellen FT-IR- Spectrofotometern erleichtert sehr die Infrarotanalyse von Proben. Der Nutzen der FT-IR-Microspektroskopie ist jedoch begrenzt durch die Größe der mikroskopischen Probe, die beobachtet werden kann. Wenn eine Probe zu klein ist, erreicht Strahlungsenergie von umliegenden Gebieten den Detektor und erzeugt ein Spektrum, das die kombinierten Merkmale von allen Materialien im Blickfeld des Miskrokops aufweist . Dieses Phänomen wird spektroskopische Vermischung genannt und ist ein Problem, das insbesonders akut bzw. spürbar ist bei einem Infrarotmikroskop. weil aus der längeren Wellenlänge der Infrarotstrahlung eine geringere inhärente Auflösung folgt als beispielsweise verglichen mit einem Mikroskop mit sichtbarem Licht. Die spektroskopische Vermischung kann eliminiert werden durch die elektronische Subtraktion des Spektrums eines bekannten Materials von einem gemischten Spektrum. Die elektronische Subtraktion funktioniert jedoch nicht, ohne daß man zuerst sowohl die Spektraleigenschaften als auch die relative Intensität der Eigenschaften des unmittelbaren Umgebungsgebietes des Objektes, das von Interesse ist, kennt. In der Praxis funktioniert tatsächlich die elektronische Subtraktion oft nicht, weil das Spektrum des Umgebungsmaterials nicht isoliert werden kann.
Die Auflösung eines jeden Mikroskops wird begrenzt durch die Effekte der Diffraktion bzw. Beugung. Die Diffraktion bzw. Beugung hängt ab von der Wellenlänge der Strahlungsenergie, der numerischen Öffnung bzw. Apertur des optischen Systems und von der räumlichen Kohärenz der Strahlung. Der kleinste Abstand bzw. die kleinste Trennung von Objekten, die aufgelöst werden kann, wird typischerweise mit dem Rayleigh-Kriterium ausgedrückt, das mathematisch definiert ist als 0,61 mal die Wellenlänge der Strahlungsenergie geteilt durch die numerische Apertur des Mikroskops. Jedoch ist die Beugung schon lange als eine praktische Begrenzung der Auflösung erkannt wor-1oden, und nicht als eine theoretische Grenze. Nur die Wellenlänge der Strahlungsenergie braucht letzten Endes die Auflösung eines Mikroskops begrenzen.
Minksy offenbart im US-Patent 3 013 476, das, was in der Technik bekannt wurde, als konfokales Scanning Mikroskop bzw. konfokales Abtastmikroskop. Das konfokale Mikroskop verwendet zwei Nadelöhröffnungen bzw. Lochblenden, die in fokalen Ebenen positioniert sind. Eine Nadelöhröffnung bzw. Lochblende ist angeordnet in einer realen Bildebene zwischen einer Lichtquelle und einer Objektivlinse bzw. einem Objektivlinsensystem, so daß die Linse bzw. das Linsensystem das Licht, das von der Lochblende ausgeht, auf eine Probe fokussiert. Eine zweite Lochblende ist positioniert zwischen einer Objektivlinse bzw.
einem Objektivlinsensystem und einem Detektor in einer reellen Bildebene, so daß Licht von der Probe auf die zweite Lochblende fokussiert wird. Eine Probe ist angeordnet in der Probenbildebene und wird in einem Abtastmuster bewegt, so daß der Detektor ein Eingangssignal liefert, das dem Rasterscan bzw. der Rasterabtastung eines Fernsehgerätes entspricht. Minsky offenbart, daß das konfokale Scanningmikroskop bzw. das konfokale Abtastmikroskop die Feldtiefe bzw. die Tiefenschärfe für eine optisch dicke durchlässige Probe reduziert, weil der Detektor sehr wenig Licht von außerhalb der Probenbildebene empfängt.
Andere haben bemerkt, daß ein konfokales Mikroskop den Bildkontrast erhöht durch Verringern des Streulichtanteils bzw. der Streulichtmenge, die den Detektor von außerhalb der Bildebene erreicht. Diese überlegene Tiefenschärfenauflösung bzw. Tiefenfeldauflösung in einem konfokalen Mikroskop erzeugt einen offensichtlichen Anstieg der Auflösung. Shepard & Wilson von der Universität Oxford haben bemerkt, daß ein konfokales Scanningmikroskop einen tatsächlichen Auflösungsanstieg erreichen kann und zwar über diejenige hinaus, die bei Verwendung der gleichen Optik ohne eine konfokale Anordnung erwartet wurde. Diese tatsächliche Verbesserung der Auflösung jedoch ist nur ein Faktor von 2,4 und wird durch eine Verringerung an Bildkontrast begleitet und daher durch eine Verringerung der offensichtlichen Auflösung (Scheinauflösung, apparent resolution).
Die experimentelle Forschung auf dem Gebiet der konfokalen Mikroskopie ist offensichtlich darauf gerichtet worden, ein Scanningmikroskop bzw. ein Rasteimikroskop zum Erzeugen bzw. Formen eines Bildes der Probe herzustellen. Die Auflösung eines Scanning- bzw. Rastermikroskops ist begrenzt durch die Bewegung der Probe relativ zur Strahlungsenergie. Kein bekanntes Experiment hat versucht, die tatsächliche Punkt-zu-Punkt-Auflösung eines konfokalen Mikroskops zu bestimmen.
Vorliegende mathematischen Modelle von Bildfonnung bzw. Bilderzeugung in einem konfokalen Mikroskop liefern eine inadäquate Erklärung der Bildbildung bzw. Bilderzeugung auf dem Gebiet der Mikrospektrofotometrie. Die Transformationsfunktion für ein konfokales Mikroskop umfaßt eine komplizierte Faltung der Transformationsfunktionen der Kondensor- bzw. Sammeloptiken und der Fokalebenenaperturen. Die einzigen exakten mathematischen Lösungen, die veröffentlicht worden sind, schließen die speziellen Fälle einer der Punkt-zu-Punkt-Abildung einer Punktquelle ein, die Strahlungsenergie aussendet, die entweder perfekt kohärent oder perfekt inkohärent ist. Mikrospektrofotometrie jedoch umfaßt notwendigerweise die Verwendung von teilweise kohärenter Strahlungsenergie. Die Quelle der Strahlungsenergie besitzt effektiv räumliche Dimensionen, die bestimmt sind durch die Größe und die Form der Probe. Der Wellenlängenbereich der Strahlungsenergie wird bestimmt durch den Wellenlängenbereich der spektroskopischen Charakteristiken bzw. Eigenschaften der Probe, die beobachtet werden müssen. Die optischen Fähigkeiten bzw. Eigenschaften eines konfokalen Mikroskopes, das teilweise kohärente Strahlungsenergie verwendet, sind daher wichtig für die Mikrospektrofotometrie und müssen experimentell bestimmt werden.
Praktische Bedenken bezüglich der Durchsatzeffeketivität mäßigen sich gegenüber dem Gebrauch eines konfokalen Mikroskops bei der Mikrospektroskopie. Konventionelle konfokale Mikroskope haben einen Laser als eine intensive Lichtquelle verwendet, um monochromatisches Licht an die quellenseitige Lochblende zu liefern. Jedoch besitzen konventionelle Spektrometer, insbesondere FT-IR- Spektrofotometer, keine intensive Strahlungsenergiequelle von konstanter Amplitude über einen weiten Frequenzbereich. Weiter haben konfokale Mikroskope nur versucht, Proben abzubilden und nicht zwischen Bereichen an einer Probe mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu unterscheiden. So hat die Theorie der konfokalen Mikroskopie und konventioneller konfokaler Scanningmikroskopen keinen praktischen Nutzen für die Mikrospektroskopie im allgemeinen oder für die FT-IR-Mikrospektrofotometrie im besonderen bereitgehalten.
In ihrer Veröffentlichung "micro FT-IR- spectrometers and FT-IR-microscopes" beschreibt Analect Instruments of Irvine, Calif., USA ein FT-IR-Mikroskop, bei dem in einer Bildebene eine Blende (Diaphragma) vorgesehen ist, im visuellen Modus die eingestellt werden kann, um einige Auswahl bzw. Auswahlmöglichkeit des Gebietes der Probe vorzusehen, das im IR-Modus analysiert werden muß.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß man durch Maskieren der Abbildungsenergie (IR) in mindestens zwei Abbildungsebenen, die mit der Probenebene konjugiert sind, eine Verbesserung von einer Größenordnung von räumlicher Definition eines Beobachtungsgebietes der bzw. auf der Probe erhalten kann.
So, gesehen von einem Aspekt, sieht sie Erfindung ein Mikroskop vor, das folgendes aufweist:
eine Quelle für einen Strahl von Strahlungsenergie;
eine Probenebene, auf der eine Probe positionierbar ist;
Strahlungsenergiedetektormittel; und
ein Optiksystem, welches einen Strahlenpfad für Strahlungsenergie definiert und zwar von der erwähnten Quelle zu der erwähnten Probenebene und von der Probenebene zu den Detektormitteln, wobei das Optiksystem folgendes aufweist:
eine erste Maske, die in dem Pfad angeordnet ist und zur Definition einer Form für den Pfad einstellbar ist, und
erste Linsenmittel, angeordnet in dem Pfad zwischen der Probenebene und der ersten Maske und mit konjugierten Punkten an der ersten Maske und der Probenebene;
dadurch gekennzeichnet, daß das Optiksystem weiterhin folgendes aufweist:
eine zweite in dem Pfad angeordnete einstellbare Maske und
zweite Linsenmittel, angeordnet in dem Pfad zwischen der Probenebene und der zweiten Maske und mit konjugierten Punkten an der zweiten Maske und der Probenebene.
Im Mikroskop der Erfindung können die optischen Mittel bedienbar bzw. einstellbar sein, um verschiedene Strahl pfade zu definieren, entsprechend verschiedenen Betriebsmodi für das Mikroskop, d.h. Transmission, Reflektion, usw. Insbesondere sind die optischen Mittel vorzugsweise bedienbar bzw. betreibbar, einen Strahlenpfadabschnitt bzw. Strahlengangabschnitt zu definieren, der aus den folgenden ausgewählt wurde:
(i) von der zweiten Maske zu den zweiten Linsenmitteln durch die Probenebene zu den ersten Linsenmitteln und zu der ersten Maske; (ii) von der ersten Maske über die ersten Linsenmitteln zu der Probenebene und von der Probenebene zurück über die ersten Linsenmittel zu der ersten Maske;
(iii) von der zweiten Maske über die zweiten Linsenmittel zu der Probenebene und teilweise zurück über die zweiten Linsenmittel zu der zweiten Maske und zum Teil durch die Probenebene zu den ersten Linsenmitteln und sodann zu der ersten Maske;
(iv) von der ersten Maske zu den ersten Linsenmitteln durch die Probenebene zu den zweiten Linsenmitteln und zu der zweiten Maske;
(v) von der zweiten Maske über die zweiten Linsenmittel zu der Probenebene und von der Probenebene zurück über die zweiten Linsenmittel zu der zweiten Maske; und
(vi) von der ersten Maske über die ersten Linsenmittel zu der Probenebene und teilweise zurück über die ersten Linsenmittel zu der ersten Maske und teilweise durch die Probenebene zu den zweiten Linsenmitteln und sodann zu der zweiten Maske.
Das Mikroskop ist gewöhnlicherweise versehen mit Strahlenpfadauswahlmitteln, um eine Auswahl zwischen zwei oder mehreren solcher Modi zu gestatten.
Ein solcher Bereich bzw. eine solche Reihe von Betriebsmodi muß jedoch nicht nötig sein, und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Mikroskops der Erfindung, sind die Strahlenpfadauswahlmittel betätigbar, um zwischen den Betriebsmodi auszuwählen, die von den obigen Pfaden (i) und (ii) dargestellt, d.h. die Transmissionsund Reflektionsmodi.
Das Mikroskop nimmt vorteilhafterweise die Form eines "Universal"-Mikroskops an, was effektiv eine Kombination eines Mikroskopes mit sichtbarem Licht und einem Strahlungsenergie (z. B. IR) Mikropskop/Spektrometer ist. In diesem Fall kann es auch eine erste Lichtquelle für einen sichtbaren Lichtstrahl aufweisen und Beobachtungsmittel zum Beobachten sichtbaren Lichtes der Probenebene, wobei das optische System weiter einen Lichtpfad für sichtbares Licht von der Lichtquelle auf die Probenebene definiert, und von der Probenebene zu den Betrachtungsmitteln. In diesem Falle weist es auch vorzugsweise zweite Strahlenpfadauswahlmittel auf, die betätigbar sind, um entweder Strahlungsenergie von der Quelle für einen Strahlenungsergiestrahl oder sichtbares Licht von der Lichtquelle zur Probenebene passieren zu lassen, und zwar entlang eines Pfadabschnittes, der dem Strahlenpfad und dem Lichtpfad gemeinsam ist. In diesem Universalmikroskop ist das optische System vorteilhafterweise betätigbar, um einen Lichtpfad zu definieren, der einen Pfadabschnitt gemeinsam mit dem Strahlenpfad hat und zumindest eine der oben definierten Abschnitte (i), (ii), (iv) und (v) aufweist.
Ein solches Mikroskop ist vorteilhafterweise ausgestattet mit einer zweiten Strahlenquelle für sichtbares Licht und mit einem optischen System, das betätigbar ist, um einen Lichtpfad für sichtbares Licht zu definieren und zwar von dieser zweiten Quelle zur Probenebene und von der Probenebene zu den Beobachtungsmitteln zumindestens teilweise entlang des gemeinsamen Pfadabschnittes mit den Lichtpfaden für Licht von den ersten und zweiten Lichtquellen, und zwar zur Probenebene von jeweils der ersten und zweiten Maske aus. In ähnlicher Weise können weitere Strahlenpfadauswahlmittel vorgesehen werden, die betätigbar sind, um den (die) Pfad (Pfade) zu wählen, entlang dem (derer) sichtbares Licht von der (den) Lichtquelle (Lichtquellen) zu den Beobachtungsmitteln läuft.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Mikroskop der Erfindung als die besagte Quelle eine Quelle für einen Strahl 1 von unsichtbarer Strahlungsenergie,
wobei das Mikroskop weiter eine erste Strahlungsquelle 224, 225 für sichtbares Licht und Beobachtungsmittel 219 zum Beobachten des sichtbaren Lichtes von der erwähnten ersten Lichtquelle für sichtbares Licht aufweist, und
wobei das optische System als einen ersten Strahlenpfad einen Strahlenpfad definiert, und zwar von der erwähnten Quelle für einen Strahl von unsichtbarer Strahlungsenergie zur erwähnten Probenebene und von der erwähnten Probenebene zu den erwähnten Detektormitteln, und wobei das optische System als einen zweiten Strahlenpfad einen Strahlengang definiert und zwar von der erwähnten Strahlenquelle für sichtbares Licht zu der erwähnten Probenebene und von der erwähnten Probenebene zu den erwähnten Beobachtungsmitteln, wobei der erwähnte erste Strahlenpfad einen Pfadabschnitt gemeinsam mit dem besagten zweiten Strahlenpfad gemeinsam hat, und
wobei ferner die erste Maske 202 in dem erwähnten gemeinsamen Pfadabschnitt strahlenpfadaufwärts bzw. stromaufwärts angeordnet ist und zwar in Bezug auf die erwähnte Probenebene in den erwähnten ersten und zweiten Strahlenpfaden, undzwar versehen mit Mitteln zu deren Einstellung, um die Form der Strahlöffnung zu variieren, wobei die erwähnten ersten Linsenmittel 217 in dem erwähnten gemeinsamen Pfadabschnitt zwischen der erwähnten ersten Maske und der erwähnten Probenebene angeordnet sind und konjugierte Punkte in dem ersten Strahlenpfad und der ersten Maske und der erwähnten Probenebene aufweisen,
wobei die zweite Maske in dem ersten Strahlenpfad stromabwärts gegenüber der Probenebene in der Durchlässigkeitsbetriebsart (Transmittance-Mode) des ersten Strahlenpfads angeordnet ist und mit Mitteln versehen ist zu ihrer Einstellung zur Veränderung der Form ihrer Strahlenapertur,
und wobei die zweiten Linsenmittel 233 in dem ersten Strahlenpfad zwischen der zweiten Maske und Probenebene angeordnet sind und konjugierte Punkte in dem ersten Strahlenpfad an der zweiten Maske und der Probenebene aufweisen,
und wobei das Mikroskop ferner erste Auswahlmittel 221, 227 aufweist, die betätigbar sind, um einen Strahlungsenergiestrahl 1 oder einen sichtbaren Lichtstrahl zu der Probenebene zu leiten und sodann zu den Detektormitteln bzw. zu den Beobachtungsmitteln. In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Mikroskop der Erfindung als die erwähnte Quelle eine Quelle für einen Strahl 1 von unsichtbarer Strahlungsenergie,
wobei das Mikroskop ferner erste und zweite Strahlenquellen 224, 225, 234, 235 für sichtbares Licht und Beobachtungsmittel 219 aufweist zur Beobachtung des sichtbares Lichtes von den ersten und/oder zweiten Strahlenquellen für sichtbares Licht, wobei das Optiksystem als einen ersten Strahlenpfad einen Strahlenpfad definiert, der von der Quelle für einen Strahl aus unsichtbarer Strahlungsenergie zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Detektormitteln verläuft, und wobei das Optiksystem als einen zweiten und dritten Strahlenpfad jeweils Strahlenpfade definiert, von den ersten und zweiten Strahlungsquellen für sichtbares Licht zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Beobachtungsmitteln, wobei der erste Strahlenpfad einen 1opfadabschnitt gemeinsam mit den zweiten und/oder dritten Strahlenpfaden aufweist,
wobei die erste Maske 202 in dem gemeinsamen Pfadabschnitt stromaufwärts gegenüber der Probenebene in den ersten und zweiten Strahlenpfaden angeordnet ist und mit Mitteln zu ihrer Einstellung versehen ist und zwar zur Veränderung der Form ihrer Strahlenapertur,
wobei die ersten Linsenmittel 217 in dem gemeinsamen Pfadabschnitt zwischen der ersten Maske und der Probenebene angeordnet sind und konjugierte Punkte in dem ersten Strahlenpfad an der ersten Maske und der Probenebene aufweisen,
wobei die zweite Maske 204 in dem gemeinsamen Pfadabschnitt stromaufwärts gegenüber der Probenebene in dem dritten Strahlen pfad und stromabwärts gegenüber der Probenebene in der Durchlässigkeitsbetriebsart (Transmittance-Mode) des ersten Strahlenpfades angeordnet ist und mit Mitteln versehen ist zur ihrer Einstellung und zur Veränderung der Form ihrer Strahlen-apertur,
wobei die zweiten Linsenmittel 233 in dem gemeinsamen Pfadabschnitt angeordnet sind und zwar zwischen der zweiten Maske und der Probenebene und mit konjugierten Punkten, in dem ersten Strahlenpfad an der zweiten Maske und der Probenebene,
und wobei das Mikroskop ferner erste Auswahlmittel 221, 227 aufweist, die betätigbar sind, um entweder einen Strahlungsenergiestrahl 1 oder einen sichtbaren Lichtstrahl bzw. Strahl mit sichtbarem Licht zu der Probenebene und von dort zu den Detektormitteln bzw. den Beobachtungsmitteln zu leiten.
In diesen beiden Ausführungsbeispielen weist das Mikroskop vorteilhafterweise auch zweite Auswahlmittel auf, die betätigbar sind, um zu den Detektormitteln entweder durch die Probenebene hindurchgehende Strahlungsenergie oder an der Probenebene reflektierte Strahlungsenergie zu leiten.
Das Mikroskop der Erfindung nimmt vorteilhafterweise die Form eines Universalmikroskopes an in Verbindung mit einem kommerziellen FT-IR-Spektrofotometer und weist ein Mikroskop für sichtbares Licht auf, zum Auswählen und Maskieren eines Bereiches der Probe, und ein Infrarot- Mikroskop, um das maskierte Gebiet bzw. den maskierten Bereich abzutasten. Das Mikroskop für sichtbares Licht und das Infrarot-Mikroskop teilen einen gemeinsamen optischen Pfad zwischen einer oder mehreren entfernten Bildebenenmasken (d.h. Masken, die angeordnet sind in einer Bildebene, die konjugiert ist mit der Probenebene) und einer Probenebene, so daß sowohl das sichtbare Licht als auch die Infrarotstrahlungsenergie zweimal maskiert werden und zwar, einmal wenn die Strahlungsenergie auf die Oberfläche der Probe einfällt und wenn die Strahlungsenergie aus der Probe austritt, um räumlich das gleiche Gebiet in der Probenebene zu definieren. Die erste Bildebenenmaske entfernt Energie von außerhalb des Zielbereiches in der Probenebene. Die zweiten Bildebenenmaske entfernt Energie von außerhalb des Zielbereiches, die von der ersten Maske oder den Kondensor- bzw. Sammeloptiken gebeugt wird. Die erste entfernte Bildebene wird effektiv abgebildet auf die zweite entfernte Bildebene, wobei die Strahlungsenergie spektroskopische Informationen und zusätzliche Abbildungsinformationen gewinnt dadurch, daß sie durch eine Probe hindurchgeht oder an einer Probe reflektiert wird, die in einer dazwischenliegenden Probenebene gelegen ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeipiel der vorliegenden Erfindung weist ein universelles Mikroskop für sichtbares Licht und Infratrotstrahlung auf, das leicht zwischen Transmittanz bzw. Durchlaßmodus und Reflektionsmodus umschaltet und zwar entweder in aufrechten bzw. senkrechten oder invertierten Konfigurationen. Visuelle Beobachtungsmittel erlauben es, einem Mikroskopisten bzw. Beobachter, eine Probe im Reflektionsmodus zu beobachten, und zwar gleichzeitig in sowohl aufrechten und invertierten Modi, und zwar um ordnungsgemäß eine Probe zu maskieren, die für sichtbares Licht undurchlässig ist, aber transparent für Infrarotenergie. Ein Spektroskopist bzw. Spektroskopanwender kann so ein Beobachtungsgebiet auswählen, bevor er den Infrarotenergiestrahl auf das FT-IR-Spektrofotometer im gewählten Gebiet richtet
Experimente haben gezeigt, daß die räumliche Ausdehnung des Gebietes in der Probenebene, das durch die Maske bei sichtbarem Licht definiert wird, im wesentlichen das gleiche Gebiet ist, das von der Infrarotstrahlung aufgelöst wird, obwohl die Wellenlänge der Infrarotstrahlung ungefähr 10 x größer ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Die Auflösungsverbesserung, die mit teilweise kohärenter Strahlungsenergie erhalten wird, übersteigt jegliches von theortischen Untersuchungen Vorhergesagtes der speziellen Fälle von konfokaler Abbildung für Punktquellen von perfekt kohärenter und perfekt inkohärenter Strahlung. Proben mit einem Durchmesser von weniger als 8 Mikrometern sind spektroskopisch mit 2 bis 25 Mikrometer (Wellenlänge) infraroter Strahlungsenergie isoliert worden. Das Mikroskop der vorliegenden Erfindung wird nun weiter beschrieben werden mittels Beispiel und mit Bezug auf die begleitende Zeichnung, die folgendes zeigt:
Figur 1, ein schematisches Layout eines universellen Mikroskopes, das eine Probenebene zwischen maskierte entfernte Bildebenen setzt, gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2, eine Darstellung zum Verständnis des Phänomens der spektroskopischen Vermischung und wie die vorliegende Erfindung das Problem überwindet;
Figur 3, eine Verdeutlichung von Beugungsmustern maskierter Mikroskopobjektive, die in kohärente Strahlungsenergie verwenden; und
Figur 4, ein Spektrum, das in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung beschreibt der Ausdruck "Strahlungsenergie" eine elektromagnetische Strahlung, die verwendet wird, um eine mikroskopische Probe mit einem elektronischen Detektor zu beobachten. Im Gegensatz-dazu bezieht sich der Ausdruck "sichtbares Licht" auf elektromagnetische, Strahlung, die in gewisser Weise die Probe für einen Mikroskopisten bzw. Beobachter sichtbar macht. Es ist bevorzugt, daß das sichtbare Licht eine kürzere Wellenlänge als die Strahlungsenergie hat.
Figur 1 zeigt ein Universalmikroskop zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Um die Zeichnung zu vereinfachen und zum Verständnis der Erfindung werden Sammellinsen durch nach außen zeigende Pfeile und entfernte Bildebenen werden durch unterbrochene Linien dargestellt und zwar in einer Darstellungsweise, die allgemein dem Fachmann bekannt ist. Ein Strahl von Strahlungsenergie 1 fällt auf den Betriebsart- bzw. Modus-Auswahl-Spiegel 211 ein.
In einem Reflektionsbetriebsmodus reflektiert der Spiegel 211 Strahlungsenergie auf die Spiegel 213 und 215. Der Spiegel 215 richtet die Strahlungsenergie auf die Probenebene 200 durch ein erstes Fokussierungsobjektiv 217, das vorzugsweise eine Cassegrain-Spiegellinse ist. Bevor sie jedoch auf die Probenebene fokussiert wird, fokussiert das Mikroskop der vorliegenden Erfindung die Strahlungsenergie in einer ersten entfernten Bildebene 202, die räumlich entfernt ist von der Probenebene 200. (Unten in den Ansprüchen werden die Bezugszeichen, die für die Bildebenen festgelegt sind, zur Vereinfachung der Interpretation gemäß Regel 29 IPC auch verwendet in Bezug auf die Masken, die in solchen Ebenen angeordnet sind). Eine erste nicht in Figur 1 gezeigte variable Aperturblende (Apertur-Diaphragma) definiert räumlich eine beliebig einstellbare geometrische Form auf die entfernte Bildebene 202. Das erste Fokussierungsobjektiv 217 bildet wieder die erste entfernte Bildebene auf die Probenebene 200 ab, um eine Auswahl des Gebietes auf der Probenebene 200 zu gestatten, das von der einfallenden Strahlungsenergie beleuchtet wird. Die erste Fokussierungsoptik 217 bildet wieder die entfernte Bildebene auf die Probenebene 200 ab, so daß die erste variable Aperturblende räumlich sowohl die ein fallende als auch die reflektierte Strahlungsenergie definiert
In einem inversen Durchlässigkeitsmodus bzw. einer Durchlässigkeitsbetriebsart gestattet der Modus-Spiegel 211, daß die Strahlungsenergie direkt von der Quelle der Strahlungsenergie zum Spiegel 231 geht. Die einfallende Strahlungsenergie bildet einen Eokus in der zweiten entfernten Bildebene 204. Eine zweite, in Figur 1 nicht gezeigte variable Aperturblende in der zweiten entfernten Bildebene definiert räumlich eine beliebige geometrische Form. Ein zweites Eokussierungsobjektiv 233, vorzugsweise eine Cassegrain-Spiegelinse, bildet die zweite entfernte Bildebene wieder auf die Probenebene ab, um eine Auswahl des Gebietes auf der Probenebene zu gestatten, das von der Strahlungsenergie beleuchtet wird. Das erste Fokussierungsobjektiv 217 fokussiert durch die Probenebene 200 hindurch übertragende Strahlungsenergie auf die erste entfernte Bildebene 202. Die erste variable Öffnungsblende in der ersten entfernten Bildebene 202 definiert räumlich die Form des beleuchteten Gebietes in der ersten entfernten Bildebene, um übereinzustimmen mit dem Bild der zweiten variablen Aperturblende in der zweiten entfernten Bildebene. Die Spiegel 215, 213 und 211 richten die durchgelassene Strahlungsenergie auf den Detektor.
Das in Figur 1 gezeigte Mikroskop gestattet es, daß die Probenebene 200 in einer Vielzahl von verschiedenen Modi betrachtet wird. Das Mikroskop wird im Reflektionsmodus betrieben durch Positionieren des Spiegels 211, so daß der Strahl von einfallender Strahlungsenergie vom Spiegel 231 durch die entfernte Bildebene 204 gerichtet wird. Ein geeigneter Strahl-teiler muß verwendet werden, um die einfallende und reflektierte Strahlungsenergie zu teilen. Ebenso kann das Mikroskop in einem Transmissionsmodus funktionieren durch Verwendung des ersten Fokussierungsobjektiv 217, um die Strahlungsenergie von der Quelle auf die Probenebene zu richten. Das zweite Fokussierungsobjetiv 233 sammelt die durchgelassene Strahlungsenergie und richtet sie unter Verwendung des Spiegels 231 auf den Detektor. Das Mikroskop wird in einem inversen Durchlässigkeits/Reflektionsmodus betrieben durch Richten der einfallenden Strahlungsenergie auf das zweite Fokussierungsobjetkiv 233 und die Verwendung des ersten Fokussierungsobjektivs 217, um Strahlungsenergie zu sammeln, die durch die Probe durchgelassen wurde und durch die Verwendung des zweiten Fokussierungsobjektivs 233, um Strahlungsenergie zu sammeln, die von der Probe reflektiert wird. Das Mikroskop kann in einem Durchlässigkeits/Refelektionsmodus betrieben werden und zwar durch Richten der einfallenden Strahlungsenergie auf das erste Fokussierungsobjektiv 217, wobei das zweite Fokussierungsobjektiv 233 verwendet wird, um Strahlungsenergie zu sammeln, die durch die Probe durchgelassen wird, und wobei das erste Fokussierungsobjektiv 217 verwendet wird, um Strahlungsenergie zu sammeln, die von der Probe reflektiert wird.
Es wird angenommen, daß die Mehrzahl der Betriebsmodi bzw. Betriebsarten, die die Strahlungsenergie verwenden, normalerweise nicht verwendet werden müssen. Daher wird ein Mikroskop mit nur Durchlässigkeits- und Reflektionsbetriebsmodi bzw. Betriebsarten bevorzugt, und zwar aus Gründen der mechanischen Einfachheit und der Wirtschaftlichkeit. Die restlichen Modi bzw. Betriebsarten jedoch sind in speziellen Beispielen nützlich, so wie beispielsweise Erleichterung der Probenhandhabung und zum Überprüfen der Zuverlässigkeit von Beobachtungen.
Die Form des durchlässigen Gebietes in der ersten entfernten Bildebene 202 kann bestimmt werden durch Verwendung eines Reflektions-Beobachtungsstrahles mit dem Okular 219, das in Verbindung mit dem Schwenkspiegel (Flipper Mirror) 221 und dem Flachspiegel 229 Mittel vorsieht zum visuellen Beobachten der kombinierten Bilder von sowohl der Probenebene 200 als auch der ersten entfernten Bildebene 202. Der Schwenkspiegel 221 blockiert vorzugsweise die Strahlenergie, so daß die Bildebenen 200 und 202 nur mit sichtbarem Licht beobachtet werden, das vom Glühfaden 224 der Lampe 225 ausgeht und zwar durch einen teilweise durchlässigen Schwenkspiegel 227.
Die Probenebene kann betrachtet werden unter Verwendung eines durchgehenden Beobachtungsstrahls sichtbares Lichtes vom Glühfaden 234 der Lampe 235. Das zweite Fokussierungsobjektiv 233 bildet vorzugsweise das sichtbare Licht ab, das die erste entfernte Bildebene 204 mittels des teilweise durchlässigen Spiegels 237 erreicht. Das erste Fokussierungsobjektiv 217 richtet das sichtbare Licht auf das Okular 219 mittels der Spiegel 221 und 229.
Das in Figur 1 gezeigte Mikroskop kann zahlreiche zusätz-liche Beobachtungsstrahlen sichtbaren Lichtes erzeugen. Das Mikroskop kann einen inversen Reflektionsbeobachtungsstrahl vom Glühfaden 234 der Lampe 235 empfangen. Der teilweise durchlässige Spiegel 237 reflektiert einen Teil des Strahles sichtbaren Lichtes zur Probenebene 200. Der Spiegel 239 richtet das reflektierte Licht auf den Spiegel 241. Die Transferoptiken 245 und 247 richten das Licht auf das Okular 219 mittels des Spiegels 243. Weiterhin kann das Okular 219 mit geeigneten Transferoptiken konstruiert sein, so daß das Mikroskop duale bzw. zweifache Reflektionsbeobachtungstrahlen von den Lampen 225 und 235 empfangen kann, die es erlauben, gleichzeitig die Maskierung der entfernten Bildebenen 202 und 204 mit reflektiertem Licht zu beobachten. Der duale bzw. zweifache Reflektionsstrahl gestattet die Maskierung jeder entfernten Bildebene auf die gleiche Form, wenn die Probe undurchlässig für sichtbares Licht ist, aber durchlässig für die Strahlungsenergie. Zusätzlich kann die Lampe 225 einen inversen durchgehenden Beobachtungsstrahl erzeugen und zwar unter Verwendung der Spiegel 227 und 239.
Der optische Pfad des Mikroskops kann symmetrisch sein in Bezug auf den optischen Pfad, der von der Strahlungsenergie oder dem sichtbaren Licht in Bezug auf die Probenebene genommen wird. So wandelt sich das Mikroskop der vorliegenden Erfindung leicht von einem konventionellen auf-rechten bzw. senkrechten Mikroskop in ein invertiertes Mikroskop, wie es gebraucht wird, um eine spezielle Messung zu machen.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet vollständig Spiegeloptiken an jeglichem Ort, wo sichtbares Licht und Strahlungsenergie einen gemeinsamen optischen Pfad teilen. Z.B. sind die meisten für sichtbares Licht durchlässigen Materialien, die in Mikroskopen verwendet werden, undurchlässig für infrarotes Licht und auf jeden Fall ist keine Brechungslinse bekannt, die infrarote Strahlungsenergie und sichtbares Licht in derselben Ebene fokussieren kann. Ein exaktes Zusammenlaufen bzw. Zusammenfallen der Bildebenen, die mit der Strahlungsenergie und dem sichtbaren Licht gebildet werden, ist notwendig, um eine Probe mit sichtbarem Licht zu maskieren und sie dann mit der Strahlungsenergie zu beobachten.
Einstellungen des Fokussierungsobjektivs können nötig gemacht werden durch optische Verzerrungen, die durch die Probe eingeführt bzw. erzeugt werden. Z .B. ist es in der Technik bekannt, daß eine Probe sphärische Aberration im beobachteten Bild erzeugen kann. Diese sphärische Aberration kann korrigiert werden durch eine Verringerung des Abstandes der ersten und zweiten Spiegel der Fokussierungsobjektive 217 und 233 entsprechend der Formel:
Kt (ni² - 1) ./. ni³;
mit
T = Dicke der Probe;
ni = Brechungsindex des Mediums; und
K = eine Konstante für das Mikroskopobjektiv.
Die Ableitung bzw. Herleitung und der Gebrauch dieser Formel wird vom Fachmann verstanden und ist daher kein Thema der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 veranschaulicht das Phänomen der spektroskopischen Vermischung, das die Auflösung eines Mikrospektrofotometers begrenzt . Figur 2 a ist eine schematische Darstellung von drei Probenmaterialien A, B und C. Figur 2 b zeigt ein Profil bzw. eine Kurve 401, die die Intensität der Strahlungsenergie von Region B darstellt. Teil 401 a von Profil 401 stellt die in Region A gebeugte Strahlungsenergie dar. Ebenso zeigt die Figur 2 c das Profil 402 und entspricht der Strahlungsenergie vom Material C. Das Profil bzw. die Kurve 402 b stellt die Strahlungsenergie von Material C gebeugt in das Gebiet des Materials A dar. Schließlich zeigt Figur 2 d das Profil 403 entsprechend dem Profil der Strahlungsenergie von Material A. Die Profile 403 a und 403 b stellen jeweils die Strahlungsenergie dar, die von dem Gebiet von Material A gebeugt wurde und zwar in die Gebiete, die die Materialien B bzw. C enthalten.
Die Gegenwart von Fremdenergie der Materialien B und C im Blickfeld von Material A bewirkt, daß das Spektrum von Material A mit den Spektren von allen drei Materialien vermischt wird. Diese spektroskopische Vermischung kann auf mehrere Arten korrigiert werden. Das Mikroskop der vorliegenden Erfindung minimiert die spektroskopische Vermischung durch die räumliche Definition eines Zielgebietes auf der Probenbildebene, so daß sie in der Form der Form von Material A entspricht. Dabei entfernen räumliche Definitionsmittel bzw. Begrenzungsmittel Strahlungs-energie von außerhalb der Form eines Ziels in einer realen Bildebene, die der Probenbildebe-ne entspricht, und entfernen dann die Strahlungsenergie, die von innerhalb der erwähnten Form nach Regionen außerhalb der erwähnten Form gebeugt werden und zwar in einer realen Bildebene, die der erwähnten Probenbildebene entspricht. Die Definition bzw. die Begrenzung der räumlichen Ausdehnung der einfallen Strahlung bewirkt, daß die Materialien B und C nur Energie von den Rändern (fringes) 403 a und 403 b empfangen. Das Maskieren der Probe ein zweites Mal entfernt bzw. hält zurück, was an Energie die Materialien B und C erreicht hat und bewirkt eine wesentliche Verringerung der spektroskopischen Vermischung der Proben. Das Maskierender Strahlungsenergie in bzw. an entfernten Bildebenen wird gegenüber dem "Nah-Feld-Maskieren" an der Oberfläche der Probe vorgezogen, weil das "Nah-Feld- Maskieren", die Probe zerstören kann. Das Maskieren in einer entfernten Bildebene ist auch körperlich günstiger und erzeugt überlegene optische Leistung zur Betrachtung bzw. zum Sehen in eine optische dicke Probe hinein.
Die räumliche Definition bzw. räumliche Auflösung eines Mikroskopes, das mehrfache reelle Bildebenenmasken verwendet, wird nicht in derselben Weise bestimmt wie die Auflösung in einem gewöhnlichen Mikroskop. Die Verbesserung an räumlicher Definition bzw. Auflösung als Prozentwert des beleuchteten Zielgebietes ist im Wesentlichen unabhängig von der Wellenlänge der Strahlungsenergie, gebildet durch die Maske der entfernten Bildebene, und zwar so lange, wie: i) die Masken das gleiche geometrische Zielgebiet in der Probenbildebene definieren, und ii) die kleinste Dimension bzw. Größe des Zielgebietes größer ist als die Wellenlänge der Strahlungsenergie. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann die geometrische Form des Zielgebietes eingerichtet bzw. eingestellt werden unter Verwendung von Strahlung mit kurzer Wellenlänge und dann mit Strahlungsenergie mit einer längeren Wellenlänge beobachtet werden, ohne wesentlich das Zielgebiet zu vergrößern. Die räumliche Definition kann durch den Kontrast der Probe im Zielgebiet begrenzt sein. Eine Zieiprobe mit hohem Kontrast beugt mehr Energie in benachbarte Regionen als ein Ziel mit niedrigem Kontrast, weil die Beugungsgröße proportional ist zur Differenz der Brechungsindices zwischen den aneinanderliegenden Materialien. Das Maskieren von mehr als zwei entfernten Bildebenen scheint die räumliche Definition nicht zu erhöhen, obwohl der experimentelle Beweis nicht schlüssig ist.
Die Figur 3 veranschaulicht die Prinzipien der Diffraktion, die die vorliegende Erfindung beherrschen. Figur 3 a zeigt eine Beugungs- bzw. Diffraktionskante 500. Das Profil 502 der Figur 3 b stellt die Verteilung der gebeugten Energie in einem Mikroskopobjektiv dar, nachdem es in einer entfernten Bildebene einmal von der Kante 500 maskiert wurde, und zwar unter Verwendung von Strahlenenergie von einer perfekt inkohärenten Punktquelle. Das Profil 504 stellt ein entsprechendes Profil dar, und zwar für Strahlenenergie von der ersten entfernten Bildebene, die in einer zweiten entfernten Bildebene maskiert ist Die Energie im Hauptdiffraktionslappen (defraction lobe) wird näher an die Kante der Maske gezogen, so daß das zweimalige Maskieren der Strahlungsenergie von einer entfernten Bild-ebene effektiv die relative Energiemenge reduziert, die im Beugungs- bzw. Diffraktionsmuster bzw. in den Diffraktionsringen anwesend ist. Wenn die Maskenkante 500 als Kreisöffnung behandelt wird, ist typischerweise 95% der in der Strahlungsenergie enthaltenen Leistung innerhalb der vierten oder fünften Diffraktion minimal enthalten. Für ein Mikroskopobjektiv, das zweimal maskiert ist, ist jedoch die 95%-Leistungsschwelle innerhalb des ersten Diffraktionsminimums.
Es ist in der Technik bekannt, daß die Lage des ersten Diffraktionsminimums näher an einer Beugungs- bzw. Diffraktionskante ist für kohärente Strahlung als für inkohärente Strahlung. Daher ist kohärente Strahlung bevorzugt. Nichtsdestoweniger verbessert die räumliche Definition in entfernten Bildebenen auch die Auflösung eines Mikroskopobjektivs, das in kohärente Strahlung verwendet. Die erreichte Auflösung bei Verwendung von teilweise kohärenter Strahlung steigt ebenfalls.
Ein anderes Verfahren zur Verringerung der Ausbreitung des Hauptdiffraktionslappens ist es, das Mikroskopobjektiv insbesonders dem Kondensor zu apodisieren bzw. zu korrigieren. Die Apodisierung bzw. Korrektur überträgt jedoch Leistung auf die Diffraktionsränder bzw.-muster und verringert die Durchsatzeffektivität wesentlich durch das Blockieren des größten Teils der Apertur. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet apodisierte bzw. korrigierte Objektive in Form von Cassegrain-Spiegellinsen, die nur einen kleinen Prozentteil der einfallenden Strahlung blockieren. Die Auflösung könnte durch das Aputisieren bzw. Korrigieren des Objektivs in noch größerem Ausmaß verbessert werden auf Kosten einer Verringerung (des Abstandes) vom Signal zum Rau-1sschen. Jedoch erfordert schon das Verhältnis von Signal zu Rauschen, das von der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, die Verwendung von empfindlicheren Infrarotdetektoren, als momentan in einigen kommerziellen FT-IR- Spektrofotometer vorhanden sind. Jeder Anstieg an Auflösung des Mikroskopes, der durch ein Aputisieren bzw. Korrigieren der Apertur erreicht werden kann, ist der Verlust an Durchlaßeffektivität nicht wert.

Beispiel

Figur 4 zeigt ein Infrarottransmissionsspektrum eines menschlichen Haares, das erhalten wurde durch zweimaliges Maskieren der Strahlungsenergie in entfernten Bildebenen, einmal für die einfallende Strahlungsenergie und einmal für die durchgelassene Strahlungsenergie. Das Haar wurde in der Probenbildebene plaziert und die infrarote Strahlungsenergie, die durch das Haar geschickt wurde, wurde auf einen Detektor gerichtet, der mit dem Computer eines FT-IR-Spektrofotometers verbunden ist. Das Haar stellt eine Probe mit hohem Kontrast dar, die signifikante Beugung bzw. Diffraktion in der Probenbildebene erzeugt. Ein Absorptionsband 601 entspricht einem Bereich, von dem es bekannt ist, daß menschliches Haar voliständige Absorption von infraroter Strahlungsenergie zeigt. Das Profil 611 entspricht dem Spektrum, das erhalten wird, nach dem Einstellen einer variablen Aperturblende mit vier Schließvorrichtungen unter sichtbarem Licht und zwar in einer entfernten Bildebene, die positioniert ist zwischen der Probe und dem Detektor, um ein rechteckiges Querschnittsgebiet auf der Probenbildebene zu definieren, das der Form des Haares entspricht. Die Strahlungsenergie zwischen ungefähr 2950 und 3500 Wellenzahlen entspricht der gestreuten Streustrahlungsenergie von Gebieten, die das Haar umgeben. Als nächstes wurde das Profil 613 durch Maskieren erhalten, und zwar in der gleichen Weise mit einer entfernten Bildebene zwischen der Quelle und der (Detektor)probe. Die Menge von Streustrahlungsenergie im Absorptionsband, die den Detektor erreicht, wurde verringert Nichtsdestoweniger war ungefähr 3% der Strahlungsenergie in diesem Band, das den Detektor erreicht, aus Gebieten, die außerhalb des Probengebietes auf der Probenbildebene gelegen sind. Schließlich entspricht das Profil 615 dem Spektrum, das durch Maskieren der durchgelassenen Infrarotstrahlungsenergie in beiden entfernten Bildebenen erhalten wird, so daß beide Masken im Wesentlichen das gleiche Gebiet auf der Probenbildebene definieren. Das Profil 615 zeigt die vollständige Absorption, die im Absorptionsband vorgesehen wurde.
Die Prinzipien, die bevorzugten Ausführungsbeispiele und die Betriebsmodi bzw. Betriebszustände der vorliegenden Erfindung sind in der vorangegangenen Beschreibung beschrieben worden. Die Erfindung, die hierin geschützt
werden soll, soll jedoch nicht als auf die speziellen Formen, die hierin beschrieben worden sind, beschränkt angesehen werden, da diese eher als veranschaulichend, als als einschränkend angesehen werden sollen.

Claims

German Translation of Claims 1 to 16

1. Ein Mikroskop, welches folgendes aufweist: eine Quelle für einen Strahl (1) von Strahlungsenergie; eine Probenebene (200), auf der eine Probe positionierbar ist;

Strahlungsenergiedetektormittel; und ein Optiksystem (211, 213, 215, 217, 233, 231), welches einen Strahlenpfad für Strahlungsenergie definiert, und zwar von der erwähnten Quelle zu der erwähnten Probenebene und von der Probenebene zu den Detektormitteln, wobei das Optiksystem folgendes aufweist:

eine erste Maske (202), die in dein Pfad angeordnet ist und zur Definition einer Form für den Pfad einstellbar ist, und erste Linsenmittel (217) angeordnet in dem Pfad zwischen der Probenebene und der ersten Maske und mit konjugierten Punkten an der ersten Maske und der Probenebene; dadurch gekennzeichnet, daß das Optiksystem weiterhin folgendes aufweist:

eine zweite in dem Pfad angeordnete einstellbare Maske (204) und zweite Linsenmittel (233) angeordnet in dem Pfad zwischen der Probenebene und der zweiten Maske und mit konjugierten Punkten an der zweiten Maske und der Probenebene.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die Optikmittel betätigbar sind, um einen aus folgendem ausgewähnten Strahlenpfadabschnitt zu definieren:

(i) von der zweiten Maske (204) zu den zweiten Linsenmitteln (233) durch die Probenebene (200) zu den ersten Linsenmitteln (217) und zu der ersten Maske (202);

(ii) von der ersten Maske (204) über die ersten Linsenmittel (217) zu der Probenebene (200) und von der Probenebene (200) zurück über die ersten Linsenmittel (217) zu der ersten Maske (202);

(iii) von der zweiten Maske (204) über die zweiten Linsenmittel (233) zu der Probenebene (200) und teilweise zurück über die zweiten Linsenmittei (233) zu der zweiten Maske (204) und zuin Teil durch die Probenebene (200) zu den ersten Linsenmittel (217) und sodann zu der ersten Maske (202);

(iv) von der ersten Maske (202) zu den ersten Linsenmitteln (217) durch die Probenebene (200) zu den zweiten Linsenmitteln (233) und zu der zweiten Maske (204); (v) von der zweiten Maske (204) über die zweiten Linsenmittel (233) zu der Probenebene (200) und von der Probenebene (200) zurück über die zweiten Linsenmittel (233) zu der zweiten Maske (204); und

(vi) von der ersten Maske (202) über die ersten Linsenmittel (217) zu der Probenebene (200) und teilweise zurück über die ersten Linsenmittel (217) zu der ersten Maske (202) und teilweise durch die Probenebene (200) zu den zweiten Linsenmitteln (233) und sodann zu der zweiten Maske (204).

3. Mikroskop nach Anspruch 2, wobei ferner erste Strahlenpfadauswahlmittel betätigbar sind, um zwischen zwei oder mehr der Pfadabschnitte auszuwählen.

4. Mikroskop nach Anspruch 3, wobei die ersten Auswahlmittel zur Auswahl zwischen den Pfadabschnitten (i) und (ii) betätigbar sind.

5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ferner eine erste Lichtquelle (224, 225) vorgesehen ist, für einen sichtbaren Lichtstrahl und Beobachtungsmittel (219) zur Beobachtung des sichtbaren Lichtes von der Probenebene (200) und wobei das optiksystem ferner einen Lichtpfad für sichtbares Licht definiert, und zwar von der Lichtquelle zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Beobachtungsmitteln.

6. Mikroskop nach Anspruch 5, wobei ferner zweite Strahlenpfadauswahlmittel betätigbar sind, um zu gestatten, daß entweder Strahlungsenergie von der Quelle für einen Strahlungsenergiestrahl oder sichtbares Licht von einer erwähnten Lichtquelle zu der Probenebene gelangt, und zwar entlang eines Pfadabschnittes, der dem erwähnten Strahlpfad und dem erwähnten Lichtpfad gemeinsam ist.

7. Mikroskop nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Optiksystem betätigbar ist, um einen erwähnten Lichtpfad zu definieren, mit einem pfadabschnitt, der mit dem erwähnten Strahlenpfad gemeinsam ist und mindestens einen der in Anspruch 2 definierten Abschnitte (i), (ii), (iv) und (v) aufweist.

8. Mikroskop nach Anspruch 7, wobei ferner eine zweite Strahlenquelle (234, 235) für sichtbares Licht vorgesehen ist, und wobei das Optiksystem betätigbar ist, um einen Lichtpfad für sichtbares Licht zu def inieren, und zwar von der zweiten Quelle zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Beobachtungsmitteln zumindest teilweise entlang des erwähnten gemeinsamen Pfadabschnittes, und wobei die Lichtpfade für Licht von den ersten und zweiten Lichtquellen zu der Probenebene laufen, und zwar von der ersten Maske bzw. von der zweiten Maske.

9. Mikroskop nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei ferner Lichtpfadauswahlinittel betätigbar sind, um den Lichtpfad oder die Lichtpfade auszuwählen, entlang dem oder entlang denen sichtbares Licht läuft, und zwar von der oder den Lichtquellen zu den Beobachtungsmitteln.

10. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Linsenmittel eine Cassegrain-Spiegellinse aufweisen mit primären und sekundären Spiegelementen und Mittel zum Einstellen der Trennung davon.

11. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Mittel eine Cassegrain-Spiegellinse aufweisen mit primären und sekundären Spiegelelementen und Mittel zur Einstellung der Trennung davon.

12. Mikroskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Linsenmittel keinen weiteren konjugierten Punkt auf dem erwähnten Strahlenpfad zwischen der ersten Maske und der Probenebene aufweisen.

13. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die ersten Linsenmittel einen weiteren konjugierten Punkt auf dem erwähnten Pfad zwischen der ersten Maske und der erwähnten Probenebene aufweisen, und wobei die einstellbare Maske in dem Pfad an dem erwähnten weiteren konjugierten Punkt angeordnet ist.

14. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die erwähnte Quelle eine Quelle für einen Strahl (1) aus nicht sichtbarer Strahlungsenergie ist,

wobei das Mikroskop ferner eine erste Strahlenquelle (224, 225) für sichtbares Licht und Beobachtungsmittel (219) aufweist zur Beobachtung des sichtbaren Lichts von der ersten Strahlenquelle für sichtbares Licht, wobei das Optiksystem als einen ersten Strahlenpfad einen Strahlenpfad definiert von der Quelle für einen Strahl unsichtbarer Strahlungsenergie zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Detektormitteln, und wobei das optische System ferner als einen zweiten Strahlenpfad einen strahlenpfad definiert von der ersten Strahlenquelle für sichtbares Licht zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Beobachtungsmitteln, wobei der erste Strahlenpfad einen Pfadabschnitt gemeinsam mit dem zweiten strahlenpfad besitzt,

wobei die erste Maske (202) in dem gemeinsam Pfadabschnitt angeordnet ist, und zwar stromaufwärts gegenüber der Probenebene in den ersten und zweiten Strahlenpfaden, und zwar versehen mit Mitteln zur Einstellung davon zum Zwecke der Veränderung der Form der Strahlenapertur davon,

wobei die ersten Linsenmittel (217) in dem gemeinsamen Pfadabschnitt angeordnet sind, und zwar zwischen der ersten Maske und der Probenebene und ferner konjugierte Punkte im erwähnten ersten Strahlenpfad an der ersten Maske und der Probenebene aufweisen,

wobei die zweite Maske (204) in dem ersten Strahlenpfad stromabwärts gegenüber der Probenebene in der Durchlässigkeitsbetriebsart (Transmittanz-Mode) des ersten Strahlenpfads angeordnet ist und mit Mitteln versehen ist zur Einstellung davon zur Veränderung der Form der Strahlenapertur davon,

wobei die zweiten Linsenmittel (233) in dem ersten Strah- lenpfad zwischen der zweiten Maske und der Probenebene angeordnet sind und konjugierte Punkte in dem ersten Strahlenpfad an der zweiten Maske und der Probenebene aufweisen,

und wobei das Mikroskop ferner erste Auswahlmittel (221, 227) aufweist, die betätigbar sind, um einen Strahlungsenergiestrahl (1) oder einen sichtbaren Lichtstrahl zu der Probenebene zu leiten und sodann zu den Detektormitteln bzw. zu den Beobachtungsmitteln.

15. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die erwähnte Quelle eine Quelle für einen Strahl (1) aus unsichtbarer Strahlungsenergie ist,

wobei das Mikroskop ferner erste und zweite Strahlenquellen (224, 225, 234, 235) für sichtbares Licht und Beobachtungsmittel (219) aufweist zur Beobachtung des sichtbaren Lichtes von den ersten und/oder zweiten Strahlenquellen für sichtbares Licht,

wobei das Optiksystem als einen ersten Strahlenpfad einen Strahlenpfad definiert, der von der Quelle für einen Strahl aus unsichtbarer Strahlungsenergie zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Detektormitteln verläuft, und wobei das Optiksystem als einen zweiten und einen dritten strahlenpfad jeweils Strahlenpfade definiert von den ersten und zweiten Strahlenquellen für sichtbares Licht zu der Probenebene und von der Probenebene zu den Beobachtungsmitteln, wobei der erste Strahlenpfad einen pfadabschnitt gemeinsam mit den zweiten und/oder dritten Strahlenpfaden aufweist,

wobei die erste Maske (202) in dem gemeinsamen Pfadabschnitt stromaufwärts gegenüber der, Probenebene in den ersten und zweiten Strahlenpfaden angeordnet ist und mit Mitteln zur Einstellung davon versehen ist, und zwar zur Veränderung der Form der Strahlenapertur davon,

wobei die ersten Linsenmittel (217) in dem gemeinsamen Pfadabschnitt zwischen der ersten Maske und der Probenebene angeordnet sind und konjugierte Punkte in dem ersten Strahlenpfad an der ersten Maske und der Probenebene aufweisen,

wobei die zweite Maske (204) in dem gemeinsamen Pfadabschnitt stromaufwärts gegenüber der Probenebene in dem dritten Strahlenpfad und stromabwärts gegenüber der Probenebene in der Durchlässigkeitsbetriebsart des ersten Strahlenpfades angeordnet ist und mit Mitteln versehen ist zur Einstellung davon und zur Veränderung der Form der Strahlenapertur davon,

wobei die zweiten Linsenmittel (233) in dem gemeinsamen Pfadabschnitt angeordnet sind zwischen der zweiten Maske und der Probenebene und konjugierte Punkte aufweisen in dem ersten Strahlenpfad an der zweiten Maske und der Probenebene,

und wobei das Mikroskop ferner erste Auswahlmittel (221, 227) aufweist, die betätigbar sind, um entweder einen Strahlungsenergiestrahl (1) oder einen sichtbaren Lichtstrahl zu der Probenebene und von dort zu den Detektormitteln bzw. den Beobachtungsmitteln zu leiten.

16. Mikroskop nach Anspruch 14 oder 15, wobei ferner zweite Auswahlmittel vorgesehen sind, die betätigbar

sind, um zu den Detektormitteln entweder durch die Probenebene hindurchgehende Strahlungsenergie oder an der Probenebene reflektierte Strahlungsenergie zu leiten.