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Technischer Anwendungsbereich
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein mikroskopisches Loch oder eine Anordnung
mehrerer mikroskopischer Löcher
(englisch: "pinhole"), wobei die Anzahl
dieser Löcher
und/oder ihre Größe problemlos verändert werden
können.
Eine solche Anordnung mikroskopischer Löcher lässt sich für diverse Anwendungen auf dem
Gebiet der Optik, und insbesondere in der Konfokalmikroskopie nutzen.
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Frühere Technik
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In
der Konfokalmikroskopie benutzt man üblicherweise zwei Arten mikroskopischer
Löcher:
- – Löcher mit
unveränderlicher
Größe: um die
Größe eines
Lochs zu verändern,
muss es durch ein anderes ersetzt werden. Typischerweise lassen sich
mehrere mikroskopische Löcher
auf einem Rad montieren, welches eine der Nutzung jedes dieser Löcher entsprechende
Position hat. Die Bewegung des Rads muss sehr präzise sein.
- – Löcher mit
variabler Größe: ihre
Funktionsweise folgt dem Prinzip der Irisblende; sie benötigen mindestens
drei Lamellen, die ein Loch bilden, indem sie sich überschneiden,
und sind auf Grund des relativ komplexen Charakters des Mechanismus
sehr kostenträchtig.
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Die
klassischen Konfokalmikroskopiesysteme erfordern den Einsatz eines
einzigen mikroskopischen Lochs, beispielsweise der erste Ausführungsmodus
des französischen
Patentantrags Nummer 0103860 vom 22. März 2001, sowie das in der 3 des
US-Patents 5,978,095 beschriebene Mikroskop oder das im US-Patentantrag
5,162,941 beschriebene Mikroskop.
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Andere
Konfokalmikroskopiesysteme erfordern den Einsatz eines Rasters mit
mikroskopischen Löchern,
beispielsweise die in der 1 des US-Patents
Nummer 5,239,178 oder in der 3 des US-Patents
5,978,095 beschriebenen Mikroskope, oder die Systeme mit Nipkow-Scheibe.
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In
bestimmten Ausführungsmodi
eines Mikroskops wie der im französischen Patentantrag Nummer
0103860 vom 22. März
2001 beschriebenen, muss ein Raster mit mikroskopischen Löchern mit
großer
Genauigkeit positioniert werden, was schwer zu machen ist, wenn
man eine einfache Technik benutzt, die darin besteht, das gesamte
Raster auszutauschen. Wenn "einzelne" mikroskopische Löcher einfach
ausgetauscht werden, wie an manchen Einpunkt-Konfokalmikroskopen,
ist ihre präzise
Positionierung ebenfalls schwierig. Außerdem nehmen die Rasteraustauschsysteme
mit mikroskopischen Löchern
zwangsläufig
viel Platz in Anspruch, da sich ihr Platzbedarf aus der Summe der
Abmessungen aller Raster zusammensetzt, die ausgetauscht werden können.
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Im
Falle der Mikroskope, die ein Raster mit mikroskopischen Löchern nutzen,
können
die Größe und die
Dichte der Löcher üblicherweise
nicht verändert
werden. Dennoch ist diese Änderung
wünschenswert,
um die Größe der Löcher der
untersuchten Wellenlänge
anzupassen. Das US-Patent Nummer 6,002,509 hält eine Lösung für dieses Problem für den Fall
eines Mikroskops mit Nipkow-Scheibe bereit. Diese Lösung erfordert
jedoch den Austausch des Lochrasters durch ein Raster reflektierender Punkte.
Wenn die benutzte Technik darin besteht, reflektierender Punkte
zu verwenden, die durch eine Mehrschichtbehandlung entstanden sind,
entspricht jede Wellenlänge
einer gegebenen Größe und Dichte der
reflektierenden Punkte. Es ist also nicht möglich, die Größe oder
die Dichte der Löcher
mit gegebener Wellenlänge
zu verändern,
und die Anzahl verschiedener Lochgrößen wird durch die Leistungsfähigkeit der
Mehrschichtbehandlung begrenzt. Wenn die benutzte Technik darin
besteht, die Nipkow-Scheibe mit mehreren konzentrischen Lochringen
zu versehen, ist eine – wenig
praktikable – Verschiebung
der Scheibe erforderlich, und die Abmessungen der Scheibe nehmen
schnell überhand.
Die Technik lässt sich
schwer an Systeme anpassen, die mit einem festen Raster mit mikroskopischen
Löchern
arbeiten.
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Beschreibung der Erfindung
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Anordnung aus einem oder mehreren mikroskopischen
Löchern
variabler Größe und/oder
Anzahl, deren Änderungen
durch eine vereinfachte, präzise
und kostengünstige
Methode erreicht werden. Ein Gegenstand der Erfindung besteht insbesondere
darin, veränderliche
mikroskopische Löcher
ohne Positionierungsprobleme und mit geringem Platzbedarf zu realisieren.
Unter "Löchern" versteht man Löcher im
optischen Sinne des Begriffs, das heißt kleine Bereiche, die vom
Licht durchlaufen werden können,
aber nicht notwendigerweise leer sind. Ein "Loch" kann beispielsweise
eine Unterbrechung einer auf Glas aufgebrachten lichtundurchlässigen Schicht
sein.
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Für diesen
Zweck beinhaltet die Erfindung ein veränderliches Lochraster zur Filterung
eines Lichtstrahlenbündels,
welches umfasst:
- – eine fest stehende Platte
(310) mit einem erster Lochraster,
- – eine
bewegliche Platte (300) mit einem zweiten Lochraster, wobei
jedes Loch des veränderlichen Rasters
durch die Überlagerung
eines Lochs (311) der fest stehenden Platte mit einem Loch (301)
der beweglichen Platte zustande kommt,
- – ein
Mittel zum Verschieben der beweglichen Platte im Bezug auf die fest
stehende Platte, um die bewegliche Platte aus einer ersten Position,
in welcher jedes Loch der fest stehenden Platte von einem entsprechenden
Loch der beweglichen Platte überlagert
wird, in eine zweite Position zu bringen, in der jedes Loch der
fest stehenden Platte von einem entsprechenden Loch der beweglichen
Platte überlagert
wird,
dadurch gekennzeichnet, dass:
- – die
Löcher
des genannten veränderlichen
Rasters von mikroskopischer Größe sind
und sich zur Filterung eines Lichtstrahlenbündels in einem Konfokalmikroskop
eignen,
- – die
Löcher
der beweglichen Platte, welche über die
Löcher
der fest stehenden Platte in der zweiten Position geschoben werden,
sich von den Löchern
der beweglichen Platte, welche über
die Löcher
der fest stehenden Platte in der ersten Position geschoben werden,
unterscheiden, und
- – die
Löcher
der beweglichen Platte, welche über die
Löcher
der fest stehenden Platte in der zweiten Position geschoben werden,
eine Größe haben,
die sich von der Größe der Löcher der
beweglichen Platte, welche über
die Löcher
der fest stehenden Platte in der ersten Position geschoben werden,
unterscheidet,
sodass sich die Größe der Löcher des veränderlichen
Rasters, wenn die bewegliche Platte in der zweiten Position ist,
von der Größe der Löcher des
veränderlichen
Rasters, wenn die bewegliche Platte in der ersten Position ist,
unterscheidet.
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Diese
besondere Anordnung erlaubt es, die Realisierung des Systems zu
vereinfachen, und ermöglicht
die Realisierung veränderlicher
Raster mit mikroskopischen Löchern,
während
beispielsweise die Irisblenden nur für ein einziges veränderliches
mikroskopisches Loch konzipiert sind.
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Eine
veränderliche
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher lässt sich auch durch ein System
erzielen, das zwei Anordnungen mehrerer mikroskopischer Löcher auf verschiedenen
Platten physisch untereinander austauscht. Diese Lösung wird in
bestimmten Einpunkt-Konfokalmikroskopen benutzt. Die vorliegende
Erfindung unterscheidet sich von dieser einfachen technischen Lösung durch
die Nutzung mehrerer überlagerter
Platten, wodurch es möglich
ist, das Raster mit mikroskopischen Löchern mit ebenfalls mikroskopischen
Verschiebungen zu verändern,
und nicht mit makroskopischen, wie es dem gegenwärtigen Stand der Technik entspricht. Dies
vereinfacht die Probleme der Positionierung.
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Für die Ausführung der
Platten können
verschiedene Techniken eingesetzt werden. Beispielsweise, und gemäß einem
Charakteristikum der Erfindung, können zwei der genannten Platten
transparente Glasscheiben sein, auf denen die genannten mikroskopischen
Löcher
durch Aufbringen einer lichtundurchlässigen Schicht mittels einer
lithografischen Methode realisiert werden. Die lichtundurchlässigen Schichten
dieser beiden Platten können
dann zueinander gedreht werden, sodass der sie trennende Zwischenraum
so gering wie möglich
ist. Der Vorteil dieser Technik ist, dass die Glasscheiben eine
hohe Steifigkeit aufweisen (sich kaum verformen).
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Gemäß einem
Charakteristikum der Erfindung sind die Platten durch Schichten
eines transparenten flüssigen
Gleitmittels voneinander getrennt. Denn andernfalls erschwert die
Reibung zwischen den Platten eine ordnungsgemäße Funktion. Eine andere Lösung besteht
darin, Platten zu verwenden, die einander nicht berühren, aber
diese Lösung
ist problematisch, denn hierfür
müssen
die Platten eine extrem hohe Ebenheit aufweisen.
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Die
Verschiebung einer Platte gegenüber
einer anderen kann im Allgemeinen entlang zweier Achsen erfolgen.
Gemäß einem
Charakteristikum der Erfindung wird das System jedoch, vereinfacht, wenn
diese Verschiebung nur entlang einer Achse erfolgt. In diesem Fall
ist es möglich,
eine Führungsschiene
zu benutzen, um die Aufrechterhaltung einer korrekten relativen
Positionierung der Platten zu erleichtern. Eine solche Schiene ist
jedoch teuer und schafft Probleme bei der Positionierung. Um die
relative Positionierung der Platten zu erleichtern, und gemäß einem
Charakteristikum der Erfindung, werden zwei aneinander grenzende
Platten, die entlang einer Achse zueinander verschoben werden, durch
mikroskopische Führungsschienen
zueinander positioniert. Da eine mikroskopische Schiene fragil ist,
empfiehlt es sich gemäß einem
Charakteristikum der Erfindung, mehrere mikroskopische Führungsschienen zu
verwenden. Diese Schienen können
beispielsweise mit lithografischen Methoden realisiert werden.
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Gemäß einem
Charakteristikum der Erfindung wird die bewegliche Platte mit Hilfe
einer Positioniervorrichtung linear in der Achse verschoben. Diese
Lösung
wird bevorzugt, wenn eine Technik zum Einsatz kommt, die auf diskreten
Verschiebungen beruht. Es kann sich auch erforderlich machen, eine
der Platten mit Hilfe einer zweiachsigen Positioniervorrichtung
zu verschieben. Diese Lösung
erlaubt die größtmögliche Flexibilität.
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Kurzbeschreibung der Abbildungen
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Die 1 bis 4 illustrieren
das Prinzip der Erfindung und zeigen ein einziges mikroskopisches
Loch. In der 1 ist eine verwendete fest stehende
Platte dargestellt, während
die 2 eine bewegliche Platte zeigt. Die 3 veranschaulicht die Überlagerung
der beiden Platten, wodurch ein einzelnes mikroskopisches Loch geringer
Größe zustande
kommt. Die 4 ist eine Schnittdarstellung derselben Überlagerung.
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In
der 5 ist eine bewegliche Platte dargestellt, die
in einem ersten Ausführungsmodus
zum Einsatz kommt. Die 6 zeigt eine fest stehende Platte,
die in diesem Ausführungsmodus
zum Einsatz kommt.
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In
der 7 ist eine bewegliche Platte dargestellt, die
in einem zweiten Ausführungsmodus
benutzt wird. Die 8 zeigt eine fest stehende Platte, die
in diesem zweiten Ausführungsmodus
benutzt wird. Die 9 zeigt eine bewegliche Platte,
die in einer Variante dieses zweiten Ausführungsmodus verwendet wird.
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In
der 10 ist eine Vorrichtung dargestellt, die benutzt
wird, um ein Auslaufen der zwischen den Platten befindlichen Flüssigkeit
zu verhindern, wobei die Vorrichtung unter Vakuum gefüllt wird.
Die 11 zeigt eine ähnliche
Vorrichtung, die jedoch einen Überlauf
mit einer Lüftungsöffnung enthält.
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Die 12 bis 14 beziehen
sich auf einen Führungsmodus
der Platten mittels mikroskopischer Schienen. Die 12 zeigt
eine bewegliche Platte mit Schienen. Die 13 zeigt
eine bewegliche Platte mit Schienen, die denjenigen der 12 entsprechen.
Die 14 zeigt eine Schnittdarstellung der Verbindung
zweier Platten, realisiert auf Platten aus dickem Glas.
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Prinzip der Erfindung
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Das
Prinzip der Erfindung besteht darin, durch schrittweise Verschiebung
einer beweglichen Platte 110, die eine zweite Zwischenanordnung
bildet, gegenüber
einer fest stehenden Platte 100, die eine erste Zwischenanordnung
bildet, mindestens ein mikroskopisches Loch veränderlicher Größe und in
Form einer Scheibe zu erhalten. Die 1 zeigt die
Platte 100, die ein Loch 101 enthält. Die 2 zeigt
die Platte 110, welche die auf einer Achse 116 liegenden
Löcher 111, 112, 113, 114, 115 enthält. Das veränderliche
mikroskopische Loch wird durch die beiden gegeneinander gesetzten
Platten A und B gebildet. Die 3 zeigt
das veränderliche
mikroskopische Loch, das sich ergibt, wenn das Loch 114 über das
Loch 101 geschoben wird. Die 4 zeigt
eine Schnittdarstellung derselben Überlagerung entlang einer Ebene,
welche die Achse 116 durchläuft. In der Position der Platten,
die in den 3 und 4 dargestellt
ist, kann lediglich das Loch 114 vom Licht durchlaufen
werden, und der Durchmesser des veränderlichen Lochs ist derjenige
des Lochs 114.
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Die
Platte 110 muss auf einer Positionierungsvorrichtung montiert
sein, die es ermöglicht,
sie in Richtung der Achse 116 zu verschieben und dabei die
Anordnung der Löcher 111 bis 115 zu
passieren. Durch Verschieben der Platte 110 gegenüber der Platte 100 mit
Hilfe der Positionierungsvorrichtung kann man ein beliebiges der
Löcher 111 bis 115 über das
Loch 101 schieben und somit zu fünf verschiedenen Durchmessern
des veränderlichen
mikroskopischen Lochs gelangen. Wenn beispielsweise das Loch 113 anstelle
des Lochs 114 über
das Loch 101 geschoben wird, vergrößert sich der Durchmesser des
veränderlichen
Lochs und wird ebenso groß wie der
Durchmesser des Lochs 113.
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Die
mikroskopischen Löcher
der Platte 110 liegen nicht notwendigerweise auf ein und
derselben Geraden; diese Lösung
ermöglicht
es jedoch, die Platte 110 nur entlang einer Achse zu verschieben, wodurch
die Kosten minimiert werden. Ganz allgemein lassen sich so viele
Löcher
mit unterschiedlichen Eigenschaften erzielen, wie es Löcher in
der Platte 110 gibt. Eine Führungsschiene kann genutzt werden,
um die Verschiebung der Platte B gegenüber der Platte A auf die Richtung
der Achse 116 zu beschränken.
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Bei
den Platten 100 und 110 kann es sich um Glasplatten
handeln, deren lichtundurchlässige
Teile Metallschichten sind, die durch ein lithografisches Verfahren
aufgebracht werden. Diese Metallschichten werden in der 4 durch
dicke Striche verkörpert.
Die beiden Platten sind durch eine feine Schicht 117 einer
transparenten Flüssigkeit,
beispielsweise Öl,
voneinander getrennt, um jegliche direkte Reibung zu verhindern.
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Wenn
sich die transparente Flüssigkeit
nur durch die Kapillarwirkung hält,
wie in 4 dargestellt, wird sich die Qualität der Schicht
möglicherweise
mit der Zeit durch partielle Verdunstung verschlechtern, und die
Flüssigkeit
könnte
sich auch in anderen Teilen des optischen Systems ausbreiten als in
dem Bereich, wo ihre Anwesenheit erforderlich ist. Um diese Probleme
zu vermeiden, kann dieses System, wie in 10 dargestellt,
mit Hilfe eines flexiblen Verschlusses 500, beispielsweise
aus Plastik abgedichtet werden, der das gesamte System abschließt. Die
Flüssigkeit
kann dann unter Vakuum zwischen die beiden Platten und in den Bereich
im Innern des flexiblen Verschlusses 500 injiziert werden. Auf
diese Weise lässt
sich die Bewegung der Platten 110 und 100 mit
der Vermeidung eines Flüssigkeitsverlusts
in Einklang bringen. Eine Alternative zum Befüllen unter Vakuum ist das in
der 11 dargestellte Überlaufsystem. Ein Rohr 501 führt in einen Behälter 502,
der mit einer Lüftungsöffnung versehen und
höher angeordnet
ist, und sorgt dafür,
dass der Füllstand
der transparenten Flüssigkeit
im Bereich zwischen den Platten erhalten bleibt.
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In
sämtlichen
Ausführungsmodi
wird man vorzugsweise durch eine transparente Flüssigkeit getrennte und mit
einem System zur Vermeidung von Flüssigkeitsverlusten ausgestattete
Glasplatten mit lichtundurchlässigen
Schichten verwenden, die mittels lithografischer Methoden aufgebracht
und zueinander gedreht werden. Auf diese technologischen Aspekte
wird in den nachfolgenden Erläuterungen nicht
nochmals eingegangen.
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Erster Ausführungsmodus
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Mit
diesem ersten Ausführungsmodus
lässt sich
durch schrittweise Verschiebung einer beweglichen Platte 300 über eine
fest stehende Platte 310 ein Raster mit mikroskopischen
Löchern
veränderlicher
Größe erzielen.
Die 5 zeigt das Beispiel einer Platte 300 und
die 6 zeigt die korrespondierende Platte 310.
Das veränderliche
Raster mit mikroskopischen Löchern
besteht aus den gegeneinander gesetzten Platten 310 und 300.
Wenn das Loch 301 der Platte 300 über das
Loch 311 der Platte 310 geschoben wird, ohne dabei
die Orientierung der Platten gegenüber der Zeichnung zu verändern, sieht das
veränderliche
Raster mit mikroskopischen Löchern
so aus wie die Platte 310 allein, das heißt die Löcher der
Platte 310 werden von der Platte 300 frei gelassen.
Wenn das Loch 302 der Platte 300 über das
Loch 311 der Platte 310 geschoben wird, verringert
sich der Durchmesser der Löcher
des veränderlichen
Rasters mit mikroskopischen Löchern.
Wenn die Löcher 303, 304, 305 nacheinander über das Loch 311 der
Platte 310 geschoben werden, verringert sich dadurch jedes
Mal der Durchmesser der Löcher
des veränderlichen
Rasters mit mikroskopischen Löchern.
In diesem Beispiel handelt es sich also um ein veränderliches
Raster mit mikroskopischen Löchern,
deren Durchmesser 5 verschiedene Werte annehmen kann. Ganz allgemein
lässt sich nach
diesem Prinzip ein Raster realisieren, das eine große Anzahl
mikroskopischer Löcher
enthält,
die jeweils diverse Größen oder
Formen annehmen können.
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Zweiter Ausführungsmodus
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Mit
diesem zweiten Ausführungsmodus
lassen sich Löcher
variabler Größe und Anzahl
erzielen, und zwar durch Verschiebung einer beweglichen Platte 320,
die eine zweite Zwischenanordnung mit mehreren Löchern trägt, über eine fest stehende Platte 330,
die eine erste Zwischenanordnung mit mehreren Löchern trägt. Die 7 zeigt
das Beispiel einer Platte 320 und die 8 zeigt
die korrespondierende Platte 330. Wenn das Loch 321 der Platte 320 über das
Loch 331 der Platte 330 geschoben wird, sieht
das veränderliche
Raster mit mikroskopischen Löchern
so aus wie die Platte 330 allein, das heißt die 12
Löcher
der Platte 330 werden von der Platte 320 frei
gelassen. Wenn beispielsweise das Loch 322 der Platte 320 über das
Loch 331 der Platte 330 geschoben wird, verringert
sich der Durchmesser der Löcher
des veränderlichen
Rasters mit mikroskopischen Löchern,
aber ihre Anzahl ist konstant. Wenn das Loch 323 der Platte 320 über das Loch 331 der
Platte 330 geschoben wird, wird die Anzahl mikroskopischer
Löcher
der veränderlichen
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher gleich 4 an Stelle D von
12, wobei ihr Durchmesser gleich demjenigen der Löcher der
Platte 330 ist, das heißt 6 Löcher der Platte 330 werden
durch den lichtundurchlässigen
Teil der Platte 320 verdeckt, und 4 andere Löcher werden
frei gelassen. Wenn das Loch 324 der Platte 320 über das
Loch 331 der Platte 330 geschoben wird, enthält die veränderliche
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher 4 Löcher mit verringertem Durchmesser.
Dieses Beispiel verkörpert
also eine veränderliche
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher, wobei die Anzahl der
mikroskopischen Löcher
gleich 4 oder 12 sein kann, und der Durchmesser jedes Lochs 5 verschiedene
Werte annehmen kann. Ganz allgemein lässt sich nach diesem Prinzip
ein veränderliches
Raster realisieren, das eine große Anzahl von Löchern enthält, deren Größe und Anzahl
gleichermaßen
veränderlich
sind.
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In
einem anderen Beispiel dieses Ausführungsmodus wird dieselbe Platte 330 verwendet, aber
die zweite Zwischenanordnung besteht aus der in der 9 dargestellten
Platte 340. Wenn das Loch 341 der Platte 340 über das
Loch 331 der Platte 330 geschoben wird, sieht
das veränderliche
Raster mit mikroskopischen Löchern
so aus wie die Platte 330 allein, das heißt die 12
Löcher
der Platte 330 werden von der Platte 340 frei
gelassen. Wenn beispielsweise das Loch 342 der Platte 340 über das Loch 331 der
Platte 330 geschoben wird, verringert sich der Durchmesser
der Löcher
des veränderlichen Rasters
mit mikroskopischen Löchern,
aber ihre Anzahl ist konstant. Wenn das Loch 343 der Platte 340 über das
Loch 332 der Platte 330 geschoben wird, wird die
Anzahl mikroskopischer Löcher
der veränderlichen
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher gleich 1 an Stelle von
12, wobei ihr Durchmesser gleich demjenigen der Löcher der
Platte 330 ist, das heißt 11 Löcher der Platte 330 werden
vom lichtundurchlässigen
Teil der Platte 340 verdeckt, und das andere Loch wird
frei gelassen. Wenn das Loch 344 der Platte 340 über das
Loch 332 der Platte 330 geschoben wird, enthält die veränderliche
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher nur 1 Loch mit verringertem
Durchmesser. Dieses Beispiel verkörpert also eine veränderliche
Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher, wobei die Anzahl der
mikroskopischen Löcher
gleich 1 oder 12 sein kann, und der Durchmesser jedes Lochs 5 verschiedene
Werte annehmen kann. Diese Art des mikroskopischen Lochrasters ist
besonders zweckmäßig in einem Konfokalmikroskop,
das gleichzeitig im Mehrpunktmodus und im Einpunktmodus nutzbar
sein soll.
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Methode zur Führung und
Positionierung der Platten
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In
bestimmten Ausführungsmodi
verschieben sich die Platten mit den mikroskopischen Löchern in
einer Translationsbewegung zueinander entlang einer einzigen Achse;
beispielsweise im ersten, zweiten und vierten, aber auch im fünften Ausführungsmodus,
wenn man die drei Platten betrachtet, die sich mittels eines Irisblendenmechanismus
verschieben. Diese Lösung
vereinfacht das System insofern, als sich jede Platte gegenüber einer
anderen entlang einer einzigen Achse verschiebt. Wie bereits weiter
oben beschrieben, können
die Platten mit Hilfe einer Führungsschiene
geführt
werden. Eine makroskopische Führungsschiene
lässt sich
jedoch schwer mit der erforderlichen Genauigkeit realisieren. Um eine
gute Positionierung der Platten zu gewährleisten, kann man eine solche
Führungsschiene
durch eine Anordnung mehrerer mikroskopischer Führungsschienen ersetzen.
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Die 12 bis 14 zeigen
die Umsetzung einer Anordnung mehrerer mikroskopischer Führungsschienen
in einem System mit zwei Platten gemäß der Beschreibung im ersten
Ausführungsmodus.
Die 12 zeigt den aufnehmenden Teil 1101, 1102, 1103 der
Schienen, die mit lithografischen Methoden auf dieselbe Weise wie
die mikroskopischen Löcher
auf die bewegliche Platte aufgebracht werden. Die 13 zeigt
den hervorstehenden Teil 1111, 1112, 1113 der
Schienen, die mit lithografischen Methoden, aber mit Hilfe einer
zusätzlichen Metallschicht
auf die fest stehende Platte aufgebracht werden. Die 14 zeigt
eine Schnittdarstellung der zusammengefügten Schienen 1103 und 1113.
Der Schnitt erfolgt entlang einer Schnittachse 1114 der
fest stehenden Platte und entlang einer Schnittachse 1104 der
beweglichen Platte, wobei davon auszugehen ist, dass sich diese
beiden Achsen in der dargestellten Position überlagern. Die fest stehende
Glasplatte 1121 trägt
eine Metallschicht 1122, wobei das mikroskopische Loch 1115 frei
bleibt. Sie trägt
auch eine zusätzliche
Metallschicht 1113, die den hervorstehenden Teil des Führungssystems
bildet. Dieser hervorstehende Teil wird mit lithografischen Methoden
realisiert. Ebenfalls dargestellt ist der Rest einer Harzschicht 1125.
Diese Harzschicht dient dem Schutz der unteren Metallschicht 1122 bei der
Ausbildung der Schiene 1113. Die bewegliche Platte 1120 trägt eine
Metallschicht 1123, wobei das mikroskopische Loch 1105 und
der aufnehmende Teil 1103 der Führungsschiene frei bleiben.
Der Zwischenraum 1124 zwischen den beiden Platten wird mit
einem flüssigen
Gleitmittel gefüllt,
um direkte Reibungseffekte zu verhindern. Der hervorstehende Teil 1113 passt
sich genau in die Nut 1103 ein und dient somit als Führung für die Verschiebung.
Die Überlagerung
der mikroskopischen Löcher 1115 und 1105 erzeugt
ein mikroskopisches Loch geringer Größe.
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In
der 13 verkörpern
die Führungsschienen 1111, 1112, 1113 ebenfalls
die Bewegungsrichtung der beweglichen Platte, die nicht parallel
zu den Richtungsvektoren des in derselben Abbildung dargestellten
Rasters mit mikroskopischen Löchern der
fest stehenden Platte verläuft.
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Industrielle Anwendungen
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Die
vorliegende Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher kann in einem Konfokalmikroskop mit
Mehrpunktbeleuchtung oder in einem Konfokalmikroskop, das einen
Wechsel zwischen beiden Beleuchtungsarten ermöglicht, genutzt werden. Wird beispielsweise
die in dem in der 1 des US-Patents Nummer 5,239,178
beschriebenen System benutzte Anordnung mehrerer mikroskopischer
Löcher durch
eine Anordnung mehrerer mikroskopischer Löcher des im vierten Ausführungsmodus
beschriebenen Typs ersetzt, so wird es möglich, die Größe und die
Anzahl dieser mikroskopischen Löcher
zu verändern,
und eventuell zwischen einem Mehrpunkt- und Einpunkt-Funktionsmodus
zu wechseln. Ebenso kann das in der 3 des US-Patents 5,978,095 dargestellte
Raster mit mikroskopischen Löchern
mit derselben Wirkung durch das Raster mit mikroskopischen Löchern des
vierten Ausführungsmodus
der vorliegenden Erfindung ersetzt werden. Indem man ein veränderliches
Raster mit mikroskopischen Löchern
gemäß der vorliegenden
Erfindung in dem durch eine der beiden ersten Ausführungsmodi
des französischen
Patentantrags Nummer 0103860 vom 22. März 2001 beschriebenen Mikroskop
einsetzt, kann man den Durchmesser der mikroskopischen Löcher oder
ihre Anzahl problemlos verändern,
was sich auf den Kompromiss Geschwindigkeit/Auflösung oder Geschwindigkeit/Eindringtiefe
in den Prüfkörper auswirkt.
Das in einem der beiden ersten Ausführungsmodi der vorliegenden
Erfindung beschriebene mikroskopische Loch kann außerdem die
untereinander austauschbaren mikroskopischen Löcher oder die Irisblenden,
die üblicherweise
in den Einpunkt-Konfokalmikroskopen
mit Laser-Abtastung verwendet werden, ersetzen.