EP1509803A1 - Beleuchtung für mikroskop - Google Patents

Beleuchtung für mikroskop

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Publication number
EP1509803A1
EP1509803A1 EP03732439A EP03732439A EP1509803A1 EP 1509803 A1 EP1509803 A1 EP 1509803A1 EP 03732439 A EP03732439 A EP 03732439A EP 03732439 A EP03732439 A EP 03732439A EP 1509803 A1 EP1509803 A1 EP 1509803A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
area
observation
light
reflection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03732439A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erhard Wendlandt
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1509803A1 publication Critical patent/EP1509803A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1468—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G02B21/08—Condensers
    • G02B21/10—Condensers affording dark-field illumination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/01—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials specially adapted for biological cells, e.g. blood cells
    • G01N2015/019—Biological contaminants; Fouling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/063—Illuminating optical parts
    • G01N2201/0635—Structured illumination, e.g. with grating

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for sample analysis.
  • the method and the device are particularly suitable for microbiological analysis, for example of drinking and / or waste water. Furthermore, the method and the device can also be used in the clinical, food technology, biotechnological and pharmaceutical fields.
  • the transmitted light method has the disadvantage that the contrast of the image is very low.
  • the transmitted light method for example, microorganisms living in water can only be imaged with very little contrast. Reliable detection of microorganisms present in drinking water, for example, is not possible with the transmitted light method.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for sample analysis, with which or with which reliable test results can be achieved quickly in a simple manner.
  • the device for sample analysis according to the invention has a light source by means of which the samples are illuminated. Visible light is preferably generated by the light source. However, the sample can also be illuminated in marginal areas of the no longer visible light, such as, for example, with ultraviolet radiation.
  • the sample to be examined is arranged in a sample carrier, which in turn is arranged in a sample plane.
  • the sample holder can be a slide, a cuvette, in particular a micro-flow and culture cuvette. A particularly preferred cuvette is described in DE 197 38 626.
  • the device according to the invention has a lens arrangement by means of which an illumination area is generated in the sample plane. The lens arrangement is thus preferably connected downstream of the illumination device, ie the light source, and in particular generates a point or area illumination area in the sample plane.
  • a reflection region is created by reflection or diffraction of the illumination beams on the sample carrier.
  • a circular illumination area for example, due to the reflection and / or diffraction on the sample carrier, a hem-shaped reflection area occurs, which surrounds a circular illumination area in a ring.
  • the reflection area is therefore not irradiated directly by the lighting device, but only indirectly by appropriate reflection and / or diffraction of the radiation in the sample carrier.
  • the type of sample carrier, in which reflections occur in particular at its interfaces is preferably designed such that the highest possible proportion of the radiation is reflected.
  • the device also has an observation device, such as a microscope.
  • the observation device is used to observe an observation area in the sample plane.
  • the essential feature of the invention is that the observation area is arranged offset to the illumination area. In the case of round lighting and observation areas, this means that the centers of the circles are at a distance from one another. The center points preferably lie outside the other area.
  • the two areas preferably overlap only slightly or the observation area is arranged completely outside the illumination area.
  • the reflection area is primarily observed through the observation area.
  • at least a part of the reflection area and at most a small part of the illumination area is thus observed.
  • the observation area thus overlaps only slightly according to the invention or not at all with the lighting area.
  • the overlap is preferably at most 30%, particularly preferably at most 20%, of the lighting area.
  • the device according to the invention has the advantage that objects or particles in samples can also be easily recognized, the light attenuation of which is very low.
  • Typical particles are, for example, bacteria in water samples, e.g. Drinking water samples. Such particles are clearly visible with the aid of the device according to the invention, since their refractive index essentially differs from that of the surroundings.
  • Another advantage of the device according to the invention is that the particles contained in the sample appear plastic. It is easier for the human eye, but also for electronic image processing software, to recognize such particles.
  • images generated with the device according to the invention are considerably more contrasting than with known devices. According to the invention, this can be achieved at least with considerably less effort.
  • the detection of individual particles, such as bacteria or the like is further improved in that the particles appear in relief.
  • a particular advantage of the device according to the invention is that no complex and complicated evaluation methods are required, but instead an examination of drinking water, for example, is possible by looking directly at the sample. It is neither necessary to add substances to the drinking water, which may have to act over a longer period of time, nor are other complex analysis methods required. As a result, examinations can be carried out very quickly, for example, on site. For this reason, the device according to the invention can also be used, for example, in food production, since salmonella, for example, can be detected very quickly and easily, so that, for example, examinations can often be carried out during the production process and reaction can take place immediately.
  • Another advantage of the invention is in the fact that the power of the irradiation or lighting device can be lower compared to devices operating according to the dark field principle. The temperature increase of the sample is therefore considerably lower, so that the living conditions are not destroyed when living organisms are examined. Here, too, the vitality of the sample is not influenced or is influenced only slightly.
  • the sample carrier is preferably designed in such a way that the reflection or diffraction of the radiation occurs at interfaces of the sample carrier in such a way that at least some of the radiation is conducted within the sample carrier.
  • the interfaces are, for example, a sample carrier in which the sample is arranged between two glass plates for examination, the two interfaces between the sample and the glass plate.
  • a specimen slide made of glass, as is usually used in transmitted-light microscopy, can also be used as the specimen slide.
  • the object to be observed is applied to the slide and, if necessary, protected with liquid and a cover glass or a transparent film.
  • the reflection or diffraction of the radiation then takes place on inwardly facing surfaces of the glass plate or film or on inwardly facing surfaces of the glass plate if a sample carrier is used which contains the sample between two glass plates.
  • the reflection or diffraction of the radiation thus takes place on inwardly facing surfaces of the glass plates or the like. of the sample carrier.
  • the space between such plates is preferably very thin.
  • the distance between the plates is preferably in the range between 10 ⁇ m and 500 ⁇ m, particularly preferably between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m. Thin plastic foils are preferably provided in this area of the specimen slide.
  • the radiation coming from the lens arrangement preferably has a substantially right angle to the sample carrier.
  • the beam of rays impinging on the sample carrier is preferably slightly conical, the deviation of the rays from the vertical preferably being less than ⁇ 10 °, particularly preferably less than ⁇ 5 °.
  • a field of view diaphragm is preferably connected upstream of the lens arrangement. This defines the size of the lighting area.
  • this angle at which the radiation occurs on the sample carrier can be set by changing the position of the lighting device, ie the light source. By changing the angle of incidence of the radiation with respect to the sample carrier, the reflectance of the radiation at the interfaces of the sample carrier can be adjusted and the illumination intensity in the reflection area can thus be varied.
  • the distance between the lighting area and the observation area can be set in a simple manner. It is thus possible to set that, for example, only the reflection area or part of the reflection area is located within the observation area. An overlap of the observation area and the illumination area can likewise be set, it being possible for a slight overlap of these two areas to be used to lighten the background. This can be advantageous when examining certain samples, such as viewing biofilms or examining anthrax.
  • the light source through which the sample is preferably irradiated with light preferably has a high irradiation intensity of in particular at least 50 W, preferably at least 150 W.
  • the light source is preferably connected to a particularly flexible light guide.
  • the light is led directly to the aperture diaphragm through the light guide, for example a glass fiber cable.
  • the angular position of the light guide relative to the aperture diaphragm is preferably adjustable. The position of the light guide can in particular be fixed in any angular position.
  • the light guide can preferably be moved, based on the aperture diaphragm, along a hemispherical shell whose center lies near the center of the aperture diaphragm or the focal point of the condenser.
  • the position of the light guide in relation to the aperture diaphragm is thus in two on top of each other vertical planes, each perpendicular to the aperture diaphragm, can be swiveled by 180 °.
  • the light guide can be rotated through 360 ° with respect to a longitudinal axis of the device and displaced perpendicular to the optical axis of the condenser.
  • a displaceability of the light guide is particularly preferred, so that the distance between the light guide end and the aperture diaphragm can be varied.
  • Cold light sources are preferably used to avoid heat. It is also possible to use heat protection filters.
  • the use of arc lamps with high short-wave components is also advantageous.
  • one or more mirrors can be provided, through which the light is directed directly to the aperture diaphragm.
  • prisms and lenses can also be arranged in this area for directing light instead of the mirrors and / or the light guides.
  • the observation device which is preferably a microscope or a corresponding device, preferably has a lens arrangement with a small aperture. Due to the small aperture, a very large depth of field can be achieved. This makes it easier to find particles, in particular bacteria, in the sample.
  • a quartz cable is preferably used as the light guide.
  • all lenses and the like. preferably made of quartz.
  • the invention further relates to a method for examining samples, in particular for examining water, such as drinking water, or for examining food.
  • an illumination area is generated in a sample plane, which is arranged in a sample holder.
  • the illumination area is generated with an irradiation or illumination device.
  • the method according to the invention has the step of using an observation device to observe an observation area in the sample plane.
  • the observation area is offset from the illumination area. The result of this is that at least part of the reflection area is covered by the observation area.
  • the part of the illumination area arranged in the observation area is preferably very small. It is particularly preferred to overlap the two areas only at the edge or to arrange the observation area completely outside the illumination area.
  • the method according to the invention also has the advantages described above with reference to the device according to the invention.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the method according to the invention is further developed in particular by the method steps described above with reference to the preferred embodiments described with the device according to the invention.
  • At least part of the radiation is preferably conducted within the sample carrier.
  • a large part of the radiation is preferably reflected and / or diffracted at interfaces of the sample carrier.
  • the position of the illumination area with respect to the observation area is preferably set as a function of the sample to be examined. As described above, this can be achieved, for example, by changing the position and / or the size of the aperture diaphragm, which is arranged upstream of the lens arrangement.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are particularly suitable for video microscopy with the aid of micro flow and culture cuvettes. Samples can be examined in the submicrometer range or in the nanometer range.
  • Particularly preferred areas of application of the method according to the invention and the device according to the invention are microbiology, human and veterinary medicine, food and pharmaceutical technology, drinking water and. Wastewater biology, trade inspection or asbestos analysis. Since it is possible according to the invention to recognize bacteria in the submicron and nanometer range as individual individuals and to recognize species-specific morphologies, an immediate diagnosis by positive / negative detection is often possible within a few minutes. A positive detection of bacteria, Salmonella, Legionella, Listeria, Microthrix etc. can be confirmed with gene probes, for example.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic plan view along a line III-III in FIG. 2,
  • Fig. 4 is a schematic side view of a second preferred embodiment of the invention and Fig. 5 is a schematic side view of a third preferred embodiment of the invention.
  • the device for sample analysis has a light source 10 for illuminating a sample contained in a sample carrier 12.
  • a collimated light bundle 16 is generated with the aid of a collimator 14.
  • the light bundle 16 passes through an opening 18 in an aperture diaphragm 20.
  • the light bundle 16 extends at an oblique angle to the aperture diaphragm 20.
  • the rays of the light bundle 16 thus form an angle ⁇ with the central axis 22 of the device.
  • the angle ⁇ is greater than 0 ° and less than 90 °.
  • the angle ⁇ is preferably adjusted during microscopy.
  • the largest possible angle is chosen, the size of the angle being limited by the type of condenser used. Depending on the type of condenser, if the angle is too large, the light beam hits the lens boundary.
  • the light bundle After passing through the aperture diaphragm 20 at an oblique angle, the light bundle is deflected in the direction of the specimen slide 12 by a lens arrangement 24.
  • the lens arrangement 24 is, for example, a condenser. This produces an irradiation or illumination area 28 in a sample plane 26 in which the sample carrier 12 and the sample are located (FIG. 3).
  • the light beam 16 thus runs wrong between the light source 10 and the condenser 24, i.e. not parallel to the central axis 22 of the device.
  • An observation device 30 is provided on the side of the light source or illumination device 10 opposite the sample holder 12. This is essentially constructed in accordance with a microscope, so that an observation area 36 can be observed with the aid of a lens arrangement 32 and an aperture diaphragm 34. This is usually done with the aid of an image recording device 38, such as a CCD camera. The image recording device 38 is then provided with an image evaluation device connected.
  • the structure of the observation device 30 is selected such that the observation area 36 (FIG. 3) lies outside the illumination area 28 in the exemplary embodiment shown. However, the two areas can also overlap slightly.
  • a beam path of a beam 40 of the beam 16 in the device according to the invention is shown schematically in FIG. 2.
  • the beam 40 which is part of the beam 16, runs within the lens arrangement 24, of which only one lens 42 is shown in FIG. 2, at an angle ⁇ to the axis 22 of the device. After passing through the last lens 42, the beam 40 continues to have a slight angular deviation with respect to the device axis 22. This is preferably a few degrees.
  • the beam 40 coming from the lighting device or light source 10 is reflected at interfaces 44, 46 of the sample carrier. This creates a reflection area 48 surrounding the illumination area 28 (FIG. 3) in a seam-like manner. Within the reflection area 48, particles, in particular microorganisms, located in the sample are irradiated. Since the reflection area 48 and the observation area 36 overlap, particles present in the cut area can be observed well.
  • Interference occurs within the sample carrier 12 due to the multiple reflection of the individual beams 40 and the differing angles of the individual beams 40.
  • the observation area 36 is preferably imaged with the aid of an observation device 30, the illumination beam path of which is determined with respect to its aperture by the aperture diaphragm 20, which is preferably opened very slightly.
  • This has a contrast-increasing effect when observing transparent objects. This is based in particular on interference.
  • the aid of the device according to the invention it is also possible for the operator to influence the interference that occurs.
  • the influencing can be carried out by varying the following parameters:
  • the depth of field can be varied by varying the size of the opening 18 in the aperture diaphragm 20.
  • a large depth of field is particularly advantageous when microorganisms are to be found in a volume, the extent of which in the direction of the axis 22 in particular exceeds the size of the depth of field by a multiple.
  • the distance between the illumination area 28 (FIG. 3) and the observation area 36 can be varied. This can be done by adjusting the angle of the light bundle 16 to the device axis 22 or by moving the lighting device 10 sideways. It is also possible to laterally shift the observation device or part of the observation device.
  • effects can be achieved, so that different known methods that use the interference can be carried out.
  • These are, for example, effects which are similar to those which can be achieved by known interference methods, such as, for example, the phase contrast method and the interference contrast method.
  • objects can be recognized by means of the device according to the invention, the light attenuations of which are very small and which differ essentially from the surroundings by the refractive index. With the aid of the device according to the invention, such objects can be recognized very easily in the images generated. This is the case, although a relatively large number of artifacts may arise. However, these only arise from existing structures.
  • a suitable variation of the above parameters produces visible interference figures even in the case of very small objects, so that the resolution limit of the device according to the invention is significantly better than that of conventional microscopes or the like. is.
  • objects are visible with the device according to the invention, the size of which is considerably smaller than the wavelength range of the light.
  • FIG. 4 In a second preferred embodiment (FIG. 4), components that are similar or identical to the first preferred embodiment are identified by the same reference numerals. With the second embodiment, those based on FIGS. 2 and 3 visible radiation and observation areas 28,36 are generated.
  • the light source 10 used is a light source of a commercially available microscope of a conventional type with Köhler transmitted light illumination.
  • the light source 10 is followed by a collimator 50.
  • a field of view diaphragm 52 with an eccentric opening 54 is provided.
  • FIG. 5 In a third embodiment (FIG. 5), similar or identical components are again identified by the same reference numerals.
  • a commercially available microscope of simple construction with Köhlerscher transmitted light illumination can be used.
  • a collimator lens 56 is arranged downstream of the light source 10 arranged on the central axis 22 of the device.
  • a pair of mirrors 60 is arranged between a field of view diaphragm 58 connected downstream in the direction of the beam path of the collimator lens 56 and the aperture diaphragm 20.
  • the lighting effect as shown in FIGS. 1-4, generated, so that again an oblique-angled beam 16 passes through the aperture diaphragm 20.
  • Each mirror of the pair of mirrors 60 is preferably pivotable and / or rotatable.
  • the distance between the mirrors is preferably adjustable. As a result, the size and the position of the illumination area 28 can be varied.
  • observation area (36) and the illumination area (48) are arranged offset to one another in the sample plane (26).
  • the observation area (36) contains at least part of the reflection area (48) and at most 30%, preferably at most 20%, of the illumination area.
  • Device according to claim 1 or 2 characterized in that the reflection and / or diffraction takes place at interfaces (44, 46) of the sample carrier (12) in such a way that at least part 'of the radiation is conducted within the sample carrier (12).

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probenuntersuchung, insbesondere zur Untersuchung von Mikroorganismen in Proben, wie Trinkwasserproben, weist eine Beleuchtungseinrichtung (10) zur Erzeugung elektro-magnetischer Strahlung auf. Ferner ist eine Linsenanordnung (24) zur Erzeugung eines Beleuchtungsbereichs (28) in einer Probenebene (26) vorgesehen. In der Probenebene (26) ist ferner ein Probenträger (12) zur Aufnahme der Probe angeordnet. Durch Reflexion und/oder Beugung des Strahlenbündels (16) an dem Probenträger (12) wird ein Reflexionsbereich (48) erzeugt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen den Beleuchtungsbereich umgebenden Saum o.dgl. Mit Hilfe einer Beobachtungseinrichtung (30) wird ein Beobachtungsbereich (36) beobachtet. Erfindungsgemäss ist der Beobachtungsbereich (36) bzgl. des Reflexionsbereichs (48) derart angeordnet, dass zumindest ein Teil des Reflexionsbereiches (48) innerhalb des Beobachtungsbereiches (36) angeordnet ist. Erfindungsgemäss findet jedoch allenfalls eine geringe Überlappung zwischen dem Beleuchtungsbereich 28 und dem Beobachtungsbereich (36), vorzugsweise keine Überlappung, statt.

Description

BELEUCHTUNG FÜR MIKROSKOP
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probenuntersuchung.
Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere zur mikrobiologischen Analytik, beispielsweise von Trink- und/oder Abwasser, geeignet. Ferner ist das Verfahren sowie die Vorrichtung auch im klinischen, lebensmitteltechnischen, biotechnologischen und pharmazeutischen Bereich einsetzbar.
Zur Untersuchung von Proben sind beispielsweise unterschiedliche Mikroskopierverfahren sowie entsprechende Vorrichtungen bekannt. Herkömmliche Mikroskope arbeiten häufig im Durchlichtverfahren. Das Durchlichtverfahren hat jedoch den Nachteil, dass der Kontrast der Abbildung sehr gering ist. Mit dem Durchlichtverfahren lassen sich daher beispielsweise im Wasser lebende Mikroorganismen nur sehr kontrastarm abbilden. Ein zuverlässiges Erkennen von beispielsweise in Trinkwasser vorhandenen Mikroorganismen ist mit dem Durchlichtverfahren nicht möglich.
Ferner sind zur Untersuchung von Proben interferenznutzende Verfahren bekannt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um das Phasenkontrast- Verfahren oder das Interferenzkontrast- Verfahren.
BESTÄTfGUNGSKOPIE Um Strukturen einer Probe besser erkennen zu können, sind Mikroskope mit Dunkelfeldbeleuchtung bekannt. Prinzipiell erfolgt bei der Dunkelfeldbeleuchtung eine schräge Beleuchtung der Probe, so dass kein Beleuchtungslicht direkt in das Auge des Betrachters gelangt. In das Auge des Betrachters gelangen sodann nur noch an dem Präparat gebeugte oder reflektierte Strahlen. Die sich hierbei an sehr kleinen Teilchen bildenden Beugungsmaxima sowie andere Beugungserscheinungen können im Dunkelfeld beobachtet werden. Die Mikroskopierverfahren mit Dunkelfeldbeleuchtung haben den Nachteil, dass nur ein sehr geringer Anteil des zur Beleuchtung verwendeten Lichts zur Abbildung beiträgt. Dies hat zur Folge, dass die Beobachtung mittels elektronischer Detektoren, beispielsweise CCD-Kameras, nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich ist. Des weiteren hat die Dunkelfeldbeleuchtung den Nachteil, dass auf Grund der erforderlichen hohen Leistung der Lichtquelle die Probe thermisch beeinflußt wird. Insbesondere bei der Beobachtung organischer Proben führt dies zu Verfälschungen der Meßergebnisse.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Probenuntersuchung zu schaffen, mit dem bzw. mit der auf einfache Weise schnell zuverlässige Untersuchungsergebnisse erzielt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 16.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenuntersuchung weist eine Lichtquelle auf, durch die ein Beleuchten der Proben realisiert wird. Durch die Lichtquelle wird vorzugsweise sichtbares Licht erzeugt. Die Beleuchtung der Probe kann jedoch auch in Randbereichen des nicht mehr sichtbaren Lichts, wie beispielsweise mit ultravioletter Strahlung, erfolgen. Die zu untersuchende Probe ist in einem Probenträger angeordnet, der wiederum in einer Probenebene angeordnet ist. Bei dem Probenträger kann es sich um einen Objektträger, eine Küvette, insbesondere eine Mikrödurchfluss- und Kulturküvette, handeln. Eine besonders bevorzugte Küvette ist in DE 197 38 626 beschrieben. Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Linsenanordnung auf, durch die ein Beleuchtungsbereich in der Probenebene erzeugt wird. Die Linsenanordnung ist somit vorzugsweise der Beleuchtungseinrichtung, d.h. der Lichtquelle, nachgeschaltet und erzeugt insbesondere einen Punkt- oder Flächenbeleuchtungsbereich in der Probenebene.
Erfindungsgemäß entsteht durch Reflexion oder Beugung der Beleuchtungsstrahlen an dem Probenträger ein Reflexionsbereich. Bei einem beispielsweise kreisförmigen Beleuchtungsbereich tritt auf Grund der Reflexion und/oder Beugung an dem Probenträger ein saumförmiger Reflexionsbereich auf, der einen kreisförmigen Beleuchtungsbereich ringförmig umgibt. Der Reflexionsbereich wird somit nicht direkt von der Beleuchtungseinrichtung bestrahlt, sondern nur indirekt durch entsprechende Reflexion und/oder Beugung der Strahlung im Probenträger. Vorzugsweise ist hierbei die Art des Probenträgers, bei welchem insbesondere an dessen Grenzflächen Reflexionen auftreten, derart ausgebildet, dass ein möglichst hoher Anteil der Strahlung reflektiert wird.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung des weiteren eine Beobachtungseinrichtung, wie ein Mikroskop, auf. Die Beobachtungseinrichtung dient zur Beobachtung eines Beobachtungsbereichs in der Probenebene. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Beobachtungsbereich zu dem Beleuchtungsbereich versetzt angeordnet ist. Bei runden Beleuchtungsund Beobachtungsbereichen bedeutet dies, dass die Kreismittelpunkte einen Abstand zueinander aufweisen. Vorzugsweise liegen die Mittelpunkte jeweils außerhalb des anderen Bereichs. Die beiden Bereiche überschneiden sich vorzugsweise nur geringfügig oder der Beobachtungsbereich ist vollständig außerhalb des Beleuchtungsbereichs angeordnet. Dies führt dazu, dass durch den Beobachtungsbereich in erster Linie der Reflexionsbereich beobachtet wird. Erfindungsgemäß wird somit zumindest ein Teil des Reflexionsbereichs und allenfalls ein kleiner Teil des Beleuchtungsbereichs beobachtet. Der Beobachtungsbereich überlappt sich somit erfindungsgemäß nur geringfügig oder gar nicht mit dem Beleuchtungsbereich. Vorzugsweise beträgt die Überlappung höchstens 30 %, besonders bevorzugt höchstens 20 % des Beleuchtungsbereichs.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass auch Objekte bzw. Partikel in Proben auf einfache Weise erkannt werden können, deren Lichtschwächung sehr gering ist. Typische Partikel sind beispielsweise Bakterien in Wasserproben, z.B. Trinkwasserproben. Derartige Partikel werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gut sichtbar, da sich im Wesentlichen ihr Brechungsindex von demjenigen der Umgebung unterscheidet. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die in der Probe enthaltenen Partikel plastisch erscheinen. Es ist beispielsweise für das menschliche Auge, aber auch für elektronische Bildverarbeitungssoftware, leichter, derartige Partikel zu erkennen. Ferner sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Bilder erheblich kontrastreicher als bei bekannten Vorrichtungen. Dies ist erfindungsgemäß zumindest mit erheblich geringerem Aufwand erreichbar. Das Erkennen einzelner Partikel, wie Bakterien o.dgl., ist ferner dadurch verbessert, dass die Partikel reliefartig erscheinen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass keine aufwändigen und komplizierten Auswerteverfahren erforderlich sind, sondern durch unmittelbares Betrachten der Probe beispielsweise eine Untersuchung von Trinkwasser möglich ist. Es ist weder erforderlich, dem Trinkwasser Substanzen zuzufügen, die ggf. über einen längeren Zeitraum einwirken müssen, noch sind andere aufwändige Analyseverfahren erforderlich. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise auch vor Ort sehr schnell Untersuchungen durchgeführt werden können. Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise auch bei der Lebensmittelherstellung gut einsetzbar, da beispielsweise Salmonellen sehr schnell und einfach festgestellt werden können, so dass beispielsweise während des Produktionsprozesses häufig Untersuchungen durchgeführt werden können und unmittelbar reagiert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass gegenüber nach dem Dunkelfeld-Prinzip arbeitenden Vorrichtungen die Leistung der Bestrahlungs- bzw. Beleuchtungseinrichtung geringer sein kann. Die Temperaturerhöhung der Probe ist somit erheblich geringer, so dass die Lebensbedingungen bei der Untersuchung von lebenden Organismen nicht zerstört werden. Auch wird hierbei die Vitalität der Probe nicht oder nur geringfügig beeinflusst.
Vorzugsweise ist der Probenträger derart ausgebildet, dass die Reflexion oder Beugung der Strahlung an Grenzflächen des Probenträgers derart auftritt, dass zumindest ein Teil der Strahlung innerhalb des Probenträgers geleitet wird. Bei den Grenzflächen handelt es sich beispielsweise bei einem Probenträger, bei dem zwischen zwei Glasplatten zur Untersuchung die Probe angeordnet ist, um die beiden Grenzflächen zwischen Probe und Glasplatte. Als Probenträger kann auch ein Objektträger aus Glas verwendet werden, wie er üblicherweise in der Durchlicht-Mikroskopie eingesetzt wird. Hierbei wird auf den Objektträger das zu beobachtende Objekt aufgebracht und ggf. mit Flüssigkeit und einem Deckglas oder einer transparenten Folie geschützt. Die Reflexion bzw. Beugung der Strahlung erfolgt sodann an nach innen gerichteten Oberflächen der Glasplatte oder Folie bzw. an nach innen gerichteten Oberflächen der Glasplatte, wenn ein Probenträger verwendet wird, der die Probe zwischen zwei Glasplatten enthält. Die Reflexion bzw. Beugung der Strahlung erfolgt somit an nach innen gerichteten Oberflächen der Glasplatten o.dgl. des Probenträgers. Der Zwischenraum zwischen derartigen Platten ist vorzugsweise sehr dünn. Der Abstand zwischen den Platten ist vorzugsweise im Bereich zwischen 10 μm und 500 μm, besonders bevorzugt zwischen 10 μm und 100 μm. Vorzugsweise sind in diesem Bereich des Objektträgers dünne Kunststofffolien vorgesehen.
Die von der Linsenanordnung kommende Strahlung weist vorzugsweise einen im Wesentlichen rechten Winkel zu dem Probenträger auf. Das auf den Probenträger auftreffende Strahlenbündel ist hierbei vorzugsweise leicht kegelig, wobei die Abweichung der Strahlen von der Senkrechten vorzugsweise geringer als ± 10°, besonders bevorzugt geringer als ± 5°, ist. Vorzugsweise ist der Linsenanordnung eine Sehfeldblende vorgeschaltet. Hierdurch ist u.A. die Größe des Beleuchtungsbereichs definiert. Die Einstellung dieses Winkels, in dem die Strahlung auf den Probenträger auftritt, kann erfindungsgemäß durch Verändern der Lage der Beleuchtungseinrichtung, d.h. der Lichtquelle, erfolgen. Durch Verändern des Einfallswinkels der Bestrahlung bzgl. des Probenträgers kann der Reflexionsgrad der Strahlung an den Grenzflächen des Probenträgers eingestellt und somit die Beleuchtungsintensität in dem Reflexionsbereich variiert werden. Durch Verändern der Lage und/oder der Größe des Beleuchtungsbereichs kann auf einfache Weise der Abstand zwischen dem Beleuchtungsbereich und dem Beobachtungsbereich eingestellt werden. Es ist somit möglich, einzustellen, dass sich innerhalb des Beobachtungsbereichs beispielsweise ausschließlich der Reflexionsbereich bzw. ein Teil des Reflexionsbereiches befindet. Ebenso kann eine Überlappung von Beobachtungsbereich und Beleuchtungsbereich eingestellt werden, wobei es durch ein geringfügiges Überlappen dieser beiden Bereiche möglich ist, eine Hintergrundaufhellung vorzunehmen. Diese kann bei der Untersuchung bestimmter Proben, wie beispielsweise Biofilmbetrachtungen oder der Untersuchung von Anthrax, vorteilhaft sein.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Lichtquelle, durch die die Probe vorzugsweise mit Licht bestrahlt wird, vorzugsweise eine hohe Bestrahlungsintensität von insbesondere mindestens 50 W, vorzugsweise mindestens 150 W auf. Vorzugsweise ist die Lichtquelle mit einem insbesondere flexiblen Lichtleiter verbunden. Durch den Lichtleiter, beispielsweise ein Glasfaserkabel, wird das Licht unmittelbar an die Aperturblende herangeführt. Die Winkellage des Lichtleiters gegenüber der Aperturblende ist vorzugsweise einstellbar. Die Lage des Lichtleiters ist hierbei insbesondere in jeder beliebigen Winkelstellung fixierbar. Der Lichtleiter ist hierbei vorzugsweise, bezogen auf die Aperturblende, entlang einer Halbkugelschale bewegbar, deren Mittelpunkt nahe der Mitte der Aperturblende bzw. dem Brennpunkt des Kondensors liegt. Die Lage des Lichtleiters gegenüber der Aperturblende ist somit in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen, die jeweils senkrecht zur Aperturblende stehen, um 180° schwenkbar. Ferner ist der Lichtleiter um 360°, bezogen auf eine Längsachse der Vorrichtung, drehbar und senkrecht zur optischen Achse des Kondensors verschiebbar. Besonders bevorzugt ist ferner eine Verschiebbarkeit des Lichtleiters, so dass der Abstand zwischen dem Lichtleiterende und der Aperturblende variiert werden kann. Zur Vermeidung von Wärme werden vorzugsweise Kaltlichtquellen eingesetzt. Ebenso ist es möglich, Wärmeschutzfilter zu verwenden. Vorteilhaft ist ferner der Einsatz von Bogenlampen mit hohen kurzwelligen Anteilen. Zusätzlich zu der Lichtführung mit Hilfe eines Lichtleiters oder anstatt der Lichtführung mit Hilfe eines Lichtleiters können einer oder mehrere Spiegel vorgesehen sein, durch die das Licht unmittelbar zur Aperturblende gelenkt wird. Ferner können in diesem Bereicht zur Lichtlenkung anstatt der Spiegel und/oder der Lichtleiter auch Prismen und Linsen angeordnet sein.
Die Beobachtungseinrichtung, bei der es sich vorzugsweise um ein Mikroskop oder eine entsprechende Vorrichtung handelt, weist vorzugsweise eine Linsenanordnung mit geringer Apertur auf. Aufgrund der kleinen Apertur kann eine sehr große Tiefenschärfe erzielt werden. Hierdurch ist das Auffinden von Partikeln, insbesondere Bakterien, in der Probe erleichtert.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei kurzen Wellenlängen, d.h. insbesondere Wellenlängen, die kürzer als 190 nm sind, verwenden zu können, wird als Lichtleiter vorzugsweise ein Quarzkabel verwendet. Ferner sind sämtliche Linsen u.dgl. hierzu vorzugsweise aus Quarz hergestellt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Probenuntersuchung, insbesondere zur Untersuchung von Wasser, wie Trinkwasser, oder zur Untersuchung von Lebensmitteln. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Beleuchtungsbereich in einer Probenebene, die in einem Probenträger angeordnet ist, erzeugt. Das Erzeugen des Beleuchtungsbereichs erfolgt mit einer Bestrahlungs- bzw. Beleuchtungseinrichtung. Durch die Bestrahlung eines Bereichs des Probenträgers wird durch Reflexion und/oder Beugung der Bestrahlung an dem Probenträger, d.h. insbesondere an entsprechenden Grenzflächen, ein Reflexionsbereich erzeugt. Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt auf, mit Hilfe einer Beobachtungseinrichtung einen Beobachtungsbereich in der Probenebene zu beobachten. Der Beobachtungsbereich ist hierbei zum Beleuchtungsbereich versetzt angeordnet. Dies hat zur Folge, dass zumindest ein Teil des Reflexionsbereichs von dem Beobachtungsbereich umfaßt wird. Vorzugsweise ist der im Beobachtungsbereich angeordnete Teil des Beleuchtungsbereichs sehr gering. Besonders bevorzugt ist ein Überlappung der beiden Bereiche nur am Rand oder ein Anordnen des Beobachtungsbereichs vollständig außerhalb des Beleuchtungsbereichs.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die vorstehend anhand der Vorrichtung beschriebenen Untersuchungen durchzuführen. Hierbei weist das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls die vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile auf. Inbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere durch die vorstehend anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschriebenen Verfahrensschritte weitergebildet.
Hierbei wird gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise zumindest ein Teil der Strahlung innerhalb des Probenträgers geleitet. Hierbei wird vorzugsweise ein Großteil der Strahlung an Grenzflächen des Probenträgers reflektiert und/oder gebeugt. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit der zu untersuchenden Probe die Lage des Beleuchtungsbereichs bzgl. des Beobachtungsbereichs eingestellt. Dies kann beispielsweise, wie vorstehend beschrieben, durch Verändern der Lage und/oder der Größe der Aperturblende, die der Linsenanordnung vorgeschaltet ist, erreicht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Videomikroskopie mit Hilfe von Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten geeignet. Die Untersuchung von Proben kann im Submikrometer-Bereich oder auch im Nanometer-Bereich erfolgen. Besonders bevorzugte Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Mikrobiologie, die Human- und Veterinärmedizin, die Lebensmittel- und Pharmatechnologie, die Trinkwasserbzw. Abwasserbiologie, die Gewerbeaufsicht oder die Asbestanalytik. Da es erfindungsgemäß möglich ist, Bakterien im Submikro- und Nanometer-Bereich als Einzelindividuen zu erkennen und artspezifische Morphologien zu erkennen, ist eine sofortige Diagnose durch Positiv-/Negativnachweis häufig innerhalb von wenigen Minuten möglich. Ein Positivnachweis von Bakterien, Salmonellen, Legionellen, Listerien, Microthrix etc. kann beispielsweise mit Gensonden bestätigt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich des Probenträgers,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht entlang einer Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenuntersuchung weist eine Lichtquelle 10 zur Beleuchtung einer in einem Probenträger 12 enthaltenen Probe auf. Mit Hilfe eines Kollimators 14 wird ein kollimiertes Lichtbündel 16 erzeugt. Das Lichtbündel 16 tritt durch eine Öffnung 18 einer Aperturblende 20. Erfindungsgemäß verläuft das Lichtbündel 16 schiefwinklig zu der Aperturblende 20. Die Strahlen des Lichtbündels 16 schließen somit einen Winkel α zur Mittelachse 22 der Vorrichtung ein. Der Winkel α ist größer als 0° und kleiner als 90°. Der Winkel α wird vorzugsweise während des Mikroskopierens angepaßt. Vorzugsweise wird hierbei ein möglichst großer Winkel gewählt, wobei die Größe des Winkels durch die Art des verwendeten Kondensors begrenzt ist. Je nach Art des Kondensors stößt bei einem zu großen Winkel das Lichtbündel an die Linsenbegrenzung.
Nach dem schiefwinkligen Durchtreten der Aperturblende 20 wird das Lichtbündel durch eine Linsenanordnung 24 in Richtung des Objektträgers 12 umgelenkt. Bei der Linsenanordnung 24 handelt es sich beispielsweise um einen Kondensor. Durch diesen wird in einer Probenebene 26, in der sich der Probenträger 12 sowie die Probe befindet, ein Bestrahlungs- bzw. Beleuchtungsbereich 28 erzeugt (Fig. 3). Das Lichtbündel 16 verläuft somit zwischen der Lichtquelle 10 und dem Kondensor 24 schief, d.h. nicht parallel zu der Mittelachse 22 der Vorrichtung.
Auf der dem Probenträger 12 gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle bzw. Beleuchtungseinrichtung 10 ist eine Beobachtungseinrichtung 30 vorgesehen. Diese ist im Wesentlichen entsprechend eines Mikroskops aufgebaut, so dass mit Hilfe einer Linseήanordnung 32 und einer Aperturblende 34 ein Beobachtungsbereich 36 beobachtet werden kann. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe einer Bildaufnahmeeinrichtung 38, wie einer CCD-Kamera. Die Bildaufnahmeeinrichtung 38 ist sodann mit einer Bildauswerteeinrichtung verbunden. Der Aufbau der Beobachtungseinrichtung 30 ist so gewählt, dass der Beobachtungsbereich 36 (Fig. 3) im dargestellten Ausführungsbeispiel außerhalb des Beleuchtungsbereiches 28 liegt. Die beiden Bereiche können sich jedoch auch geringfügig überlappen.
Ein Strahlenverlauf eines Strahls 40 des Strahlenbündels 16 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Strahl 40, der Teil des Strahlenbündels 16 ist, verläuft innerhalb der Linsenanordnung 24, von der in Fig. 2 nur eine Linse 42 dargestellt ist, in einem Winkel ß zur Achse 22 der Vorrichtung. Nach dem Passieren der letzten Linse 42 weist der Strahl 40 gegenüber der Vorrichtungsachse 22 weiterhin eine geringe Winkelabweichung auf. Diese beträgt vorzugsweise wenige Grad.
Der von der Beleuchtungseinrichtung bzw. Lichtquelle 10 kommende Strahl 40 wird an Grenzflächen 44,46 des Probenträgers reflektiert. Hierdurch entsteht ein den Beleuchtungsbereich 28 (Fig. 3) saumartig umgebender Reflexionsbereich 48. Innerhalb des Reflexionsbereichs 48 werden in der Probe befindliche Partikel, insbesondere Mikroorganismen, bestrahlt. Da sich der Reflexionsbereich 48 und der Beobachtungsbereich 36 überschneiden, können in dem Schnittbereich vorhandene Partikel gut beobachtet werden.
Innerhalb des Probenträgers 12 treten auf Grund der Mehrfachreflexion der einzelnen Strahlen 40 sowie der sich unterscheidenden Winkel der einzelnen Strahlen 40 Interferenzen auf.
Die Abbildung des Beobachtungsbereichs 36 erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Beobachtungseinrichtung 30, deren Beleuchtungstrahlengang bezüglich seiner Apertur durch die vorzugsweise sehr gering geöffnete Aperturblende 20 bestimmt ist. Dies hat eine kontraststeigernde Wirkung bei der Beobachtung transparenter Objekte. Diese beruht insbesondere auf Interferenz. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner eine Beeinflussung der auftretenden Interferenz durch den Bediener möglich. Die Beeinflussung kann durch das Variieren der folgenden Parameter durchgeführt werden:
a) Durch Variieren der Größe der Öffnung 18 in der Aperturblende 20 kann die Schärfentiefe variiert werden. Eine große Schärfentiefe ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Mikroorganismen in einem Volumen aufgefunden werden sollen, dessen Ausdehnung in Richtung der Achse 22 die Größe der Schärfentiefe insbesondere um ein Mehrfaches übersteigt.
b) Der Abstand des Beleuchtungsbereichs 28 (Fig. 3) zum Beobachtungsbereich 36 kann variiert werden. Dies kann durch Einstellen des Winkels des Lichtbündels 16 zur Vorrichtungsachse 22 oder durch seitliches Verschieben der Beleuchtungseinrichtung 10 erfolgen. Ebenso ist es möglich, die Beobachtungseinrichtung bzw. einen Teil der Beobachtungseinrichtung seitlich zu verschieben.
Durch die Variation dieser Parameter lassen sich Effekte erzielen, so dass unterschiedliche bekannte, die Interferenz ausnutzende Verfahren durchgeführt werden können. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Effekte, die denjenigen ähnlich sind, die durch bekannte Interferenz-Verfahren, wie beispielsweise das Phasenkontrast-Verfahren und das Interferenzkontrast- Verfahren, erzielt werden können. Insbesondere sind mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Objekte erkennbar, deren Lichtschwächungen sehr gering sind und die sich im Wesentlichen durch den Brechungsindex von der Umgebung unterscheiden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in den erzeugten Bildern derartige Objekte sehr leicht erkennbar. Dies ist der Fall, obwohl ggf. relativ viele Artefakte entstehen können. Diese entstehen jedoch nur an vorhandenen Strukturen. Durch eine geeignete Variation der vorstehenden Parameter entstehen auch bei sehr kleinen Objekten sichtbare Interferenzfiguren, so dass die Auflösungsgrenze der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich besser als bei üblichen Mikroskopen o.dgl. ist. Insbesondere werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Objekt sichtbar, deren Größe erheblich geringer als der Wellenlängenbereich des Lichtes ist.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform (Fig. 4) sind zu der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnliche oder identische Bestandteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Mit der zweiten Ausführungsform können ebenfalls die anhand der Fign. 2 und 3 ersichtlichen Bestrahlungs- und Beobachtungsbereiche 28,36 erzeugt werden.
Der wesentliche Unterschied der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass als Lichtquelle 10 eine Lichtquelle eines handelsüblichen Mikroskops herkömmlicher Bauart mit Köhlerscher Durchlichtbeleuchtung verwendet wird. Um einen dem Strahlengang 16 entsprechenden Strahlengang zu erzeugen, d.h. um einen bzgl. der Aperturblende 20 schiefwinkligen Strahlengang zu erzeugen, ist der Lichtquelle 10 ein Kollimator 50 nachgeschaltet. Des weiteren ist zusätzlich zu der Aperturblende 20 eine Sehfeldblende 52 mit exzentrischer Öffnung 54 vorgesehen.
Bei einer dritten Ausführungsform (Fig. 5) sind ähnliche oder identische Bauteile wiederum mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform kann wiederum ein handelsübliches Mikroskop einfacher Bauart mit Köhlerscher Durchlichtbeleuchtung eingesetzt werden.
Um ein schiefwinkliges Strahlenbündel 16 zu erzeugen, wird der auf der Mittelachse 22 der Vorrichtung angeordneten Lichtquelle 10 eine Kollimatorlinse 56 nachgeschaltet. Zwischen einer in Richtung des Strahlenverlaufes der Kollimatorlinse 56 nachgeschalteten Sehfeldblende 58 und der Aperturblende 20 ist ein Spiegelpaar 60 angeordnet. Durch das Spiegelpaar 60 wird der Beleuchtungseffekt, wie anhand der Fign. 1-4 beschrieben, erzeugt, so dass wiederum ein schiefwinkliges Strahlenbündel 16 durch die Aperturblende 20 tritt. Jeder Spiegel des Spiegelpaares 60 ist vorzugsweise verschwenk- und/oder verdrehbar. Ferner ist der Abstand der Spiegel vorzugsweise zueinander einstellbar. Hierdurch kann die Größe und die Lage des Beleuchtungsbereichs 28 variiert werden. Des weiteren ist es möglich, anstelle des Spiegelpaars 60 ein Prisma vorzusehen.
PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Probenuntersuchung, mit
einer Lichtquelle (10),
einer der Lichtquelle (10) zugeordneten Linsenanordnung (24) zum Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs (28) in einer Probenebene (26),
einem in der Probenebene (26) angeordneten Probenträger (12),
einem durch Reflexion und/oder Beugung der Strahlung an dem Probenträger (12) hervorgerufenen Reflexionsbereich (48) und
einer Beobachtungseinrichtung (30) zur Beobachtung eines Beobachtungsbereichs (36) in der Probenebene (26),
wobei der Beobachtungsbereich (36) und der Beleuchtungsbereich (48) zueinander versetzt in der Probenebene (26) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachtungsbereich (36) zumindest einen Teil des Reflexionsbereiches (48) und höchstens 30 %, vorzugsweise höchstens 20 %, des Beleuchtungsbereichs enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexion und/oder Beugung derart an Grenzflächen (44,46) des Probenträgers (12) stattfindet, dass zumindest ein Teil' der Strahlung innerhalb des Probenträgers (12) geleitet wird.

Claims

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Linsenanordnung (24) kommende Strahlung im Wesentlichen senkrecht auf den Probenträger (12) auftrifft.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenanordnung (24) in Form eines Kondensors ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (10) eine Kollimatorlinse (14) nachgeschaltet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenanordnung (24) eine Aperturblende (20) vorgeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Öffnung (18) der Aperturblende (20) einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) eine hohe Bestrahlungsintensität von vorzugsweise mindestens 50 W, insbesondere mindestens 150 W aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachtungseinrichtung (30) eine Bildaufnahmeeinrichtung (38) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle als Kaltlichtquelle ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) mit einem Lichtleiter verbunden ist, durch den das Licht in Richtung einer Aperturblende (20) gelenkt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Lichtleiters bezüglich der Aperturblende einstellbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch' gekennzeichnet, dass lichtleitende bzw. lichtlenkende Bauteile, insbesondere der Lichtleiter und/oder Linsen, im Wesentlichen aus Quarz sind.
16. Verfahren zur Probenuntersuchung, mit den Schritten:
Erzeugen eines Beleuchtungsbereichs (28) in einer Probenebene (26), in der ein Probenträger (12) angeordnet ist, wobei durch Reflexion und/oder Beugung der Strahlung an dem Probenträger (12) ein Reflexionsbereich (48) entsteht, und
Beobachten eines Beobachtungsbereichs (36) in der Probenebene (26) mittels einer Beobachtungseinrichtung (30), wobei der Beobachtungsbereich (36) und der Beleuchtungsbereich (48) versetzt zueinander angeordnet sind.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Beobachtungsbereich (36) zumindest einen Teil des Reflexionsbereichs (48) und höchstens 30 %, vorzugsweise höchstens 20 % des Beleuchtungsbereichs (28) enthält.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei welchem zumindest ein Teil der Strahlung durch Reflexion und/oder Beugung an Grenzflächen (44,46) des Probenträgers (12) innerhalb des Probenträgers (12) geleitet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-18, bei welchem die von der Linsenanordnung (24) kommende Strahlung im Wesentlichen senkrecht auf den Probenträger (12) auftrifft.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem der Winkel einstellbar ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-20, bei welchem eine Aperturblende (20) vorgesehen ist, die zur Änderung der Lage des Beleuchtungsbereichs (28) verschoben werden kann.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-21, bei welchem eine Aperturblende (20) vorgesehen ist, deren Öffnung (18) eingestellt werden kann.
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