EP1678544A1 - Method for analysing a sample and microscope for evanescently illuminating the sample - Google Patents

Method for analysing a sample and microscope for evanescently illuminating the sample

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EP1678544A1
EP1678544A1 EP04787190A EP04787190A EP1678544A1 EP 1678544 A1 EP1678544 A1 EP 1678544A1 EP 04787190 A EP04787190 A EP 04787190A EP 04787190 A EP04787190 A EP 04787190A EP 1678544 A1 EP1678544 A1 EP 1678544A1
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EP
European Patent Office
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sample
detection light
microscope
field
illuminating
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EP04787190A
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German (de)
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Andreas Hecker
Heinrich Ulrich
Werner Knebel
Kyra MÖLLMANN
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Leica Microsystems CMS GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Heidelberg GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
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Publication date
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    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
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    • G02B21/32Micromanipulators structurally combined with microscopes

Definitions

  • the invention relates to a method for microscopic examination of a sample.
  • the invention also relates to a microscope with evanescent sample illumination.
  • a microscope with evanescent illumination of a sample is known from US 2002/0097489 A1.
  • the microscope contains a white light source, the light of which is coupled via a slit diaphragm through the microscope objective into the specimen slide for evanescent illumination.
  • the illuminating light propagates in the slide by total internal reflection, the sample being illuminated only in the area of the evanescent field protruding from the slide.
  • Microscopes of this type are known under the term TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescent Microscope).
  • the z-resolution of TIRF microscopes is extremely good due to the evanescent field that only projects into the sample by approx. 100 nm.
  • the lens consists of a first lens a positive refractive power, a second lens with a negative refractive power, the focal length ratio between the two lenses being in the range of - 0.4 and - 0.1 and the total refractive power being greater than zero. Furthermore, the lens contains two positive lenses, whose ratio diameter to the focal length is greater than 0.3 and less than 0.6.
  • the objective also includes a negative lens and a converging lens, the negative lens facing the front group and the focal length ratio of the negative lens and the converging lens being between ⁇ 0.5 and ⁇ 2.
  • the incident light illuminating arrangement contains an illuminating source that is polarized during operation
  • a microscope for TIRM Total Internal Reflection Microscopy
  • the microscope has a microscope housing and an objective.
  • the illuminating light emanating from an illuminating device can be coupled in via an adapter which can be inserted into the microscope housing.
  • an adapter which can be inserted into the microscope housing.
  • Illumination system includes a laser light source, the light of which is coupled into an optical fiber.
  • a coupling optic is also provided, which focuses the light emerging from the fiber into a rear focal point of the microscope objective.
  • the optical fiber can be displaced in a plane perpendicular to the optical axis of the microscope objective.
  • DE 102 29 935 A1 discloses a device for coupling light into a microscope. Laser light is directed onto the specimen in the light field diaphragm plane by an optical fiber coupling designed as a slide. The invention is particularly suitable for the TIRF process.
  • This task is solved by a method with the following steps: Illumination of the sample with a first evanescent field, the first evanscent field having a first depth of penetration into the sample, Detection of the first detection light which is illuminated by the one with the first evanscent field Part of the sample starts and generation of first detection light data, • illuminating the sample with a second evanescent field, the second evanscent field having a second depth of penetration into the sample which is greater than the first depth of penetration, • detecting a second detection light emitted by runs out of the part of the sample illuminated with the second evanscent field, and generate second detection light data, and • process the first and second detection light data. It is a further object of the present invention to provide
  • a microscope which is characterized in that a first evanscent field, which has a first depth of penetration into the sample, and a second evanscent field, which has a second depth of penetration into the sample, which is greater than the first depth of penetration , has, can be generated, and that at least one detector is provided, which detects the first detection light emanating from the part of the sample illuminated with the first evanscent field and generates first detection light data therefrom, and the second detection light that comes from that with the second evansescent Field illuminated part of the sample goes out, detected and second detection light data generated therefrom, and that a processing module is provided for processing the first and second detection light data.
  • the method according to the invention preferably comprises the further steps of illuminating the sample with one or more further evanescent fields of different penetration depth and detecting further detection light emanating from the part or parts of the sample illuminated with the further evansent field and generating of further detection light data.
  • the processing then preferably comprises the first, second and further detection light data.
  • a three-dimensional examination of the sample is consequently made possible by sequentially changing the penetration depth of the illuminating light. By increasing the penetration depth sequentially, additional sample layers are recorded.
  • the first and second detection light data contain data According to the invention, data from image objects and / or from parts of image objects.
  • the processing preferably includes assigning image objects to different layer depths (eg 20 nm - 40 nm, 40 nm - 60 nm, 60 nm - 80 nm ...) of the sample. This can be done with the help of a processing module.
  • the processing comprises the generation of a 3-D data stack, preferably with a processing module.
  • This data stack or the data record generated by the processing module can preferably be represented as a three-dimensional image of the sample or a sample area - preferably on a display.
  • the microscope according to the invention preferably has a lens with a lens pupil, the first and / or the second and / or the further evanescent field being generated by an illuminating light beam which has a focus in the area of the lens pupil of the lens.
  • the penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field can be set by adjusting the distance of the focus from the optical axis of the objective.
  • an adjustment means can be provided with which the spatial position of the focus can be changed within the plane of the objective pupil.
  • the setting means can comprise, for example, a beam deflection device with a plurality of rotating or tilting mirrors or with a gimbal-mounted mirror.
  • the setting means can also be designed as an acousto-optical element or contain micromirrors.
  • a displaceable optical fiber can also be used to adjust the spatial position of the focus of the illuminating light beam.
  • Illuminating light bundle leaves the lens depends on the spatial position of the focus in the lens pupil.
  • the penetration depth is set by adjusting the polarization of the illuminating light beam that generates the first and / or the second and / or the further evanescent field.
  • a rotatable ⁇ / 2 plate can be provided.
  • the microscope is advantageously calibrated - regardless of the method with which the penetration depth into the sample is set - so that reproducible examinations are made possible and quantitative statements about the nature of the sample - in particular about the arrangement of the individual sample components within the sample - are made can.
  • Detection is preferably carried out with at least one detector which comprises a camera and / or a CCD element and / or an EMCCD element and / or a multiband detector.
  • Bandpass filters and / or edge filters are preferably arranged in front of the detector and are matched to the respective emission focal length of the fluorescence signal.
  • a dispersive element can be provided for color selection, which generates a spectral splitting from which the wavelength components to be detected are masked out.
  • the detector can also be designed as a color detector, for example as a color camera. It is also possible for a dispersive element to split the detection light over several detectors in order to achieve spectral detection.
  • the detector is designed as a point detector and the detection comprises a point-by-point scanning of the respectively illuminated part of the sample.
  • a further adjustable beam deflection device can preferably be provided in the beam path of the detection light.
  • the microscope comprises a scanning microscope; especially a confocal scanning microscope.
  • the microscope according to the invention preferably has at least one multi-line light source and / or at least one broadband light source. The wavelengths or the wavelength of the first illuminating light beam and / or of the second illuminating light beam are preferably adjustable.
  • the first illuminating light beam and also the second illuminating light beam to contain light of one or more wavelengths, the wavelengths of the first illuminating light beam and the second illuminating light beam being able to differ from one another.
  • the diameter of the illuminating light beam is adjustable.
  • the opening angle of the illuminating light beam bundle converging to form a focus lying in the objective pupil can be adjusted. By changing the opening angle when focusing in the objective pupil, the size of the surface that is illuminated evanescently changes.
  • Fig. 2 shows another microscope according to the invention
  • Fig. 3 is an illustration of the method according to the invention.
  • the illuminating light beam 9 emanating from the light source 5 serves for the evanescent illumination of a sample 11 which is attached to a specimen slide 13.
  • the illuminating light beam 9 has a focus 19 represented by a point in the plane 15 of the objective pupil 17.
  • several optical elements for beam guidance and beam shaping are arranged. For example, there are first optics 21, second optics 23 and optics 25 that generate a first intermediate image plane 27 and a second intermediate image plane 29.
  • the spatial position of the focus 19 within the plane 15 of the objective pupil 17 can be changed with the aid of an adjusting means 31, which comprises an adjustable beam deflection device 33.
  • the adjustable beam deflection device 33 includes a gimbaled rotating mirror, not shown.
  • the detection light 37 emanating from the sample 11 passes through the lens 3 and through the beam splitter 39, which directs the illuminating light beam 9 to the lens 3, to a detector 41 which comprises a CCD camera 43 and which generates detection light data.
  • the beam splitter 39 is designed as a dichroic beam splitter and is designed such that light of the wavelength of the illuminating light beam is reflected while light of the wavelength of the detection light 37 can pass through.
  • the first detection light data are forwarded to a processing module 45. Then the distance between the focus of the illuminating light beam 9 and the optical axis 35 is increased and a second evanescent field is generated, the second
  • Depth of penetration into the sample is greater than the first depth of penetration.
  • the second detection light is emitted, which emanates from the part of the sample 11 illuminated with the second evanscent field, and that
  • the second detection light data are also forwarded to the processing module 45.
  • the Processing module 45 uses the first and second detection light data to assign image objects to different layer depths of the sample and to generate a 3-D data stack which is shown as a three-dimensional image of the sample or the illuminated sample area on the display 47 of a PC 49.
  • FIG. 2 shows a microscope according to the invention in which the penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field is set by adjusting the polarization of the illuminating light beam.
  • a ⁇ / 2 plate 51 is rotatably arranged in the beam path of the illuminating light beam 9 with which the direction of polarization of the illuminating light beam 9 can be rotated.
  • a beam splitter 53 is arranged in the further beam path of the illuminating light beam 9, which splits off a small part of the illuminating light beam 9 for polarization control as a measuring beam 55.
  • the measuring beam 55 is split by a polarization beam splitter 57 into an s-polarized partial beam 63, which is detected by a first detector 59, and into a p-polarized partial beam 65, which is detected by a second detector 61.
  • the polarization of the illuminating light beam 9 can be inferred from the ratio of the light powers measured with the first detector 59 and with the second detector 61.
  • the rotary position ⁇ / 2 plate 51 is set in accordance with the user specifications by means of a control circuit (not shown).
  • the sample is illuminated with a first evanescent field with a penetration depth of 20 nm, for example, and the first detection light for generating first detection light data 67 is detected.
  • the first detection light data comprise 3 image objects.
  • the sample is then illuminated with a second evanescent field with a penetration depth of 40 nm, for example, and the second detection light is detected to generate second detection light data 69.
  • the second detection light data comprise 5 image objects, 3 of which are already from the first Detection light data are known.
  • the sample is then illuminated with a further evanescent field with a penetration depth of 60 nm, for example, and the further detection light is detected to generate further detection light data 71.
  • the further detection light data comprise 8 image objects, 5 of which are already known from the first detection light data and the second detection light data.
  • the first, second and further detection light data are then processed 73.
  • the processing includes an assignment of which image objects belong to first sample layer data 75 (0-20 nm), which second sample layer data 77 (20-40 nm) and which to third sample layer data 79 (40-60 nm).
  • the data is stored as a 3-D data stack and can be displayed to the user, for example on a monitor.

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Abstract

The invention relates to a microscope (1) for evanescently illuminating (9) a sample, and to a method for sample analysis. According to the invention, a first evanescent field having a first penetration depth in the sample is produced, in addition to a second evanescent field having a second penetration depth in the sample (11), that is deeper than the first penetration depth. Said microscope comprises a sensor (43) that detects first detection light emitted from the part of the sample (11) illuminated by the first evanescent field, producing first detection light data therefrom, and detects second detection light emitted from the part of the sample (11) illuminated by the second evanescent field, producing second detection light data therefrom. The inventive microscope also comprises a processing module (45) for processing the first and second detection light data (37).

Description

Verfahren zur Probenuntersuchunq und Mikroskop mit evaneszenter Probenbeleuchtunq Sample examination method and microscope with evanescent sample illumination
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung einer Probe.The invention relates to a method for microscopic examination of a sample.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Mikroskop mit evaneszenter Probenbeleuchtung.The invention also relates to a microscope with evanescent sample illumination.
Aus US 2002/0097489 A1 ist ein Mikroskop mit evaneszenter Beleuchtung einer Probe bekannt. Das Mikroskop beinhaltet eine Weißlichtquelle, deren Licht über eine Schlitzblende durch das Mikroskopobjektiv hindurch in den eine Probe tragenden Objektträger zur evaneszenten Beleuchtung eingekoppelt wird. Das Beleuchtungslicht pflanzt sich in dem Objektträger durch totalinterne Reflektion fort, wobei die Beleuchtung der Probe nur im Bereich des aus dem Objektträger herausragenden evaneszenten Feldes erfolgt. Mikroskope dieser Art sind unter dem Begriff TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescent Microscope) bekannt.A microscope with evanescent illumination of a sample is known from US 2002/0097489 A1. The microscope contains a white light source, the light of which is coupled via a slit diaphragm through the microscope objective into the specimen slide for evanescent illumination. The illuminating light propagates in the slide by total internal reflection, the sample being illuminated only in the area of the evanescent field protruding from the slide. Microscopes of this type are known under the term TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescent Microscope).
Die z-Auflösung von TIRF-Mikroskopen ist aufgrund des nur ca. 100 nm in die Probe ragenden evaneszenten Feldes außerordentlich gut.The z-resolution of TIRF microscopes is extremely good due to the evanescent field that only projects into the sample by approx. 100 nm.
Aus DE 101 08 796 A1 ist ein hochaperturiges Objektiv, insbesondere für TIRF-Anwendungen bekannt. Das Objektiv besteht aus einer ersten Linse mit einer positiven Brechkraft, einer zweiten Linse mit negativer Brechkraft, wobei das Brennweitenverhältnis zwischen den beiden Linsen im Bereich von - 0,4 und - 0,1 liegt und die Gesamtbrechkraft größer Null ist. Ferner beinhaltet das Objektiv zwei positive Linsen, deren Verhältnisdurchmesser zur Brennweite größer 0,3 und kleiner 0,6 ist. Ferner beinhaltet das Objektiv eine Negativlinse und einer Sammellinse, wobei die Negativlinse der Frontgruppe zugewandt ist und das Brennweitenverhältnis der Negativlinse und der Sammellinse zwischen - 0,5 und - 2 liegt.DE 101 08 796 A1 discloses a high-aperture lens, in particular for TIRF applications. The lens consists of a first lens a positive refractive power, a second lens with a negative refractive power, the focal length ratio between the two lenses being in the range of - 0.4 and - 0.1 and the total refractive power being greater than zero. Furthermore, the lens contains two positive lenses, whose ratio diameter to the focal length is greater than 0.3 and less than 0.6. The objective also includes a negative lens and a converging lens, the negative lens facing the front group and the focal length ratio of the negative lens and the converging lens being between −0.5 and −2.
Aus DE 102 17 098 A1 ist eine Auflichtbeleuchtungsanordnung für die TIRF- Mikroskopie bekannt. Die Auflichtbeleuchtungsanordnung beinhaltet eine Beleuchtungsquelle, die im Betrieb ein polarisiertesFrom DE 102 17 098 A1 an incident light arrangement for TIRF microscopy is known. The incident light illuminating arrangement contains an illuminating source that is polarized during operation
Beleuchtungsstrahlenbündel abgibt, das unter einem Winkel zur optischen Achse propagiert und eine Umlenkeinrichtung, die das Beleuchtungsstrahlenbündel umlenkt und parallel zur optischen Achse in das Objektiv einkoppelt. Es ist bei dieser Auflichtbeleuchtungsanordnung vorgesehen, dass das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Beleuchtungsstrahlenbündel s- und p-Polarisationsrichtungen mit einer Phasendifferenz aufweist und die Umlenkeinrichtung das Beleuchtungsstrahlenbündel x-mal reflektiert, wobei x = (n x 180 ° - d)/60 °. Aus DE 101 43 481 A1 ist ein Mikroskop zur TIRM (Total Internal Reflection Microscopy) bekannt. Das Mikroskop weist ein Mikroskopgehäuse und ein Objektiv auf. Das von einer Beleuchtungseinrichtung ausgehende Beleuchtungslicht kann über einen in das Mikroskopgehäuse einschiebbaren Adapter eingekoppelt werden. Aus US 2004/0001253 A1 ist ein Mikroskop mit einem optischen Beleuchtungssystem, das ein einfaches Umschalten zwischen evaneszenter Beleuchtung und Reflektionsbeleuchtung ermöglicht. DasOutputs illuminating beam that propagates at an angle to the optical axis and a deflection device that deflects the illuminating beam and couples it into the lens parallel to the optical axis. It is provided in this incident light illumination arrangement that the illumination beam emitted by the illumination source has s and p polarization directions with a phase difference and the deflection device reflects the illumination beam x times, where x = (n x 180 ° -d) / 60 °. A microscope for TIRM (Total Internal Reflection Microscopy) is known from DE 101 43 481 A1. The microscope has a microscope housing and an objective. The illuminating light emanating from an illuminating device can be coupled in via an adapter which can be inserted into the microscope housing. From US 2004/0001253 A1 is a microscope with an optical lighting system that enables simple switching between evanescent lighting and reflection lighting. The
Beleuchtungssystem beinhaltet eine Laserlichtquelle, deren Licht in eine optische Faser eingekoppelt wird. Ferner ist eine Auskoppeloptik vorgesehen, die das aus der Faser austretende Licht in einen hinteren Brennpunkt des Mikroskopobjektivs fokussiert. Die optische Faser ist in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs verschiebbar. Aus DE 102 29 935 A1 ist eine Einrichtung zur Einkopplung von Licht in einem Mikroskop bekannt. Dabei wird in der Leuchtfeldblendenebene durch eine als Schieber ausgeführte Lichtleitfaser-Einkopplung Laserlicht auf das Präparat gerichtet. Die Erfindung ist insbesondere für das TIRF- Verfahren geeignet.Illumination system includes a laser light source, the light of which is coupled into an optical fiber. A coupling optic is also provided, which focuses the light emerging from the fiber into a rear focal point of the microscope objective. The optical fiber can be displaced in a plane perpendicular to the optical axis of the microscope objective. DE 102 29 935 A1 discloses a device for coupling light into a microscope. Laser light is directed onto the specimen in the light field diaphragm plane by an optical fiber coupling designed as a slide. The invention is particularly suitable for the TIRF process.
Die bislang bekannten Techniken zur evaneszenten Probenbeleuchtung erlauben lediglich die Probenschichten zu untersuchen, die direkt an das Deckglas bzw. direkt an den Objektträger angrenzen.The previously known techniques for evanescent sample illumination only allow the examination of the sample layers that are directly adjacent to the cover glass or directly to the slide.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung einer Probe bei evaneszenter Probenbeleuchtung anzugeben, das sich nicht auf die Probenschichten beschränkt, die unmittelbar an das Deckglas bzw. an den Objektträger angrenzen und das darüber hinaus eine 3-D-Untersuchung der Probe ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur mit folgenden Schritten gelöst: • Beleuchten der Probe mit einem ersten evaneszenten Feld, wobei das erste evanseszente Feld eine erste Eindringtiefe in die Probe aufweist, • Detektieren von erstem Detektionslicht, das von dem mit dem ersten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, und Erzeugen von ersten Detektionshchtdaten, • Beleuchten der Probe mit einem zweiten evaneszenten Feld, wobei das zweite evanseszente Feld eine zweite Eindringtiefe in die Probe aufweist, die größer als die erste Eindringtiefe ist, • Detektieren von zweitem Detektionslicht, das von dem mit dem zweiten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, und Erzeugen von zweiten Detektionslichtdaten, und • Verarbeiten der ersten und zweiten Detektionslichtdaten. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Mikroskop anzugeben, das bei evaneszenter Probenbeleuchtung eine 3-D-Untersuchung der Probe ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a method for microscopic examination of a sample with evanescent sample illumination that is not limited to the sample layers that directly adjoin the cover glass or the slide, and also a 3-D examination of the sample allows. This task is solved by a method with the following steps: Illumination of the sample with a first evanescent field, the first evanscent field having a first depth of penetration into the sample, Detection of the first detection light which is illuminated by the one with the first evanscent field Part of the sample starts and generation of first detection light data, • illuminating the sample with a second evanescent field, the second evanscent field having a second depth of penetration into the sample which is greater than the first depth of penetration, • detecting a second detection light emitted by runs out of the part of the sample illuminated with the second evanscent field, and generate second detection light data, and • process the first and second detection light data. It is a further object of the present invention to provide a microscope which enables a 3-D examination of the sample with evanescent sample illumination.
Diese weitere Aufgabe wird durch ein Mikroskop gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erstes evanseszentes Feld, das eine erste Eindringtiefe in die Probe aufweist, und ein zweites evanseszentes Feld, das eine zweite Eindringtiefe in die Probe, die größer als die erste Eindringtiefe ist, aufweist, erzeugbar sind, und dass zumindest ein Detektor vorgesehen ist, der erstes Detektionslicht, das von dem mit dem ersten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, detektiert und daraus erste Detektionslichtdaten erzeugt und der zweites Detektionslicht, das von dem mit dem zweiten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, detektiert und daraus zweite Detektionslichtdaten erzeugt, und dass ein Verarbeitungsmodul zum Verarbeiten der ersten und zweiten Detektionslichtdaten vorgesehen ist.This further object is achieved by a microscope, which is characterized in that a first evanscent field, which has a first depth of penetration into the sample, and a second evanscent field, which has a second depth of penetration into the sample, which is greater than the first depth of penetration , has, can be generated, and that at least one detector is provided, which detects the first detection light emanating from the part of the sample illuminated with the first evanscent field and generates first detection light data therefrom, and the second detection light that comes from that with the second evansescent Field illuminated part of the sample goes out, detected and second detection light data generated therefrom, and that a processing module is provided for processing the first and second detection light data.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die weiteren Schritte des Beleuchtens der Probe mit einem oder mehreren weiteren evaneszenten Feldern unterschiedlicher Eindringtiefe und des Detektierens von weiterem Detektionslicht, das von dem bzw. den mit dem weiteren evanseszenten Feld beleuchteten Teil bzw. Teilen der Probe ausgeht, und Erzeugen von weiteren Detektionslichtdaten. Das Verarbeiten umfasst dann vorzugsweise der ersten, zweiten und weiteren Detektionslichtdaten. Erfindungsgemäß ist folglich durch sequentielles Verändern der Eindringtiefe des Beleuchtungslichtes eine dreidimensionale Untersuchung der Probe ermöglicht. Durch sequentielles Erhöhen der Eindringtiefe werden jeweils zusätzliche Probenschichten erfasst. Durch - anschaulich gesprochen -„Abziehen" der Bilddaten der vorherigen - bei geringerer Eindringtiefe erfassten - Daten von den Daten, die die jeweils zusätzliche Probenschicht umfassen, kann eine genaue Zuordnung von einzelnen Bildrasterpunkten und/oder Bildobjekten zu den Schichttiefen erfolgen.The method according to the invention preferably comprises the further steps of illuminating the sample with one or more further evanescent fields of different penetration depth and detecting further detection light emanating from the part or parts of the sample illuminated with the further evansent field and generating of further detection light data. The processing then preferably comprises the first, second and further detection light data. According to the invention, a three-dimensional examination of the sample is consequently made possible by sequentially changing the penetration depth of the illuminating light. By increasing the penetration depth sequentially, additional sample layers are recorded. By - clearly speaking - "subtracting" the image data of the previous data - recorded at a lower penetration depth - from the data, which each comprise the additional sample layer, an exact assignment of individual image grid points and / or image objects to the layer depths can be made.
Die ersten und zweiten Detektionslichtdaten Daten beinhalten erfindungsgemäß Daten von Bildobjekten und/oder von Teilen von Bildobjekten. Das Verarbeiten umfasst vorzugsweise ein Zuordnen von Bildobjekten zu verschiedenen Schichttiefen (z.B. 20nm - 40nm, 40nm - 60nm, 60nm - 80nm ...) der Probe. Dies kann mit Hilfe eines Verarbeitungsmoduls erfolgen.The first and second detection light data contain data According to the invention, data from image objects and / or from parts of image objects. The processing preferably includes assigning image objects to different layer depths (eg 20 nm - 40 nm, 40 nm - 60 nm, 60 nm - 80 nm ...) of the sample. This can be done with the help of a processing module.
In einer besonderen Variante umfasst das Verarbeiten das Erzeugen eines 3- D-Datenstapels vorzugsweise mit einem Verarbeitungsmodul. Dieser Datenstapel bzw. der von dem Verarbeitungsmodul erzeugte Datensatz ist vorzugsweise als dreidimensionales Abbild der Probe oder eines Probenbereichs - vorzugsweise auf einem Display - darstellbar.In a special variant, the processing comprises the generation of a 3-D data stack, preferably with a processing module. This data stack or the data record generated by the processing module can preferably be represented as a three-dimensional image of the sample or a sample area - preferably on a display.
Das erfindungsgemäße Mikroskop weist vorzugsweise ein Objektiv mit einer Objektivpupille auf, wobei das erste und/oder das zweite und/oder das weitere evaneszente Feld von einem Beleuchtungslichtstrahlenbündel erzeugt wird, das im Bereich der Objektivpupille des Objektivs einen Fokus aufweist. Die Eindringtiefe des ersten und/oder das zweiten und/oder des weiteren evaneszenten Feld ist in einer bevorzugten Variante durch Einstellen des Abstandes des Fokus von der optischen Achse des Objektivs einstellbar. Hierzu kann ein Einstellmittel vorgesehen sein, mit dem die räumliche Position des Fokus innerhalb der Ebene der Objektivpupille veränderbar ist. Das Einstellmittel kann beispielsweise eine Strahlablenkeinrichtung mit mehreren Dreh- oder Kippspiegeln oder mit einem kardanisch aufgehängten Spiegel umfassen. Das Einstellmittel kann auch als akustooptisches Element ausgebildet sein oder Mikrospiegel beinhalten. Zum Einstellen der räumlichen Position des Fokus des Beleuchtungslichtstrahlenbündels kann auch eine verschiebbare Lichtleitfaser dienen.The microscope according to the invention preferably has a lens with a lens pupil, the first and / or the second and / or the further evanescent field being generated by an illuminating light beam which has a focus in the area of the lens pupil of the lens. In a preferred variant, the penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field can be set by adjusting the distance of the focus from the optical axis of the objective. For this purpose, an adjustment means can be provided with which the spatial position of the focus can be changed within the plane of the objective pupil. The setting means can comprise, for example, a beam deflection device with a plurality of rotating or tilting mirrors or with a gimbal-mounted mirror. The setting means can also be designed as an acousto-optical element or contain micromirrors. A displaceable optical fiber can also be used to adjust the spatial position of the focus of the illuminating light beam.
Der Winkel bezüglich der optischen Achse des Objektivs, unter dem der zur evaneszenten Beleuchtung der Probe vorgeseheneThe angle with respect to the optical axis of the objective, at which the one intended for evanescent illumination of the sample
Beleuchtungslichtstrahlenbündel das Objektiv verlässt, hängt von der räumlichen Position des Fokus in der Objektivpupille ab. Der Winkel ist umso größer, je größer der Abstand des jeweiligen Fokus von der optischen Achse ist. Daher ist erfindungsgemäß insbesondere der Abstand des Fokus von der optischen Achse des Objektivs zur Einstellung des Winkels und damit zur Einstellung der Eindringtiefe des evaneszenten Feldes in die Probe einstellbar.Illuminating light bundle leaves the lens depends on the spatial position of the focus in the lens pupil. The greater the distance between the respective focus and the optical axis, the greater the angle. Therefore, according to the invention, the distance of the focus from the optical axis of the lens to adjust the angle and thus to adjust the depth of penetration of the evanescent field into the sample.
In einer anderen vorteilhaften Variante erfolgt die Einstellung der Eindringtiefe durch Einstellen der Polarisation des Beleuchtungslichtstrahlebündels, das das erste und/oder das zweite und/oder das weitere evaneszente Feld erzeugt. Zum Einstellen der Polarisation eine Phasenplatte kann beispielsweise eine drehbar angeordnete λ/2-Platte vorgesehen sein.In another advantageous variant, the penetration depth is set by adjusting the polarization of the illuminating light beam that generates the first and / or the second and / or the further evanescent field. To set the polarization of a phase plate, for example, a rotatable λ / 2 plate can be provided.
Vorteilhafter Weise ist das Mikroskop - unabhängig von der Methode mit der die Eindringtiefe in die Probe eingestellt wird - kalibriert, so dass reproduzierbare Untersuchungen ermöglicht sind und quantitative Aussagen über die Beschaffenheit der Probe - insbesondere über die Anordnung der einzelnen Probenbestandteile innerhalb der Probe - getroffen werden können.The microscope is advantageously calibrated - regardless of the method with which the penetration depth into the sample is set - so that reproducible examinations are made possible and quantitative statements about the nature of the sample - in particular about the arrangement of the individual sample components within the sample - are made can.
Vorzugsweise erfolgt das Detektieren mit zumindest einem Detektor, der eine Kamera und/oder ein CCD-Element und/oder ein EMCCD-Element und/oder einen Multibanddetektor umfasst. Vorzugsweise sind vor dem Detektor Bandpassfilter und/oder Kantenfilter angeordnet auf die jeweilige Emissionsbrandweite des Fluoreszenzsignals durch abgestimmt sind. Zur Farbselektion kann ein dispersives Element vorgesehen sein, dass eine spektrale Aufspaltung erzeugt, aus der die zu detektierenden Wellenlängenanteile ausgeblendet werden. Der Detektor kann auch als Farbdetektor, beispielsweise als Farbkamera ausgestaltet sein. Genauso ist es möglich, dass ein dispersives Element das Detektionslicht auf mehrere Detektoren aufteilt, um eine Spektraldetektion zu erreichen. In einer Variante ist der Detektor als Punktdetektor ausgebildet und das Detektieren umfasst ein punktweises Abrastern des jeweils beleuchteten Teils der Probe. Zum punktweisen Abrastern vorzugsweise eine weitere einstellbare Strahlablenkeinrichtung im Strahlengang des Detektionslichtes vorgesehen sein. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Mikroskop ein Rastermikroskop; insbesondere ein konfokales Rastermikroskop. Das erfindungsgemäße Mikroskop weist vorzugsweise zumindest eine Mehrlinienlichtquelle und/oder zumindest eine Breitbandlichtquelle auf. Vorzugsweise sind die Wellenlängen bzw. ist die Wellenlänge des ersten Beleuchtungslichtstrahlenbündels und/oder des zweiten Beleuchtungslichtstrahlenbündels einstellbar. Es ist erfindungsgemäß möglich, dass der erste Beleuchtungslichtstrahlenbündel und auch der zweite Beleuchtungslichtstrahlenbündel Licht einer oder mehrerer Wellenlängen beinhalten kann, wobei sich die Wellenlängen des ersten Beleuchtungslichtstrahlenbündels und des zweiten Beleuchtungslichtstrahlenbündels voneinander unterscheiden können.Detection is preferably carried out with at least one detector which comprises a camera and / or a CCD element and / or an EMCCD element and / or a multiband detector. Bandpass filters and / or edge filters are preferably arranged in front of the detector and are matched to the respective emission focal length of the fluorescence signal. A dispersive element can be provided for color selection, which generates a spectral splitting from which the wavelength components to be detected are masked out. The detector can also be designed as a color detector, for example as a color camera. It is also possible for a dispersive element to split the detection light over several detectors in order to achieve spectral detection. In one variant, the detector is designed as a point detector and the detection comprises a point-by-point scanning of the respectively illuminated part of the sample. For point-by-point scanning, a further adjustable beam deflection device can preferably be provided in the beam path of the detection light. In a very particularly preferred embodiment, the microscope comprises a scanning microscope; especially a confocal scanning microscope. The microscope according to the invention preferably has at least one multi-line light source and / or at least one broadband light source. The wavelengths or the wavelength of the first illuminating light beam and / or of the second illuminating light beam are preferably adjustable. According to the invention, it is possible for the first illuminating light beam and also the second illuminating light beam to contain light of one or more wavelengths, the wavelengths of the first illuminating light beam and the second illuminating light beam being able to differ from one another.
In einer besonders bevorzugten Variante ist der Durchmesser des Beleuchtungslichtstrahlenbündels einstellbar. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Öffnungswinkel des zu einem in der Objektivpupille liegenden Fokus zusammenlaufenden Beleuchtungslichtstrahlenbündels einstellbar ist. Durch Änderung des Öffnungswinkels bei der Fokussierung in die Objektivpupille ändert sich die Größe der Fläche, die evaneszent beleuchtet wird.In a particularly preferred variant, the diameter of the illuminating light beam is adjustable. In particular, it is advantageous if the opening angle of the illuminating light beam bundle converging to form a focus lying in the objective pupil can be adjusted. By changing the opening angle when focusing in the objective pupil, the size of the surface that is illuminated evanescently changes.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen: Fig. 1 Ein erfindungsgemäßes Mikroskop,The subject matter of the invention is shown schematically in the drawing and is described below with reference to the figures, elements having the same effect being provided with the same reference symbols. 1 shows a microscope according to the invention,
Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemäßes Mikroskop undFig. 2 shows another microscope according to the invention and
Fig. 3 eine Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 3 is an illustration of the method according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Mikroskop 1 mit einem Objektiv 3 und einer Lichtquelle 5, die als Laser 7 ausgebildet ist und die ein Beleuchtungslichtstrahlenbündel 9 erzeugt. Das von der Lichtquelle 5 ausgehende Beleuchtungslichtstrahlenbündel 9 dient zur evaneszenten Beleuchtung einer Probe 11 , die an einem Objektträger 13 angelagert ist. Das Beleuchtungslichtstrahlenbündel 9 weist in der Ebene 15 der Objektivpupille 17 einen durch einen Punkt dargestellten Fokus 19 auf. Im Strahlengang des Mikroskops 1 sind mehrere optische Elemente zur Strahlführung und Strahlformung angeordnet. So gibt es beispielsweise eine erste Optik 21 , eine zweite Optik 23 und eine Optik 25, die eine erste Zwischenbildebene 27 und eine zweite Zwischenbildebene 29 erzeugen. Die räumliche Position des Fokus 19 innerhalb der Ebene 15 der Objektivpupille 17 ist mit Hilfe eines Einstellmittels 31 , dass eine einstellbare Strahlablenkeinrichtung 33 umfasst, veränderbar. Die einstellbare Strahlablenkeinrichtung 33 beinhaltet einen nicht dargestellten kardanisch aufgehängten Drehspiegel. Mit Hilfe des Einstellmittels 31 kann der Abstand des Fokus 19 zur optischen Achse 35 des Objektivs 3 eingestellt werden und damit die Eindringtiefe des Beleuchtungslichtstrahlenbündels in die Probe 11 variiert werden. Das von der Probe 11 ausgehende Detektionslicht 37 gelangt durch das Objektiv 3 sowie durch den Strahlteiler 39, der das Beleuchtungslichtstrahlenbündel 9 zum Objektiv 3 lenkt, hindurch zu einem Detektor 41 , der eine CCD-Kamera 43 umfasst und der Detektionslichtdaten erzeugt. Der Strahlteiler 39 ist als dichroitischer Strahlteiler ausgebildet und so ausgelegt, dass Licht der Wellenlänge des Beleuchtungslichtstrahlenbündels reflektiert wird, während Licht der Wellenlänge des Detektionslichts 37 passieren kann.1 shows a microscope 1 according to the invention with an objective 3 and a light source 5, which is designed as a laser 7 and which generates an illuminating light beam 9. The illuminating light beam 9 emanating from the light source 5 serves for the evanescent illumination of a sample 11 which is attached to a specimen slide 13. The illuminating light beam 9 has a focus 19 represented by a point in the plane 15 of the objective pupil 17. In the beam path of the Microscope 1, several optical elements for beam guidance and beam shaping are arranged. For example, there are first optics 21, second optics 23 and optics 25 that generate a first intermediate image plane 27 and a second intermediate image plane 29. The spatial position of the focus 19 within the plane 15 of the objective pupil 17 can be changed with the aid of an adjusting means 31, which comprises an adjustable beam deflection device 33. The adjustable beam deflection device 33 includes a gimbaled rotating mirror, not shown. With the aid of the setting means 31, the distance of the focus 19 from the optical axis 35 of the objective 3 can be adjusted and thus the depth of penetration of the illuminating light beam into the sample 11 can be varied. The detection light 37 emanating from the sample 11 passes through the lens 3 and through the beam splitter 39, which directs the illuminating light beam 9 to the lens 3, to a detector 41 which comprises a CCD camera 43 and which generates detection light data. The beam splitter 39 is designed as a dichroic beam splitter and is designed such that light of the wavelength of the illuminating light beam is reflected while light of the wavelength of the detection light 37 can pass through.
Zunächst wird ein erster Abstand des Fokus des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 zur optischen Achse 35 und damit eine erste Eindringtiefe eines ersten evaneszenten Feldes gewählt. Es erfolgt dasFirst, a first distance between the focus of the illuminating light beam 9 and the optical axis 35 and thus a first penetration depth of a first evanescent field are selected. It happens
Detektieren von erstem Detektionslicht, das von dem mit dem ersten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe 11 ausgeht, und dasDetecting first detection light emanating from the part of the sample 11 illuminated with the first evanscent field, and that
Erzeugen von ersten Detektionslichtdaten. Die ersten Detektionslichtdaten werden an ein Verarbeitungsmodul 45 weiter geleitet. Dann wird der Abstand des Fokus des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 zur optischen Achse 35 vergrößert und damit ein zweites evaneszentes Feld erzeugt, das eine zweiteGeneration of first detection light data. The first detection light data are forwarded to a processing module 45. Then the distance between the focus of the illuminating light beam 9 and the optical axis 35 is increased and a second evanescent field is generated, the second
Eindringtiefe in die Probe aufweist, die größer als die erste Eindringtiefe ist. Es erfolgt das Detektieren von zweitem Detektionslicht, das von dem mit dem zweiten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe 11 ausgeht, und dasDepth of penetration into the sample is greater than the first depth of penetration. The second detection light is emitted, which emanates from the part of the sample 11 illuminated with the second evanscent field, and that
Erzeugen von zweiten Detektionslichtdaten. Die zweiten Detektionslichtdaten werden ebenfalls an das Verarbeitungsmodul 45 weiter geleitet. Im Verarbeitungsmodul 45 erfolgt aus den ersten und zweiten Detektionslichtdaten ein Zuordnen von Bildobjekten zu verschiedenen Schichttiefen der Probe und die Erzeugung eines 3-D-Datenstapels, der als dreidimensionales Abbild der Probe bzw. des beleuchteten Probenbereichs - auf dem Display 47 eines PC 49 dargestellt wird.Generation of second detection light data. The second detection light data are also forwarded to the processing module 45. in the Processing module 45 uses the first and second detection light data to assign image objects to different layer depths of the sample and to generate a 3-D data stack which is shown as a three-dimensional image of the sample or the illuminated sample area on the display 47 of a PC 49.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Mikroskop bei dem die Einstellung der Eindringtiefe der des ersten und/oder das zweiten und/oder des weiteren evaneszenten Feld durch Einstellen der Polarisation des Beleuchtungslichtstrahlenbündels erfolgt. Im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 ist eine λ/2-Platte 51 drehbar angeordnet mit der die Polarisationsrichtung des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 gedreht werden kann. Zur Überwachung der eingestellten Polarisation ist im weiteren Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 ein Strahlteiler 53 angeordnet, der einen kleinen Teil des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 zur Polarisationskontrolle als Messstrahl 55 abspaltet. Der Messstrahl 55 wird von einem Polarisationsstrahlteiler 57 in einen s-polarisierten Teilstrahl 63, der von einem ersten Detektor 59 detektiert wird, und in einen p-polarisierten Teilstrahl 65, der von einem zweiten Detektor 61 detektiert wird, aufgespalten. Aus dem Verhältnis der mit dem ersten Detektor 59 und mit dem zweiten Detektor 61 gemessenen Lichtleistungen kann auf die Polarisation des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 9 geschlossen werden. Über einen nicht dargestellten Regelkreis wird die Drehstellung λ/2-Platte 51 entsprechend den Benutzervorgaben eingestellt.FIG. 2 shows a microscope according to the invention in which the penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field is set by adjusting the polarization of the illuminating light beam. A λ / 2 plate 51 is rotatably arranged in the beam path of the illuminating light beam 9 with which the direction of polarization of the illuminating light beam 9 can be rotated. To monitor the set polarization, a beam splitter 53 is arranged in the further beam path of the illuminating light beam 9, which splits off a small part of the illuminating light beam 9 for polarization control as a measuring beam 55. The measuring beam 55 is split by a polarization beam splitter 57 into an s-polarized partial beam 63, which is detected by a first detector 59, and into a p-polarized partial beam 65, which is detected by a second detector 61. The polarization of the illuminating light beam 9 can be inferred from the ratio of the light powers measured with the first detector 59 and with the second detector 61. The rotary position λ / 2 plate 51 is set in accordance with the user specifications by means of a control circuit (not shown).
Fig. 3 illustriert das erfindungsgemäße Verfahren. Zunächst wird die Probe mit einem ersten evaneszenten Feld mit einer Eindringtiefe von beispielsweise 20 nm beleuchtet und das erste Detektionslicht zur Erzeugung von ersten Detektionslichtdaten 67 detektiert. Die ersten Detektionslichtdaten umfassen in diesem Beispiel 3 Bildobjekte. Dann wird die Probe mit einem zweiten evaneszenten Feld mit einer Eindringtiefe von beispielsweise 40 nm beleuchtet und das zweite Detektionslicht zur Erzeugung von zweiten Detektionslichtdaten 69 detektiert. Die zweiten Detektionslichtdaten umfassen in diesem Beispiel 5 Bildobjekte, von denen 3 bereits aus den ersten Detektionslichtdaten bekannt sind. Anschließend wird die Probe mit einem weiteren evaneszenten Feld mit einer Eindringtiefe von beispielsweise 60 nm beleuchtet und das weitere Detektionslicht zur Erzeugung von weiteren Detektionslichtdaten 71 detektiert. Die weiteren Detektionslichtdaten umfassen in diesem Beispiel 8 Bildobjekte, von denen 5 bereits aus den ersten Detektionslichtdaten und den zweiten Detektionslichtdaten bekannt sind. Anschließend erfolgt eine Verarbeitung 73 der ersten, zweiten und weiteren Detektionslichtdaten. Die Verarbeitung umfasst eine Zuordnung, welche Bildobjekte ersten Probenschichtdaten 75 (0-20 nm), welche zweiten Probenschichtdaten 77 (20-40 nm) und welche einer dritten Probenschichtdaten 79 (40-60 nm), angehören. Die Daten werden als 3-D- Datenstapel abgelegt und sind dem Benutzer beispielsweise auf einem Monitor darstellbar.3 illustrates the method according to the invention. First, the sample is illuminated with a first evanescent field with a penetration depth of 20 nm, for example, and the first detection light for generating first detection light data 67 is detected. In this example, the first detection light data comprise 3 image objects. The sample is then illuminated with a second evanescent field with a penetration depth of 40 nm, for example, and the second detection light is detected to generate second detection light data 69. In this example, the second detection light data comprise 5 image objects, 3 of which are already from the first Detection light data are known. The sample is then illuminated with a further evanescent field with a penetration depth of 60 nm, for example, and the further detection light is detected to generate further detection light data 71. In this example, the further detection light data comprise 8 image objects, 5 of which are already known from the first detection light data and the second detection light data. The first, second and further detection light data are then processed 73. The processing includes an assignment of which image objects belong to first sample layer data 75 (0-20 nm), which second sample layer data 77 (20-40 nm) and which to third sample layer data 79 (40-60 nm). The data is stored as a 3-D data stack and can be displayed to the user, for example on a monitor.
Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The invention has been described in relation to a particular embodiment. However, it is understood that changes and modifications can be made without departing from the scope of the following claims.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Mikroskop1 microscope
3 Objektiv3 lens
5 Lichtquelle5 light source
7 Laser7 lasers
9 Beleuchtungslichtstrahlenbündel9 illuminating light beams
11 Probe11 rehearsal
13 Objektträger13 slides
15 Ebene der Objektivpupille 1715 plane of the objective pupil 17
17 Objektivpupille17 objective pupil
19 Fokus 1 erste Optik 3 zweite Optik 5 Optik 7 erste Zwischenbildebene 9 zweite Zwischenbildebene 1 Einstellmittel 3 Strahlablenkeinrichtung 5 optische Achse 7 Detektionslicht 9 Strahlteiler 1 Detektor 3 CCD-Kamera 5 Verarbeitungsmodul Display PC λy2-Platte Strahlteiler Messstrahl Polarisationsstrahlteiler erster Detektor zweiter Detektor s-polarisierter Teilstrahl p-polarisierter Teilstrahl erste Detektionslichtdaten zweite Detektionslichtdaten weitere Detektionslichtdaten Verarbeitung erste Probenschichtdaten zweite Probenschichtdaten dritte Probenschichtdaten 19 focus 1 first optics 3 second optics 5 optics 7 first intermediate image level 9 second intermediate image level 1 setting means 3 beam deflection device 5 optical axis 7 detection light 9 beam splitter 1 detector 3 CCD camera 5 processing module Display PC λy2 plate beam splitter measuring beam polarization beam splitter first detector second detector s-polarized partial beam p-polarized partial beam first detection light data second detection light data further detection light data processing first sample layer data second sample layer data third sample layer data

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung einer Probe gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Beleuchten der Probe mit einem ersten evaneszenten Feld, wobei das erste evanseszente Feld eine erste Eindringtiefe in die Probe aufweist, • Detektieren von erstem Detektionslicht, das von dem mit dem ersten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, und Erzeugen von ersten Detektionslichtdaten, • Beleuchten der Probe mit einem zweiten evaneszenten Feld, wobei das zweite evanseszente Feld eine zweite Eindringtiefe in die Probe aufweist, die größer als die erste Eindringtiefe ist, • Detektieren von zweitem Detektionslicht, das von dem mit dem zweiten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, und Erzeugen von zweiten Detektionslichtdaten, und • Verarbeiten der ersten und zweiten Detektionslichtdaten.1. A method for microscopic examination of a sample, characterized by the following steps: • Illuminating the sample with a first evanescent field, the first evanscent field having a first depth of penetration into the sample, • Detecting the first detection light from that with the first evanscent field illuminated part of the sample, and generating first detection light data, • illuminating the sample with a second evanescent field, the second evanscent field having a second depth of penetration into the sample that is greater than the first depth of penetration, • detecting a second detection light that starts from the part of the sample illuminated with the second evanscent field and generates second detection light data, and • processing the first and second detection light data.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: • Beleuchten der Probe mit einem oder mehreren weiteren evaneszenten Feldern unterschiedlicher Eindringtiefe und • Detektieren von weiterem Detektionslicht, das von dem bzw. den mit dem weiteren evanseszenten Feld beleuchteten Teil bzw. Teilen der Probe ausgeht, und Erzeugen von weiteren Detektionslichtdaten, • Verarbeiten der ersten, zweiten und weiteren Detektionslichtdaten.2. The method according to claim 1, characterized by the further steps: • illuminating the sample with one or more further evanescent fields of different penetration depth and • detecting further detection light from the part or parts of the illuminated with the further evansentent field Sample runs out and generation of further detection light data, • processing of the first, second and further detection light data.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Detektionslichtdaten Daten von3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the first and second detection light data from
Bildobjekten und/oder von Teilen von Bildobjekten beinhalten und dass das Verarbeiten ein Zuordnen von Bildobjekten zu verschiedenen Schichttiefen der Probe umfasst.Include picture objects and / or parts of picture objects and that the processing involves assigning picture objects to different layer depths the sample includes.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeiten das Erzeugen eines 3-D-Datenstapels umfasst, 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the processing comprises generating a 3-D data stack,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchten durch das Objektiv eines Mikroskops erfolgt, wobei das erste und/oder das zweite und/oder das weitere evaneszente Feld von einem Beleuchtungslichtstrahlenbündel erzeugt wird, das im Bereich der Objektivpupille des Objektivs einen Fokus aufweist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the illumination takes place through the objective of a microscope, the first and / or the second and / or the further evanescent field being generated by an illuminating light beam which is in the region of the objective pupil of the lens has a focus.
6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die6. The method according to claim 6, characterized in that the
Eindringtiefe des ersten und/oder das zweiten und/oder des weiteren evaneszenten Feld durch Einstellen des Abstandes des Fokus von der optischen Achse des Objektivs eingestellt wird.Penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field is set by adjusting the distance of the focus from the optical axis of the objective.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellmittel vorgesehen ist, mit dem die räumliche Position des Fokus innerhalb der Ebene der Objektivpupille veränderbar ist.7. The method according to claim 6, characterized in that an adjusting means is provided with which the spatial position of the focus can be changed within the plane of the objective pupil.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel eine im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahlenbündels angeordnete einstellbare Strahlablenkeinrichtung umfasst. 8. The method according to claim 7, characterized in that the setting means comprises an adjustable beam deflection device arranged in the beam path of the illuminating light beam.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die9. The method according to claim 6, characterized in that the
Eindringtiefe des ersten und/oder das zweiten und/oder des weiteren evaneszenten Feld durch Einstellen der Polarisation des Beleuchtungslichtstrahlenbündels eingestellt wird.Penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field is set by adjusting the polarization of the illuminating light beam.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren mit zumindest einem Detektor erfolgt, der eine Kamera und/oder ein CCD-Element und/oder ein EMCCD-Element umfasst, erfolgt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the detection is carried out with at least one detector which comprises a camera and / or a CCD element and / or an EMCCD element.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren durch punktweises Abrastern des jeweils beleuchteten Teils der Probe erfolgt. 11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the detection is carried out by point-by-point scanning of the respectively illuminated part of the sample.
12. Mikroskop mit evaneszenter Probenbeleuchtung, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes evanseszentes Feld, das eine erste Eindringtiefe in die Probe aufweist, und ein zweites evanseszentes Feld, das eine zweite Eindringtiefe in die Probe, die größer als die erste Eindringtiefe ist, aufweist, erzeugbar sind, und dass zumindest ein Detektor vorgesehen ist, der erstes Detektionslicht, das von dem mit dem ersten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, detektiert und daraus erste Detektionslichtdaten erzeugt und der zweites Detektionslicht, das von dem mit dem zweiten evanseszenten Feld beleuchteten Teil der Probe ausgeht, detektiert und daraus zweite Detektionslichtdaten erzeugt, und dass ein Verarbeitungsmodul zum Verarbeiten der ersten und zweiten Detektionslichtdaten vorgesehen ist.12. Microscope with evanescent sample illumination, characterized in that a first evanscent field, which has a first penetration depth into the sample, and a second evanscent field, which has a second penetration depth into the sample, which is greater than the first penetration depth, can be generated and that at least one detector is provided which detects the first detection light emanating from the part of the sample illuminated with the first evanscent field and generates first detection light data therefrom and the second detection light which emits from the part illuminated with the second evansent field Sample runs out, detected and second detection light data generated therefrom, and that a processing module is provided for processing the first and second detection light data.
13. Mikroskop nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass weitere evaneszente Feldern unterschiedlicher Eindringtiefe erzeugbar sind und dass der Detektor weiteres Detektionslicht, das von dem bzw. den mit dem weiteren evanseszenten Feld beleuchteten Teil bzw. Teilen der Probe ausgeht, detektiert und weitere Detektionslichtdaten erzeugt, die mit dem Verarbeitungsmodul verarbeitbar sind.13. Microscope according to claim 12, characterized in that further evanescent fields of different penetration depth can be generated and that the detector detects further detection light emanating from the part or parts of the sample illuminated with the further evansentent field and generates further detection light data that can be processed with the processing module.
14. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Detektionslichtdaten Daten von14. Microscope according to one of claims 12 or 13, characterized in that the first and second detection light data from
Bildobjekten und/oder von Teilen von Bildobjekten beinhalten und dass das Verarbeitungsmodul erfasste Bildobjekte zu verschiedenen Schichttiefen der Probe zuordnet.Include image objects and / or parts of image objects and that the processing module assigns captured image objects to different layer depths of the sample.
15. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmodul einen 3-D-Datenstapel erzeugt.15. Microscope according to one of claims 12 to 14, characterized in that the processing module generates a 3-D data stack.
16. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmodul einen Datensatz erzeugt, der als dreidimensionales Abbild der Probe oder eines Probenbereichs - vorzugsweise auf einem Display - darstellbar ist.16. Microscope according to one of claims 12 to 15, characterized in that the processing module generates a data record which can be represented as a three-dimensional image of the sample or a sample area - preferably on a display.
17. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop ein Objektiv mit einer Objektivpupille aufweist und dass das erste und/oder das zweite und/oder das weitere evaneszente Feld von einem Beleuchtungslichtstrahlenbündel erzeugt wird, das im Bereich der Objektivpupille des Objektivs einen Fokus aufweist. 17. Microscope according to one of claims 12 to 16, characterized characterized in that the microscope has a lens with a lens pupil and that the first and / or the second and / or the further evanescent field is generated by an illuminating light beam which has a focus in the area of the lens pupil of the lens.
18. Mikroskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die18. Microscope according to claim 17, characterized in that the
Eindringtiefe des ersten und/oder das zweiten und/oder des weiteren evaneszenten Feld durch Einstellen des Abstandes des Fokus von der optischen Achse des Objektivs einstellbar ist.Penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field can be adjusted by adjusting the distance of the focus from the optical axis of the objective.
19. Mikroskop nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstellmittel vorgesehen ist, mit dem die räumliche Position des Fokus innerhalb der Ebene der Objektivpupille veränderbar ist.19. Microscope according to claim 18, characterized in that an adjusting means is provided with which the spatial position of the focus can be changed within the plane of the objective pupil.
20. Mikroskop nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel eine im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahlenbündels angeordnete einstellbare Strahlablenkeinrichtung umfasst. 20. Microscope according to claim 19, characterized in that the setting means comprises an adjustable beam deflection device arranged in the beam path of the illuminating light beam.
21. Mikroskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die21. Microscope according to claim 17, characterized in that the
Eindringtiefe des ersten und/oder das zweiten und/oder des weiteren evaneszenten Feld durch Einstellen der Polarisation des Beleuchtungslichtstrahlenbündels einstellbar ist.Penetration depth of the first and / or the second and / or the further evanescent field can be adjusted by adjusting the polarization of the illuminating light beam.
22. Mikroskop nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der Polarisation eine Phasenplatte, vorzugsweise eine λ/2-Platte, vorgesehen ist.22. Microscope according to claim 21, characterized in that a phase plate, preferably a λ / 2 plate, is provided for adjusting the polarization.
23. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor eine Kamera und/oder ein CCD-Element und/oder ein EMCCD-Element umfasst. 23. Microscope according to one of claims 12 to 22, characterized in that the detector comprises a camera and / or a CCD element and / or an EMCCD element.
24. Mikroskop nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor ein Punktdetektor ist und das Detektieren ein punktweises Abrastern des jeweils beleuchteten Teils der Probe unfasst.24. Microscope according to one of claims 12 to 23, characterized in that the detector is a point detector and the detection comprises a point-by-point scanning of the respectively illuminated part of the sample.
25. Mikroskop nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere einstellbare Strahlablenkeinrichtung im Strahlengang des Detektionslichtes vorgesehen ist. 25. Microscope according to claim 24, characterized in that a further adjustable beam deflection device is provided in the beam path of the detection light.
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