KR20120039067A - 마이크로스코프 큐브 - Google Patents

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KR20120039067A
KR20120039067A KR1020127006351A KR20127006351A KR20120039067A KR 20120039067 A KR20120039067 A KR 20120039067A KR 1020127006351 A KR1020127006351 A KR 1020127006351A KR 20127006351 A KR20127006351 A KR 20127006351A KR 20120039067 A KR20120039067 A KR 20120039067A
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찰스 마이클 스탠리
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크로마 테크놀러지 코포레이션
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Abstract

마이크로스코프 큐브는 하우징의 제1 벽체의 제1 개구와 상기 하우징의 제2 벽체의 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 벽체는 상기 제2 벽체에 인접하는 상기 하우징; 상기 제1 개구 내부에 배치된 여기 필터(excitation filter); 상기 제2 개구 내부에 배치된 배출 필터(emission filter); 및 상기 하우징 내부에 위치하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함한다. 일 측면에서, 상기 다이크로익 미러는 1.5밀리미터보다 크거나 같은 두께를 가진다. 다른 측면에서, 상기 여기 필터는 상기 하우징의 상기 제1 벽체에 대한 각도로 배치된다.

Description

마이크로스코프 큐브{MICROSCOPE CUBE}
본 발명은 마이크로스코프 큐브(microscope cube)에 관한 것이다.
형광 현미경검사(fluorescence microscopy)는 샘플의 표면 또는 내부에 위치하는 유기분자 또는 무기 화합물과 같은 목표 종(target species)으로부터의 형광 또는 인광 배출을 영상화함으로써 샘플의 구조 또는 특성을 연구하기 위한 광학 현미경검사 기술이다. 예를 들어, 샘플은 형광단(fluorophore)으로 표시될 수 있으며, 이 형광단은 여기 파장(excitation wavelength) 주위의 빛을 흡수하고, 이에 대응하여 여기 파장보다 일반적으로 보다 긴 배출 파장(emission wavelength)을 가지는 빛을 방출하는, 즉 형광을 내는(fluoresce) 분자이다. 샘플의 형광 이미지는 배출된 형광을 탐지함으로써 확보된다.
전반사 형광(Total internal reflection fluorescence)(TIRF) 현미경검사는 단지 샘플의 표면 인근의 형광을 탐지하는 기술이다. TIRF에 있어서, 입사광의 전반사는 임계각(critical angle)과 같거나 그보다 큰 각도에서 광이 샘플에 영향을 줄 때에 발생하며, 임계각은 주변 환경 및 샘플의 광학 특성에 의하여 적어도 부분적으로 좌우된다. 입사광이 반사됨에도 불구하고, 입사광과 같은 파장을 가지는 소멸파(소산파)(evanescent wave)가 샘플 내부에서 생성된다. 소멸파는 샘플의 표면으로부터 기하급수적으로 소멸하며 샘플의 단지 얕은 깊이 부분까지만 침투한다. 그래서, 샘플의 표면 근처의 형광단(fluorophore)만이 여기된다. 샘플의 단지 작은 영역만이 TIRF에 의하여 탐지되기 때문에, 결과 이미지에서의 신호 대 노이즈(signal-to-noise) 비율은 표준 형광 현미경검사 기술에 비하여 개선된다.
일반적인 측면에서, 마이크로스코프 큐브는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 하우징의 제1 벽체의 제1 개구와 상기 하우징의 제2 벽체의 제2 개구를 가지며, 상기 제1 벽체는 상기 제2 벽체에 인접하고; 상기 제1 개구 내부에 배치된 여기 필터; 상기 제2 개구 내부에 배치된 배출 필터; 및 상기 하우징 내부에 위치하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)(색선별 거울)를 포함한다. 상기 다이크로익 미러는 1.5 밀리미터와 같거나 그 이상의 두께를 가진다.
다른 측면에서, 마이크로스코프 큐브는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 하우징의 제1 벽체의 제1 개구와 상기 하우징의 제2 벽체의 제2 개구를 가지고, 상기 제1 벽체는 상기 제2 벽체에 인접하며; 상기 제1 개구 내부에 배치된 여기 필터; 상기 제2 개구 내부에 배치된 배출 필터; 및 상기 하우징 내부에 위치하는 다이크로익 미러를 포함한다. 상기 여기 필터는 상기 하우징의 상기 제1 벽체에 대하여 소정 각도를 이루도록 위치한다.
실시예는 아래의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 상기 다이크로익 미러는 2밀리미터와 3밀리미터 사이의 두께를 가진다. 상기 다이크로익 미러는 상기 제1 개구로부터 입사되는 광과 상기 제2 개구로부터 입사되는 광을 받도록 위치한다. 상기 여기 필터는 상기 하우징의 제1 벽체에 대하여 소정 각도를 이루도록 위치한다. 상기 여기 필터와 상기 제1 벽체 사이의 상기 각도는 0도와 10도 사이며, 예를 들어, 대략 3.75도이다. 상기 배출 필터는 상기 하우징의 상기 제2 벽체에 대하여 소정 각도를 가지도록 위치한다. 상기 제2 벽체와 상기 배출 필터 사이의 각도는 0도와 10도 사이이며, 예를 들어, 대략 4도이다.
상기 다이크로익 미러과 상기 제1 벽체 사이의 각도는 조절가능하다. 상기 다이크로익 미러와 상기 제1 벽체 사이의 상기 각도는 수동으로 또는 피에조 드라이버(piezo driver)에 의하여 조절가능하다. 상기 다이크로익 미러와 상기 제2 벽체 사이의 각도는 조절가능하다. 상기 마이크로스코프 큐브는 상기 제1 벽체와 상기 제2 벽체 양쪽에 접촉하는 제3 벽체를 더 포함하며, 상기 다이크로익 미러와 상기 제3 벽체 사이의 각도는 조절가능하다.
상기 마이크로스코프 큐브는 마이크로스코프 내부로 제거가능하게 삽입되도록 구성된다. 상기 마이크로스코프 큐브는 레이저로부터의 광을 받아들이도록 구성된다. 상기 마이크로스코프 큐브는 금속으로 만들어진다. 상기 마이크로스코프 큐브는 레이저 브레드보드(breadboard)에의 부착을 위한 레이저 어댑터를 더 포함한다. 상기 여기 필터, 상기 배출 필터, 및 상기 다이크로익 미러의 광학 특성은 타겟 샘플의 광학 특성에 기초하여 선택된다.
다른 이점 중에서도, 이하에서 개시되는 상기 마이크로스코프 큐브는 레이저 소스를 포함하는 다양한 애플리케이션에 대하여 적합하다. 상기 경사진 여기 필터에 의하여 반사된 레이저로부터의 입사광은 상기 입사광과 같은 경로로 반사되지 않는다. 따라서 상기 반사된 광이 상기 레이저에 다시 진입하는 것이 방지되고, 상기 레이저 캐비티 내부의 간섭 패턴과 잠재적 파손을 야기하고 상기 레이저를 파괴하는 상황을 피하게 된다. 내부 반사는 상기 입사 레이저 광 또는 상기 샘플에 의하여 배출되는 형광으로부터 발생할 수 있으며, 이미지 평면에서의 바람직하지 않은 간섭 패턴을 일으킬 수 있으며, 경사진 배출 필터는 내부 반사(즉, 상기 마이크로스코프 큐브 내부에서의 반사)를 감소시킨다.
매끄러운 표면을 가지는 현저하게 평평한 다이크로익 미러는 TIRF 현미경검사를 위하여 중요하다. 이하에서 개시되는 마이크로스코프 큐브는 두꺼운 다이크로익 미러를 수용할 수 있다. 일반적으로, 얇은 거울보다 두꺼운 거울에 대하여 평평하고도 매끄러운 표면을 형성하는 것이 보다 저렴하면서도 쉽다. 그러나, 두꺼운 거울은 광경로에 대한 무시할 수 없는 영향을 가질 수 있으며, 그러한 영향은 상기 마이크로스코프 내부에서의 광 경로를 결정하기 위하여 계산될 수 있다. 나아가, 더 두꺼운 거울 기판은 거울에 대하여 작용되는 스트레스나 토크로부터 발생하는 광학 효과를 감소시킨다.
마이크로스코프 큐브 내부의 다이크로익 미러의 각도는 임계 TIRF 각도(critical TIRF angle)의 보다 나은 정렬을 위하여 조절가능하다. 조절가능한 다이크로익 미러는 나아가 마이크로스코프 큐브가 다양한 마이크로스코프 모델 또는 다른 비상업적인, 커스텀 애플리케이션 그리고 다양한 파장에서 사용되도록 허용한다. 다이크로익 미러의 각도는 보다 정밀한 TIRF 조건을 달성하기 위한 특수한 마이크로스코프의 광학부재를 가지는 마이크로스코프 큐브의 광학부재를 정렬하도록 조절된다. 비슷하게, 미러의 각도는 주어진 여기 파장을 위한 TIRF 조건을 달성하도록 조절될 수 있다. 조절가능한 미러는 또한 마이크로스코프의 터렛(turret) 내부의 상이한 마이크로스코프 큐브 사이의 영상 정합(image registration)을 개선하는 이점을 가진다.
이하에서 개시되는 마이크로스코프 큐브의 또 다른 이점은 그것의 기계적 안정성이다. 금속으로 제조되는 마이크로스코프 큐브는 마이크로스코프 내부에서 각도가 약간 어긋나게 삽입되더라도 내부의 광학부재에 대하여 어떠한 토크도 전하지 않는다. 마이크로스코프 내부에 꽉 끼워진 스탑코크 시스템(stopcock system) 또는 볼트 체결된 마운트는 마이크로스코프 큐브를 마이크로스코프 내부에 더욱 안정시킨다. TIRF를 위하여 이미 정렬된 상태에서 광학 부재가 토크, 진동, 또는 다른 기계적 힘에 의하여 방해되지 않도록 보장하기 위하여 마이크로스코프 큐브의 안정성이 중요하다.
보다 일반적으로, 마이크로스코프 큐브의 치수와 마이크로스코프 큐브 내부에서의 미러와 필터의 위치는 다양한 마이크로스코프 모델에 대하여 맞춤제작(customizable)될 수 있다.
도 1은 전반사 형광(TIRF) 현미경검사를 위하여 구성된 마이크로스코프의 개략도이다.
도 2는 마이크로스코프 큐브의 사시도이다.
도 3은 TIRF 조건하에서 샘플의 표면에 대하여 위치하는 대물렌즈를 나타낸다.
도 4A는 도 2의 마이크로스코프 큐브의 정면도이다.
도 4B는 도 4A의 마이크로스코프 큐브의 단면 A-A를 따른 단면도이다.
도 4C는 도 2의 마이크로스코프 큐브의 저면도이다.
도 5는 레이저 브레드보드 셋업에 사용되는 마이크로스코프 큐브를 나타낸다.
도 1과 관련, 전반사 형광(TIRF) 현미경검사를 위하여 구성된 마이크로스코프(100)는 마이크로스코프 스테이지(101)에 지지된 샘플(102)의 이미징을 위하여 사용된다. 샘플(102)은 여기 파장에서 광을 흡수하고, 그 광에 대한 응답으로 여기 파장보다 더 긴 배출 파장에서 광을 방출하는, 즉 형광을 내는 형광단(fluorophore)을 포함한다. 레이저와 같은 광원(104)은 형광단의 여기 파장에서 광을 생성한다. 광원(104)은 파이버(fiber)(106)에 연결되며, 파이버(106)는 여기 빔(108)을 광원(104)으로부터 마이크로스코프(100)로 운반한다. 어느 실시예에 있어서, 광원(104)으로부터 배출된 광은 파이버에 의하여 운반됨이 없이 마이크로스코프 큐브(150)로 직접 도달한다. 다른 실시예에 있어서, 여기 빔(108)은 마이크로스코프 큐브(150)에 도달하기 이전에 렌즈와 개구(구경)(aperture)와 같은 광학 부재를 통과한다. 여기 빔(108)은 마이크로스코프(100)의 터렛(107) 내부에 배치되는 마이크로스코프 큐브(150)의 제1 포트(151)로 진입한다.
스탑코크 시스템(stopcock system)은 마이크로스코프(100)의 터렛(107) 내부에 마이크로스코프 큐브(150)를 고정한다. 터렛(107) 내부의 스프링(124)에 의하여 지지되는 볼(122)은 마이크로스코프 큐브(150)의 일측에 형성된 작은 도브테일 인덴트(dovetail indent)(120)에 의하여 받들어진다. 스프링(124)에 의하여 공급되는 마찰은 마이크로스코프 큐브를 제자리에 유지시킨다. 인덴트(120)는 더욱 마이크로스코프 큐브(150)가 움직이는 것을 방지한다. 볼(122)과 인덴트(120) 사이의 꽉 끼임(tight fit)은 터렛(107) 내부의 마이크로스코프 큐브(150)를 안정시킨다. 다른 실시예에 있어서, 마이크로스코프 큐브(150)가 제자리에 고정되도록 하는 메커니즘이 터렛(107) 내부에 마련된다. 대신에, 구멍이 마이크로스코프 큐브(예를 들어, 도브테일 인덴트(120))의 바닥 또는 측면에 형성되며, 구멍은 마이크로스코프 큐브가 마이크로스코프의 제자리에 볼트결합되도록 한다. 그러한 볼트 결합은 터렛(107) 또는 다른 슬라이더 메커니즘 내부의 마이크로스코프 큐브의 여하한 움직임을 방지한다.
도 1 및 도 2와 관련, 마이크로스코프 큐브(150)는 포트(151)에 수용되고 파이버(106)로부터의 여기 빔(108)을 수신하는 쇼트-패스(short-pass) 여기 필터(152)를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 필터(152)는 밴드 패스 필터이며, 이는 샘플(102)의 형광단의 여기 파장과 비슷한 파장을 가지는 여기 빔(108)의 성분만을 통과시킨다(전송한다). 여기 빔(108)은 여기 필터(152)를 통하여 전송되며 롱-패스 다이크로익 미러(154)에 의하여 수신되며, 롱-패스 다이크로익 미러(154)는 형광단의 여기 파장에서 광을 반사하고 형광단의 배출 파장에서 광을 전송한다. 그래서 여기 빔(108)은 다이크로익 미러(154)에 의하여 반사된다. 다이크로익 미러(154)는 마이크로스코프 큐브(150) 내부에서 대각선으로, 예를 들어 측벽(156)에 대하여 약 45도로 위치하며, 그래서 여기 빔(108)은 개구(158)을 통하여 샘플(102)로 반사된다. 다른 실시예에 있어서, 다이크로익 미러(154)는 여기 빔(108)을 통과시키고(전송하고) 형광단의 배출 파장에서 광을 반사하는 쇼트-패스 미러이다. 마이크로스코프 큐브(150)의 이러한 실시예는 종종 커스텀 브레드보드 디자인(custom breadboard design) 또는 커스텀 어레인지먼트(맞춤제작 배치)와 함께 사용된다.
마이크로스코프 큐브를 빠져나오면서, 여기 빔(108)은 대물렌즈(110)을 통과하며 샘플(102)에 영향을 미치며, 여기 빔은 샘플(102) 내부에 존재하는 형광단을 여기시킨다. 형광단은 형광단의 배출 파장에서 형광(112)을 배출한다. 형광(112)은 대물렌즈(110)에 의하여 모아지며 배출 빔(114)을 형성하고, 이는 개구(158)를 통하여 마이크로스코프 큐브(150) 내부로 진입한다. 마이크로스코프 큐브(150) 내부에서, 배출 빔(114)은 다이크로익 미러(154)를 통하여 전송되며 마이크로스코프 큐브(150) 내부의 제2 포트(161) 내부에 수용된 배출 필터(160)를 타격한다. 배출 필터(160)는 형광단의 배출 파장 주위에서 광을 전송하며 다른 광, 즉 예를 들어 샘플(102)에 의하여 반사된 여기 파장의 광을 반사하는 밴드 패스 필터이다. 어떤 실시예에 있어서, 배출 필터(160)는 롱 패스 필터이다. 배출 빔(114)은 그래서 배출 필터(160)를 통하여 전송되며 마이크로스코프(100)의 외부의 탐지 시스템(116)으로 유도된다. 탐지 시스템(116)은 예를 들어, 센서, 스펙트로포토미터(spectrophotometer), CCD 카메라, 또는 접안렌즈(eyepiece)이다. 어떤 실시예에서, 적절히 배출 빔(114)을 안내하기 위하여 렌즈 또는 빔스플리터와 같은 광학 부재는 배출 필터(160)와 탐지 시스템(116) 사이에 위치한다.
매끄러운 표면을 가지는 평평한 다이크로익 미러(154)는 TIRF 현미경검사에 있어서 보다 바람직하며, 이는 평평하고 매끄러운 미러에서 결함에 의한 여기 빔(108)의 흩어짐이 적기 때문이다. 일반적으로, 얇은 거울보다 두꺼운 거울에 평평하고 매끄러운 표면을 형성하는 것이 덜 비싸고 더 쉽다. 마이크로스코프 큐브(150)는, 1.5밀리미터와 같거나 그 이상, 1.5밀리미터와 3밀리미터 사이, 또는 2밀리미터와 3밀리미터 사이, 또는 약 0.5밀리미터와 같거나 그 이상의 두께를 가지는 다이크로익 미러를 수용하도록 구성된다. 그러나, 두꺼운 다이크로익 미러(154)는 대물렌즈(110)로 반사되는 여기 빔(108)의 경로에 대하여 무시할 수 없는 효과를 가지며, 그 효과는 여기 빔(108)의 경로의 여하한 결정으로 설명이 된다.
마이크로스코프 큐브(150)은 마이크로스코프(100)로부터 제거가능하다. 형광단의 각각의 타입은 그 자체의 고유한 여기 및 배출 스펙트라(spectra)를 가지기 때문에, 여기 필터(152), 다이크로익 미러(154), 및 배출 필터(160)의 상이한 조합은 형광단의 각각의 타입에 사용된다. 그래서, 필터와 미러의 특별한 조합을 가지는 마이크로스코프 큐브는 형광단의 특별한 타입에 사용되도록 조립될 수 있다. 샘플(102)에 존재하는 형광단의 타입에 따라, 필터와 미러의 적절한 조합을 가지는 마이크로스코프 큐브는 마이크로스코프(100)의 터렛(107)에 삽입된다. 비슷하게, 마이크로스코프 큐브(150)의 필터와 미러는 특별한 광원과 사용되도록 선택된다. 마이크로스코프 큐브(150)는 전형적으로 금속으로 제조되며, 이는 토크, 진동, 그리고 다른 기계적인 장애(disturbance)에 대하여 마이크로스코프 큐브 내부의 필터들(152,160) 및 미러(154)를 안정시킨다.
도 1 및 도 3과 관련, 여기 빔(108)은 대물렌즈(110)를 통과하고, 입사각(302)에서 샘플(102)의 표면(300)에 영향을 미친다. 입사각(302)이 임계각에 가까운 경우, 여기 빔(108)의 전반사가 일어나며 여기 빔은 반사 빔(304)으로 반사된다. 여기 빔(108)과 같은 파장을 가지는 소멸파(소산파)(evanescent wave)(306)는 샘플(102)에서 생성되며, 샘플(102)의 표면(300) 근처에서 형광단(308)을 여기시킨다.
여기 빔(108)이 샘플(102)을 타격하는 입사각(302)은 대물렌즈(110)와 마이크로스코프 큐브(150)(이하 참조) 내부의 다이크로익 미러(154)의 각도에 의하여 로 제어된다. TIRF 현미경검사에 있어서, 여기 빔(108)은 대물렌즈(110)의 후방 초점면(focal plane)(312) 위의 초점(310)에 포커싱된다. 초점(310)이 대물렌즈(110)의 중앙(즉, 점(314))에 있으면, 여기 빔(108)은 샘플(102)을 수직으로(즉, 0도의 입사각(302)으로) 타격한다. 초점(310)이 대물렌즈(110)의 중앙(314)으로부터 벗어나면, 여기 빔(108)은 대물렌즈(110)에 의하여 굴절되며, 0도보다 큰 입사각(302)에서 샘플(102)에 영향을 미치는 것으로 나타난다. 그래서, 초점(310)의 적절한 포지셔닝에 의하여 여기 빔(108)의 전반사가 일어나도록 임계 입사각(302)이 달성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 대물렌즈(110) 위의 초점(310)의 위치는 다이크로익 미러(154)에 의하여 조절된다. 그래서, 마이크로스코프 큐브(150) 내부의 다이크로익 미러(154)의 각도를 변화시킴으로써 여기 빔(108)이 마이크로스코프 큐브로부터 나올 때 여기 빔(108)의 각도는 조정된다. 어떤 실시예에서, 다이크로익 미러(154)의 각도는 노브(knob)(162) 또는 다른 비슷한 장치를 사용하여 손으로 조절가능하다. 다른 실시예에서, 다이크로익 미러(154)의 각도는 포스트(180,182,184)와 조절 스크류(190,192,194)(도 4C 참조)의 세트에 의하여 3차원으로 조절가능하다. 다른 실시예에서, 다이크로익 미러(154)의 조절은 예를 들어 피에조 드라이버를 이용하여 컴퓨터 제어된다.
조절가능한 다이크로익 미러(154)는 또한 마이크로스코프(100) 내부의 마이크로스코프 큐브(150)의 정렬을 용이하게 하며, 그러한 정렬은 마이크로스코프(100) 내부로 마이크로스코프 큐브(150)를 삽입하기 이전에 일반적으로 레이저 지그(jig) 얼라인먼트 툴을 가지고 수행된다. 다른 경우에, 얼라인먼트는 마이크로스코프 큐브가 마이크로스코프 내부에 설치되는 동안에 수행될 수 있으며, 예를 들어, 피에조 드라이버를 이용하여 그 내부에 마이크로스코프 큐브가 삽입되는 특수한 마이크로스코프를 위한 마이크로스코프 큐브의 기하학적 구조를 최적화하도록 정확한 조절이 가능하게 한다. 마이크로스코프 큐브(150)는 다양한 마이크로스코프에 사용될 수 있으며; 다이크로익 미러의 각도를 조절함으로써 마이크로스코프 큐브의 광학 부재는 그 내부에 큐브가 삽입되는 특수한 마이크로스코프의 광학부재와 함께 정렬될 수 있다.
도 4A 및 도 4B를 참조하면, 파이버(106)로부터의 여기 빔(108)은 여기 필터(152)를 타격하며, 마이크로스코프 큐브(150)의 제1 벽체(402)에 대하여 여기 필터는 각도(400) 만큼 경사가 진다. 각도(400)는 큐브(150)의 물리적 제약과 여기 빔(108)의 경로상에서 광학 구경(clear aperture)을 위한 요구조건에 의하여 주로 제한된다. 각도(400)는 약 0도에서 10도까지 분포하며 전형적으로 약 3.75도이다. 어떤 경우에는, 필터(152)의 코팅의 구성이 각도(400)에 기반하여 선택된다. 어떤 실시예에서는, 각도(400)는 웨지 워셔(wedge washer)(401)를 사용하여 조절가능하다. 여기 필터(152)의 경사 때문에 여기 필터(152)에 의하여 반사된 어떠한 광(404)이 입사 여기 빔(108)과 같은 경로를 따라서 되돌아 가지 않는다. 그래서 반사된 광(404)이 파이버(106)와 광원(104)으로 다시 들어가는 것이 방지된다. 반사광의 재진입이 레이저 광원을 위한 특별한 관심사이며, 이러한 상황은 잠재적으로 레이저를 파괴하거나 손상시킬 수 있는 레이저 캐비티에서의 해로운 간섭 패턴을 야기할 수 있기 때문이다. 여기 포트(151)는 6밀리미터에 이르는 두께를 가지는 여기 필터(152)를 수용하도록 설계된다. 6밀리미터의 간격은 여기 필터(152)가 다양한 타입의 필터로부터 선택될 수 있도록 한다. 더욱이, 6밀리미터의 간격은 복수개의 얇은 광학 부재가 여기 포트(151)에 삽입될 수 있도록 한다. 예를 들어, 포트(151)는 여기 빔의 파워를 감소시키는 중성 농도 필터(neutral density filter)와 여기 파장을 선택하도록 쇼트 패스 여기 필터(short pass excitation filter)를 수용할 수 있다.
비슷하게, 도 4B 및 도 4C를 참조하면, 배출필터(160)는 배출 빔(114)의 내부 반사를 감소시키도록 마이크로스코프 큐브(150)의 제2 벽체(408)에 대하여 각도(406)만큼 경사진다. 각도(406)는 큐브(150)의 물리적 제약과 여기 빔(114)의 경로상에서 광학 구경(clear aperture)을 위한 요구조건에 의하여 주로 제한된다. 각도(406)는 약 0도에서 10도 사이에 분포하며, 전형적으로 약 4도이다. 어떤 실시예에서, 각도(406)는 배출 포트(161)에 위치하는 웨지 워셔(407)을 이용하여 조절가능하다. 배출 포트(161)는 6밀리미터에 달하는 두께를 가지는 배출 필터(160)를 수용하도록 설계된다. 여기 포트(151)와 관련, 6밀리미터의 간격은 배출 필터(160)가 폭넓게 다양한 옵션으로부터 선택될 수 있도록 하며, 또는 선택적으로 복수의 얇은 광학 부재가 배출 포트(161) 내부로 삽입될 수 있도록 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 2.3밀리미터 두께의 링 내부에 수용된 롱 패스 배출 필터는 두번째의 2.3밀리미터 두께의 링 내부에 수용된 밴드 패스 배출 필터와 함께 사용된다. 각각의 필터는 광학밀도(optical density)(o.d.) 6의 차단(blocking)을 제공한다. 함께 사용되는 두 개의 필터는 9에 가까운 광학밀도를 제공한다.
리지(ridge)(410)는 바람직하지 않은 분산되고 반사된(또는 분산되거나 반사된) 많은 양의 광을 받아들이는 마이크로스코프 큐브(150)의 영역에 위치한다. 리지(410)는 배플(baffle)로서 작용하며, 이러한 바람직하지 않은 광을 흡수하거나 그렇지 않으면 그러한 광이 여기 빔(108) 또는 배출 빔(114)의 경로에 들어가는 것을 방지한다.
도 5를 참조하면, 다른 실시예에 있어서, 마이크로스코프 큐브(500)는 레이저 브레드보드(506)에 사용하기 위하여 포스트(504)에 부착되도록 구성된 도브테일 어댑터(502)를 포함한다. 이 실시예에서, 마이크로스코프 큐브(500)는 플라즈마 레이저와 같은 광원(508)으로부터의 직접 조명을 받는다. 경사진 여기 필터(510)는 광이 반사되어 광원(508)로 돌아가는 것을 방지한다.
도 5를 참조하면, 도브테일 어댑터(500)는 레이저 브레드보드(506)에 사용하기 위하여 마이크로스코프 큐브(150)가 포스트(504)에 부착될 수 있도록 한다. 다른 실시예에서, 스크류 또는 다른 타입의 어댑터가 포스트(504)에의 부착을 위하여 사용된다. 마이크로스코프 큐브(150)는 플라즈마 레이저 및/또는 다른 광원과 같은 광원(510)으로부터의 직접조명(508)을 받아들인다. 여기 필터(152)의 경사는 여기 필터에 의하여 반사된 어떤 광(512)이 입사 조명(incident illumination)(508)과 같은 경로를 따라 되돌아가는 것을 방지한다. 그래서 반사된 광은 레이저로 재진입하는 것이 방지되고, 레이저 캐비티 내부에서의 간섭 패턴 및 잠재적 손상을 야기하거나 또는 심지어 레이저를 파손할 수 있는 상황을 회피한다.
상기 기재는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니며, 발명의 범위는 첨부된 청구항의 범위에 의하여 정의된다는 것으로 이해될 것이다. 다른 실시예는 이하의 청구항의 범위 내에 포함된다.

Claims (25)

  1. 하우징의 제1 벽체의 제1 개구와 상기 하우징의 제2 벽체의 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 벽체는 상기 제2 벽체에 인접하는 상기 하우징;
    상기 제1 개구 내부에 배치된 여기 필터(excitation filter);
    상기 제2 개구 내부에 배치된 배출 필터(emission filter); 및
    1.5밀리미터보다 크거나 같은 두께를 가지며, 상기 하우징 내부에 위치하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함하는 마이크로스코프 큐브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러는 2밀리미터와 3밀리미터 사이의 두께를 가지는 마이크로스코프 큐브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러는 상기 제1 개구로부터 입사되는 광과 상기 제2 개구로부터 입사되는 광을 받아들이도록 위치된 마이크로스코프 큐브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 여기 필터는 상기 하우징의 상기 제1 벽체에 대하여 소정 각도를 이루도록 위치된 마이크로스코프 큐브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배출 필터는 상기 하우징의 상기 제2 벽체에 대하여 소정 각도를 이루도록 위치된 마이크로스코프 큐브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러와 상기 제1 벽체 사이의 각도는 조절가능한 마이크로스코프 큐브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러와 상기 제1 벽체 사이의 상기 각도는 수동으로 조절되는 마이크로스코프 큐브.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러와 상기 제1 벽체 사이의 상기 각도는 피에조 드라이버(piezo driver)에 의하여 조절되는 마이크로스코프 큐브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러와 상기 제2 벽체 사이의 각도는 조절가능한 마이크로스코프 큐브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벽체와 상기 제2 벽체 모두에 접하는 제3 벽체를 더 포함하며,
    상기 다이크로익 미러와 제3 벽체 사이의 각도는 조절가능한 마이크로스코프 큐브.
  11. 제1항에 있어서,
    마이크로스코프 내부에 제거가능하게 삽입되도록 구성된 마이크로스코프 큐브.
  12. 제1항에 있어서,
    레이저로부터의 광을 받아들이도록 구성된 마이크로스코프 큐브.
  13. 제1항에 있어서,
    금속으로 제조된 마이크로스코프 큐브.
  14. 제1항에 있어서,
    레이저 브레드보드(laser breadboard)에의 부착을 위한 어댑터를 더 포함하는 마이크로스코프 큐브.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 여기 필터, 상기 배출 필터, 그리고 상기 다이크로익 미러의 광학 특성은 타겟 샘플의 광학 특성에 기초하여 선택되는 마이크로스코프 큐브.
  16. 하우징의 제1 벽체의 제1 개구와 상기 하우징의 제2 벽체의 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 벽체는 상기 제2 벽체에 인접하는 상기 하우징;
    상기 하우징의 상기 제1 벽체에 대한 각도로 위치하며 상기 개구 내부에 배치된 여기 필터(excitation filter);
    상기 제2 개구 내부에 배치된 배출 필터(emission filter); 및
    상기 하우징 내부에 위치하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함하는 마이크로스코프 큐브.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 여기 필터와 상기 제1 벽체 사이의 상기 각도는 0도와 10도 사이인 마이크로스코프 큐브.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 여기 필터와 상기 제1 벽체 사이의 상기 각도는 약 3.75도인 마이크로스코프 큐브.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 배출 필터는 상기 하우징의 상기 제2 벽체에 대하여 소정 각도를 이루도록 위치하는 마이크로스코프 큐브.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배출 필터와 상기 제2 벽체 사이의 상기 각도는 0도와 10도 사이인 마이크로스코프 큐브.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 배출 필터와 상기 제2 벽체 사이의 상기 각도는 약 4도인 마이크로스코프 큐브.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러는 상기 제1 개구로부터 입사되는 광과 상기 제2 개구로부터 입사되는 광을 받아들이도록 위치된 마이크로스코프 큐브.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러와 상기 제1 벽체 사이의 각도는 조절가능한 마이크로스코프 큐브.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 다이크로익 미러와 상기 제2 벽체 사이의 각도는 조절가능한 마이크로스코프 큐브.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 제1 벽체와 상기 제2 벽체 모두에 접촉하는 제3 벽체를 더 포함하며,
    상기 다이크로익 미러와 제3 벽체 사이의 각도는 조절가능한 마이크로스코프 큐브.
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