WO2005054924A1 - Rastermikroskop - Google Patents

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WO2005054924A1
WO2005054924A1 PCT/EP2004/052519 EP2004052519W WO2005054924A1 WO 2005054924 A1 WO2005054924 A1 WO 2005054924A1 EP 2004052519 W EP2004052519 W EP 2004052519W WO 2005054924 A1 WO2005054924 A1 WO 2005054924A1
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WO
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scanning microscope
light beam
acousto
microscope according
sample
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Application number
PCT/EP2004/052519
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Böhm
Heinrich Ulrich
Werner Knebel
Original Assignee
Leica Microsystems Cms Gmbh
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Publication date
Application filed by Leica Microsystems Cms Gmbh filed Critical Leica Microsystems Cms Gmbh
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Priority to US10/596,234 priority patent/US7660035B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/32—Micromanipulators structurally combined with microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers

Definitions

  • the invention relates to a scanning microscope with at least one light source that generates an illuminating light beam, with an acousto-optical component for adjusting the light output of the illuminating light beam and with a beam deflection device for guiding the illuminating light beam over or through a sample.
  • a sample is illuminated with a light beam in order to observe the reflection or fluorescent light emitted by the sample.
  • the focus of an illuminating light beam is moved in a plane of the object with the aid of a controllable beam deflection device, generally by tilting two mirrors, the deflection axes usually being perpendicular to one another, so that one mirror deflects in the x direction and the other in the y direction.
  • the mirrors are tilted, for example, with the help of galvanometer control elements.
  • the power of the light coming from the object is measured depending on the position of the scanning beam.
  • the pedestal elements are usually equipped with sensors for determining the current mirror position.
  • a confocal scanning microscope generally comprises a light source, focusing optics, with which the light of the source is focused on a pinhole - the so-called excitation diaphragm - a beam splitter, a beam deflection device Beam control, microscope optics, a detection diaphragm and the detectors for detecting the detection or fluorescent light.
  • the illuminating light is coupled in, for example, via a beam splitter.
  • the fluorescent or reflection light coming from the object reaches the beam splitter via the beam deflection device, passes it, and is then focused on the detection diaphragm behind which the detectors are located. Detection light that does not originate directly from the focus region takes a different light path and does not pass through the detection aperture, so that point information is obtained which leads to a three-dimensional image by sequential scanning of the object.
  • an optical arrangement configured as an acousto-optical component such as, for example, can also be provided to couple the excitation light into the microscope and to hide the excitation light scattered and reflected on the object or the excitation wavelength from the light coming from the object via the detection beam path is known from German Offenlegungsschrift DE 199 06 757 A1.
  • a three-dimensional image is usually achieved by taking image data in layers, the path of the scanning light beam on or in the object ideally describing a meander. (Scanning a line in the x direction with a constant y position, then stopping x scanning and swiveling to the next line to be scanned by y adjustment and then, with a constant y position, scanning this line in the negative x direction, etc.).
  • the sample table or the lens is moved after scanning a layer and thus the next layer to be scanned is brought into the focal plane of the lens.
  • Manipulation can include, for example, the release of bound dyes, a bleaching process, a cutting process or the use of optical tweezers.
  • a laser scanning microscope with a first light source, the light of which is guided by a first scanner over a sample, and with a second light source, the light of which can be guided as manipulation light by a second scanner over the sample, is known.
  • DE 100 39 520 A1 also discloses a scanning microscope with two beam deflection devices, each of which guides the light from different light sources independently of one another over or through a sample.
  • a scanning microscope which is characterized in that the acousto-optical component spatially splits off a partial light beam from the illuminating light beam, and that beam guiding means are provided which direct the partial light beam onto the sample, preferably for manipulation.
  • the scanning microscope according to the invention has the advantage that with the illuminating light beam and with the partial light beam, the sample can be observed and manipulated simultaneously or sequentially independently of one another. This makes it possible to set the light output in the illuminating light beam and in the partial light beam precisely and quickly.
  • the light that can direct a light-regulating acousto-optical component into a beam trap can be used as the partial light beam.
  • the acousto-optical component contains an AOTF (acousto-optical tunable filter).
  • a further beam deflection device is preferably provided for guiding the partial light beam over or through the sample.
  • the further beam deflection device can include galvanometer mirrors or acousto-optically deflecting scanners or, for example, micromirrors.
  • the scanning microscope contains a lens that focuses the illuminating light beam onto the sample.
  • the objective preferably also focuses the partial light beam onto the sample.
  • the beam paths of the illuminating light beam or the partial light beam are brought together in front of the objective after passing through the beam deflecting device or the further beam deflecting device.
  • a further objective which focuses the partial light beam onto the sample.
  • the sample can be observed, for example, from above through the objective, while at the same time sample manipulation can take place from below through another objective or through the condenser.
  • the beam guiding means which direct the partial light beam onto the sample, preferably include a light guide.
  • the acousto-optical component splits off the portion of the illuminating light beam as a partial light beam that has a specific polarization property.
  • the illuminating light beam emanating from the light source can be linearly polarized, the acousto-optical component, for example, splitting off the sagittally polarized component as a partial light beam and allowing the tangentially polarized component to pass as an illuminating light beam.
  • a polarization influencing means which can be designed, for example, as a ⁇ / 2 plate, the ratio of the light powers of partial light beams and of the illuminating light beam that has passed through the acousto-optical component.
  • Compensation means are preferably provided which compensate for a spatial spectral splitting of the partial light beam and / or of the illuminating light beam caused by the acousto-optical component.
  • These compensation means can be designed, for example, as a prism and / or as a grating and / or as a further acousto-optical component.
  • the compensation of a spatial spectral splitting is particularly important when the partial light beam and / or the illuminating light beam are to be coupled into an optical fiber for further transport.
  • the acousto-optical component directs detection light emanating from the sample directly or indirectly to a detector or a detector arrangement.
  • the acousto-optical component additionally functions as an acousto-optical beam splitter, as is disclosed, for example, in DE 199 06 757 A1.
  • the scanning microscope is a confocal scanning microscope.
  • FIG. 3 shows another scanning microscope according to the invention.
  • Fig. 1 shows a scanning microscope according to the invention with a first Light source 1, which is designed as an argon-krypton laser and a second light source 3, which is designed as a helium-neon laser.
  • the first laser light 5 generated by the light source 1 is combined with the aid of a dichroic beam splitter 7 with the second laser light 9 emitted by the second light source 3 to form an illuminating light beam 11.
  • an acousto-optical component 15 designed as AOTF 13 for setting the light output of the illuminating light beam.
  • the acousto-optical component splits a partial light beam 16 out of the illuminating light beam 11, which is guided via the deflecting mirror 17 to a further beam deflecting device 19 which contains a further gimbal-mounted scanning mirror 21. From the further beam deflection device 19, the partial light beam 16 passes via a further deflecting mirror 23 to a dichroic beam deflector 26, which directs the partial light beam 16 through the objective 25 for manipulation onto the sample 27. The remaining part of the illuminating light beam is guided with a main beam splitter 29 to a beam deflection device 31, which contains a gimbal-mounted scanning mirror 33.
  • the beam deflection device 31 guides the illuminating light beam 11 through the scanning optics (not shown) and the tube optics (also not shown) and the objective 25 over the sample 27.
  • the detection light 35 emanating from the sample passes through the same light path, namely through the objective 25 through the scanning optics (not shown) and the tube optics, not shown, back to the beam deflection device 31 and, after passing through the main beam splitter 29 and the detection pinhole 37, meets the detection device 39, which generates electrical signals proportional to the power of the detection light.
  • the generated electrical detection signals are forwarded to a processing unit 41, which displays an image of the sample on the monitor 43 of a PC 46.
  • the beam deflection device 31 and the further beam deflection device 19 are controlled by the processing unit 41 in accordance with the user's specifications.
  • a ⁇ / 2 plate 45 is provided in the beam path of the first laser, with which the polarization light direction of the light 5 emitted by the first laser can be set is.
  • a second ⁇ / 2 plate 47 is provided in the beam path of the second laser 3 as a polarization influencing means 49, which serves to adjust the direction of polarization of the light 9 emitted by the second laser.
  • the acousto-optical component 15 is designed as an AOTF 13.
  • the AOTF 13 also has the task of supplying the detection light 35 emanating from the sample to the detector device 39.
  • the AOTF 13 splits off a partial light beam 16 which, after passing through a compensation means 53 designed as a further AOTF 51, is coupled into an optical fiber 57 with the aid of the optics 55.
  • the partial light beam 16 decoupled from the optical fiber 57 with the aid of the further optics 59 subsequently arrives at the further beam deflection device 19 and is guided over or through the sample analogously to the scanning microscope shown in FIG. 1.
  • FIG 3 shows a further variant of a scanning microscope according to the invention, in which a further objective 61 is provided in order to direct the partial light beam 16 controlled by the further beam deflection device 19 onto the sample 27 from below.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the mode of operation of the acousto-optical component 15, which is designed as AOTF 13.
  • the light 5, 9 coming from the first and the second light source is combined with a beam combiner 7 to form an illuminating light beam 1 and is diffracted and split by the acoustic wave passing through the AOTF 13.
  • the AOTF 13 splits a partial light beam 16 from the illuminating light beam 11, which is directed onto the sample 27 via beam guiding means as manipulation light. It is the first diffraction order for sagittally polarized light. The part of the is in the first order for tangentially polarized light Illumination light beam 11, which is guided to the beam deflection device 31.
  • FIG. 5 shows a further detailed view in which the AOTF 13 splits off a partial light beam 16 which is deflected by a deflecting mirror 65 to a compensation means 53.
  • the compensation means consists of a further AOTF 51, which is arranged such that it reverses the spatial spectral splitting caused by the AOTF 13, so that the different spectral components of the partial light beam 16 run largely coaxially.
  • the partial light beam 16 is in the zeroth diffraction order, while the illuminating light beam 1 1 to be supplied to the beam deflection device can be found in the first diffraction order.
  • processing unit 43 monitor 45 ⁇ / 2 plate 46 PC 47 ⁇ / 2 plate 49 polarization influencing means 51 further AOTF 53 compensation means 55 optics 57 optical fiber

Abstract

Ein Rastermikroskop mit mindestens einer Lichtquelle (1, 3), die ein Beleuchtungslichtstrahlenbündel erzeugt, mit einem akustooptischen Bauteil (13) zur Einstellung der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahlenbündels und mit einer Strahlablenkeinrichtung (19, 36) zum Führen des Beleuchtungslichtstrahlenbündels über bzw. durch eine Probe (27) ist derart ausgestaltet, dass das akustooptische Bauteil (13)ein Teillichtstrahlenbündel aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel räumlich abspaltet. Es sind Strahltührungsmittel vorgesehen, die das Teillichtstrahlenbündel - vorzugsweise zur Manipulation - auf die Probe lenken.

Description

Rastermikroskop
Die Erfindung betrifft ein Rastermikroskop mit mindestens einer Lichtquelle, die ein Beleuchtungslichtstrahlenbündel erzeugt, mit einem akustooptischen Bauteil zur Einstellung der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahlenbündels und mit einer Strahlablenkeinrichtung zum Führen des Beleuchtungslichtstrahlenbündels über bzw. durch eine Probe. In der Scanmikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl beleuchtet, um das von der Probe emittierte Reflexions- oder Fluoreszenzlicht zu beobachten. Der Fokus eines Beleuchtungslichtstrahles wird mit Hilfe einer steuerbaren Strahlablenkeinrichtung, im Allgemeinen durch Verkippen zweier Spiegel, in einer Objektebene bewegt, wobei die Ablenkachsen meist senkrecht aufeinander stehen, so dass ein Spiegel in x-, der andere in y-Richtung ablenkt. Die Verkippung der Spiegel wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer-Stellelementen bewerkstelligt. Die Leistung des vom Objekt kommenden Lichtes wird in Abhängigkeit von der Position des Abtaststrahles gemessen. Üblicherweise werden die Stelielemente mit Sensoren zur Ermittlung der aktuellen Spiegelstellung ausgerüstet.
Speziell in der konfokalen Scanmikroskopie wird ein Objekt mit dem Fokus eines Lichtstrahles in drei Dimensionen abgetastet. Ein konfokales Scanmikroskop umfasst im Allgemeinen eine Lichtquelle, eine Fokussieroptik, mit der das Licht der Quelle auf eine Lochblende - die sog. Anregungsblende - fokussiert wird, einen Strahlteiler, eine Strahlablenkeinrichtung zur Strahlsteuerung, eine Mikroskopoptik, eine Detektionsblende und die Detektoren zum Nachweis des Detektions- bzw. Fluoreszenzlichtes. Das Beleuchtungslicht wird beispielsweise über einen Strahlteiler eingekoppelt. Das vom Objekt kommende Fluoreszenz- oder Reflexionslicht gelangt über die Strahlablenkeinrichtung zurück zum Strahlteiler, passiert diesen, um anschließend auf die Detektionsblende fokussiert zu werden, hinter der sich die Detektoren befinden. Detektionslicht, das nicht direkt aus der Fokusregion stammt, nimmt einen anderen Lichtweg und passiert die Detektionsblende nicht, so dass man eine Punktinformation erhält, die durch sequentielles Abtasten des Objekts zu einem dreidimensionalen Bild führt.
Anstelle des Strahlteilers kann zum Einkoppeln des Anregungslichts mindestens einer Lichtquelle in das Mikroskop und zum Ausblenden des am Objekt gestreuten und reflektierten Anregungslichts bzw. der Anregungswellenlänge aus dem über den Detektionsstrahlengang vom Objekt kommenden Lichts auch eine als akustooptisches Bauteil ausgestaltete optische Anordnung vorgesehen sein, wie beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 199 06 757 A1 bekannt ist.
Meist wird ein dreidimensionales Bild durch schichtweise Bilddatennahme erzielt, wobei die Bahn des Abtastlichtstrahles auf bzw. in dem Objekt idealer Weise einen Mäander beschreibt. (Abtasten einer Zeile in x-Richtung bei konstanter y-Position, anschließend x-Abtastung anhalten und per y- Verstellung auf die nächste abzutastende Zeile schwenken und dann, bei konstanter y-Position, diese Zeile in negative x-Richtung abtasten u.s.w.). Um eine schichtweise Bilddatennahme zu ermöglichen, wird der Probentisch oder das Objektiv nach dem Abtasten einer Schicht verschoben und so die nächste abzutastende Schicht in die Fokusebene des Objektivs gebracht.
Bei einigen mikroskopischen Anwendungen ist es notwendig, die Probe während des Abrastems oder zwischen zwei Abrastervorgängen manipulieren zu können. Eine Manipulation kann beispielsweise das Freisetzen gebundener Farbstoffe, einen Bleichvorgang, einen Schneidvorgang oder die Anwendung einer optischen Pinzette beinhalten. Aus US 6,094,300 ist ein Laser-Scanning-Mikroskop mit einer ersten Lichtquelle, deren Licht von einem ersten Scanner über eine Probe geführt wird, und mit einer zweiten Lichtquelle, deren Licht als Manipulationslicht von einem zweiten Scanner über die Probe führbar ist, bekannt.
Auch DE 100 39 520 A1 offenbart ein Rastermikroskop mit zwei Strahlablenkeinrichtungen, die jeweils das Licht unterschiedlicher Lichtquellen, unabhängig voneinander über bzw. durch eine Probe führen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rastermikroskop anzugeben, mit dem eine Probe sowohl beobachtbar als auch manipulierbar ist, wobei die Zahl der mindestens erforderlichen Lichtquellen reduziert ist und darüber hinaus eine schnelle Modulation der Manipulations- bzw. Beleuchtungslichtleistung ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Rastermikroskop gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das akustooptische Bauteil ein Teillichtstrahlenbündel aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel räumlich abspaltet, und dass Strahlführungsmittel vorgesehen sind, die das Teillichtstrahlenbündel - vorzugsweise zur Manipulation - auf die Probe lenken. Das erfindungsgemäße Rastermikroskop hat den Vorteil, dass mit dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel und mit dem Teillichtstrahlenbündel unabhängig voneinander die Probe simultan oder sequenziell beobachtet und manipuliert werden kann. Hierbei ist es ermöglicht, die Lichtleistung im Beleuchtungslichtstrahlenbündel und im Teillichtstrahleπbündel präzise und schnell einzustellen.
Vorteilhafterweise kann als Teillichtstrahlenbündel das Licht verwendet werden, das ein die Lichtleistung regelndes akustooptisches Bauteil ohnehin in eine Strahlfalle lenken würde.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet das akustooptische Bauteil einen AOTF (acousto optical tunable filter). Vorzugsweise ist eine weitere Strahlablenkeinrichtung zum Führen des Teillichtstrahlenbündels über bzw. durch die Probe vorgesehen. Die weitere Strahlablenkeinrichtung kann, wie in der Rastermikroskopie üblich, Galvanometerspiegel oder akustooptisch ablenkende Scanner oder beispielsweise Mikrospiegel beinhalten.
Das Rastermikroskop beinhaltet ein Objektiv, das das Beleuchtungslichtstrahlenbündel auf die Probe fokussiert. Vorzugsweise fokussiert das Objektiv auch das Teillichtstrahlenbündel auf die Probe. Hierzu werden die Strahlengänge des Beleuchtungslichtstrahlenbündels bzw. des Teillichtstrahlenbündels nach Passieren der Strahlablenkeinrichtung bzw. der weiteren Strahlablenkeinrichtung vor dem Objektiv zusammengeführt.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des Rastermikroskops ist ein weiteres Objektiv vorgesehen, das das Teillichtstrahlenbündel auf die Probe fokussiert. Bei dieser Variante kann die Probe beispielsweise von oben durch das Objektiv beobachtet werden, während gleichzeitig von unten durch ein weiteres Objektiv bzw. durch den Kondensor eine Probenmanipulation erfolgen kann.
Vorzugsweise beinhalten die Strahlführungsmittel, die das Teillichtstrahlenbündel auf die Probe lenken, einen Lichtleiter. In einer besonderen Variante spaltet das akustooptische Bauteil den Anteil aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel als Teillichtstrahlenbündel ab, der eine bestimmte Polarisationseigenschaft aufweist. Beispielsweise kann das von der Lichtquelle ausgehende Beleuchtungslichtstrahlenbündel linear polarisiert sein, wobei das akustooptische Bauteil beispielsweise den saggital polarisierten Anteil als Teillichtstrahlenbündel abspaltet und den tangential polarisierten Anteil als Beleuchtungslichtstrahlenbündel passieren lässt. Durch Drehung der Polarisationsebene des von der Lichtquelle ausgehenden Beleuchtungslichtstrahlenbündels mit einem Polarisations- beeinflussungsmittel, das beispielsweise als λ/2-PIatte ausgebildet sein kann, lässt sich das Verhältnis der Lichtleistungen von Teillichtstrahlenbündel und von dem durch das akustooptische Bauteil getretenen Beleuchtungslichtstrahlenbündels einstellen.
Vorzugsweise sind Kompensationsmittel vorgesehen, die eine von dem akustooptischen Bauteil hervorgerufene räumliche spektrale Aufspaltung des Teillichtstrahlenbündels und/oder des Beleuchtungslichtstrahlenbündels kompensieren. Diese Kompensationsmittel können beispielsweise als Prisma und/oder als Gitter und/oder als weiteres akustooptisches Bauteil ausgebildet sein. Die Kompensation einer räumlich spektralen Aufspaltung ist insbesondere dann wichtig, wenn das Teillichtstrahlenbündel und/oder das Beleuchtungslichtstrahlenbündel zum weiteren Transport in eine Lichtleitfaser eingekoppelt werden sollen.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante lenkt das akustooptische Bauteil von der Probe ausgehendes Detektionslicht mittelbar oder unmittelbar zu einem Detektor bzw. einer Detektoranordnung. In diesem Fall fungiert das akustooptische Bauteil zusätzlich als akustooptischer Beamsplitter, wie er beispielsweise in DE 199 06 757 A1 offenbart ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist das Rastermikroskop ein konfokales Rastermikroskop.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäßes Rastermikroskop,
Fig. 2 ein weiteres erfindungsgemäßes Rastermikroskop, Fig. 3 ein anderes erfindungsgemäßes Rastermikroskop.
Fig. 4 eine Detailansicht des Strahlverlaufs im Bereich eines akustooptischen Bauteils und
Fig. 5 eine weitere Detailansicht des Strahlverlaufs im Bereich eines akustooptischen Bauteils. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Rastermikroskop mit einer ersten Lichtquelle 1 , die als Argon-Krypton-Laser ausgebildet ist und einer zweiten Lichtquelle 3, die als Helium-Neon-Laser ausgebildet ist. Das von der Lichtquelle 1 erzeugte erste Laserlicht 5 wird mit Hilfe eines dichroitischen Strahlteilers 7 mit dem von der zweiten Lichtquelle 3 emittierten zweite Laserlicht 9 zu einem Beleuchtungslichtstrahlenbündel 11 vereinigt. Im Strahlengang des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 11 befindet sich ein als AOTF 13 ausgebildetes akustooptisches Bauteil 15 zur Einstellung der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahlenbündels. Das akustooptische Bauteil spaltet aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel 11 ein Teillichtstrahlenbündel 16 ab, das über den Umlenkspiegel 17 zu einer weiteren Strahlablenkeinrichtung 19, die einen weiteren kardanisch aufgehängten Scanspiegel 21 beinhaltet, geführt wird. Von der weiteren Strahlablenkeinrichtung 19 gelangt das Teillichtstrahlenbündel 16 über einen weiteren Umlenkspiegel 23 zu einem dichroitischen Strahlumlenker 26, der das Teillichtstrahlenbündel 16 durch das Objektiv 25 zur Manipulation auf die Probe 27 lenkt. Der übrige Teil des Beleuchtungslichtstrahlenbündels wird mit einem Hauptstrahlteiler 29 zu einer Strahlablenkeinrichtung 31 , die einen kardanisch aufgehängten Scanspiegel 33 beinhaltet, geführt. Die Strahlablenkeinrichtung 31 führt das Beleuchtungslichtstrahlenbündel 11 durch die nicht gezeigte Scanoptik und die ebenfalls nicht gezeigte Tubusoptik und das Objektiv 25 über die Probe 27. Das von der Probe ausgehende Detektionslicht 35 gelangt auf demselben Lichtweg, nämlich durch das Objektiv 25 durch die nicht gezeigte Scanoptik und die nicht gezeigte Tubusoptik hindurch zur Strahlablenkeinrichtung 31 zurück und trifft nach Passieren des Hauptstrahlteilers 29 und des Detektionspinholes 37 auf die Detektionseinrichtung 39, die zur Leistung des Detektionslichts proportionale elektrische Signale erzeugt. Die erzeugten elektrischen Detektionssignale werden an eine Verarbeitungseinheit 41 weitergegeben, die auf dem Monitor 43 eines PCs 46 ein Abbild der Probe darstellt. Die Strahlablenkeinrichtung 31 und die weitere Strahlablenkeinrichtung 19 werden gemäß den Vorgaben des Benutzers von der Verarbeitungseinheit 41 gesteuert. Im Strahlengang des ersten Lasers ist eine λ/2- Platte 45 vorgesehen, mit der die Polarisationslichtrichtung des vom ersten Laser emittierten Lichts 5 einstellbar ist. Ebenso ist im Strahlengang des zweiten Lasers 3 eine zweite λ/2-Platte 47 als Polarisationsbeeinflussungsmittel 49 vorgesehen, die zur Einstellung der Polarisationsrichtung des vom zweiten Laser emittierten Lichts 9 dient. Durch Drehen der λ/2-Platten 45, 47 lässt sich das Verhältnis der Lichtleistungen des Teillichtstrahlenbündels 16 zu dem des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 11 bezüglich der jeweiligen von den Lasern emittierten Lichtwellenlängen Anteile einstellen.
Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Rastermikroskop, bei dem das akustooptische Bauteil 15 als AOTF 13 ausgebildet ist. Der AOTF 13 hat bei diesem Rastermikroskop zusätzlich die Aufgabe, das von der Probe ausgehende Detektionslicht 35, der Detektoreinrichtuπg 39 zuzuführen. Gleichzeitig spaltet der AOTF 13 ein Teillichtstrahlenbündel 16 ab, das nach Durchlaufen eines als weiteren AOTF 51 ausgeführten Kompensationsmittel 53 mit Hilfe der Optik 55 in eine Lichtleitfaser 57 eingekoppelt wird. Das mit Hilfe der weiteren Optik 59 aus der Lichtleitfaser 57 ausgekoppelte Teillichtstrahlenbündel 16 gelangt anschließend zu der weiteren Strahlablenkeinrichtung 19 und wird analog wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Rastermikroskop über bzw. durch die Probe geführt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Rastermikroskops, bei dem ein weiteres Objektiv 61 vorgesehen ist, um das von der weiteren Strahlablenkeinrichtung 19 gesteuerte Teillichtstrahlenbündel 16 von unten auf die Probe 27 zu lenken.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht der Wirkungsweise des akustooptischen Bauteils 15, das als AOTF 13 ausgeführt ist. Das von der ersten und der zweiten Lichtquelle kommende Licht 5, 9 wird mit einem Strahlvereiniger 7 zu einem Beleuchtungslichtstrahlenbündel 1 vereinigt und von der durch den AOTF 13 laufenden akustischen Welle gebeugt und aufgespalten. Der AOTF 13 spaltet aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel 11 ein Teillichtstrahlenbündel 16 ab, das über Strahlführungsmittel als Manipulationslicht auf die Probe 27 gelenkt wird. Es handelt sich hierbei um die erste Beugungsordnung für saggital polarisiertes Licht. In der ersten Ordnung für tangential polarisiertes Licht befindet sich der Teil des Beleuchtungslichtstrahlenbündels 11 , der zur Strahlablenkeinrichtung 31 geführt wird. Das übrige Licht, nämlich das, das akut nicht benötigt wird, befindet sich hauptsächlich in der nullten Beugungsordnung und wird in eine Strahlfalle 63 gelenkt. Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich, dieses Licht zur Manipulation auf die Probe zu lenken. Mit Hilfe einer λ/2-Platte 45 im Strahlengang des Lichtes 5 lässt sich die Orientierung der Linearpolarisation des Lichts 5 und damit das Verhältnis der Lichtleistungen des Teillichtstrahlenbündels 16 und des in die erste Ordnung gebeugten Beleuchtungslichtstrahlenbündels 11 einstellen. Fig. 5 zeigt eine weitere Detailansicht, bei der der AOTF 13 ein Teillichtstrahlenbündel 16 abspaltet, das von einem Umlenkspiegel 65 zu einem Kompensationsmittel 53 gelenkt wird. Das Kompensationsmittel besteht aus einem weiteren AOTF 51 , der so angeordnet ist, dass er die räumlich spektrale Aufspaltung, die durch den AOTF 13 verursacht wurde, rückgängig macht, so dass die verschiedenen spektralen Anteile des Teillichtstrahlenbündels 16 weitgehend koaxial verlaufen. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Teillichtstrahlenbündel 16 in der nullten Beugungsordnung, während das der Strahlablenkeinrichtung zuzuführende Beleuchtungslichtstrahlenbündel 1 1 in der ersten Beugungsordnung zu finden ist.
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.
Bezugszeichenliste:
1 Lichtquelle
3 Lichtquelle
5 erstes Laserlicht
7 Strahlteilers
9 zweites Laserlicht
11 Beleuchtungslichtstrahlenbündel
13 AOTF
15 akustooptisches Bauteil
16 Teillichtstrahlenbündel
17 Umlenkspiegel
19 weitere Strahlablenkeinrichtung
21 weiterer Scanspiegel
23 weiterer Umlenkspiegel
25 Objektiv
26 Strahlumlenker
27 Probe
29 Hauptstrahlteiler
31 Strahlablenkeinrichtung
33 Scanspiegel
35 Detektionslicht
37 Detektionspinhole
39 Detektionseinrichtung
41 Verarbeitungseinheit 43 Monitor 45 λ/2-Platte 46 PC 47 λ/2-Platte 49 Polarisationsbeeinflussungsmittel 51 weiterer AOTF 53 Kompensationsmittel 55 Optik 57 Lichtleitfaser
10 59 weitere Optik 61 weiteres Objektiv 63 Strahlfalle 65 Umlenkspiegel
15

Claims

Patentansprüche
1. Rastermikroskop mit mindestens einer Lichtquelle, die ein Beleuchtungslichtstrahlenbündel erzeugt, mit einem akustooptischen Bauteil zur Einstellung der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahlenbündels und mit einer Strahlablenkeinrichtung zum Führen des Beleuchtungslichtstrahlenbündels über bzw. durch eine Probe, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil ein Teillichtstrahlenbündel aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel räumlich abspaltet, und dass Strahlführungsmittel vorgesehen sind, die das Teillichtstrahlenbündel - vorzugsweise zur Manipulation - auf die Probe lenken.
2. Rastermikroskop nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil einen AOTF (acousto optical tunable filter) beinhaltet.
3. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Strahlablenkeinrichtung zum Führen des
Teillichtstrahlenbündels über bzw. durch eine Probe vorgesehen ist.
4. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objektiv vorgesehen ist, das das Beleuchtungslichtstrahlenbündel auf die Probe fokussiert.
5. Rastermikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv das Teillichtstrahlenbündel auf die Probe fokussiert.
6. Rastermikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Objektiv vorgesehen ist, das das Teillichtstrahlenbündel auf die Probe fokussiert.
7. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlführungsmittel einen Lichtleiter beinhalten.
8. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil den Anteil aus dem Beleuchtungslichtstrahlenbündel als Teillichtstrahlenbündel abspaltet, der eine bestimmte Polarisationseigenschaft aufweist.
9. Rastermikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Lichtquelle und dem akustooptischen Bauteil ein Polarisationsbeeinflussungsmittel angeordnet ist.
10. Rastermikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Polarisationsbeeinflussungsmittel eine λ/2-Platte beinhaltet.
11. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kompensationsmittel vorgesehen sind, die eine von dem akustooptischen Bauteil hervorgerufene räumliche spektrale Aufspaltung des Teillichtstrahlenbündels und/oder des Beleuchtungslichtstrahlenbündels kompensieren.
12. Rastermikroskop nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel ein Prisma und/oder ein Gitter und/oder ein weiteres akustooptisches Bauteil beinahlten.
13. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das akustooptische Bauteil von der Probe ausgehendes Detektionslicht zu einem Detektor lenkt.
14. Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastermikroskop ein konfokales Rastermikroskop ist.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1617268A2 (de) * 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit einem Beleuchtungsmodul
EP1617253A1 (de) 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit linienförmiger Abtastung und Verwendung
WO2007036559A1 (de) * 2005-09-29 2007-04-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem für fcs-messungen
JP2007304340A (ja) * 2006-05-11 2007-11-22 Olympus Corp レーザ走査型顕微鏡
EP2042905A1 (de) * 2006-07-03 2009-04-01 Nikon Corporation Laserabtast-mikroskop
WO2015032823A1 (de) * 2013-09-03 2015-03-12 Leica Microsystems Cms Gmbh Rastermikroskop mit polarisierter probenbeleuchtung
EP3023769A4 (de) * 2013-07-17 2016-07-27 Panasonic Ip Man Co Ltd Spektroskop
WO2019038404A1 (de) * 2017-08-25 2019-02-28 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optische anordnung zum scannen von anregungsstrahlung und/oder manipulationsstrahlung in einem laser-scanning-mikroskop und laser-scanning-mikroskop

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5189301B2 (ja) * 2007-03-12 2013-04-24 オリンパス株式会社 レーザー走査型顕微鏡
US7903706B2 (en) * 2008-04-04 2011-03-08 O'shaughnessy John Compact, thermally stable multi-laser engine
US9413130B2 (en) 2012-12-12 2016-08-09 Cvi Laser, Llc Optical systems
US8975572B2 (en) 2008-04-04 2015-03-10 Cvi Laser, Llc Compact, thermally stable fiber-optic array mountable to flow cell
US10114213B2 (en) 2008-04-04 2018-10-30 Cvi Laser, Llc Laser systems and optical devices for manipulating laser beams
WO2012101904A1 (ja) * 2011-01-28 2012-08-02 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 照明装置および観察システム
DE102013227105A1 (de) * 2013-09-03 2015-03-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskop und akustooptischer Strahlvereiniger für ein Mikroskop
EP3538941A4 (de) 2016-11-10 2020-06-17 The Trustees of Columbia University in the City of New York Schnelles hochauflösendes bildgebungsverfahren für grosse proben
JP7097168B2 (ja) * 2017-10-17 2022-07-07 株式会社キーエンス 拡大観察装置
US11378808B2 (en) 2018-07-18 2022-07-05 Idex Health & Science Llc Laser systems and optical devices for laser beam shaping
JP2023537415A (ja) * 2020-08-11 2023-08-31 ライカ マイクロシステムズ シーエムエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ビームスプリッティングデバイス

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094300A (en) * 1996-11-21 2000-07-25 Olympus Optical Co., Ltd. Laser scanning microscope
EP1085362A2 (de) * 1999-09-16 2001-03-21 Leica Microsystems Heidelberg GmbH Optische Anordnung für Laser-Scanning Mikroskop
EP1178345A1 (de) * 2000-08-02 2002-02-06 Leica Microsystems Heidelberg GmbH Spektroskopische Anordnung in einem konfokalen Mikroskop
DE10039520A1 (de) * 2000-08-08 2002-02-21 Leica Microsystems Vorrichtung zur Untersuchung und Manipulation von mikroskopischen Objekten
US20020027709A1 (en) * 2000-09-05 2002-03-07 Johann Engelhardt Method for examining a specimen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19906757B4 (de) 1998-02-19 2004-07-15 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Mikroskop
US6898367B2 (en) * 2000-06-17 2005-05-24 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Method and instrument for microscopy
DE50108370D1 (de) * 2000-06-17 2006-01-19 Leica Microsystems Anordnung zum Untersuchen mikroskopischer Präparate mit einem Scanmikroskop

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094300A (en) * 1996-11-21 2000-07-25 Olympus Optical Co., Ltd. Laser scanning microscope
EP1085362A2 (de) * 1999-09-16 2001-03-21 Leica Microsystems Heidelberg GmbH Optische Anordnung für Laser-Scanning Mikroskop
EP1178345A1 (de) * 2000-08-02 2002-02-06 Leica Microsystems Heidelberg GmbH Spektroskopische Anordnung in einem konfokalen Mikroskop
DE10039520A1 (de) * 2000-08-08 2002-02-21 Leica Microsystems Vorrichtung zur Untersuchung und Manipulation von mikroskopischen Objekten
US20020027709A1 (en) * 2000-09-05 2002-03-07 Johann Engelhardt Method for examining a specimen

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1617253A1 (de) 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit linienförmiger Abtastung und Verwendung
JP2006031018A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Carl Zeiss Jena Gmbh 光走査型顕微鏡およびそれの使用
EP1617268A3 (de) * 2004-07-16 2006-03-15 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit einem Beleuchtungsmodul
EP1617268A2 (de) * 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit einem Beleuchtungsmodul
EP1944642A3 (de) * 2004-07-16 2013-06-19 Carl Zeiss Microscopy GmbH Lichtrastermikroskop
US8300310B2 (en) 2005-09-29 2012-10-30 Leica Microsytems Cms Gmbh Method for FCS measurements
WO2007036559A1 (de) * 2005-09-29 2007-04-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskopsystem für fcs-messungen
JP2007304340A (ja) * 2006-05-11 2007-11-22 Olympus Corp レーザ走査型顕微鏡
EP3073309A1 (de) * 2006-07-03 2016-09-28 Nikon Corporation Laserrastermikroskop
EP2042905A4 (de) * 2006-07-03 2011-05-25 Nikon Corp Laserabtast-mikroskop
EP2042905A1 (de) * 2006-07-03 2009-04-01 Nikon Corporation Laserabtast-mikroskop
JP4992898B2 (ja) * 2006-07-03 2012-08-08 株式会社ニコン レーザ走査顕微鏡及び観察方法
EP3073308A1 (de) * 2006-07-03 2016-09-28 Nikon Corporation Laserrastermikroskop
US9829380B2 (en) 2013-07-17 2017-11-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Spectroscopic apparatus
EP3023769A4 (de) * 2013-07-17 2016-07-27 Panasonic Ip Man Co Ltd Spektroskop
JPWO2015008435A1 (ja) * 2013-07-17 2017-03-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 分光装置
CN105683818A (zh) * 2013-09-03 2016-06-15 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 具有偏振的样品照明的扫描显微镜
WO2015032823A1 (de) * 2013-09-03 2015-03-12 Leica Microsystems Cms Gmbh Rastermikroskop mit polarisierter probenbeleuchtung
CN105683818B (zh) * 2013-09-03 2019-10-22 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 具有偏振的样品照明的扫描显微镜
EP3042239B1 (de) * 2013-09-03 2023-05-31 Leica Microsystems CMS GmbH Rastermikroskop mit polarisierter probenbeleuchtung
WO2019038404A1 (de) * 2017-08-25 2019-02-28 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optische anordnung zum scannen von anregungsstrahlung und/oder manipulationsstrahlung in einem laser-scanning-mikroskop und laser-scanning-mikroskop
US11525989B2 (en) 2017-08-25 2022-12-13 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optical assembly for scanning excitation radiation and/or manipulation radiation in a laser scanning microscope, and laser scanning microscope

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Publication number Publication date
JP4820759B2 (ja) 2011-11-24
US20070152556A1 (en) 2007-07-05
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DE10356826A1 (de) 2005-07-07
US7660035B2 (en) 2010-02-09

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