WO2008000389A1 - Method and device for the treatment of biological objects by means of laser radiation - Google Patents

Method and device for the treatment of biological objects by means of laser radiation Download PDF

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WO2008000389A1
WO2008000389A1 PCT/EP2007/005485 EP2007005485W WO2008000389A1 WO 2008000389 A1 WO2008000389 A1 WO 2008000389A1 EP 2007005485 W EP2007005485 W EP 2007005485W WO 2008000389 A1 WO2008000389 A1 WO 2008000389A1
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WO
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treatment
shaping element
laser
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Application number
PCT/EP2007/005485
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German (de)
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Inventor
Yilmaz Niyaz
Karin SCHÜTZE
Carsten LÜTHY
Original Assignee
P.A.L.M. Microlaser Technologies Gmbh
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    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
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    • G01N2001/2873—Cutting or cleaving
    • G01N2001/2886—Laser cutting, e.g. tissue catapult

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for the treatment of biological objects by means of laser radiation, for example for laser microdissection, for laser pressure catapulting (LMPC) and / or for laser-assisted micromanipulation.
  • laser pressure catapulting also referred to as catapulting for short in the following
  • biological objects can be at least largely cut out of a biological mass and then catapulted with a targeted laser pulse into a collecting container, which presumably depends on the ignition of a microdissection. plasmas is due.
  • Direct catapulting of regions of interest of the biological mass without prior excision is also possible, in which case the catapulted region is critically dependent on the beam intensity and the beam profile of the laser beam used.
  • biological objects e.g. Objects in a liquid
  • optical tweezers biological objects are fused together, and / or manipulation or cutting processes are performed within cells.
  • a device or such a method is known, for example, from DE 100 15 157.4 of the Applicant.
  • Such systems conventionally use the same laser for the various types of biological object treatment, for example both cutting and catapulting.
  • the beam profile generated by the laser is used essentially unchanged, both for the microdissection process and for the catapult process.
  • the laser parameters are usually set for the respective procedure and for the particular preparation: For example, during the microdissection process, the focal point of the laser is at the object plane, while the laser beam is used defocused for the catapulting process.
  • the laser energy between the cutting edges changed in the microdissection and catapulting, for example, increased. This results in a strong dependency of the catapulting on the quality and geometry of the output beam: For the cutting in the microdissection, beam profiles with a narrow Gaussian distribution are suitable, which however are not optimal for catapulting.
  • the above-mentioned defocusing which can be done for example via a beame-pander and gray-scale attenuator, produces a compromise between the opposing requirements of cutting and catapulting.
  • the "transfer pulse” is set via defocusing of the laser beam, with the result that a large part of the available energy does not benefit the transfer, ie the catapulting process, but, for example, only the basis of the gaussian process.
  • the residual energy is either lost underneath the object plane, or transferred to the object plane, resulting in unnecessary load on the sample (penetration of the sample), resulting in high-numerical objectives for difficult-to-process samples for the microdissection process
  • some types of lasers such as femtosecond lasers
  • catapulting is difficult and can only be carried out to a limited extent since the energy transferred only has a very small surface area ve can be given.
  • a method for the treatment of biological objects according to at least a first type of treatment and a second type of treatment different from the first type of treatment wherein the biological object is irradiated with a laser beam, and wherein at least for treatment according to the first treatment or treatment according to the second treatment Beam shaping element is moved into the beam path of the laser beam.
  • a beam-shaping element generally designates an optical element with which the profile, i. the intensity distribution of the laser beam can be modified.
  • the profile of the laser beam can be of the appropriate type of treatment, e.g. cutting in laser microdissection, catapulting or laser assisted micromanipulation.
  • no beam-shaping element can be moved into the beam path for the first type of treatment, and a beam-shaping element can be moved into the beam path for the second type of treatment.
  • a first beam-shaping element is moved into the beam path for the first type of treatment, while a second element is moved into the beam path for the second type of treatment. It is also possible to provide other types of treatment, if necessary in conjunction with further beam-shaping elements.
  • the beam-shaping element is configured to form a beam having a Gaussian profile into a beam having a non-Gaussian profile, for example a beam having a plateau-shaped profile
  • Profile reshaped. With gaussförmigem profile, which in one embodiment Then, for example, a cutting process may be performed while using a plateau-shaped profile for a catapulting process.
  • the beam-shaping element is configured to divide a single laser beam (primary beam) into a plurality of laser beams (secondary beams), which are then simultaneously used to treat the biological object, e.g. for catapulting, can be used.
  • the laser beam used can be adapted very quickly to the respective type of treatment. Depending on the application, this may be due to changes in focusing or beam energy between types of treatment, e.g. between dissection and catapulting, and / or a change of objective.
  • the energy input into the sample can be minimized, which can reduce the damage to the sample, for example in living cells. It is also possible in this way to prevent the penetration of a membrane used which carries the samples.
  • a predetermined area can be achieved without cluttering. Overlap areas are irradiated, which is helpful for the above-mentioned direct catapulting without prior dissection.
  • FIG. 1A shows a beam path of a laser in an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 4 shows intensity distributions of exemplary embodiments of beam shaping elements according to the invention
  • 5A and 5B show a phase structure of a further embodiment of a beam shaping element according to the invention
  • FIGS. 8 and 9A and 9B are diagrams for illustrating the production of beam shaping elements according to the invention.
  • FIG. 10 shows an embodiment of a system with a beam-shaping element according to the invention.
  • FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of a device according to the invention, wherein FIG. 1A shows the beam path and FIG. 1B shows a complete microscope system.
  • the microscope system of Figure 1 B is based on a conventional system for the treatment of biological objects, in particular for laser microdissection and laser pressure catapulting (LMPC), as described for example in DE 103 58 565 of the applicant.
  • LMPC laser microdissection and laser pressure catapulting
  • the system shown in FIGS. 1A and 1B comprises a laser device 17 in which a laser 120, for example an ultraviolet laser, is accommodated for generating a laser beam.
  • a laser 120 for example an ultraviolet laser
  • an optical system 16 is accommodated in the laser device 17, by means of which the laser beam can be coupled into a microscope 13 and the laser focus in the object plane can be matched to the optical focus of the microscope 13.
  • a control panel may be provided with the aid of which the laser energy and / or the laser focus can be set to desired values.
  • the laser focus can also be set independently of the microscope focus by means of the optics 16, ie the focal point of the laser can be displaced in the z-direction relative to the object plane of the microscope 13.
  • the laser beam For coupling the laser beam into the microscope mirror or beam splitter 15 are further provided by which the laser beam is deflected to a lens 12 out.
  • the laser beam emitted via the objective 12 finally impinges on a motorized and computer-controlled microscope or support stage 14, for example, on which a specimen slide with a biological mass to be processed can be arranged.
  • a motorized and computer-controlled microscope or support stage 14 O- above the support table 14 is also a motorized and preferably computer-controlled collecting device 19, which one or more Receiving or collecting elements or collecting vessel 1 has.
  • the components 14 and 19 enable exact object positioning as well as precise collection of biological objects which are cut out of the mass located on the support table 14 by laser irradiation and / or are catapulted outwards.
  • the microscope 13 may be an arbitrarily designed microscope. In particular, the use of both an inverted microscope as shown in Fig. 3 and an upright microscope or a laser microscope is conceivable in principle.
  • the microscope 13 is configured in one embodiment with a video camera, which receives the area of the slide or support table 14 above the lens 12.
  • the video signal of this video camera is supplied to a commercially available computer 18 and there subjected to such image processing that the corresponding video image can be displayed in real time on the screen or monitor 8 of the computer 18.
  • Various functions are implemented in the computer 18 or the software running on it, which enable both a computer-aided, ie automatic, control of the laser device 17 and the microscope 13 or the support table 14 and the catching device 19, so that, for example, the laser is automatically activated and the collecting device 19 and the support table 14 automatically moved and can be adjusted.
  • conventional input means such as a keyboard 9, a computer mouse 10 or the like are provided.
  • the laser device 17 is assigned a foot switch 11, by the actuation of which the laser can be activated manually.
  • further optical elements 20 (not shown in FIG.
  • the laser beam may be directed via an optical system designated by reference numeral 21 in FIG. 1A which also serves to illuminate a sample located on the support table 14.
  • the UV laser 120 may emit a gaussian laser beam of 355 nm wavelength.
  • the waist diameter of the laser beam may be on the order of 250 ⁇ m.
  • a beam-shaping element 100 which can be driven by a stepping motor as indicated by an arrow 110 into the beam path or can be driven out of it serves.
  • a stepping motor instead of a stepping motor, other means of movement are also conceivable for moving the beam-shaping element 100 into the beam path or out of the beam path.
  • the stepping motor preferably has a high positioning accuracy in order to be able to precisely set the beam profile or to be able to precisely position the beam-shaping element 100.
  • One possible positioning accuracy is, for example, 0.1 mm.
  • the controller can be made for example by the computer 8.
  • the position of the beam-shaping element 100 shown in FIGS. 1A and 1B serves merely as an example, and in other exemplary embodiments such a beam-shaping element can also be positioned at a different location in the beam path of the laser.
  • a plurality of beam-shaping elements can be provided, which can be moved into the beam path individually or in groups depending on a particular application or type of treatment.
  • two different beam-shaping elements 100 are also conceivable, one being moved into the beam path for cutting and one for a catapulting operation in order to generate an optimum beam profile in each case.
  • the beam-shaping element 100 may in particular be or contain a diffraction element (diffractive element). Exemplary embodiments of beam-shaping elements were explained below.
  • the diffraction element can be, for example, a so-called asphere.
  • an aspheric is understood to mean an aspherical diffraction element with a diffraction grating or another diffraction profile, which can be produced, for example, by lithography as shown in FIGS. 9A and 9B.
  • desired beam profiles can be generated.
  • the desired beam profile is specified and the necessary diffraction profile is determined according to the known laws of wave optics.
  • Such diffraction elements are also known, for example, from DE 102 45 558 A1.
  • aspherical diffraction elements can also consist, for example, of a combination of a spherical or aspherical lens with a diffraction grating applied to the lens, so that the beam shaping element in this case forms the beam profile both by diffraction (diffraction) and refraction (refraction).
  • a substrate 30, for example a quartz substrate is provided with a lacquer layer 31 and illuminated.
  • a paint profile is a blazed surface profile for high spatial sequences. Due to the limited profile depth in the photoresist, an additional ion etch process can be used to set the profile depth.
  • the stepped lacquer profile results in points of minimal intensity in transmission, which results in a beam profile when the diffraction element radiates, which is dependent on the lacquer profile of the development 33.
  • the paint profile thus forms a diffraction grating.
  • the skid tion of passing through the resist structure beams by diffraction and / or refraction, whereby a desired beam profile can be generated.
  • such an asphere is configured to act as a converging lens in a central area such as a diverging lens and in an edge area surrounding the central area.
  • FIG. 2A shows a representation of the real part of the phase structure of an embodiment of such an asphere
  • FIG. 2B shows a section along an arrow 40 of FIG. 2A.
  • Figs. 3A-3H show intensity distributions of an output-side beam profile, i. the intensity distribution perpendicular to the beam direction of such an asphere when illuminated with a laser beam with gaussförmigem beam profile.
  • 3A, 3C, 3E and 3G show three-dimensional intensity distributions, the intensity, i. the square of the amplitude expressed by the gray scale.
  • FIGS. 3B, 3D, 3F and 3H show sections along arrows 41, 42, 43 and 44 of FIGS. 3A, 3C, 3E and 3G, respectively.
  • the figures show the intensity distribution, i. the beam profile in an object plane of a corresponding microscope setup with different focussing.
  • the focus is 80 ⁇ m below the object plane
  • Fig. 3C and 3D is focused in the object plane
  • Figs. 3E and 3F the focus is 80 ⁇ m above the object plane.
  • an approximately plateau-shaped beam profile can be generated by a beam-shaping element.
  • approximately plateau-shaped means that the beam intensity varies by less than 30% over a plateau width b1, while at the edge of the plateau within a waste area b2, which is, for example, ⁇ 60% of the plateau width b1, drops to 10% of the maximum intensity.
  • the absolute plateau width depends on the focusing, for example.
  • FIGS. 3G and 3H show the intensity distribution of the beam profile, in the case of a decentered asphere.
  • the asphere is decentered by 0.1 mm with respect to the beam axis of the incident laser beam.
  • the plateau also becomes symmetrical.
  • Figure 4 shows the influence of a tread depth of the asphere, e.g. a depth of the profile shown in Fig. 9B, on the intensity distribution.
  • a curve 50 shows the intensity profile of a gaussian laser beam which strikes the asphere.
  • Curve 51 shows the output intensity profile at a reference profile depth
  • curve 52 shows the output profile at a profile depth increased by the factor 1, 2 with respect to the reference depth
  • curve 53 shows the intensity profile at a profile depth increased by a factor of 1.4.
  • an asphere is used as the beam-shaping element 100.
  • an array is used as the beam shaping element, for example a lens array or a holographic array.
  • Such holographic arrays are, for example, so-called computer-generated hologram arrays (CGH arrays). Arrays can be used in particular with low or no coherence lasers.
  • FIG. 10 An arrangement with a lens array 61 having a plurality of lenses 62 is shown schematically in FIG.
  • the lens array 61 is illuminated with a collimated laser beam 55 via a first stage mirror 57 and a second stage mirror 59. While in front of the step levels, the plane of equal emission time as indicated by a rectangle 56 If a single plane perpendicular to the beam is interpreted as being a single plane perpendicular to the beam, this changes to a plurality of sub-levels 58 after the first level mirror 57 and to a plurality of sub-levels 60 after the second level mirror 59, since different transit times are achieved by reflection at different stages.
  • such a lens array comprises a plurality of nominally identical lenses, e.g. Rectangular lenses.
  • a laser beam primary beam
  • secondary beams each passing through a lens.
  • FIGS. 5A and 5B show a detail of the structure of a CGH array according to an embodiment of the invention, FIG. 5A showing a plan view and FIG. 5B a three-dimensional view. In both Figures 5A and 5B, the profile height of the array is indicated by gray levels.
  • the height scaling of such a profile may be, for example, ⁇ 40 nm.
  • FIGS. 6A and 6B intensity distributions of a laser beam modified by such an array are shown, similar to Figs. 3A, 3C, 3E and 3G.
  • 6A shows the intensity distribution for focusing in the object plane
  • FIG. 6B shows the intensity distribution for focusing 80 ⁇ m above the object plane.
  • the resulting beam profile comprises a plurality of maxima corresponding to a plurality of secondary beams whose width and shape depends on the focusing.
  • the laser energy is distributed over a wider area.
  • the envelope of the maxima yields approximately a plateau, for example a plateau in the sense already described for the asphere.
  • each secondary beam then generates a microplasma, which contributes to the catapult effect.
  • the regular arrangement of the lenses or holographic elements can lead to interference phenomena.
  • a so-called statistical array can also be provided as the beam-shaping element 100, which enables a field distribution substantially without interferences, since in such a statistical array there is no fixed phase relationship between a plurality of beams necessary for an interference.
  • Such statistical arrays are described, for example, in L. Erdmann et al., "MOEMS-based Lithography for the Fabrication of Mirco-Optical Components", Journal of Microlithography, Microfabrication and Microsystems, Vol. 4, Issue 4, 2005.
  • An embodiment of such Statistical arrays include a plurality of lenses, for example rectangular lenses, or holographic elements of different sizes and / or with different optical properties, which are arranged statistically distributed.
  • Figures 7A-7R show far-field intensity distributions for different focuses of such a statistical array.
  • 7A-7C show the intensity distribution for a z-factor of 0.8, FIGS. 7D-7F for a z-factor of 0.9, FIGS. 7G-7I for a z-factor of 1, 0, FIG 7J-7L for a z-factor of 1, 1, Fig. 7M-7O for a z-factor of 1, 2 and Fig. 7P-7R for a z-factor of 1, 3.
  • a z-factor of 1, 0 corresponds to a focus in the object plane.
  • the two-dimensional beam profile is shown as a gray-scale representation, the intensity being represented by the color, and two mutually perpendicular sections (denoted Y-view and X-view).
  • the area considered is 6-6 mm 2 , with the scale given in mrad, that is, as the viewing angle.
  • the intensity distributions are each normalized such that the maximum intensity is 1.
  • wide beam profiles can be produced, which have several maxima.
  • the formation of an approximately plateau-shaped beam profile is therefore also possible with statistical arrays.
  • DMD elements can be used, which are known from projection technology. This involves a large number of micromirrors, which may be arranged in a matrix, and which can be controlled individually.
  • FIGS. 8A-8C show a wafer 70, for example a 4-inch silicon wafer (corresponding to 100 mm diameter), on which a multiplicity of DMD fields 71 are arranged.
  • the individual DMD fields can be, for example, 8.3-8.3 mm 2 in size, the gaps being between 2 and 3 mm.
  • FIGS. 8B and 8C show various ways of dividing the wafer 71 into individual optical elements each having a plurality of DMD fields by sawing along saw lines 72.
  • the beam-shaping element 100 may also consist of a plurality of optical elements, for example a combination of diffractive elements and lenses. Also, combinations of the beam shaping elements 100 discussed above, i. Combinations of aspheres and / or arrays, optionally with other optical elements, are possible.
  • beamforming elements designed to produce a beam profile that is designed for other types of biological object treatment than laser microdissection and catapulting, for example for laser-assisted micromanipulation, may also be used.
  • a beam shaping element can be used which laterally confines a laser beam, i. produces a very narrow beam profile.

Abstract

A laser system for the treatment of biological objects is provided with a beam forming element (100).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung biologischer Objekte mittels Laserstrahlung Method and device for treatment of biological objects by means of laser radiation
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behand- lung biologischer Objekte mittels Laserstrahlung, beispielsweise zur Laser- Mikrodissektion, zum Laser-Pressure-Catapulting (LMPC) und/oder zur lasergestützten Mikromanipulation. Für das Laser-Pressure-Catapulting (im Folgenden auch kurz als Katapultieren bezeichnet) können entsprechend einer Laser- Mikrodissektion biologische Objekte aus einer biologischen Masse zumindest weitgehend herausgeschnitten und dann mit einem gezielten Laserimpuls in einen Auffangbehälter katapultiert werden was vermutlich auf die Zündung eines Mikro- plasmas zurückzuführen ist. Ein direktes Katapultieren interessierender Bereiche der biologischen Masse ohne vorheriges Ausschneiden ist ebenfalls möglich, wobei in diesem Fall das katapultierte Gebiet maßgeblich von der Strahlintensität und dem Strahlprofil des verwendeten Laserstrahls abhängt. Bei der lasergestützten Mikromanipulation werden z.B. biologische Objekte, z.B. in einer Flüssigkeit befindliche Objekte, mittels eines Laserstrahls bewegt (so genannte optische Pinzette), biologische Objekte werden miteinander verschmolzen, und/oder es werden Manipulations- oder Schneidprozesse innerhalb von Zellen durchgeführt. Eine der- artige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 100 15 157.4 der Anmelderin bekannt.The present invention relates to a method and a device for the treatment of biological objects by means of laser radiation, for example for laser microdissection, for laser pressure catapulting (LMPC) and / or for laser-assisted micromanipulation. For laser pressure catapulting (also referred to as catapulting for short in the following), biological objects can be at least largely cut out of a biological mass and then catapulted with a targeted laser pulse into a collecting container, which presumably depends on the ignition of a microdissection. plasmas is due. Direct catapulting of regions of interest of the biological mass without prior excision is also possible, in which case the catapulted region is critically dependent on the beam intensity and the beam profile of the laser beam used. In laser-assisted micromanipulation, e.g. biological objects, e.g. Objects in a liquid, moved by means of a laser beam (so-called optical tweezers), biological objects are fused together, and / or manipulation or cutting processes are performed within cells. Such a device or such a method is known, for example, from DE 100 15 157.4 of the Applicant.
Derartige Systeme verwenden herkömmlicherweise für die verschiedenen Arten der Behandlung biologischer Objekte, z.B. sowohl zum Ausschneiden als auch zum Katapultieren denselben Laser. Das von dem Laser erzeugte Strahlprofil wird dabei sowohl für den Mikrodissektionsprozess als auch für den Katapult-Vorgang im Wesentlichen unverändert eingesetzt. Bei herkömmlichen Systemen werden üblicherweise die Laserparameter für den jeweiligen Vorgang und auf das jeweilige Präparat eingestellt: Beispielsweise befindet sich während des Mikrodissekti- onsprozesses der fokale Punkt des Lasers auf der Objektebene, während für den Katapult-Vorgang der Laserstrahl defokussiert eingesetzt wird. Bei anderen Systemen wird zusätzlich oder alternativ die Laserenergie zwischen den Schneiden bei der Mikrodissektion und dem Katapultieren verändert, beispielsweise erhöht. Somit ergibt sich eine starke Abhängigkeit des Katapultierens von der Qualität und Geometrie des Ausgangsstrahls: Für das Schneiden bei der Mikrodissektion eignen sich Strahlprofile mit enger Gauss-Verteilung, die jedoch für das Katapultieren nicht optimal sind.Such systems conventionally use the same laser for the various types of biological object treatment, for example both cutting and catapulting. The beam profile generated by the laser is used essentially unchanged, both for the microdissection process and for the catapult process. In conventional systems, the laser parameters are usually set for the respective procedure and for the particular preparation: For example, during the microdissection process, the focal point of the laser is at the object plane, while the laser beam is used defocused for the catapulting process. In other systems, additionally or alternatively, the laser energy between the cutting edges changed in the microdissection and catapulting, for example, increased. This results in a strong dependency of the catapulting on the quality and geometry of the output beam: For the cutting in the microdissection, beam profiles with a narrow Gaussian distribution are suitable, which however are not optimal for catapulting.
Das oben erwähnte Defokussieren, welches beispielsweise über einen Beamex- pander und Grauwert-Abschwächer erfolgen kann, stellt einen Kompromiss zwischen den gegenläufigen Anforderungen des Schneidens und des Katapultierens her. Mit dieser herkömmlichen Lösung wird der „Transfer-Impuls" über Defokussie- rung des Laserstrahls eingestellt. Dies hat zur Folge, dass ein Großteil der zur Verfügung stehenden Energie nicht dem Transfer, d.h. dem Katapultvorgang zugute kommt, sondern z.B. nur die Basis des gauss-verteilten Strahlprofils hierfür verwendet wird. Die restliche Energie geht entweder unterhalb der Objektebene ungenutzt verloren oder aber wird in die Objektebene übertragen und führt zur unnötigen Belastung der Probe (Durchschuss der Probe). Dies dazu, dass bei schwierig zu bearbeitenden Proben für den Mikrodissektionsprozess hochnumerische Objektive eingesetzt werden und anschließend für den Katapultvorgang zu niedernumerischen Objektiven gewechselt wird, was zeitaufwändig ist. Hinzu kommt, dass bei Verwendung von manchen Lasertypen wie z.B. Femtosekunden- lasern das Katapultieren schwierig und nur begrenzt durchführbar ist, da die übertragene Energie nur auf eine sehr kleine Oberfläche verteilt werden kann.The above-mentioned defocusing, which can be done for example via a beame-pander and gray-scale attenuator, produces a compromise between the opposing requirements of cutting and catapulting. With this conventional solution, the "transfer pulse" is set via defocusing of the laser beam, with the result that a large part of the available energy does not benefit the transfer, ie the catapulting process, but, for example, only the basis of the gaussian process. The residual energy is either lost underneath the object plane, or transferred to the object plane, resulting in unnecessary load on the sample (penetration of the sample), resulting in high-numerical objectives for difficult-to-process samples for the microdissection process In addition, when using some types of lasers, such as femtosecond lasers, catapulting is difficult and can only be carried out to a limited extent since the energy transferred only has a very small surface area ve can be given.
Andere Arten der Behandlung von biologischen Objekten stellen wieder andere Anforderungen an den verwendeten Laser.Other types of treatment of biological objects again make other demands on the laser used.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung bereitzustellen, wobei ein Katapultieren von biologischen Objekten erleichtert wird. Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 14. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte o- der vorteilhafte Ausführungsbeispiele.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device, wherein a catapulting of biological objects is facilitated. This problem is solved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 14. The dependent claims define preferred or advantageous embodiments.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Behandlung biologischer Objekte gemäß zumindest einer ersten Behandlungsart und einer von der ersten Behandlungsart verschiedenen zweiten Behandlungsart, wobei das biologische Objekt mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, und wobei zumindest zur Behandlung gemäß der ersten Behandlungsart oder zur Behandlung gemäß der zweiten Behandlungsart ein Strahlformungselement in den Strahlengang des Laserstrahls bewegt wird.According to the invention, a method for the treatment of biological objects according to at least a first type of treatment and a second type of treatment different from the first type of treatment, wherein the biological object is irradiated with a laser beam, and wherein at least for treatment according to the first treatment or treatment according to the second treatment Beam shaping element is moved into the beam path of the laser beam.
Ein Strahlformungselement bezeichnet dabei allgemein ein optisches Element, mit welchem das Profil, d.h. die Intensitätsverteilung des Laserstrahls modifiziert werden kann.A beam-shaping element generally designates an optical element with which the profile, i. the intensity distribution of the laser beam can be modified.
Durch die Verwendung eines derartigen Strahlformungselements kann das Profil des Laserstrahls der entsprechenden Behandlungsart, z.B. einem Schneidvorgang bei der Laser-Mikrodissektion, einem Katapultieren oder einem lasergestützten Mikromanipulieren, angepasst werden.By using such a beam shaping element, the profile of the laser beam can be of the appropriate type of treatment, e.g. cutting in laser microdissection, catapulting or laser assisted micromanipulation.
Beispielsweise kann zur ersten Behandlungsart kein Strahlformungselement in den Strahlengang bewegt werden, und zur zweiten Behandlungsart ein Strahlformungselement in den Strahlengang bewegt werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird zur ersten Behandlungsart ein erstes Strahlformungselement in den Strahlengang bewegt, während zur zweiten Behandlungsart ein zweites Element in den Strahlengang bewegt wird. Es können auch weitere Behandlungsarten, ggfs. in Verbindung mit weiteren Strahlformungselementen, vorgesehen sein.For example, no beam-shaping element can be moved into the beam path for the first type of treatment, and a beam-shaping element can be moved into the beam path for the second type of treatment. In another exemplary embodiment, a first beam-shaping element is moved into the beam path for the first type of treatment, while a second element is moved into the beam path for the second type of treatment. It is also possible to provide other types of treatment, if necessary in conjunction with further beam-shaping elements.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Strahlformungselement derart ausgestaltet, dass es einen Strahl mit einem gaussförmigen Profil in einen Strahl mit einem nicht gaussförmigen Profil, beispielsweise einen Strahl mit einem plateauförmigenIn one embodiment, the beam-shaping element is configured to form a beam having a Gaussian profile into a beam having a non-Gaussian profile, for example a beam having a plateau-shaped profile
Profil, umformt. Mit gaussförmigem Profil, welches bei einem Ausführungsbeispiel fokussiert verwendet wird, kann dann beispielsweise ein Schneidprozess durchgeführt werden, während ein plateauförmiges Profil für einen Katapultprozess verwendet wird.Profile, reshaped. With gaussförmigem profile, which in one embodiment Then, for example, a cutting process may be performed while using a plateau-shaped profile for a catapulting process.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Strahlformungselement derart ausgestaltet, dass es einen einzelnen Laserstrahl (Primärstrahl) in eine Mehrzahl von Laserstrahlen (Sekundärstrahlen) unterteilt, welche dann simultan zur Behandlung des biologischen Objekts, z.B. zum Katapultieren, eingesetzt werden können.In another embodiment, the beam-shaping element is configured to divide a single laser beam (primary beam) into a plurality of laser beams (secondary beams), which are then simultaneously used to treat the biological object, e.g. for catapulting, can be used.
Hierdurch kann der verwendete Laserstrahl sehr schnell auf die jeweilige Behandlungsart angepasst werden. Je nach Anwendung kann hierdurch auf Veränderungen der Fokussierung oder der Strahlenergie zwischen Behandlungsarten, z.B. zwischen Dissektion und Katapultieren, und/oder auf einen Objektivwechsel ver- ziehtet werden.As a result, the laser beam used can be adapted very quickly to the respective type of treatment. Depending on the application, this may be due to changes in focusing or beam energy between types of treatment, e.g. between dissection and catapulting, and / or a change of objective.
Bei Verwendung eines zumindest näherungsweise plateauförmigen Strahlprofils zum Katapultieren kann mehr Energie auf eine größere Fläche übertragen werden, wodurch insbesondere bei Objektiven geringerer Vergrößerung größere Pro- beareale katapultiert, beispielsweise in einen Auffangbehälter transferiert werden können. Hierdurch können beispielsweise auch bei auf Glasobjektträgern aufgebrachte Proben größere Areale katapultiert werden, ohne dass eine Transfermembran benötigt wird.When using an at least approximately plateau-shaped beam profile for catapulting more energy can be transmitted to a larger area, which catapulted larger sample areas, for example, can be transferred into a collecting container, especially for lenses of lower magnification. As a result, larger areas can, for example, be catapulted even when applied to glass slides samples without a transfer membrane is needed.
Des Weiteren kann durch eine derartige Maßnahme der Energieeintrag in die Probe minimiert werden, was die Schädigungen der Probe beispielsweise bei lebenden Zellen verringern kann. Auch können so Durchschüsse einer verwendeten Membran, welche die Proben trägt, verhindert werden.Furthermore, by such a measure, the energy input into the sample can be minimized, which can reduce the damage to the sample, for example in living cells. It is also possible in this way to prevent the penetration of a membrane used which carries the samples.
Durch Einstellung eines entsprechenden, beispielsweise rechteckförmigen Strahlprofils durch das Strahlformungselement kann eine vorgegebene Fläche ohne Cl- berlappungsbereiche bestrahlt werden, was für das eingangs erwähnte direkte Katapultieren ohne vorherige Dissektion hilfreich ist.By setting a corresponding, for example rectangular, beam profile through the beam-shaping element, a predetermined area can be achieved without cluttering. Overlap areas are irradiated, which is helpful for the above-mentioned direct catapulting without prior dissection.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments. Show it:
Fig. 1A einen Strahlengang eines Lasers in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,1A shows a beam path of a laser in an embodiment of a device according to the invention,
Fig. 1 B ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,1 B an embodiment of a device according to the invention,
Fig. 2A und 2B eine Phasenstruktur eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strahlformungselements,2A and 2B a phase structure of an embodiment of a beam shaping element according to the invention,
Fig. 3A-3G Intensitätsverteilungen eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strahlformungselements in verschiedenen Positionen,3A-3G intensity distributions of an embodiment of a beam shaping element according to the invention in different positions,
Fig. 4 Intensitätsverteilungen von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Strahlformungselementen,FIG. 4 shows intensity distributions of exemplary embodiments of beam shaping elements according to the invention, FIG.
Fig. 5A und 5B eine Phasenstruktur eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Strahlformungselements,5A and 5B show a phase structure of a further embodiment of a beam shaping element according to the invention,
Fig. 6A und 6B Intensitätsverteilungen eines Ausführungsbeispiels eines erfin- dungsgemäßen Strahlformungselements,6A and 6B intensity distributions of an embodiment of a beam-shaping element according to the invention,
Fig. 7A-7R Intensitätsverteilungen von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Strahlformungselemente mit verschiedenen z-Faktoren,7A-7R intensity distributions of embodiments of beam shaping elements according to the invention with different z-factors,
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Layouts zur Herstellung erfindungsgemäßer Strahlformungselemente, Fig. 9A und 9B Diagramme zur Veranschaulichung der Herstellung erfindungsgemäßer Strahlformungselemente, und8 shows an exemplary embodiment of a layout for producing beam shaping elements according to the invention, 9A and 9B are diagrams for illustrating the production of beam shaping elements according to the invention, and FIGS
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel eines Systems mit einem erfindungsgemäßen Strahlformungselement.10 shows an embodiment of a system with a beam-shaping element according to the invention.
In Figuren 1A und 1 B ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei Figur 1A den Strahlengang und Figur 1 B ein vollständiges Mikroskopsystem zeigt. Das Mikroskopsystem von Figur 1 B basiert auf einem herkömmlichen System zur Behandlung von biologischen Objekten, insbesondere zur Laser-Mikrodissektion und zum Laser-Pressure-Catapulting (LMPC), wie es beispielsweise in der DE 103 58 565 der Anmelderin beschrieben ist.FIGS. 1A and 1B show an exemplary embodiment of a device according to the invention, wherein FIG. 1A shows the beam path and FIG. 1B shows a complete microscope system. The microscope system of Figure 1 B is based on a conventional system for the treatment of biological objects, in particular for laser microdissection and laser pressure catapulting (LMPC), as described for example in DE 103 58 565 of the applicant.
Das in Fig. 1A und 1B dargestellte System umfasst eine Laservorrichtung 17, in welcher ein Laser 120, beispielsweise ein Ultraviolettlaser, zur Erzeugung eines Laserstrahls untergebracht ist. Des Weiteren ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Laservorrichtung 17 eine Optik 16 untergebracht, durch welchen der Laserstrahl in ein Mikroskop 13 eingekoppelt werden kann und der Laserfokus in der Objektebene auf den optischen Fokus des Mikroskops 13 abge- stimmt werden kann. Zur Steuerung der Laservorrichtung 17 kann ein Steuerpaneel vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die Laserenergie und/oder der Laserfokus auf gewünschte Werte eingestellt werden können. Durch die Optik 16 kann insbesondere der Laserfokus auch unabhängig von dem Mikroskopfokus eingestellt werden, d.h. der Brennpunkt des Lasers kann in z-Richtung relativ zur Objektebe- ne des Mikroskops 13 verschoben werden. Zur Einkopplung des Laserstrahls in das Mikroskop sind weiterhin Spiegel oder Strahlteiler 15 vorgesehen, durch welche der Laserstrahl zu einem Objektiv 12 hin abgelenkt wird. Der über das Objektiv 12 emittierte Laserstrahl trifft schließlich auf einen beispielsweise motorisierten und computergesteuerten Mikroskop- oder Trägertisch 14, auf dem ein Objektträ- ger mit einer zu bearbeitenden biologischen Masse angeordnet werden kann. O- berhalb des Trägertisches 14 befindet sich eine ebenfalls motorisierte und vorzugsweise computergesteuerte Auffangvorrichtung 19, welche ein oder mehrere Aufnahme- bzw. Auffangelemente oder Auffanggefäße 1 aufweist. Die Komponenten 14 und 19 ermöglichen eine exakte Objektpositionierung sowie ein präzises Auffangen von biologischen Objekten, welche mittels Laserbestrahlung aus der auf dem Trägertisch 14 befindlichen Masse herausgeschnitten und/oder nach o- ben herauskatapultiert werden.The system shown in FIGS. 1A and 1B comprises a laser device 17 in which a laser 120, for example an ultraviolet laser, is accommodated for generating a laser beam. Furthermore, in the illustrated embodiment, an optical system 16 is accommodated in the laser device 17, by means of which the laser beam can be coupled into a microscope 13 and the laser focus in the object plane can be matched to the optical focus of the microscope 13. For controlling the laser device 17, a control panel may be provided with the aid of which the laser energy and / or the laser focus can be set to desired values. In particular, the laser focus can also be set independently of the microscope focus by means of the optics 16, ie the focal point of the laser can be displaced in the z-direction relative to the object plane of the microscope 13. For coupling the laser beam into the microscope mirror or beam splitter 15 are further provided by which the laser beam is deflected to a lens 12 out. The laser beam emitted via the objective 12 finally impinges on a motorized and computer-controlled microscope or support stage 14, for example, on which a specimen slide with a biological mass to be processed can be arranged. O- above the support table 14 is also a motorized and preferably computer-controlled collecting device 19, which one or more Receiving or collecting elements or collecting vessel 1 has. The components 14 and 19 enable exact object positioning as well as precise collection of biological objects which are cut out of the mass located on the support table 14 by laser irradiation and / or are catapulted outwards.
Bei dem Mikroskop 13 kann es sich um ein beliebig ausgestaltetes Mikroskop handeln. Insbesondere ist grundsätzlich die Verwendung sowohl eines inversen Mikroskops wie in Fig. 3 gezeigt als auch eines aufrechten Mikroskops oder eines Lasermikroskops denkbar. Das Mikroskop 13 ist bei einem Ausführungsbeispiel mit einer Videokamera ausgestaltet, welche den Bereich des Objektträgers bzw. Trägertisches 14 oberhalb des Objektivs 12 aufnimmt. Das Videosignal dieser Videokamera wird einem handelsüblichen Computer 18 zugeführt und dort einer derartigen Bildverarbeitung unterzogen, dass das entsprechende Videobild in Echtzeit auf dem Bildschirm oder Monitor 8 des Computers 18 dargestellt werden kann.The microscope 13 may be an arbitrarily designed microscope. In particular, the use of both an inverted microscope as shown in Fig. 3 and an upright microscope or a laser microscope is conceivable in principle. The microscope 13 is configured in one embodiment with a video camera, which receives the area of the slide or support table 14 above the lens 12. The video signal of this video camera is supplied to a commercially available computer 18 and there subjected to such image processing that the corresponding video image can be displayed in real time on the screen or monitor 8 of the computer 18.
In dem Computer 18 bzw. der darauf ablaufenden Software sind verschiedene Funktionen implementiert, welche sowohl eine rechnergestützte, d.h. automati- sehe, Ansteuerung der Laservorrichtung 17 als auch des Mikroskops 13 bzw. des Trägertisches 14 und der Auffangvorrichtung 19 ermöglichen, so dass beispielsweise der Laser automatisch aktiviert wird und die Auffangvorrichtung 19 sowie der Trägertisch 14 automatisch verfahren und verstellt werden können. Zur Einstellung bzw. Auswahl dieser Funktionen sind herkömmliche Eingabemittel, wie beispielsweise eine Tastatur 9, eine Computermaus 10 oder dergleichen vorgesehen. Des Weiteren ist der Laservorrichtung 17 ein Fußschalter 11 zugeordnet, durch dessen Betätigung der Laser manuell aktiviert werden kann. Wie insbesondere in Fig. 1A zu sehen, können auch weitere, in Fig. 1 B nicht dargestellte optische Elemente 20 zur Strahlführung und/oder Strahlfokussierung vorhanden sein, und insbesondere kann der Laserstrahl über eine in Fig. 1A mit Bezugszeichen 21 bezeichnete Optik gelenkt werden, welche zugleich zur Beleuchtung einer auf dem Trägertisch 14 befindlichen Probe dient. Der UV-Laser 120 kann beispielsweise einen gaussförmigen Laserstrahl einer Wellenlänge von 355 nm emittieren. Der Taillendurchmesser des Laserstrahls kann in einer Größenordnung von 250 μm liegen.Various functions are implemented in the computer 18 or the software running on it, which enable both a computer-aided, ie automatic, control of the laser device 17 and the microscope 13 or the support table 14 and the catching device 19, so that, for example, the laser is automatically activated and the collecting device 19 and the support table 14 automatically moved and can be adjusted. For setting or selecting these functions, conventional input means such as a keyboard 9, a computer mouse 10 or the like are provided. Furthermore, the laser device 17 is assigned a foot switch 11, by the actuation of which the laser can be activated manually. As can be seen in particular in FIG. 1A, further optical elements 20 (not shown in FIG. 1B) for beam guidance and / or beam focusing may also be present, and in particular the laser beam may be directed via an optical system designated by reference numeral 21 in FIG. 1A which also serves to illuminate a sample located on the support table 14. For example, the UV laser 120 may emit a gaussian laser beam of 355 nm wavelength. The waist diameter of the laser beam may be on the order of 250 μm.
Zur Einstellung eines gewünschten Laserstrahlprofils insbesondere für ein Katapultieren (Laser Pressure Catapulting) dient beiden dargestellten Ausführungsbeispielen ein Strahlformungselement 100, welches durch einen Schrittmotor wie durch einen Pfeil 110 angedeutet in den Strahlengang gefahren werden kann bzw. aus diesem heraus gefahren werden kann. Statt eines Schrittmotors sind auch andere Bewegungsmittel zum Bewegen des Strahlformungselements 100 in den Strahlengang oder aus dem Strahlengang heraus denkbar. Der Schrittmotor weist bevorzugt eine hohe Positioniergenauigkeit auf, um das Strahlprofil präzise einstellen bzw. das Strahlformungselement 100 präzise positionieren zu können. Eine mögliche Positioniergenauigkeit ist beispielsweise 0,1 mm. Die Steuerung kann dabei beispielsweise durch den Computer 8 vorgenommen werden.To set a desired laser beam profile, in particular for catapulting (laser pressure catapulting), a beam-shaping element 100 which can be driven by a stepping motor as indicated by an arrow 110 into the beam path or can be driven out of it serves. Instead of a stepping motor, other means of movement are also conceivable for moving the beam-shaping element 100 into the beam path or out of the beam path. The stepping motor preferably has a high positioning accuracy in order to be able to precisely set the beam profile or to be able to precisely position the beam-shaping element 100. One possible positioning accuracy is, for example, 0.1 mm. The controller can be made for example by the computer 8.
Die in Fig. 1A und 1B dargestellte Position des Strahlformungselements 100 dient dabei lediglich als Beispiel, und bei anderen Ausführungsbeispielen kann ein der- artiges Strahlformungselement auch an einer anderen Stelle im Strahlengang des Laser positioniert sein. Auch kann eine Mehrzahl von Strahlformungselementen vorgesehen sein, welche einzeln oder in Gruppen abhängig von einer jeweiligen Anwendung oder Art der Behandlung in den Strahlengang bewegt werden können. Insbesondere sind auch zwei verschiedene Strahlformungselemente 100 denkbar, wobei eines für das Schneiden und eines für einen Katapultvorgang in den Strahlengang gefahren wird, um jeweils ein optimales Strahlprofil zu erzeugen. Es können jedoch auch mehr als zwei Strahlformungselemente vorhanden sein, um Strahlprofile für eine Vielzahl von verschiedenen Arten der Behandlung biologischer Objekte zu erzeugen. Das Strahlformungselement 100 kann insbesondere ein Beugungselement (diffraktives Element) sein oder ein solches enthalten. Ausführungsbeispiele von Strahlformungselementen wurde im Folgenden erläutert.The position of the beam-shaping element 100 shown in FIGS. 1A and 1B serves merely as an example, and in other exemplary embodiments such a beam-shaping element can also be positioned at a different location in the beam path of the laser. Also, a plurality of beam-shaping elements can be provided, which can be moved into the beam path individually or in groups depending on a particular application or type of treatment. In particular, two different beam-shaping elements 100 are also conceivable, one being moved into the beam path for cutting and one for a catapulting operation in order to generate an optimum beam profile in each case. However, there may be more than two beamforming elements to create beam profiles for a variety of different types of biological object treatment. The beam-shaping element 100 may in particular be or contain a diffraction element (diffractive element). Exemplary embodiments of beam-shaping elements were explained below.
Das Beugungselement kann beispielsweise eine so genannte Asphäre sein. Unter einer Asphäre wird dabei im Rahmen dieser Anmeldung ein asphärisches Beugungselement mit einem Beugungsgitter oder einem anderen Beugungsprofil verstanden, welches beispielsweise durch Lithographie wie in Fig. 9A und 9B dargestellt hergestellt werden kann. Mit derartigen Beugungsgittern können gewünschte Strahlprofile erzeugt werden. Dafür wird das gewünschte Strahlprofil vorgegeben und nach den bekannten Gesetzen der Wellenoptik das nötige Beugungsprofil ermittelt. Derartige Beugungselemente sind beispielsweise auch aus der DE 102 45 558 A1 bekannt.The diffraction element can be, for example, a so-called asphere. Within the scope of this application, an aspheric is understood to mean an aspherical diffraction element with a diffraction grating or another diffraction profile, which can be produced, for example, by lithography as shown in FIGS. 9A and 9B. With such diffraction gratings desired beam profiles can be generated. For this, the desired beam profile is specified and the necessary diffraction profile is determined according to the known laws of wave optics. Such diffraction elements are also known, for example, from DE 102 45 558 A1.
Asphärische Beugungselemente können dabei beispielsweise auch aus einer Kombination einer sphärischen oder asphärischen Linse mit einem auf der Linse aufgebrachten Beugungsgitter bestehen, so dass das Strahlformungselement das Strahlprofil in diesem Fall sowohl durch Beugung (Diffraktion) als auch durch Brechung (Refraktion) formt.In this case, aspherical diffraction elements can also consist, for example, of a combination of a spherical or aspherical lens with a diffraction grating applied to the lens, so that the beam shaping element in this case forms the beam profile both by diffraction (diffraction) and refraction (refraction).
Zur Herstellung des Beugungsgitters wird bei einem Ausführungsbeispiel ein Substrat 30, beispielsweise ein Quarzsubstrat, mit einer Lackschicht 31 versehen und beleuchtet. Nach der Entwicklung ergibt sich dabei bei einem Ausführungsbeispiel ein Lackprofil, wie es auf der rechten Seite von Fig. 9A im Querschnitt und in Fig. 9B in Draufsicht gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Lackprofil ein geblaztes Oberflächenprofil für hohe räumliche Sequenzen vor. Aufgrund der begrenzten Profiltiefe in dem Fotolack kann ein zusätzlicher lonen-Ätzprozess zum Einstellen der Profiltiefe verwendet werden. Durch das gestufte Lackprofil ergeben sich Stellen minimaler Intensität bei Transmission, wodurch sich bei Durchstrah- lung des Beugungselements ein Strahlprofil ergibt, welches von dem Lackprofil der Entwicklung 33 abhängig ist. Das Lackprofil bildet also ein Beugungsgitter. Wie insbesondere auf der rechten Seite von Fig. 9A zu sehen ist, wird die Rieh- tung von durch die Lackstruktur laufenden Strahlen durch Beugung und/oder Brechung verändert, wodurch ein gewünschtes Strahlprofil erzeugt werden kann.To produce the diffraction grating, in one exemplary embodiment, a substrate 30, for example a quartz substrate, is provided with a lacquer layer 31 and illuminated. After development, this results in an embodiment of a paint profile, as shown on the right side of Fig. 9A in cross-section and in Fig. 9B in plan view. In this embodiment, the paint profile is a blazed surface profile for high spatial sequences. Due to the limited profile depth in the photoresist, an additional ion etch process can be used to set the profile depth. The stepped lacquer profile results in points of minimal intensity in transmission, which results in a beam profile when the diffraction element radiates, which is dependent on the lacquer profile of the development 33. The paint profile thus forms a diffraction grating. As can be seen in particular on the right side of FIG. 9A, the skid tion of passing through the resist structure beams by diffraction and / or refraction, whereby a desired beam profile can be generated.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine derartige Asphäre derart ausgestaltet, dass sie in einem zentralen Bereich wie eine Streulinse und in einem den zentralen Bereich umgebenden Randbereich wie eine Sammellinse wirkt.In one embodiment, such an asphere is configured to act as a converging lens in a central area such as a diverging lens and in an edge area surrounding the central area.
In Fig. 2A ist dabei eine Darstellung des Realteils der Phasenstruktur eines Ausführungsbeispiels einer derartigen Asphäre gezeigt, Fig. 2B zeigt einen Schnitt entlang eines Pfeils 40 von Fig. 2A.FIG. 2A shows a representation of the real part of the phase structure of an embodiment of such an asphere, FIG. 2B shows a section along an arrow 40 of FIG. 2A.
Fig. 3A-3H zeigen Intensitätsverteilungen eines ausgangsseitigen Strahlprofils, d.h. die Intensitätsverteilung senkrecht zur Strahlrichtung, einer derartigen Asphäre bei Beleuchtung mit einem Laserstrahl mit gaussförmigem Strahlprofil. Fig. 3A, 3C, 3E und 3G zeigen dabei dreidimensionale Intensitätsverteilungen, wobei die Intensität, d.h. das Quadrat der Amplitude, durch die Graustufe ausgedrückt wird. Fig. 3B, 3D, 3F und 3H zeigen jeweils Schnitte entlang von Pfeilen 41 , 42, 43 bzw. 44 der Fig. 3A, 3C, 3E bzw. 3G.Figs. 3A-3H show intensity distributions of an output-side beam profile, i. the intensity distribution perpendicular to the beam direction of such an asphere when illuminated with a laser beam with gaussförmigem beam profile. 3A, 3C, 3E and 3G show three-dimensional intensity distributions, the intensity, i. the square of the amplitude expressed by the gray scale. FIGS. 3B, 3D, 3F and 3H show sections along arrows 41, 42, 43 and 44 of FIGS. 3A, 3C, 3E and 3G, respectively.
Die Figuren zeigen dabei die Intensitätsverteilung, d.h. das Strahlprofil in einer Objektebene eines entsprechenden Mikroskopaufbaus bei verschiedenen Fokussierungen. In Fig. 3A und 3B liegt der Fokus 80 μm unterhalb der Objektebene, in Fig. 3C und 3D ist in der Objektebene fokussiert, und in Fig. 3E und 3F liegt der Fokus 80 μm oberhalb der Objektebene. Wie in den Figuren zu sehen ist, ergibt sich jeweils eine plateauförmige Struktur mit einem ringförmigen Maximum, wobei die Breite des Plateaus und die Ausprägung des Maximums von der Fokussierung abhängen.The figures show the intensity distribution, i. the beam profile in an object plane of a corresponding microscope setup with different focussing. In Figs. 3A and 3B, the focus is 80 μm below the object plane, in Fig. 3C and 3D is focused in the object plane, and in Figs. 3E and 3F, the focus is 80 μm above the object plane. As can be seen in the figures, each results in a plateau-shaped structure with an annular maximum, wherein the width of the plateau and the expression of the maximum depend on the focus.
Somit kann durch ein Strahlformungselement ein näherungsweise plateauförmiges Strahlprofil erzeugt werden. Näherungsweise plateauförmig bedeutet beispielsweise, dass die Strahlintensität über eine Plateaubreite b1 um weniger als 30% variiert, während sie am Rand des Plateaus innerhalb eines Abfallbereichs b2, welcher beispielsweise < 60% der Plateaubreite b1 ist, auf 10% der maximalen Intensität abfällt. Die absolute Plateaubreite hängt dabei, wie in Fig. 3A-3F zu erkennen, beispielsweise von der Fokussierung ab.Thus, an approximately plateau-shaped beam profile can be generated by a beam-shaping element. For example, approximately plateau-shaped means that the beam intensity varies by less than 30% over a plateau width b1, while at the edge of the plateau within a waste area b2, which is, for example, <60% of the plateau width b1, drops to 10% of the maximum intensity. As can be seen in FIGS. 3A-3F, the absolute plateau width depends on the focusing, for example.
In Fig. 3G und 3H ist die Intensitätsverteilung des Strahlprofils, im Fall einer dezentrierten Asphäre dargestellt. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Asphäre bezüglich der Strahlachse des einfallenden Laserstrahls um 0,1 mm dezentriert. Wie in Fig. 3G und 3H zu sehen, wird in einem derartigen Fall auch das Plateau a- symmetrisch.FIGS. 3G and 3H show the intensity distribution of the beam profile, in the case of a decentered asphere. In the example shown, the asphere is decentered by 0.1 mm with respect to the beam axis of the incident laser beam. As can be seen in Figures 3G and 3H, in such a case the plateau also becomes symmetrical.
Figur 4 zeigt den Einfluss einer Profiltiefe der Asphäre, z.B. einer Tiefe des in Fig. 9B dargestellten Profils, auf die Intensitätsverteilung. Dabei zeigt eine Kurve 50 das Intensitätsprofil eines gaussförmigen Laserstrahls, welcher auf die Asphäre trifft. Kurve 51 zeigt das Ausgangsintensitätsprofil bei einer Referenzprofiltiefe, Kurve 52 zeigt das Ausgangsprofil bei einer um den Faktor 1 ,2 bezüglich der Referenztiefe erhöhten Profiltiefe, und Kurve 53 zeigt das Intensitätsprofil bei einer um den Faktor 1 ,4 erhöhten Profiltiefe. Wie zu sehen ist, kann durch die Wahl der Profiltiefe der Asphäre das Strahlprofil des durch die Asphäre geformten Laserstrahls verändert werden.Figure 4 shows the influence of a tread depth of the asphere, e.g. a depth of the profile shown in Fig. 9B, on the intensity distribution. In this case, a curve 50 shows the intensity profile of a gaussian laser beam which strikes the asphere. Curve 51 shows the output intensity profile at a reference profile depth, curve 52 shows the output profile at a profile depth increased by the factor 1, 2 with respect to the reference depth, and curve 53 shows the intensity profile at a profile depth increased by a factor of 1.4. As can be seen, by choosing the tread depth of the asphere, the beam profile of the laser beam formed by the asphere can be changed.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Strahlformungselement 100 eine Asphäre verwendet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird als Strahlformungselement ein Array verwendet, beispielsweise ein Linsenarray oder ein holographisches Array. Derartige holographische Arrays sind beispielsweise so genannte Computer-generated Hologram Arrays (CGH-Arrays). Arrays können insbesondere mit Lasern geringer oder fehlender Kohärenz benutzt werden.In the embodiment described above, an asphere is used as the beam-shaping element 100. In another embodiment, an array is used as the beam shaping element, for example a lens array or a holographic array. Such holographic arrays are, for example, so-called computer-generated hologram arrays (CGH arrays). Arrays can be used in particular with low or no coherence lasers.
Eine Anordnung mit einem Linsenarray 61 , welches eine Vielzahl von Linsen 62 aufweist, ist in Fig. 10 schematisch dargestellt. Bei dem Aufbau von Fig. 10 wird das Linsenarray 61 mit einem kollimierten Laserstrahl 55 über einen ersten Stu- fenspiegel 57 und einen zweiten Stufenspiegel 59 beleuchtet. Während vor den Stufenspiegeln die Ebene gleicher Emissionszeit wie durch ein Rechteck 56 an- gedeutet eine einzige senkrecht auf dem Strahl stehende Ebene ist, verändert sich diese nach dem ersten Stufenspiegel 57 zu einer Mehrzahl von Teilebenen 58 und nach dem zweiten Stufenspiegel 59 zu einer Mehrzahl an Teilebenen 60, da durch Reflexion an verschiedenen Stufen verschiedene Laufzeiten erreicht werden.An arrangement with a lens array 61 having a plurality of lenses 62 is shown schematically in FIG. In the construction of FIG. 10, the lens array 61 is illuminated with a collimated laser beam 55 via a first stage mirror 57 and a second stage mirror 59. While in front of the step levels, the plane of equal emission time as indicated by a rectangle 56 If a single plane perpendicular to the beam is interpreted as being a single plane perpendicular to the beam, this changes to a plurality of sub-levels 58 after the first level mirror 57 and to a plurality of sub-levels 60 after the second level mirror 59, since different transit times are achieved by reflection at different stages.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst ein derartiges Linsenarray eine Vielzahl von nominell identischen Linsen, z.B. Rechtecklinsen. Durch ein derartiges Array kann ein Laserstrahl (Primärstrahl) in eine Vielzahl von Teilstrahlen (Sekundärstrahlen), welche jeweils durch eine Linse hindurchgehen, aufgespalten werden.In one embodiment, such a lens array comprises a plurality of nominally identical lenses, e.g. Rectangular lenses. By such an array, a laser beam (primary beam) can be split into a plurality of partial beams (secondary beams) each passing through a lens.
In Fig. 5A und 5B ist ein Ausschnitt aus der Struktur eines CGH-Arrays gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, wobei Fig. 5A eine Draufsicht und Fig. 5B eine dreidimensionale Ansicht zeigt. Sowohl in Fig. 5A als auch in Fig. 5B ist die Profilhöhe des Arrays durch Graustufen gekennzeichnet.FIGS. 5A and 5B show a detail of the structure of a CGH array according to an embodiment of the invention, FIG. 5A showing a plan view and FIG. 5B a three-dimensional view. In both Figures 5A and 5B, the profile height of the array is indicated by gray levels.
Die Höhenskalierung eines derartigen Profils kann beispielsweise ± 40 nm betragen.The height scaling of such a profile may be, for example, ± 40 nm.
In Fig. 6A und 6B sind Intensitätsverteilungen eines durch ein derartiges Array modifizierten Laserstrahls gezeigt, ähnlich den Fig. 3A, 3C, 3E und 3G. Fig. 6A zeigt dabei die Intensitätsverteilung für eine Fokussierung in der Objektebene, während Fig. 6B die Intensitätsverteilung für eine Fokussierung 80 μm oberhalb der Objektebene zeigt. Wie in Fig. 6A und 6B zu sehen, umfasst das resultierende Strahlprofil eine Mehrzahl von Maxima entsprechend einer Mehrzahl von Sekun- därstrahlen, deren Breite und Form von der Fokussierung abhängt. Hier wird demnach ähnlich wie bei der Asphäre die Laserenergie über eine breitere Fläche verteilt. Die Einhüllende der Maxima ergibt näherungsweise ein Plateau, beispielsweise ein Plateau in dem bereits für die Asphäre beschriebenen Sinn. Zum Katapultieren erzeugt dann beispielsweise jeder Sekundärstrahl ein Mikroplasma, wel- ches zum Katapulteffekt beiträgt. Bei derartigen Arrays kann es durch die regelmäßige Anordnung der Linsen oder holographischen Elemente zu Interferenzerscheinungen kommen. Um dies zu vermeiden, kann als Strahlformungselement 100 auch ein so genanntes statistisches Array vorgesehen sein, welches eine Feldverteilung im Wesentlichen ohne Interfe- renzen ermöglicht, da bei einem derartigen statistischen Array keine für eine Interferenz nötige feste Phasenbeziehung zwischen einer Mehrzahl von Strahlen besteht. Derartige statistische Arrays sind beispielsweise in L. Erdmann et al., „MOEMS-based Lithography for the Fabrication of Mirco-Optical Components", Journal of Microlithography, Microfabrication and Microsystems, Vol. 4, Issue 4, 2005 beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen statistischen Arrays umfasst eine Vielzahl von Linsen, z.B. Rechtecklinsen, oder holographischen E- lementen unterschiedlicher Größe und/oder mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften, welche statistisch verteilt angeordnet sind.In Figs. 6A and 6B, intensity distributions of a laser beam modified by such an array are shown, similar to Figs. 3A, 3C, 3E and 3G. 6A shows the intensity distribution for focusing in the object plane, while FIG. 6B shows the intensity distribution for focusing 80 μm above the object plane. As can be seen in FIGS. 6A and 6B, the resulting beam profile comprises a plurality of maxima corresponding to a plurality of secondary beams whose width and shape depends on the focusing. Here, therefore, similar to the asphere, the laser energy is distributed over a wider area. The envelope of the maxima yields approximately a plateau, for example a plateau in the sense already described for the asphere. For catapulting, for example, each secondary beam then generates a microplasma, which contributes to the catapult effect. With such arrays, the regular arrangement of the lenses or holographic elements can lead to interference phenomena. In order to avoid this, a so-called statistical array can also be provided as the beam-shaping element 100, which enables a field distribution substantially without interferences, since in such a statistical array there is no fixed phase relationship between a plurality of beams necessary for an interference. Such statistical arrays are described, for example, in L. Erdmann et al., "MOEMS-based Lithography for the Fabrication of Mirco-Optical Components", Journal of Microlithography, Microfabrication and Microsystems, Vol. 4, Issue 4, 2005. An embodiment of such Statistical arrays include a plurality of lenses, for example rectangular lenses, or holographic elements of different sizes and / or with different optical properties, which are arranged statistically distributed.
Fig. 7A-7R zeigen Fernfeldintensitätsverteilungen für verschiedene Fokussierungen eines derartigen statistischen Arrays. Fig. 7A-7C zeigt dabei die Intensitätsverteilung für einen z-Faktor von 0,8, Fig. 7D-7F für einen z-Faktor von 0,9, Fig. 7G-7I für einen z-Faktor von 1 ,0, Fig. 7J-7L für einen z-Faktor von 1 ,1 , Fig. 7M-7O für einen z-Faktor von 1 ,2 und Fig. 7P-7R für einen z-Faktor von 1 ,3. Ein z-Faktor von 1 ,0 entspricht dabei einer Fokussierung in der Objektebene.Figures 7A-7R show far-field intensity distributions for different focuses of such a statistical array. 7A-7C show the intensity distribution for a z-factor of 0.8, FIGS. 7D-7F for a z-factor of 0.9, FIGS. 7G-7I for a z-factor of 1, 0, FIG 7J-7L for a z-factor of 1, 1, Fig. 7M-7O for a z-factor of 1, 2 and Fig. 7P-7R for a z-factor of 1, 3. A z-factor of 1, 0 corresponds to a focus in the object plane.
Für jede Fokussierung sind das zweidimensionale Strahlprofil als Graustufendarstellung, wobei die Intensität durch die Farbe dargestellt wird, sowie zwei zueinander senkrechte Schnitte (mit Y-view und X-view bezeichnet) dargestellt. Die be- trachtete Fläche beträgt 6-6 mm2, wobei die Skala in mrad, also als Betrachtungswinkel angegeben ist. Die Intensitätsverteilungen sind jeweils derart normiert, dass die maximale Intensität 1 beträgt. Wie zu sehen ist, können insbesondere mit z- Faktoren größer als 1 breite Strahlprofile erzeigt werden, welche mehrere Maxima aufweisen. Auch mit statistischen Arrays ist daher die Ausbildung eines nähe- rungsweise plateauförmigen Strahlenprofils möglich. Zur Herstellung von Strahlformungselementen 100 als auch für die Strahlformungselemente 100 selbst können so genannte DMD-Elemente verwendet werden, welche aus der Projektionstechnik bekannt sind. Hierbei handelt es sich um eine große Anzahl von in einer Matrix angeordneten gegebenenfalls teildurchläs- sigen Mikrospiegel, welche einzeln angesteuert werden können.For each focussing, the two-dimensional beam profile is shown as a gray-scale representation, the intensity being represented by the color, and two mutually perpendicular sections (denoted Y-view and X-view). The area considered is 6-6 mm 2 , with the scale given in mrad, that is, as the viewing angle. The intensity distributions are each normalized such that the maximum intensity is 1. As can be seen, in particular with z-factors greater than 1, wide beam profiles can be produced, which have several maxima. The formation of an approximately plateau-shaped beam profile is therefore also possible with statistical arrays. For the production of beam-shaping elements 100 as well as for the beam-shaping elements 100 itself, so-called DMD elements can be used, which are known from projection technology. This involves a large number of micromirrors, which may be arranged in a matrix, and which can be controlled individually.
Dies ist in Fig. 8A-8C schematisch dargestellt. Fig. 8A zeigt dabei einen Wafer 70, beispielsweise einen 4-Zoll-Silizium-Wafer (entspricht 100 mm Durchmesser), auf welchem eine Vielzahl von DMD-Feldern 71 angeordnet ist. Die einzelnen DMD- Felder können dabei beispielsweise 8,3-8,3 mm2 groß sein, wobei die Zwischenräume zwischen 2 und 3 mm liegen. Fig. 8B und 8C zeigen verschiedene Möglichkeiten, den Wafer 71 durch Zersägen entlang von Sägelinien 72 in einzelne optische Elemente mit jeweils einer Vielzahl von DMD-Feldern aufzuteilen.This is shown schematically in FIGS. 8A-8C. 8A shows a wafer 70, for example a 4-inch silicon wafer (corresponding to 100 mm diameter), on which a multiplicity of DMD fields 71 are arranged. The individual DMD fields can be, for example, 8.3-8.3 mm 2 in size, the gaps being between 2 and 3 mm. FIGS. 8B and 8C show various ways of dividing the wafer 71 into individual optical elements each having a plurality of DMD fields by sawing along saw lines 72.
Es ist zu bemerken, dass das Strahlformungselement 100 auch aus mehreren optischen Elementen, beispielsweise einer Kombination aus Beugungselementen und Linsen, bestehen kann. Auch Kombinationen der oben erläuterten Strahlformungselemente 100, d.h. Kombinationen von Asphären und/oder Arrays, gegebenenfalls mit anderen optischen Elementen, sind möglich.It should be noted that the beam-shaping element 100 may also consist of a plurality of optical elements, for example a combination of diffractive elements and lenses. Also, combinations of the beam shaping elements 100 discussed above, i. Combinations of aspheres and / or arrays, optionally with other optical elements, are possible.
Wie bereits erwähnt können auch Strahlformungselemente eingesetzt werden, welche ausgestaltet sind, ein Strahlprofil zu erzeugen, welches für andere Arten der Behandlung biologischer Objekte als Laser-Mikrodissektion und Katapultieren ausgelegt ist, beispielsweise für eine lasergestützte Mikromanipulation. Beispiels- weise kann für ein intrazelluläres Schneiden, d.h. einen Schneidvorgang innerhalb einer Zelle, ein Strahlformungselement eingesetzt werden, welches einen Laserstrahl lateral stark begrenzt, d.h. ein sehr schmales Strahlprofil erzeugt. As already mentioned, beamforming elements designed to produce a beam profile that is designed for other types of biological object treatment than laser microdissection and catapulting, for example for laser-assisted micromanipulation, may also be used. For example, for intracellular cutting, i. a cutting operation within a cell, a beam shaping element can be used which laterally confines a laser beam, i. produces a very narrow beam profile.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Behandlung biologischer Objekte gemäß zumindest einer ersten Behandlungsart und einer von der ersten Behandlungsart verschiedenen zweiten Behandlungsart, wobei das biologische Objekt mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, wobei zumindest zur ersten Behandlungsart oder zur zweiten Behandlungsart ein1. A method for the treatment of biological objects according to at least a first type of treatment and a second type of treatment different from the first type of treatment, wherein the biological object is irradiated with a laser beam, wherein at least the first type of treatment or the second type of treatment
Strahlformungselement (100) in den Strahlengang des Laserstrahls bewegt wird.Beam shaping element (100) is moved into the beam path of the laser beam.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zur ersten Behandlungsart kein Strahlformungselement in den Strahlengang bewegt wird, und wobei zur zweiten Behandlungsart ein Strahlformungselement (100) in den Strahlengang bewegt wird.2. The method of claim 1, wherein the first type of treatment no beam-shaping element is moved into the beam path, and wherein the second type of treatment, a beam-shaping element (100) is moved into the beam path.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zur ersten Behandlungsart ein erstes Strahlformungselement in den Strahlengang bewegt wird, und wobei zur zweiten Behandlungsart ein zweites Strahlformungselement in den Strahlengang bewegt wird.3. The method of claim 1, wherein for the first type of treatment, a first beam-shaping element is moved into the beam path, and wherein the second type of treatment, a second beam-shaping element is moved into the beam path.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlformungselement (100) derart ausgestaltet ist, dass es einen Strahl mit einem gaussförmigen Profil in einen Strahl mit einem nicht gaussförmigen Profil umformt.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the beam-shaping element (100) is designed such that it transforms a beam with a Gaussförmigen profile in a beam with a non-Gaussian profile.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das nicht gaussförmige Profil zumindest näherungsweise ein Plateau aufweist.5. The method of claim 4, wherein the non-Gaussian profile at least approximately has a plateau.
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Einhüllende lokaler Maxima des nicht gaussförmigen Profils zumindest näherungsweise ein Plateau aufweist. 6. The method of claim 4, wherein an envelope of local maxima of the non-Gaussian profile at least approximately has a plateau.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlformungselement (100) ein Beugungselement umfasst.A method according to any one of the preceding claims, wherein the beam-shaping element (100) comprises a diffractive element.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlformungselement (100) ein Brechungselement umfasst.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the beam-shaping element (100) comprises a refractive element.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlformungselement (100) ein asphärisches Beugungselement, ein Linsenarray, ein holographisches Array und/oder ein statistisches Array umfasst.9. The method of claim 1, wherein the beam-shaping element comprises an aspheric diffraction element, a lens array, a holographic array and / or a statistical array.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn sich das Strahlformungselement im Strahlengang befindet, eine Intensitätsverteilung des Laserstrahls breiter ist als ohne das Strahlformungselement.10. The method according to any one of the preceding claims, wherein, when the beam-shaping element is in the beam path, an intensity distribution of the laser beam is wider than without the beam-shaping element.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlformungselement derart ausgestaltet ist, dass es einen einfallenden Laserstrahl in eine Mehrzahl von Laserstrahlen aufteilt.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the beam-shaping element is configured such that it divides an incident laser beam into a plurality of laser beams.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Behandlungsart und/oder die zweite Behandlungsart ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einer Dissektion, einem Katapultieren und einer Mikromanipulation.12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first type of treatment and / or the second type of treatment are selected from the group consisting of a dissection, a catapulting and a micromanipulation.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei biologische Objekte gemäß mindestens einer weiteren Behandlungsart behandelt werden, wobei das Strahlformungselement (100) aus einer Mehrzahl von Strahlformungselementen in Abhängigkeit von der momentanen Behandlungsart ausgewählt wird.13. The method of claim 1, wherein biological objects are treated according to at least one further treatment mode, wherein the beam-shaping element is selected from a plurality of beam-shaping elements depending on the current type of treatment.
14. Vorrichtung zur Behandlung von biologischen Objekten, mit einem Laser (120) zur Erzeugung eines Laserstrahls, und mit mindestens einem Strahlformungselement (100), welches in einen Strahlengang des Laserstrahls bewegbar ist.14. A device for the treatment of biological objects, comprising a laser (120) for generating a laser beam, and with at least one beam-shaping element (100) which is movable into a beam path of the laser beam.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, mit einem Schrittmotor (110) zum Bewegen des Strahlformungselements in den Strahlengang.15. The apparatus of claim 14, comprising a stepper motor (110) for moving the beam-shaping element in the beam path.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Strahlformungselement (100) ein Beugungselement umfasst.16. The apparatus of claim 14 or 15, wherein the beam-shaping element (100) comprises a diffraction element.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-16, wobei das Strahlformungselement (100) ein asphärisches Beugungselement, ein Linsen-Array, ein holographisches Array und/oder ein statistisches Array umfasst.17. The method of claim 14, wherein the beam-shaping element comprises an aspherical diffraction element, a lens array, a holographic array and / or a statistical array.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-17, wobei das Strahlformungselement (100) derart ausgestaltet ist, dass es einen Strahl mit einem gaussförmigen Profil in einen Strahl mit einem nicht gaussförmigen Profil umformt.18. Device according to one of claims 14-17, wherein the beam-shaping element (100) is designed such that it transforms a beam with a Gaussförmigen profile into a beam with a non-Gaussian profile.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-18, weiterhin umfassend eine Steuereinheit (18), wobei die Steuereinheit zur Ansteuerung der Bewegung des mindestens einen Strahlformungselements (100) ausgestaltet ist.19. Device according to one of claims 14-18, further comprising a control unit (18), wherein the control unit for controlling the movement of the at least one beam-shaping element (100) is configured.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Steuereinheit (18) zur Steuerung der Behandlung ausgestaltet ist.20. The apparatus of claim 19, wherein the control unit (18) is configured to control the treatment.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14-20, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgestaltet ist. 21. Device according to one of claims 14-20, wherein the device for carrying out the method according to one of claims 1 to 13 is configured.
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