WO2011098303A1 - Vorrichtung zum scannen eines objekts, verfahren zum betreiben der vorrichtung und scanmikroskop - Google Patents

Vorrichtung zum scannen eines objekts, verfahren zum betreiben der vorrichtung und scanmikroskop Download PDF

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WO2011098303A1
WO2011098303A1 PCT/EP2011/050008 EP2011050008W WO2011098303A1 WO 2011098303 A1 WO2011098303 A1 WO 2011098303A1 EP 2011050008 W EP2011050008 W EP 2011050008W WO 2011098303 A1 WO2011098303 A1 WO 2011098303A1
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magnetic field
coil
carrier body
plane
light beam
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PCT/EP2011/050008
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Holger Birk
Bernd Widzgowski
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Leica Microsystems Cms Gmbh
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    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
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    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements

Definitions

  • the invention relates to a device for scanning an object.
  • the device has a carrier body and a first electromagnetic drive. Furthermore, the invention relates to a method for operating the device for scanning an object and a scanning microscope.
  • a scanning microscope for examining an object basically has at least one light source which generates an illuminating light beam.
  • the illumination light beam is deflected with the aid of a scanning unit and then focused on the object with the aid of focusing optics.
  • the scanning unit has in known scanning microscopes on two or more mirrors, which can be adjusted by means of the mirrors associated with adjusting elements. Adjusting the mirrors causes a focus area, which may be, for example, point or line-shaped, to be moved on or in the object.
  • the focus area is shifted within a scan field so that the entire scan field can be optically scanned.
  • Detection beams emanating from the object which, for example, result from fluorescence effects in the illuminated area of the object, can then be directed to a detector unit.
  • the invention is characterized in that the carrier body is mounted in a plane movable and holds an optical element which focuses an illumination light beam onto a plane parallel to the first object plane of the object.
  • the first electromagnetic drive moves the carrier body with the optical element and within the first object plane a focus area of the illumination light beam.
  • the carrier body is moved with the optical element transversely to a center axis of the illumination light beam in a reference position of the illumination light beam.
  • the moving of the carrier body with the optical element and thus the focus area in two different directions within the plane takes place.
  • This is used to scan a given scan field on or within the object.
  • the object is preferably a sample, in particular a tissue sample.
  • the reference position of the illumination light beam is any predetermined position of the illumination light beam. If, for example, the illumination laser beam 1 is itself movable, for example by being directed onto the optical element via an at least partially movable optically conductive fiber, then the reference position of the illumination light beam is the optically conductive reference position of the movable part Fiber specified.
  • the optical Element be the optically conductive fiber and the movement of the illumination light beam enable me.
  • the reference position is then predetermined by a reference position of the carrier body, for example the position occupied by the carrier body in the de-energized state of the actuator arrangement.
  • a particularly precise suspension of the carrier body is achieved with the aid of a parallel-axis feeder.
  • the Para 11 el -Federanord n in g includes, for example, two or more parallel spring joints.
  • One or more of the parallel spring joints may be used as the power supply line for the electromagnetic drive. This eliminates the need for separate cables for the power supply.
  • the parallel spring joints can have two different spring constants for a bending load in two different directions, so that the system of carrier body and cartridge has different natural frequencies in different directions of movement. This allows the system to be independently excited to resonant vibrations in both directions.
  • the carrier body comprises or is formed from a printed circuit board, wherein at least one Antriebskom- component of the first electromagnetic drive is formed on the circuit board.
  • the carrier body fulfills a dual function according to which the carrier body carries the optical element and at the same time forms a base for the drive components.
  • the first electromagnetic drive comprises, as the first drive component, a coil arrangement. tion and as a second drive component, a magnetic fe 1 daniser, which generates at least one magnetic field.
  • the coil arrangement or the magnetic field arrangement are firmly connected to the carrier body, wherein that of the two drive components, which is not connected to the carrier body, is arranged stationary.
  • the magnetic field arrangement may comprise one or more magnetic elements that generate the magnetic field.
  • the magnetic elements may be coil conductors wound into one or more coils and / or permanent magnets.
  • a current position of the carrier body can be determined simply and precisely at any time with the aid of a position sensor which detects the position of the carrier body.
  • the invention relates to a scanning microscope comprising a light source and the device for scanning the object.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an electromagnetic drive in a first operating state
  • FIG. 2 shows the first embodiment of the electromagnetic drive in a second operating state
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the first electromagnetic drive in the first operating state
  • FIG. 4 shows the second embodiment of the first electromagnetic drive in the second operating state
  • FIG. 5 shows a device for scanning an object.
  • FIG. 6 shows a plan view of a third embodiment of the first electromagnetic drive
  • FIG. 7 shows a plan view of a fourth embodiment of the first electromagnetic drive
  • FIG. 8 shows a plan view of a fifth embodiment of the first electromagnetic drive
  • FIG. 9 shows a first embodiment of a scanning microscope
  • FIG. 10 shows a second embodiment of the scanning microscope
  • FIG. 11 is a plan view of a carrier body of the device for scanning the object
  • FIG. 12 shows a representation of the functional principle of a position sensor.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a first electromagnetic drive 2 in a first operating state.
  • the first electromagnetic drive 2 has a coil arrangement 3 and a Mag n e e f e 1 d a n order 6 and can also be referred to as Aktoran expect.
  • the coil arrangement 3 comprises a first coil line 4.
  • the magnetic field arrangement 6 comprises an upper first magnetic field element 6a and a lower first magnetic field element 6b.
  • the first coil line 4 is fixedly coupled to a carrier body 1 0, which carries a focusing lens 12 and which is suspended via a first spring element 5 and a second element 7 to a holder 1.
  • the two spring elements 5, 7 are parallel f ede r e e 1 eke and part of a parallel-spring arrangement, with the aid of which the carrier body 10 and the associated focusing optics 1 2 are movably mounted in a plane. At least one of the two spring elements 5, 7 is used as a power supply line for the coil assembly 3.
  • the magnetic field arrangement 6 generates a first magnetic field whose magnetic field elements 14 in FIG. 1 point from top to bottom.
  • the current flow in the first coil line 4 is directed counterclockwise. This causes a first force on the Spulenlei device 4 and thus on the carrier body 1 0 and the focusing optics 12.
  • the first force pushes the carrier body 10 according to a first force vector 16 out of the magnetic field.
  • the first force arises due to the Lorentz force, which acts on the moving charge carriers in the first coil line 4.
  • FIG. 2 shows the same embodiment of the first electric drive 2 as FIG. 1, the drive being in a second operating state only, in which the current flow through the first coil line 4 is opposite and compared to the first operating state although done in a clockwise direction.
  • the coil assembly 3 and thus the carrier body 10 is pulled with the focusing optics 1 2 towards the magnetic field.
  • Figure 2 shows a cross section through the upper first and the lower first magnetic element 6a, 6b, which in this embodiment, a first and second magnetic coil 1 5, 17 include.
  • permanent magnets may be provided in the magnetic elements.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the electromagnetic drive, in which the first coil conductor 4 is fixedly secured via a coil holder 21 and in which the magnetic field arrangement 6, in particular the upper and lower first magnetic elements 6a, 6b, are fastened to the carrier body 10.
  • the current flows in the first coil line 4 in the counterclockwise direction and causes a force on the coil line 4 corresponding to the first M a gn et kra ftv ekt ors 1 6.
  • the coil line 4 stationary in this embodiment is, the magnetic field assembly 6 is pressed together with the carrier body 1 0 and the focusing lens 1 2 in the direction away from the coil holder 2 1.
  • FIG. 4 shows the second embodiment of the first electromagnetic drive 2 in the second operating state, in which the current direction in FIG the first coil line 4 is opposite to the first operating state.
  • This causes a force to act on the first coil lead 4 in the direction toward the magnetic element array 6 or from the magnetic field assembly 6 toward the first coil lead 4, whereby the support body 10 moves with the focusing optics 12 toward the coil support 2 1 becomes.
  • the magnetic elements 6a, 6b are realized by coils. Alternatively, permanent magnets may be provided.
  • Figure 5 shows a preferred embodiment in which in addition to the first and second spring element 5, 7, a third spring element 9 and a fourth spring element 1 1 are provided.
  • the spring elements 5, 7, 9, 1 1 hold the carrier body 1 0 so that it is movably mounted together with the focusing lens 1 2 in a plane. At low deflections of the carrier body 10, which are common in operation, the carrier body 1 0 moves so low in the direction perpendicular to the plane that this movement is negligible.
  • the spring elements 5, 7, 9, 1 1 are formed so that the support body 10 may move in two directions but can not rotate.
  • the spring elements 5, 7, 9, 10 can be designed such that the overall system of carrier body and spring elements 5, 7, 9, 11 has a different natural frequency along a first direction within the plane, for example the x-direction, as along a second direction within the plane, such as the y direction.
  • the spring elements 5, 7, 9, 1 1 can each have two different spring constants in a bending stress in two different directions.
  • the movement in the x-direction and / or in the y-direction can take place resonantly, as a result of which the scanning speed and / or a scan amplitude can be significantly increased compared to the non-resonant excitation.
  • the frequencies should be selected in such a way that the resulting Lissajou figures paint over the complete desired image field without gaps.
  • the holder 1 preferably has a recess 13 through which an illumination light beam 1 9 is directed to the focusing optics 1 2.
  • the focusing optics 1 2 focuses the illumination light beam onto a focus area, in particular onto a focal point 23.
  • the illumination light beam 19 can be focused to an arbitrary focus area, for example a focus line.
  • FIG. 6 shows a plan view of a third embodiment of the first electromagnetic drive, from which the relative arrangement of the coil arrangement 3 and m a ng e f e 1 d a n order 6 relative to each other can be recognized particularly well.
  • FIG. 6 shows, in addition to the lower first magnetic element 6b, a lower second magnetic element 8b which, with a corresponding upper second magnetic element (not shown), generates a second magnetic field parallel to the first magnetic field.
  • the first coil line 4 is wound to a first coil 4a.
  • the direction of the magnetic field which is generated inter alia by means of the two lower magnetic elements 6b, 8b, is characterized by a respective point or a cross in the corresponding magnetic element 6b, 8b.
  • the arrows along the first coil lead 4 indicate the direction in which the first coil 4a is wound. In the case of a current flow through the first coil line 4, the first coil 4a is pressed into or out of the first or second magnetic field as a function of the current direction in the first coil 4a.
  • FIG. 7 shows a third embodiment of the first electromagnetic drive 2, which shows a deflection of the carrier body 10 and thus the position of the carrier. kussieroptik 12 in two directions within a plane allows.
  • a second coil line 26 is provided.
  • the second coil line 26 includes a second coil 26a, a third coil 26b, a fourth coil 26c, and a fifth coil 26d.
  • the carrier body 10 is formed by a printed circuit board, on which the second to fifth coils 26a to 26d are designed to be orthogonal.
  • the first coil line 4 is formed with its first coil 4a on the support body 1 0.
  • the windings of opposing coils of the same coil lead are opposite to each other. This has the effect that in the case of a current flow through, for example, the second coil line 26, only one force acts in one direction on the coils and thus the carrier body 10 and the focal micro-system 12. Depending on the current direction in the second coil line 26 then moves the carrier body 10 with the focusing sieroptik 1 2 in Figure 7 up or down. Via the current flow through the first Spul power line 4, the movement can be controlled perpendicular thereto, namely in Figure 7 to the right and to the left. Alternatively, the movement may be translated up and down by moving the sample 34.
  • the raster process can be carried out in rows or columns, but also along arbitrary spatial directions, for example in order to be able to display processes along certain structures particularly quickly.
  • FIG. 8 shows a fourth embodiment of the first electromagnetic drive 2, which also makes it possible to move the focusing optics 12 in two spatial directions within the plane.
  • the first electromagnetic drive 2 has, in addition to the first and the second lower magnetic element 6b, 8b, a third lower magnetic element 22b and a fourth TES lower magnetic element 24b, which generate with corresponding, not shown upper third and fourth magnetic elements, a third and a fourth magnetic field.
  • the first coil lead 4 includes the first coil 4a and a sixth coil 4b.
  • the first and the sixth coil 4a, 4b are arranged opposite one another with respect to the focusing optics 12.
  • the first coil 4a dives tei lweise in the first and the second magnetic field.
  • the sixth coil 4b partially dips into the third and fourth magnetic fields.
  • the second coil line 26 has a seventh coil 26e and an eighth coil 26f.
  • the seventh and eighth coils 26e and 26f are disposed opposite to each other with respect to the focusing lens 1 2.
  • the seventh coil 26e at least partially immersed in the second and the fourth magnetic field.
  • the eighth coil 26f at least partially enters the first and third magnetic fields.
  • FIG. 9 shows a scanning microscope which, as the scanning unit 3 1, has the device for scanning an object, in particular a sample 34, shown in the preceding FIG.
  • the scanning microscope has a light source 29, which generates the illumination light beam 1 1 9.
  • the illumination light beam 19 is collimated and is directed to the focusing optics 1 2 via a beam splitter 30.
  • the focusing optics 12 is completely over-illuminated, so that the illumination light beam 1 passes through the focusing optics 12 in the same direction for all grid positions.
  • the carrier body 1 0 serves as a diaphragm or mask.
  • the focusing optics 1 2 directs a focused illumination light beam 32 onto the sample 34, which is located on a slide 36.
  • the first and the sixth coil 4a, 4b of the first coil line 4 are mounted on the carrier body 10 so that they surround the edge of a respective recess 27 of the carrier body 1 0.
  • the first magnetic field arrangement 6 and a second magnetic field arrangement 33 which comprises the upper and lower second magnetic elements, are provided with a Housing of the scanning unit 31, which may also be referred to as an apparatus for scanning an object, integrally formed.
  • a detection light beam 44 emanating from the sample 34 is directed via the beam splitter 30 onto a detection lens 46 which directs the detection light beam 34 onto a detector 50 via a detection aperture.
  • the detection light beam 44 is produced, inter alia, by fluorescence effects in the sample 34, for example due to Raman effects and in particular non-linear Raman effects.
  • the same methods are used as in the case of the conventional con fi dence im ik roscopy.
  • Microscopy methods in which the device according to the invention can be used or the effects which are to be observed are, for example, SR S (Stimulated Raman Strain), FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging), SHG (Second Harmony Generation), FR AP (Fluorescence Recovery After Photobleaching) , FR ET (fluorescence resonance energy transfer) and FCS (fluorescence correlation spectroscopy).
  • SR S Stimulated Raman Strain
  • FLIM Fluorescence Lifetime Imaging
  • SHG Second Harmony Generation
  • FR AP Fluorescence Recovery After Photobleaching
  • FR ET fluorescence resonance energy transfer
  • FCS fluorescence correlation spectroscopy
  • FIG. 10 shows an embodiment of the scanning microscope according to FIG. 9, in which the scanning unit 3 1 is movably mounted via vertical spring elements 68 perpendicular to the plane in which the carrier body 10 is movably mounted.
  • the scanning microscope comprises a third magnetic field array 60 which is connected to a housing of the scanning microscope.
  • the third magnetic field fc 1 dnord nu ng cooperates via a vertical coil 62, which is coupled to a vertical carrier body 64, in order to depend on a flow of current through the vertical coil 62, the solid scanning unit 3 1 in the direction perpendicular to the slide 36 move.
  • the focal point 23 can be displaced within the object in the z-direction. This does not allow only a flat area, but optically scan a whole volume. Alternatively, the sample can also be moved in the z direction.
  • Figure 1 1 shows a detailed view of the carrier body 10 as a plan view.
  • the focusing optics 1 2, the recesses 27 and the first and the second coil 26 a, 26 b can be seen.
  • the carrier body has two recesses 92.
  • the recesses 92 are part of a simple position sensor, which is shown in Figure 1 2.
  • Figure 12 shows the carrier body 10 with recesses 92 in the carrier body 10.
  • a diffuser 94 is arranged between a light source 95 of the position sensor and the carrier body 1 0 .
  • a light detector 96 is arranged with four different photosensitive areas.
  • the light of the light source 95 of the position sensor projects a projection of the light over the recess 92 onto the light detector 96.
  • the position of the carrier body 110 can be determined.
  • an actual position of the carrier body 10 can be adjusted by a control loop particularly precise to a desired position.
  • the light detector 96 may be, for example, a 4-quadrant diode position sensitive silicon detector (PSD).
  • the position sensor may also include a capacitive, inductive or magnetoresistance (AMR / GMR) sensor.
  • AMR / GMR capacitive, inductive or magnetoresistance
  • the invention is not limited to the specified embodiments.
  • any bobbin and mesh design capable of moving the support body in the plane is conceivable.
  • a separate coil line can be provided for each of the coils, as a result of which the carrier body can be deflected even more precisely or even rotated, for example, to compensate for an undesired rotation.
  • permanent magnets can also be used to generate the magnetic fields.
  • the focusing optics 12 need not be over-lit. It can also be provided more light sources.
  • An immersion medium may be provided between the focusing optics 12 and the sample 34, in particular an internal immersion medium within the scanning unit and / or an external immersion medium outside the scanning unit.
  • the focusing optics 12 may comprise an inwardly curved lens viewed from the sample 34.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Scannen eines Objekts hat einen Trägerkörper (10) und einen ersten elektromagnetischen Antrieb (2). Der Trägerkörper (10) ist in einer Ebene beweglich gelagert und hält ein optisches Element (12), das einen Beleuchtungslichtstrahl (19) auf eine zu der Ebene parallele erste Objektebene des Objekts fokussiert. Der erste elektromagnetische Antrieb (2) bewegt den Trägerkörper (10) mit dem optischen Element (12) und einen Fokusbereich (23) des Beleuchtungslichtstrahls (19) innerhalb der ersten Objektebene.

Description

Vorrichtung zum Scannen eines Objekts, Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung und Scanmikroskop
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Scannen eines Objekts. Die Vorrichtung hat einen Trägerkörper und einen ersten elektromagnetischen Antrieb. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Scannen eines Objekts und ein Scanmikroskop.
Ein Scanmikroskop zum Untersuchen eines Objekts, insbesondere einer Probe, hat grundsätzlich mindestens eine Lichtquelle, die einen Beleuchtungslichtstrahl erzeugt. Der Beleuchtungslichtstrahl, wird mit Hilfe einer Scaneinheit abgelenkt und nachfolgend mit H ilfe einer Fokussieroptik auf das Objekt fokussiert. Die Scaneinheit weist bei bekannten Scanmikroskopen zwei oder mehr Spiegel auf, die mit Hilfe von den Spiegeln zugeordneten Stellelementen verstellt werden können. Das Verstellen der Spiegel bewirkt, dass ein Fokusbereich, der beispielsweise punkt- oder linienförmig sein kann, auf oder in dem Objekt verschoben wird. Vorzugsweise wird beim Scannen des Objekts der Fokusbereich so innerhalb eines Scanfeldes verschoben, dass das gesamte Scanfeld optisch abgetastet werden kann. V on dem Objekt ausgehende Detektionsstrahlen, die beispielsweise durch Fluoreszenzeffekte in dem beleuchteten Bereich des Objekts entstehen, können dann auf eine Detektoreinheit gelenkt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Scannen eines Objekts, ein V erfahren zum Betreiben der Vorrichtung und ein Scanmikroskop zu schaffen, die auf kostengünstige Weise ermöglichen, ein Objekt zu scannen und so optisch abzutasten.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Trägerkörper in einer Ebene bewegl ich gelagert ist und ein optisches Element hält, das einen Beleuchtungslichtstrahl auf eine zu der Ebene parallele erste Objektebene des Objekts fokussiert. Der erste elektromagnetische Antrieb bewegt den Trägerkörper mit dem optischen Element und innerhalb der ersten Objektebene einen Fokusbereich des Beleuchtungslichtstrahls. Dabei wird der Trägerkörper mit dem optischen Element quer zu einer Mittelachse des Beleuchtungslichtstrahls in einer Referenzposition des Beleuchtungslichtstrahls bewegt.
Vorzugsweise erfolgt das Bewegen des Trägerkörpers mit dem optischen Element und damit des Fokusbereiches in zwei unterschiedliche Richtungen innerhalb der Ebene. Dies dient zum Abscannen eines vorgegebenen Scanfeldes auf oder innerhalb des Objekts. Bei dem Objekt handelt es sich vorzugsweise um eine Probe, insbesondere um eine Gewebeprobe. Die Referenzposition des Beleuchtungslichtstrahls ist eine beliebige fest vorgegebene Position des Beleuchtungslichtstrahls. Falls beispielsweise der B e 1 euchtungs 1 i ch tstra h 1 selbst beweglich ist, beispielsweise indem er über eine zumindest teilweise bewegliche optisch leitende Faser auf das optische Element gerichtet wird, so ist die Referenzposition des Beleuchtungslichtstrahls durch eine Referenzposition des beweglichen Teils der optisch leitenden Faser vorgegeben. Alternativ dazu kann das optische Element die optisch leitende Faser sein und die Bewegung des Beleuchtungslichtstrahls ermögl ichen. Die Referenzposition ist dann durch eine Referenzposition des Trägerkörpers vorgegeben, beispielsweise die Position, die der Trägerkörper in unbestromten Zustand der Aktoranordnung einnimmt.
Eine besonders präzise Aufhängung des Trägerkörpers wird bei einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe einer Paral lel- F e d e r a n o r d n u n g erzielt. Die Para 11 el -Federanord n im g umfasst beispielsweise zwei oder mehr parallele Federgelenke. Eines oder mehrere der Parallel-Federgelenke können als Stromzufuhrleitung für den elektromagnetischen Antrieb verwendet werden. Dadurch kann auf gesonderte Kabel für die Stromzufuhr verzichtet werden. Ferner können die Parallel-Federgelenke für eine Biegebeanspruchung in zwei unterschiedliche Richtungen zwei unterschiedliche Federkonstanten aufweisen, so dass das System aus Trägerkörper und P ara 11 e 1 - Fed e rg e 1 en k en in unterschiedliche Bewegungsrichtungen unterschiedliche Eigenfrequenzen hat. Dadurch kann das System in beide Richtungen unabhängig voneinander zu resonanten Schwingungen angeregt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Trägerkörper eine Leiterplatte oder ist aus dieser gebildet, wobei zumindest eine Antriebskom- ponente des ersten elektromagnetischen Antriebs auf der Leiterplatte ausgebildet ist. Somit erfüllt auch der Trägerkörper eine Doppelfunktion gemäß der der Trägerkörper das optische Element trägt und gleichzeitig eine Basis für die Antriebskomponenten bildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste elektromagnetische Antrieb als erste Antriebskomponente eine Spulenanord- nung und als zweite Antriebskomponente eine Magnet f e 1 d a n o r d n u n g , die zumindest ein Magnetfeld erzeugt. Die Spulenanordnung oder die Magnetfeldanordnung sind fest mit dem Trägerkörper verbunden, wobei diejenige der beiden Antriebskomponenten, die nicht mit dem Trägerkörper verbunden ist, ortsfest angeordnet ist. Die Magnetfeldanordnung kann eine oder mehrere Magnetelemente, die das Magnetfeld erzeugen, aufweisen. Bei den Magnetelementen kann es sich um Spulenleitungen, die zu einer oder mehreren Spulen gewickelt sind, und/oder um Permanentmagneten handeln.
Eine aktuelle Position des Trägerkörpers kann einfach und präzise jederzeit mit H i lfe eines Positionssensors ermittelt werden, der die Position des Trägerkörpers erfasst.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Scanmikroskop, das eine Lichtquelle und die Vorrichtung zum Scannen des Objekts umfasst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste A u s f ü h r u n g form eines elektromagnetischen Antriebs in einem ersten Betriebszustand,
Figur 2 die erste Aus führungs form des elektromagnetischen Antriebs in einem zweiten Betriebszustand, Figur 3 eine zweite Ausführungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs in dem ersten Betriebszustand,
Figur 4 die zweite Ausfuhrungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs in dem zweiten Betriebszustand,
Figur 5 eine Vorrichtung zum Scannen eines Objekts. Figur 6 eine Draufsicht auf eine dritte Ausfuhrungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs,
Figur 7 eine Draufsicht auf eine vierte Ausfuhrungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs,
Figur 8 eine Draufsicht auf eine fünfte Ausfuhrungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs,
Figur 9 eine erste Ausfuhrungsform eines Scanmikroskops,
Figur 10 eine zweite Ausfuhrungsform des Scanmikroskops,
Figur 11 eine Draufsicht auf einen Trägerkörper der Vorrichtung zum Scannen des Objekts, und Figur 12 eine Darstellung des Funktionsprinzips eines Positionssensors.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines ersten elektromagnetischen Antriebs 2 in einem ersten Betriebszustand. Der erste elektromagnetische Antrieb 2 hat eine Spulenanordnung 3 und eine Mag n e t f e 1 d a n Ordnung 6 und kann auch als Aktoranordnung bezeichnet werden. Die Spulenanordnung 3 umfasst eine erste Spulenleitung 4. Die Magnetfeldanordnung 6 umfasst ein oberes erstes Magnetfeldelement 6a und ein unteres erstes Magnetfeldelement 6b. Die erste Spulenleitung 4 ist fest mit einem Trägerkörper 1 0 gekoppelt, der eine Fokussieroptik 12 trägt und der über ein erstes Federelement 5 und ein zweites Element 7 an einer Halterung 1 aufgehängt ist. Die beiden Federelemente 5, 7 sind Parallel- F ede r g e 1 enke und Bestandteil einer Parallel-Federanordnung, mit deren Hilfe der Trägerkörper 10 und die damit verbundene Fokussieroptik 1 2 in einer Ebene beweglich gelagert sind. Mindestens eines der beiden Federelemente 5, 7 wird als Stromzufuhrleitung für die Spulenanordnung 3 verwendet.
Die Magnetfeldanordnung 6 erzeugt ein erstes Magnetfeld, dessen Magnetfeldl inien 14 in der Figur 1 von oben nach unten zeigen. In dem ersten Betriebszustand ist der Stromfluss in der ersten Spulenleitung 4 entgegen dem Uhrzeigersi nn gerichtet. Dies bewirkt eine erste Kraft auf die Spulenlei tung 4 und damit auf den Trägerkörper 1 0 und die Fokussieroptik 12. Die erste Kraft drückt den Trägerkörper 10 gemäß einem ersten Kraftvektor 16 aus dem Magnetfeld heraus. Die erste Kraft entsteht aufgrund der Lorentzkraft, die auf die sich bewegenden Ladungsträger in der ersten Spulenleitung 4 wirkt .
Figur 2 zeigt die gleiche Ausführungsform des ersten e 1 ektr o ma gn et i s chen Antriebs 2 wie Figur 1 , wobei sich der Antrieb lediglich in einem zweiten Betriebszustand befindet, in dem der Stromfluss durch die erste Spulenleitung 4 verglichen mit dem ersten Betriebszustand entgegengesetzt und zwar gemäß dem Uhrzeigersinn erfolgt. In diesem zweiten Betriebszustand wird die Spulenanordnung 3 und somit der Trägerkörper 10 mit der Fokussieroptik 1 2 in Richtung hin zu dem Magnetfeld gezogen. Ferner zeigt Figur 2 einen Querschnitt durch das obere erste und das untere erste Magnetelement 6a, 6b, die in diesem Ausführungsbeispiel eine erste bzw. zweite Magnetspule 1 5, 17 umfassen. Alternativ dazu können in den Magnetelementen Permanentmagneten vorgesehen sein.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des elektromagnetischen Antriebs, bei der die erste Spulenleitung 4 über eine Spulenhalterung 21 ortsfest befestigt ist und bei der die Magnetfeldanordnung 6, insbesondere das obere und untere erste Magnetelement 6a, 6b an dem Trägerkörper 10 befestigt sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel fließt in dem ersten Betriebszustand der Strom in der ersten Spulenleitung 4 entgegen dem Uhrzeigersinn und bewirkt eine Kraft auf die Spulenleitung 4 entsprechend des ersten M a gn et kra f t v ekt ors 1 6. Da die Spulenleitung 4 jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel ortsfest ist, wird die Magnetfeldanordnung 6 zusammen mit dem Trägerkörper 1 0 und der Fokussieroptik 1 2 in Richtung weg von der Spulenhalterung 2 1 gedrückt.
Figur 4 zeigt die zweite Ausführungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs 2 in dem zweiten Betriebszustand, bei dem die Stromrichtung in der ersten Spulenleitung 4 bezogen auf den ersten Betriebszustand entgegengesetzt ist. Dies bewirkt, dass eine Kraft auf die erste Spulenleitung 4 in Richtung hin zu der M agn etfel da nordnung 6 oder von der Magnetfeldanordnung 6 hin zu der ersten Spulenleitung 4 wirkt, wodurch der Trägerkörper 10 mit der Fokussieroptik 12 hin zu der Spulenhalterung 2 1 bewegt wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Magnetelemente 6a, 6b durch Spulen verwirklicht. Alternativ dazu können auch Permanentmagnete vorgesehen sein.
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der zusätzlich zu dem ersten und zweiten Federelement 5, 7 ein drittes Federelement 9 und ein viertes Federelement 1 1 vorgesehen sind. Die Federelemente 5, 7 , 9, 1 1 halten den Trägerkörper 1 0 so, dass dieser zusammen mit der Fokussieroptik 1 2 in einer Ebene beweglich gelagert ist. Bei geringen Auslenkungen des Trägerkörpers 10, welche im Betrieb üblich sind, bewegt sich der Trägerkörper 1 0 derart gering in Richtung senkrecht zu der Ebene, dass diese Bewegung vernachlässigbar ist. Die Federelemente 5, 7, 9, 1 1 sind so ausgebildet, dass sich der Trägerkörper 10 zwar in zwei Richtungen bewegen jedoch nicht verdrehen kann. Zusätzl ich können die Federelemente 5, 7, 9, 10 so ausgebildet sein, dass das Gesamtsystem aus Trägerkörper und Federelementen 5, 7, 9, 1 1 entlang einer ersten Richtung innerhalb der Ebene, beispielsweise der x- Richtung, eine andere Eigenfrequenz hat, als entlang einer zweiten Richtung innerhalb der Ebene, beispielsweise der y-Richtung. Insbesondere können die Federelemente 5, 7, 9, 1 1 bei einer Biegebeanspruchung in zwei unterschiedliche Richtungen je zwei unterschiedliche Federkonstanten haben. So kann die Bewegung in x-Richtung und/oder in y-Richtung resonant erfolgen, wodurch die Scangeschwindigkeit und/oder eine Scanamplitude gegenüber der nicht- resonanten Anregung deutlich erhöht werden kann. Die Frequenzen soll- teil dabei so gewählt werden, dass die entstehenden Lissajou-Figuren das komplette gewünschte Bi ldfeld lückenfrei überstreichen.
Die Halterung 1 hat vorzugsweise eine Ausnehmung 13 über die ein Beleuchtungslichtstrahl 1 9 auf die Fokussieroptik 1 2 gerichtet ist. Die Fokussieroptik 1 2 fokussiert den Beleuchtungslichtstrahl auf einen Fokusbereich, insbesondere auf einen Fokuspunkt 23. Alternativ dazu kann der Beleuchtungslichtstrahl 19 zu einem beliebigen Fokusbereich, beispielsweise einer Fokuslinie fokussiert werden.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf eine dritte Aus führungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs, aus der besonders gut die relative Anordnung der Spulenanordnung 3 und M a g n e t f e 1 d a n Ordnung 6 zueinander erkennbar ist. Insbesondere zeigt Figur 6 zusätzlich zu dem unteren ersten Magnetelement 6b ein unteres zweites Magnetelement 8b, das mit einem entsprechenden oberen zweiten Magnetelement (nicht dargestellt) ein zweites Magnetfeld erzeugt, das parallel zu dem ersten Magnetfeld ist. Die erste Spulenleitung 4 ist zu einer ersten Spule 4a gewickelt. Die Richtung des Magnetfeldes, welches unter anderem mit Hilfe der beiden unteren Magnetelemente 6b, 8b erzeugt wird, ist durch jeweils einen Punkt bzw. ein Kreuz in dem entsprechenden Magnetelement 6b, 8b gekennzeichnet. Die Pfeile entlang der ersten Spulenleitung 4 geben die Richtung an, in der die erste Spule 4a gewickelt ist. Bei einem Stronifluss durch die erste Spulenleitung 4 wird die erste Spule 4a abhängig von der Stromrichtung in der ersten Spule 4a in das erste oder zweite Magnetfeld hinein- oder herausgedrückt.
Figur 7 zeigt eine dritte Aus führungs form des ersten elektromagnetischen Antriebs 2, die eine ewegung des Trägerkörpers 1 0 und damit der Fo- kussieroptik 12 in zwei Richtungen innerhalb einer Ebene ermöglicht. Dazu ist eine zweite Spulenleitung 26 vorgesehen. Die zweite Spulenleitung 26 umfasst eine zweite Spule 26a, eine dritte Spule 26b, eine vierte Spule 26c und eine fünfte Spule 26d. Der Trägerkörper 10 ist durch eine Leiterplatte gebildet, auf der die zweite bis fünfte Spule 26a bis 26d l ithogra- fisch ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch die erste Spulenleitung 4 mit ihrer ersten Spule 4a auf dem Trägerkörper 1 0 ausgebildet.
Die Wicklungen gegenüberliegender Spulen derselben Spulenleitung sind einander entgegengesetzt. Dies bewirkt, dass bei einem Strom flu ss durch beispielsweise die zweite Spulenleitung 26 ausschließlich eine Kraft in einer Richtung auf die Spulen und damit den Trägerkörper 10 und die Fo- kussicroptik 12 wirkt. Abhängig von der Stromrichtung in der zweiten Spulenleitung 26 bewegt sich dann der Trägerkörper 10 mit der Fokus- sieroptik 1 2 in Figur 7 nach oben bzw. nach unten. Uber den Stromfluss durch die erste Spul enleitung 4 kann die Bewegung senkrecht dazu, nämlich in Figur 7 nach rechts und nach links gesteuert werden. Alternativ dazu kann die Bewegung nach oben und unten auch durch Bewegen der Probe 34 umgesetzt werden. Der Rastervorgang kann zeilen- oder spaltenweise erfolgen, aber auch entlang von beliebigen Raumrichtungen, beispielsweise um Vorgänge entlang bestimmter Strukturen besonders schnell darstellen zu können.
Figur 8 zeigt eine v ierte Ausführungsform des ersten elektromagnetischen Antriebs 2 der auch eine Bewegung der Fokussieroptik 12 in zwei Raumrichtungen innerhalb der Ebene ermöglicht. Dazu weist der erste elektromagnetische Antrieb 2 zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten unteren Magnetelement 6b, 8b ein drittes unteres Magnetelement 22b und ein vier- tes unteres Magnetelement 24b auf, die mit entsprechenden, nicht dargestellten oberen dritten und vierten Magnetelementen ein drittes bzw. ein viertes Magnetfeld erzeugen. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Spulenleitung 4 die erste Spule 4a und eine sechste Spule 4b. Die erste und die sechste Spule 4a, 4b sind bezüglich der Fokussieroptik 12 gegenüberliegend angeordnet. Die erste Spule 4a taucht tei lweise in das erste und das zweite Magnetfeld. Die sechste Spule 4b taucht teilweise in das dritte und vierte Magnetfeld ein. Die zweite Spulenleitung 26 weist eine siebte Spule 26e und eine achte Spule 26f auf. Die siebte und die achte Spule 26e und 26 f sind bezüglich der Fokussieroptik 1 2 gegenüberliegend zueinander angeordnet. Die siebte Spule 26e taucht zumindest tei 1- weise in das zweite und das vierte Magnetfeld ein. Die achte Spule 26 f taucht zumindest teilweise in das erste und dritte Magnetfeld ein.
Figur 9 zeigt ein Scanmikroskop, das als Scaneinheit 3 1 die im vorangehenden dargestel lte Vorrichtung zum Scannen eines Objekts, insbesondere einer Probe 34 hat. Das Scanmikroskop hat eine Lichtquelle 29, die den B e 1 e u chtungslichtstrah 1 1 9 erzeugt. Der Beleuchtungslichtstrahl 19 ist kollimiert und wird über einen Strahlteiler 30 auf die Fokussieroptik 1 2 gelenkt. Dabei wird die Fokussieroptik 12 vollständig überleuchtet, damit für alle Rasterpositionen der Beleuchtungslichtstrahl 1 in der gleichen Richtung durch die Fokussieroptik 12 tritt. Dabei dient der Trägerkörper 1 0 als Blende oder Maske. Die Fokussieroptik 1 2 richtet einen fokussier- ten Beleuchtungslichtstrahl 32 auf die Probe 34, die sich auf einem Objektträger 36 befindet . Die erste und die sechste Spule 4a, 4b der ersten Spulenleitung 4 sind so auf dem Trägerkörper 10 angebracht, dass sie den Rand je einer Ausnehmung 27 des Trägerkörpers 1 0 umschließen. Die erste Magnetfeldanordnung 6 und eine zweite Magnetfeklanordnung 33 , die das obere und das untere zweite Magnetelement umfasst, sind mit einem Gehäuse der Scaneinheit 31 , die auch als Vorrichtung zum Scannen eines Objekts bezeichnet werden kann, integral ausgebildet. Ein von der Probe 34 ausgehender Detektionslichtstrahl 44 ist über den Strahlteiler 30 auf eine Detektionslinse 46 gerichtet, die den Detektionslichtstrahl 34 über eine Detektionsblende auf einen Detektor 50 richtet. Der Detektionslichtstrahl 44 entsteht unter anderem aufgrund von Fluoreszenzeffekten in der Probe 34, beispielsweise aufgrund von Raman-Effekten und insbesondere nicht- linearen Raman-Effekten. Für die Zuordnung der Messwerte zu den entsprechenden Pixelpositionen werden dieselben Verfahren wie bei der konventionellen Kon foka Im i k roskopi e angewendet.
Mikroskopieverfahren, bei denen die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar ist, oder dabei auftretende zu beobachtende Effekte sind beispielsweise SR S (Stimulierter Raman-Streung), FL IM (Fluoreszenz Lifetime Imaging), SHG (Second Harmonie Generation ), FR AP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), FR ET (Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer) und FCS (Fluoreszenz-Korrelations- Spektroskopie).
Figur 10 zeigt eine Aus f ü h r u n g s f o r m des Scanmikroskops gemäß Figur 9, bei der die Scaneinheit 3 1 über V ertikalfederelemente 68 senkrecht zu der Ebene beweglich gelagert ist, in der der Trägerkörper 10 beweglich gelagert ist. Insbesondere umfasst das Scanmikroskop bei dieser Ausführungsform eine dritte M agnet feldanord nu ng 60, die mit einem Gehäuse des Scanmikroskops verbunden ist. Die dritte M agnet f c 1 d n o r d nu n g wirkt über eine vertikale Spule 62, die mit einem vertikalen Trägerkörper 64 gekoppelt ist, zusammen, um abhängig von einem Stromfluss durch die vertikale Spule 62 die gesainte Scaneinheit 3 1 in Richtung senkrecht zu dem Objektträger 36 zu bewegen. Dadurch kann der Fokuspunkt 23 innerhalb des Objekts in z-Richtung verschoben werden. Dies ermöglicht nicht nur einen ebenen Bereich, sondern ein ganzes Volumen optisch abzutasten. Alternativ dazu kann auch die Probe in z- Richtung verschoben werden.
Figur 1 1 zeigt eine Detailansicht des Trägerkörpers 10 als Draufsicht. Dabei sind die Fokussieroptik 1 2, die Ausnehmungen 27 und die erste und die zweite Spule 26a, 26b zu erkennen. Zusätzlich weist der Trägerkörper zwei Ausnehmungen 92 auf. Die Ausnehmungen 92 sind Teil eines einfachen Positionssensors, der in Figur 1 2 gezeigt ist.
Figur 12 zeigt den Trägerkörper 10 mit Ausnehmungen 92 im Trägerkörper 10. Zwischen einer Lichtquelle 95 des Positionssensors und dem Trägerkörper 1 0 ist eine Streuscheibe 94 angeordnet. Jenseits des Trägerkörpers 10 ist ein Lichtdetektor 96 mit vier unterschiedlichen lichtempfindlichen Bereichen angeordnet. Das Licht der Lichtquelle 95 des Positionssensors wirft eine Projektion des Lichts über die Ausnehmung 92 auf den Lichtdetektor 96. Abhängig von der Position der Projektion kann die Position des Trägerkörpers 1 0 ermittelt werden. So kann eine Ist-Position des Trägerkörpers 10 über eine Regelschleife besonders präzise an eine Soll- Position angeglichen werden. Der Lichtdetektor 96 kann beispielsweise ein positionsempfindlicher Silizium-Detektor (PSD) mit 4-Quadranlen- Diode sein. Alternativ dazu kann der Positionssensor auch einen kapazitiven, induktiven oder Magnetowiderstands-Sensor (AMR-/GM R- Sensor) umfassen. Vorzugsweise sind zwei Positionssensoren bezüglich der Position der Fokussieroptik 1 2 symmetrisch angeordnet.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist jegliche Spulen- und M ag net fe 1 dko mb i na tio denkbar, die die Bewegung der Trägerkörpers in der Ebene ermöglicht. Insbesondere kann für jede der Spulen eine eigene Spulenleitung vorgesehen sein, wodurch der Trägerkörper noch präziser ausgelenkt werden kann oder sogar verdreht werden kann, beispielsweise um eine ungewollte V er- drehung auszugleichen. Ferner können zum Erzeugen der Magnetfelder auch Permanentmagneten verwendet werden. Die Fokussieroptik 12 muss nicht überleuchtet sein. Es können auch weitere Lichtquellen vorgesehen sein. Zwischen der Fokussieroptik 12 und der Probe 34 kann ein Immersionsmedium vorgesehen sein, insbesondere ein internes Immersionsmedium innerhalb der Scaneinheit und/oder ein externes Immersionsmedium außerhalb der Scaneinheit. Alternativ oder zusätzlich kann die Fokussieroptik 12 eine von der Probe 34 aus gesehen nach innen gewölbte Linse umfassen.
Bezugszeichenliste
1 Halterung
2 erster elektromagnetischer Antrieb
3 Spulenanordnung
4 erste Spulenleitung
4a erste Spule
4b sechste Spule
5 erstes Federelement
6 erste Magnetfeldanordnung
6a oberes erstes Magnetelement
6b unteres erstes Magnetelement
7 zweites Federelement
8b unteres zweites Magnetelement
9 drittes Federelement
10 Trägerkörper
11 viertes Federelement
12 Fokussieroptik
13 Ausnehmung Halterung
14 Magnetfeldlinien
15 erste Magnetspule
16 erster Kraftvektor
17 zweite Magnetspule
18 zweiter Kraftvektor
19 Beleuchtungslichtstrahl
20 Scan-Mikroskop
21 Spulenhalterung
22b unteres drittes Magnetelement 23 Fokuspunkt 24b unteres viertes Magnetelement 26 zweite Spulenleitung
26a zweite Spule
26b dritte Spule
26c vierte Spule
26d fünfte Spule
26e siebte Spule
26f achte Spule
27 Ausnehmung Trägerköper
30 Strahlteiler
31 Scaneinheit
32 fokussierter Beleuchtungslichtstrahl 33 zweite Magnetfeldanordnung 34 Probe
36 Objektträger
44 Detektionslichtstrahl
46 Detektionslinse
48 Detektionsblende
50 Detektor
59 zweiter elektromagnetischer Antrieb 60 dritte Magnetfeldanordnung
62 vertikale Spule
64 vertikaler Trägerkörper
68 Vertikalfederelement
92 Ausnehmung im Trägerkörper 94 Streuscheibe
95 Lichtquelle Positionssensor
96 Lichtdetektor

Claims

Patentansprüche:
1 . Vorrichtung zum Scannen eines Objekts,
mit einem Trägerkörper (10), der in einer Ebene bewegl ich gelagert ist und ein optisches Element ( 1 2) hält, das einen Beleuchtungslichtstrahl ( 1 9) auf eine zu der Ebene parallele erste Objektebene des Objekts fokus- siert,
und mit einem ersten e lekt ro m a gn et i s c h e n Antrieb (2 ), der den Trägerkörper (10) mit dem optischen Element ( 12) quer zu einer Mittelachse des Beleuchtungslichtstrahls (19) in einer Referenzposition des Beleuchtungslichtstrahls ( 1 9) bewegt und einen Fokusbereich des Beleuchtungslichtstrahls ( 19) innerhalb der ersten Objektebene bewegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der der Trägerkörper (10) mit Hilfe einer Parallel-Federanordnung parallel zu der Ebene beweglich gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Parallel-Federanordnung zwei oder mehr Parallel-Federgelenke (5, 7, 9, 1 1) umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der eines oder mehrere der Parallel- Federgelenke (5, 7, 9, 1 1) Stromzufuhrleitungen für den elektromagnetischen Antrieb (2) bilden.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Trägerkörper (10) eine Leiterplatte umfasst, auf der zumindest eine Antriebskomponente des ersten elektromagnetischen Antriebs (2) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der erste elektromagnetische Antrieb (2) als erste Antriebskomponente eine Spulenanordnung (3) und als zweite Antriebskomponente eine Magnetfeldanordnung (6) umfasst, die zumindest ein Magnetfeld erzeugt, wobei die Spulenanordnung (3) oder die Magnetfeldanordnung (6) fest mit dem Trägerkörper (10) verbunden ist und wobei diejenige der beiden Antriebskomponenten, die nicht mit dem Trägerkörper (10) verbunden ist, ortsfest angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Magnetfeldanordnung (6) eine erste Magnet f e 1 d v o rri c 11 tu n g (6a, 6b), die ein erstes Magnetfeld erzeugt, und eine zweite Magnetfeldvorrichtung (8a, 8b) umfasst, die einen vorgegebenen Abstand zu der ersten Magnetfeldvorrichtung hat und die ein zweites Magnetfeld erzeugt, das dem ersten Magnetfeld entgegengerichtet ist,
und bei der die Spulenanordnung (3) eine erste Spulenleitung (4) mit einer ersten Spule (4a) umfasst, deren Zentruni zwischen den beiden Magnet- feldvorrichtungen (6a, 6b, 8a, 8b) liegt und die teilweise in das erste Magnetfeld und teilweise in das zweite Magnetfeld ragt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Spulenanordnung (3) eine zweite Spulenleitung (26) mit einer zweiten Spule ( 26a), einer dritten Spule (26b), einer vierten Spule (26c ) und einer fünften Spule (26d) umfasst, von denen je zwei mit gleichem Drehsinn und je zwei mit entgegen gesetztem Drehsinn gewickelt sind, wobei zwei der Spulen ( 26a, 26c) mit Wicklungen mit gleichem Drehsinn auf der gleichen Seite der beiden Magnetfelder angeordnet sind und eine dieser Spulen (26c) teilweise in das erste Magnetfeld ragt und die andere Spule (26a ) teilweise in das zweite Magnetfeld ragt. und wobei die beiden anderen Spulen (26b, 26d) auf der anderen Seite der beiden Magnetfelder angeordnet sind und eine dieser Spulen (26d) in das erste Magnetfeld ragt und die andere Spule (26b) in das zweite Magnetfeld ragt,
und wobei keine der zweiten bis fünften Spule (26a, 26b, 26c, 26d) auf der Seite der Magnetfelder angeordnet ist, auf der die erste S ule (4a) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Magnetfeldanordnung (6) eine dritte Magnetfeldvorrichtung (22b), die ein drittes Magnetfeld erzeugt, das dem ersten Magnetfeld entgegengesetzt ist, und eine vierte M a g net fe 1 d v orri c h t u ng (24b) umfasst, die ein viertes Magnetfeld erzeugt, das dem zweiten Magnetfeld entgegengesetzt ist, wobei die vier Magnetfeldvorrichtungen (6b, 8b, 22b, 24b) an Eckpunkten eines Rechtecks angeordnet sind und wobei jede der Magnetfeldvorrichtungen (6b, 8b, 22b, 24b) entlang des Rechtecks von einer Magnetfeldvorrichtung (6b, 8b, 22b, 24b) mit entgegen gesetztem Magnetfeld benachbart ist,
bei der die erste Spulenleitung (4) eine sechste Spule (4b) umfasst, die mit entgegen gesetztem Drehsinn zu der ersten Spule (4a) gewickelt ist, deren Zentrum zwischen der dritten und der vierten Magnetfeldvorrichtung (22b, 24b) liegt und die teilweise in das dritte und teilweise in das vierte Magnetfeld ragt,
und bei der die Spulenanordnung (3) eine zweite Spulenleitung (26) umfasst, die eine siebte Spule (26f) und eine achte Spule (26e) hat, die zueinander mit entgegen gesetztem Drehsinn gewickelt sind, wobei das Zentrum der siebten Spule (26f) zwischen der ersten und der dritten Magnetfeldvorrichtung (6b, 22b ) liegt und die siebte Spule (26f) in die erste und die dritte Magnetfeldvorrichtung (6b, 22b) ragt und wobei das Zentrum der achten Spule (26e) zwischen der zweiten und der vierten Magnetfeld- Vorrichtung (8b, 24b) liegt und die achte Spule (26e) in die zweite und die vierte Magnetfeldvorrichtung ( 8b, 24b) ragt.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zum Erfassen der Position des Trägerkörpers (10) und damit des optischen Elements (12) einen Positionssensor umfasst.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 1 0, bei der der Positionssensor eine Ausnehmung (92) in dem Trägerkörper (10), eine Lichtquelle (95) und eine Lichtdetektor (96) umfasst, wobei das Licht der Lichtquelle (95) durch die Ausnehmung (92) auf den Lichtdetektor (96) fällt und wobei sich die Projektion des Lichts auf dem Lichtdetektor (96) durch Bewegen des Tragekörpers (10) entsprechend bewegt, wodurch die aktuelle Position des Trä- gerkörpers (10) feststellbar ist.
1 2. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Trägerkörper (10) senkrecht zu der Ebene beweglich gelagert ist und die einen zweiten e 1 e k t r oma g n et i s c h en Antrieb (59) umfasst, der den Trägerkörper (10) senkrecht zu der Ebene bewegt, so dass der Fokuspunkt des Beleuchtungslichtstrahls ( 1 9) innerhalb einer zweiten Objektebene, die einen vorgegebenen Abstand zu der ersten Objektebene hat, parallel zu der Ebene bewegbar ist.
1 3. Scan-Mikroskop, das eine Lichtquel le (22), die den Beleuchtungslichtstrahl (19) erzeugt, und die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst, die den Beleuchtungslichtstrahl (19) auf unterschiedliche Objektpunkte in der ersten oder zweiten Objektebene fokussiert.
14. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Scannen eines Objekts, bei dem ein erster elektromagnetischer Antrieb (3) der Vorrichtung so angesteuert wird, dass ein mit einer Antriebskomponente des elektromagnetischen Antriebs (3) verbundener Trägerkörper (10) der Vorrichtung, der ein optisches Element ( 1 2) hält, das einen B e 1 e u c h tu ngs 1 i cht - strahl ( 1 9) auf einen Fokusbereich einer Objektebene fokussiert, parallel zu der Objektebene bewegt wird und dass so der Fokusbereich des Beleuchtungslichtstrahl ( 1 9) innerhalb der Objektebene bewegt wird.
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