WO2016173663A1 - Emissionsmessgerät mit konfigurierbarer spektraler filterung und messverfahren - Google Patents

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WO2016173663A1
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radiation
measuring device
spectral
micromirror
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PCT/EP2015/059517
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Alexander Michael Gigler
Harry Hedler
Remigiusz Pastusiak
Anton Schick
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to an emission measuring device having a sample area, a lighting unit for irradiating a sample which can be positioned in the sample area, and a detection unit for detecting the radiation emitted by the sample with a radiation detector. Furthermore, the invention relates to a method for measuring the light emission of a sample with such an emission measuring device.
  • emission measuring devices are frequently used either as emission spectrometers or emission microscopes.
  • a broadband light source is typically used to irradiate a sample, wherein the radiation spectrum of the light source overlaps with at least one absorption band of the sample.
  • absorption of light a compared to the absorption wavelength spectrally strigobe ⁇ ne emission is excited in the sample, which can then be detected in a wavelength depending on a detection unit under decomposition into their spectral components.
  • Such an emission may, for example, be fluorescence emission or phosphorescence emission.
  • the Raman scattering of a sample or multi-photon processes can be analyzed with an emission spectrometer in a similar manner to ⁇ .
  • Raman scattering spectral shifts occur in both longer and shorter wavelength regions.
  • the shorter-wavelength portions of the exciting radiation relative to the emission bands are typically filtered out by optical absorption filters.
  • optical absorption filters In many Gerä ⁇ th such absorption filter can variably introduced into the optical beam path and to be exchanged for different modes against each other ⁇ .
  • the exciting radiation In order to stimulate light emission to be measured of the sample ge possible ⁇ aims, it is also advantageous if the exciting radiation as much as possible overlaps with the Absorp ⁇ tion bands of the sample. Additional spectral compo ⁇ components in the excitation light beam thereby act disturbing for the measurement, given that the desired spectral components of the excitation beam that can cover to be measured emission.
  • Spectrometers in a similar manner as in the above-described issuing a sample having a short-wave illumination unit is excited for emission at the emission microscopy, and the light emitted from the sample radiation is it ⁇ out so imaged on an image plane that a spatial distribution of emission in the different areas of the sample is visualized.
  • an emission microscope instead of a wavelength-dependent measurement of the emission spectrum, as in the case of an emission spectrometer, an emission microscope thus achieves spatial imaging of the emission centers.
  • an emission microscope Especially Widely used here is the imaging of fluorescent areas by a fluorescence microscope.
  • the two methods of emission spectroscopy and emission microscopy can in principle also be combined with one another.
  • a disadvantage of the emission spectrometers and emission micro ⁇ microscopes according to the prior art is that macroscopic opti- cal components moved for an adapted to the excitation radiation and the sample to be measured filtering the radiation to be detected (in the form of the spectrally selective filter) and / or against each other need to be replaced.
  • Another disadvantage lies in the similarly complex filtering of the excitation radiation.
  • the replacement of these optical components requires a constant, relatively complicated conversion of the measuring device depending on the sample to be analyzed or the spectroscopic problem. On the one hand, this can entail a readjustment of the remaining optical components after each conversion, in order nevertheless to achieve a high measuring quality.
  • the space required in the measuring device for the different, for the different configurations, alternatively or combined in the beam path to be introduced optical filter is a total of relatively high.
  • Another disadvantage of these known emission measuring devices is that adaptation and optimization of the macroscopic optical components to a given measuring task by costly testing and replacement of the existing components in their different possible combinations must be made. Therefore, an optimization and adjustment of the various combinations of different radiation sources, absorption filters and other optical components requires a costly and time-consuming AusPro ⁇ bieren to finally reach to ER- an optimized configuration.
  • This can, for example, a certain Configurati ⁇ on onsaku of one or more absorption filters in the Detekti-, a respective configuration of one or more absorption filters in the illumination unit and / or a configuration of one or more radiation sources in the lighting unit.
  • a per se known emission measuring device with a spectral filtering with macroscopic optical components by means of an emission measuring device which is as simple as possible to set to a desired spectral filtering.
  • the object of the invention is therefore to provide an emission measuring device which overcomes the disadvantages mentioned.
  • ⁇ sondere is to be provided, which in terms of apparatus easier, space-saving built more easily adaptable and / or is more universally applicable, an emission measuring device.
  • Another object is to provide a method of measuring light emission with these advantages.
  • the emissivity measuring device has a Probenbe ⁇ rich, an illumination unit for irradiating a ⁇ ben Scheme positionable in each sample with an excitation beam and a detection unit for detecting the emitted radiation from the sample with a radiation detector.
  • the detection unit comprises doing a in the beam direction according to the sample area arranged first dispersive Ele ⁇ ment for the separation of the emitted radiation into its spectral components, a valve disposed in the beam direction according to the first discontinuous dispersive element first micromirror array to Se ⁇ lesson of individual spectral components and in the beam direction Radiation detector arranged after the first micromirror field.
  • the local optical beam direction in the emission measuring device should be understood as meaning the beam direction mentioned, regardless of whether the spatial orientation of the beam path changes during the beam path.
  • An essential advantage of the emission measuring device is that by selecting the spectral components by means of the first micromirror field in the detection unit, one adapted to the composition of the excitation beam and / or the question of the measurement
  • spectral absorption ⁇ be selected filters are needed in the beam path. Rather, a spectral filtering can take place within the detection unit, without having to move macroscopic optical components for this purpose. Instead of pushing in and pushing out the optical filters known in the prior art, a spectral selection can be made much simpler, more space-saving, more automated and also more precise over the first micromirror field.
  • the radiation emitted from the sample area first passes in the detection unit to the first dispersive element, by which it is spatially separated into its various spectral components.
  • the first dispersive element changes the direction and / or spatial position of the corresponding to the individual ⁇ NEN spectral components sub-beams and hence the radiation fans out spatially.
  • the radiation reaches the first micromirror field, which makes it possible to select the various spectral components as a result of the position of the individual mirrors.
  • the dispersive elements of the present invention may be generally configured, for example, as an optical prism or as an optical grating.
  • the first micromirror array for example, a PERIODIC ⁇ ge arranging a plurality of small optical mirrors.
  • micromirrors can be automatically controlled by a digital control unit, wherein the mirrors are tilted between two predetermined orientations which respectively correspond to an "ON" and an "OFF” state, ie an activated and a non-activated state.
  • Such micromirrors are commercially available from the company Texas Instruments and are offered under the brand name "DLP" (for digital light processing) .They have been mainly used for digital image and video projection
  • DLP digital light processing
  • a spectral component ie a small subregion of the wavelength spectrum of the emitted radiation
  • a radiation detector can be detected, which can then be detected, for example, for different partial beams individually and in succession, concurrently next to
  • the non-selected partial beams of the remaining micromirrors are deflected in a different direction, so that they are coupled out of the beam to be detected. Due to the selection achieved in this way, a very precise adaptation to the spectral properties of the excitation beam, the sample and the respective given measurement task can be made possible. In particular, it is particularly easy to distinguish between different configurations for different types of measurements are switched.
  • the short-wave spectral components of the excitation beam can therefore be filtered out or at least attenuated before detection from the radiation incident in the detection unit by deselection of the corresponding micromirrors.
  • the game as emitted by the sample at ⁇ by fluorescence or phosphorescence radiation is typically secondary excitation ⁇ beam shifted from the to longer wavelengths of light.
  • ⁇ beam shifted from the to longer wavelengths of light.
  • ⁇ Depending pass from the arrangement of the detection unit relative to the sample and to the beam path of the excitation beam depending ⁇ but also additionally reflected and / or scattered and so-with spectrally shifted radiation components of Anre ⁇ supply light beam in the detection unit.
  • the described switching between different settings for the spectral filtering in the detection unit also provides the possibility of reproducing the optical properties of an emission measuring device constructed according to the prior art with a filtering by one or more optical absorption filters.
  • the Simula ⁇ tion thus optimizing the components of a conventional loan emission measuring device can be made possible with the inventive emission meter.
  • an emission measuring device In the method according to the invention for measuring light emission, an emission measuring device according to the invention is used.
  • the method is characterized by the spectral selection of the radiation emitted by the sample by activating and / or deactivating the individual micromirrors of the first micromirror field of the detection unit.
  • the advantages of the method according to the invention are analogous to the above-described advantages of the emission measuring device according to the invention.
  • the detection unit may fail under ⁇ differently, depending on whether it is in the emission measuring an emission spectrometer or a device for mapping emission patterns, that is, for example, an emission microscope.
  • the detection unit is designed for the spectrally resolved measurement of the emission intensity.
  • the be ⁇ already can through the first dispersive element disassembled sectionstrah ⁇ len of the emission radiation after their selection by the array of micromirrors in their spectral components remain fanned out and are so directed onto the image plane of a Strahlungsdetek ⁇ tors.
  • the radiation detector can be, for example, a one-dimensional or saudimen ⁇ dimensional detector array act by which the sub-beams of different spectral components can be measured simultaneously.
  • a second dispersive element can Ele ⁇ in the detection unit in the beam path between the first and Mikrospie- gelfeld radiation detector be located. This second dispersive element then serves to combine the selected spectral components in a common filtered emission beam. This filtered emission beam can then be directed to the so Strahlungsde ⁇ Tektor that a spatial image of the emit generating sample is generated.
  • the Strah ⁇ lung detector may comprise a one or two dimensional pixelated sensor field, on the image plane, the sample is sauce ⁇ det.
  • the image of the sample may also be ex halftoning are sequentially on a single detector channel till ⁇ forms.
  • the detection unit may be additionally provided with a magnifying optical system, whereby the emission measuring device can be used as the emission microscope, in particular as Fluo ⁇ reszenzmikroskop.
  • the emission meter can be as well designed as ⁇ emission spectrometer as well as emission imager simultaneously. This is possible, for example, in that the partial beams leaving the first micromirror field remain fanned out in one spatial direction in accordance with their wavelength, but in the other spatial direction are directed onto an image plane of the detector such that information about the starting location of the emission radiation is retained in this direction.
  • the radiation detector can expediently have a two-dimensional sensor field.
  • the detection unit can have one or more focusing units .
  • These focusing units may each comprise at least one focusing lens and / or a concave mirror.
  • a focusing unit can be arranged optically between the sample area and the first dispersive element in order to achieve a bundling of the individual partial beams corresponding to the spectral components on the various associated areas of the first micromirror field. This focus allows a more precise spectral ⁇ spectral selection.
  • An additionally arranged between the first micro mirror field and the radiation detector focusing unit advantageously allows bundling of the typically di ⁇ vergent the first micro-mirror field leaving beam in the direction of an image plane of the radiation detector.
  • the detection unit can additionally be provided with one or more optical stops.
  • the detection unit may for example comprise an optical shutter in the beam path in front of the ers ⁇ th dispersive element, preferably a gap.
  • the radiation detector may advantageously comprise a one or saudi- dimensional pixelated sensor array to measure the Strah ⁇ lung spectrally and / or spatially resolved.
  • This may be, for example, a CCD field, a PIN diode field or a CMOS sensor.
  • the lighting unit may advantageously a radiation in the form ⁇ le, a in the beam direction of the radiation source angeord ⁇ scribed third dispersive element for separation of the radiation into its spectral components, a valve disposed in the beam direction according to the third dispersive element second micro mirror array for the selection of spectral components and a Having in the beam direction after the second micromirror array arranged fourth dispersive element for combining the selek ⁇ oriented spectral components in a common excitation beam.
  • the illumination unit of the emission measuring device can also advantageously have at least one focusing unit, which is arranged in the beam direction between the radiation source and the third dispersive element. Alternatively or additionally, such a focusing unit may be arranged in the beam path between the fourth dispersive element and the sample area.
  • Such focusing units may comprise, for example, optical lenses, lens systems and / or concave mirrors. So you can, for example, have at least one focusing lens or a focusing mirror.
  • a bundling of the individual partial beams corresponding to the spectral components on the different associated areas of the second micromirror field can be achieved.
  • This focusing allows a more precise spectral selection.
  • An additionally arranged between the fourth dispersive element and sample region sie ⁇ purity advantageously allows divergent fourth dispersive element leaving the beam in a defined, collimated beamaslicht- a bundling of the typical ⁇ example.
  • optical shutters in the illumination unit, advantageously adjacent thereto, in each case either in the beam path before or after.
  • an entrance slit can be arranged downstream of the radiation source-side focusing unit in order to enable a more precise imaging of the beam onto the second micromirror field and thus a more precise assignment of individual columns or rows of the second micromirror field to the respective spectral components.
  • the illumination unit and / or the detection unit can advantageously be free from spectrally selecting optical absorption filters.
  • the emissivity measuring device can be constructed to measure with the help of visual ⁇ Barem light, ultraviolet radiation and / or infrared radiation.
  • the radiation source can thus be a light source, an ultraviolet radiation source and / or an infrared source.
  • it may be at the radiation source is a broadband emitting ⁇ de radiation source, for example a broadband light ⁇ diode or a broadband laser, in particular a QCL or a halogen lamp.
  • the emission measuring device can generally be designed such that radiation emitted by the sample can be coupled into the detection unit with a direction component which opposes the direction of incidence of the excitation beam.
  • the emission measurement can therefore be designed as a measurement of the reverse-directed secondary radiation. This can be achieved, for example, by the arrangement of a beam splitter in the vicinity of the sample region, which separates the optical path of the excitation beam and detection beam from ⁇ today.
  • the emission measuring device may be generally so out ⁇ staltet that emitted by the sample radiation with a direction of incidence of the excitation beam direction corresponding component is coupled into the detection unit.
  • the sample can be arranged geometrically between the excitation beam impinging thereon and the part of the emission beam which can be coupled into the detection unit. It may therefore be an arrangement for measuring the forward emission or transmission.
  • the emission measuring device can be designed to couple emission radiation with a main direction perpendicular to the direction of incidence of the excitation beam.
  • repeated conversion of the emission to a meter per ⁇ wells modified spectral selection in the detection unit can be carried out of the activation state of one or more micro-mirrors of the first micromirror array by a change.
  • Such a repeated conversion can be particularly advantageous in order to allow iterative optimization of the optical components in the detection unit of a conventional emission measuring instrument by simulation with the aid of an iterative adaptation of the spectral filtering.
  • a predetermined spectral composition of the excitation beam can advantageously also be adjusted by activating and / or deactivating its individual micromirrors by means of a second micromirror field arranged in the illumination unit.
  • a setting of the filtering in the lighting unit can be repeated.
  • a repeated change of the emission measuring device to a respectively modified spectral composition of the excitation beam ⁇ the activation state of single ⁇ ner or more micro mirror of the second micro mirror array by a change can take place.
  • the measuring method can be designed such that a conversion of the emission measuring device takes place for a different wavelength range of the emission-exciting radiation and / or a different wavelength range of the emitted radiation without the movement of macroscopic optical components. This may be particularly achieved by the ⁇ that to be adapted to each of the sample spectral filtering not by spectrally selective absorption filter, but done by digitally controlled Mikroaptfeider.
  • the described filtering of the spectral component by the first and / or second micromirror field generally does not have to be binary, as a complete selection or deselection of a given spectral component. Rather, it may be in the spectral filtering in the detection unit
  • the spectral filtering in the detection unit and / or the illumination unit can generally also act as a spectral weighting.
  • Such gray levels in the filtering can be realized in different ways:
  • Particularly advantageous may be a proportionate selection of predetermined spectral components by selecting a predetermined fraction of the micromirrors in one of the respec ⁇ spectral component associated row or column of a two-dimensional first and / or second micromirror field.
  • the spectral components can be so on a two-dimensional micromirror array ge ⁇ deflected by means of the respective upstream dispersive element, that the respective rows or columns of micro ⁇ mirror array of a spectral component, that correspond to a BE ⁇ voted wavelength range.
  • the respective micromirrors of such an approximately monochromatically illuminated row or column need not necessarily have the same activation state.
  • a predetermined subset of the micro Spie ⁇ gel in such a spectral sub-group can be as (read: row or column) to contribute to a selection of the corresponding spectral component.
  • the differently connected micromirrors of such a subgroup can in principle grouped either by activation state or may also be mixed cavities ⁇ Lich.
  • a proportionate selection of a spectral component can also be effected by a rapidly repeated temporal change of the activation state of the individual micromirrors. This time change can take place, and for example, periodically simultaneously for Mik ⁇ roapt a spectral subgroup. The exact proportion of spectral selection is then determined by the ratio between the duration of the activated and deactivated states.
  • micromirrors of the first and / or second micromirror field By adjusting the activation states of micromirrors of the first and / or second micromirror field, it is advantageously possible to simulate optical parameters of a predefined emission measuring device constructed without micromirrors. In this way, either a detection unit and / or a lighting unit of a conventional emission measuring device can thus be modeled, that is simulated and optimized. This can be achieved particularly advantageous ⁇ way, if a proportional selection in terms of Fil ⁇ esterification is made of gray levels, at least for part of the spektra ⁇ len sections. Then any spectral characteristics can be reproduced with the aid of the micromirrors in the detection unit and / or the illumination unit.
  • the spectral Transmis ⁇ sion curves of any optical absorption filter can be modeled.
  • the spectral profiles of different radiation sources for example different LEDs, can be reproduced, and a spectral mixture of the excitation spectra of a plurality of radiation sources can also be simulated and simulated.
  • the measuring method can generally be advantageously a method for the spectrally resolved measurement of the light emission. Alternatively or additionally, it may be a method for mapping a spatial distribution of Act light emission. For example, it may be a method for emission microscopy.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the beam path in an emission measuring device according before ⁇ ferred embodiment represents.
  • the emission measuring device 1 is designed here as a fluorescence spectrometer with which the spectral composition of the fluorescent light emitted by a sample 5 can be measured.
  • the emission ⁇ measuring device 1 comprises a lighting unit 7 and a Detek- tion unit 35, whose components are shown respectively in the parent to ⁇ blocks.
  • the emission measuring device 1 has a sample area 3, in which the sample 5 to be measured can be positioned.
  • the illumination unit 7 serves to provide an excitation beam 25 required for the irradiation of the sample 5.
  • radiation 11 emitted by a radiation source 9 is used, it being possible for this radiation to be visible light, infrared light or even ultraviolet radiation.
  • the emitted radiation 11 is now filtered spectrally via various optical components.
  • this is a micromirror array is also used in the Be ⁇ illumination unit.
  • the Strah ⁇ lung 11 is directed through a focusing unit 13 to a first dispersive element 15 °.
  • the focusing unit 13 is used for focusing the radiation onto the third dispersive element 15. As shown schematically in FIG. 1, this focusing unit 13 can consist, for example, of a plurality of focusing lenses 13a.
  • the radiation 11 is thus directed to the third dispersive element 15, and the light is fanned out by the dispersive element 15 into its spectral Components ⁇ th.
  • Micro-mirror array 17 is arranged.
  • This second micromirror field 17 is a two-dimensional array of digital driving ⁇ cash micro-mirrors that can be switched between two defined states.
  • the mirrors can therefore be activated or deactivated, in other words they can be set to ON or OFF.
  • the third dispersive element 15 the radiation is spectrally fanned out so that individual prospectus ⁇ rale components are substantially focused on columns of Mikrospie- gelfeldes 17th These columns are not denominated, but are intended to extend from top to bottom in FIG.
  • the individual micromirrors are each configured such that there are no completely selected or deselected columns. Instead, each column has a deselected subset 17a of FIG.
  • the deselected subset 17a and the selected subset 17b each form contiguous regions.
  • this is only for the sake of clarity in the schematic representation of the weighting of the grayscale resulting from the selection.
  • the selected and deselected micromirrors are mixed together. It is essential that a proportionate selection in the manner of a gray scale filtering can be set via a column of the micromirror field corresponding to a spectral component. Alternatively or in addition, certain columns of MikroLitefel ⁇ be able to be completely selected or deselected.
  • a selected region 17b of the micromirror field generally corresponds to a mutually uniform cleavage state of the micromirrors.
  • the deselected area 17a then corresponds to the other state of the micromirrors.
  • the partial beams incident on the selected subset 17b are directed in the further beam path to a fourth dispersive element 21.
  • the partial beams incident on the deselected partial quantities 17a are decoupled from the further beam path and directed, for example, to absorbers or other radiation sinks, which are not illustrated here.
  • a beam blocker 19 ensures that as we ⁇ nig scattered radiation reaches other than the intended radiation paths for the fourth dispersive element 21st
  • the micromirror array 17 acts as a spectral filter through which, for example, the wavelengths X ir X3 and ⁇ 5 selected more than the other wavelengths, since the wavelengths ⁇ , ⁇ 3, and ⁇ 5 associated Partial beams to a greater extent meet selected subregions 17b of the micromirror field 17.
  • the decoupled from the illumination unit 7 excitation ⁇ beam is designated in the further course with 25a.
  • this excitation beam reaches the sample 5 to be measured, which can be positioned in a sample area 3 of the measuring device. In a defined measuring range 29, this sample 5 is therefore irradiated with the excitation beam 25 which is spectrally shaped by the filtering.
  • the sample 5 by fluorescence radiation respectively to the absorption bands of long wavelength shifted relative components, for example mainly with the wavelengths ⁇ 2, ⁇ 4 and ⁇ ⁇
  • These different components of the Fluoreszenzemis ⁇ sion scattered radiation is also overlaid with the original wavelength distribution, which However, for clarity's sake not shown in the figure.
  • Emission beam is summarized by the reference numeral 31. It is coupled through the beam splitter 33 and through an entrance slit 37 into the detection unit 35.
  • the detection unit 35 has a radiation detector 47 and this upstream of a number of other optical components, which together serve for the spectral filtering of the injected emission beam 31a.
  • First, 39 causes a first focusing unit, a bundling of the injected emission beam 31a to a first dispersive element 41.
  • the radiation in accordance with its different spectral components is ⁇ to ⁇ 5 fanned here. So the so-fanned radiation passes to their spectral components split between different columns of a first micro mirror array 43.
  • there is a two-dimensional digital to ⁇ controlling micromirror array similar to the second micro mirror array 17 of the illumination unit 7. It should be back that the first micromirror field 43 of the detection ⁇ unit is essential for the present invention, while the second micromirror field 17 of the lighting unit a optional feature of the described embodiment.
  • the first micromirror field 43 is also configured such that a spectral filtering takes place in accordance with a predetermined filter function with wavelength-dependent weighting factors.
  • the weighting factors correspond to gray levels in the sense of a proportionate selection of the respective spectral components.
  • a particularly high proportion of se lected ⁇ micromirrors 43b is set in the example shown for the wavelengths ⁇ 4 and ⁇ , which are therefore directed to relatively strong spectral weighting on the radiation detector 47th
  • the remaining spectral components, in particular the shorter wavelength components ⁇ to ⁇ 3 are largely deselected and hidden to a large extent from the further beam path.
  • a fourth focusing unit 45 for example a focusing lens, is again used.
  • a beam blocker 49 is used to avoid the incidence of unwanted scattered light in the area of the radiation detector 47.
  • the first micromirror array 43 together with the dispersive element 41 acts as a spectral filter to the spectral components of the excitation light beam can be spectrally ge ⁇ weights.
  • a prede ⁇ finêt spectral filter function can for example be set.
  • ⁇ sondere can thus be modeled spectral Fil ⁇ esterification in the detection unit of a conventional emission onsmess réelles also easily and thus optimized.
  • the spectral components of the thus filtered or weighted emis- radiation directed simultaneously to the radiation detector 47.
  • This is expediently a pixelated detector with which these individual spectral components can be measured in a spatially resolved manner.
  • the measuring device of this first embodiment is suitable as an emission spectrometer.
  • the embodiment shown describes a multi-channel or multi-color fluorescence measurement, carried out according to the prior art because of the broadband excitation and emission of typical fluorescent dyes sequentially for the different wavelength regions ⁇ the need.
  • the simultaneous measurement of the different wavelengths results in the example described a significantly reduced measurement duration.

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Abstract

Es wird ein Emissionsmessgerät mit einem Probenbereich, einer Beleuchtungseinheit zur Bestrahlung einer im Probenbereich positionierbaren Probe mit einem Anregungsstrahl und einer Detektionseinheit zur Detektion der von der Probe emittierten Strahlung mit einem Strahlungsdetektor angegeben. Die Detektionseinheit umfasst dabei ein in Strahlrichtung nach dem Probenbereich angeordnetes erstes dispersives Element zur Zerlegung der emittierten Strahlung in ihre spektralen Komponenten, ein in Strahlrichtung nach dem ersten dispersiven Element angeordnetes erstes Mikrospiegelfeld zur Selektion einzelner spektraler Komponenten und einen in Strahlrichtung nach dem ersten Mikrospiegelfeld angeordneten Strahlungsdetektor. Weiterhin wird ein Verfahren zur Messung von Lichtemission mit einem solchen Emissionsmessgerät angegeben, bei dem eine spektrale Selektion der von der Probe emittierten Strahlung mittels Aktivierung und/oder Deaktivierung der einzelnen Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelfeldes der Detektionseinheit erfolgt.

Description

Beschreibung
Emissionsmessgerät mit konfigurierbarer spektraler Filterung und Messverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Emissionsmessgerät mit einem Probenbereich, einer Beleuchtungseinheit zur Bestrahlung einer im Probenbereich positionierbaren Probe und einer Detektionseinheit zur Detektion der von der Probe emittierten Strahlung mit einem Strahlungsdetektor. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der Lichtemission einer Probe mit einem solchen Emissionsmessgerät.
Nach dem Stand der Technik kommen Emissionsmessgeräte häufig entweder als Emissionsspektrometer oder als Emissionsmikroskope zum Einsatz. Bei bekannten Emissionsspektrometern wird typischerweise eine breitbandige Lichtquelle zur Bestrahlung einer Probe eingesetzt, wobei das Strahlungsspektrum der Lichtquelle mit wenigstens einer Absorptionsbande der Probe überlappt. Durch die Absorption des Lichts wird in der Probe eine gegenüber der Absorptionswellenlänge spektral verschobe¬ ne Emission angeregt, die dann von einer Detektionseinheit unter Zerlegung in ihre spektralen Komponenten wellenlängenabhängig detektiert werden kann. Bei einer solchen Emission kann es sich beispielsweise um Fluoreszenzemission oder Phosphoreszenzemission handeln. Bei den genannten Emissionsmechanismen wird ein Teil der bei der Lichtabsorption von der Probe aufgenommenen Energie strahlungslos abgebaut, so dass die emittierte Strahlung spektral in Richtung langwelligerer Strahlung verändert ist. Alternativ können mit einem Emissionsspektrometer in entsprechender Weise die Raman-Streuung einer Probe oder auch Mehr-Photonen-Prozesse analysiert wer¬ den. Auch hier kommt es zu einer spektralen Veränderung zwischen anregender und emittierter Strahlung. Bei Raman- Streuung treten spektrale Verschiebungen sowohl zu länger- als auch zu kürzerwelligen Bereichen auf. Für eine möglichst genaue Detektion und spektrale Analyse des emittierten Lichts ist es vorteilhaft, die für die Anregung der Emission verwendeten Wellenlängen der Strahlung weitgehend herauszufiltern, da sonst die zum Teil sehr schwachen Emissionsbanden durch ein starkes Untergrundsignal überdeckt werden können. Um ein gutes Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Messung und eine hohe spektrale Auflösung zu erreichen, werden daher die im Verhältnis zu den Emissionsbanden kurzwelligeren Anteile der anregenden Strahlung typischerweise durch optische Absorptionsfilter herausgefiltert. Bei vielen Gerä¬ ten können solche Absorptionsfilter variabel in den optischen Strahlengang eingebracht und für verschiedene Messmodi gegen¬ einander ausgetauscht werden. Um die zu vermessende Lichtemission der Probe möglichst ge¬ zielt anregen zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die anregende Strahlung möglichst weitgehend mit den Absorp¬ tionsbanden der Probe überlappt. Zusätzliche spektrale Kompo¬ nenten im Anregungslichtstrahl wirken dabei für die Messung störend, da die unterwünschten spektralen Komponenten des Anregungsstrahls die zu vermessende Emission überdecken können. Um dies zu verhindern, werden weiterhin nach dem Stand der Technik abhängig von der Probe unterschiedliche spektral se¬ lektierende Absorptionsfilter eingesetzt, um die unerwünsch- ten, bei einer Fluoreszenzanregung insbesondere die langwel¬ ligeren spektralen Komponenten des Anregungslichts herauszu- filtern .
In ähnlicher Weise wie bei den vorab beschriebenen Emissions- spektrometern wird bei der Emissionsmikroskopie eine Probe mit einer kurzwelligen Beleuchtungseinheit zur Emission angeregt, und die von der Probe emittierte Strahlung wird darauf¬ hin so auf eine Bildebene abgebildet, dass eine räumliche Verteilung der Emission in den unterschiedlichen Bereichen der Probe sichtbar gemacht wird. Anstelle einer wellenlängenabhängigen Messung des Emissionsspektrums wie bei einem Emis- sionsspektrometer wird bei einem Emissionsmikroskop also eine räumliche Abbildung der Emissionszentren erreicht. Besonders weit verbreitet ist hier die Abbildung von fluoreszierenden Bereichen durch ein Fluoreszenzmikroskop. Die beiden Verfahren der Emissionsspektroskopie und der Emissionsmikroskopie können prinzipiell auch miteinander kombiniert werden.
Nachteilig bei den Emissionsspektrometern und Emissionsmikro¬ skopen nach dem Stand der Technik ist, dass für eine auf die Anregungsstrahlung und die zu vermessende Probe angepasste Filterung der zu detektierenden Strahlung makroskopische op- tische Komponenten (in Form der spektral selektiven Filter) bewegt und/oder gegeneinander ausgetauscht werden müssen. Ein weiterer Nachteil liegt in der ähnlich aufwendigen Filterung der Anregungsstrahlung. Der Austausch dieser optischen Komponenten erfordert ein ständiges, relativ umständliches Umrüs- ten des Messgerätes abhängig von der zu analysierenden Probe oder spektroskopischen Fragestellung. Dies kann zum einen nach jeder Umrüstung eine Nachjustierung der übrigen optischen Bauteile nach sich ziehen, um trotzdem eine hohe Messqualität zu erreichen. Andererseits ist auch der Platzbedarf im Messgerät für die unterschiedlichen, für die verschiedenen Konfigurationen alternativ oder auch kombiniert in den Strahlengang einzubringenden optischen Filter insgesamt relativ hoch . Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Emissionsmessgeräte ist, dass eine Anpassung und Optimierung der makroskopischen optischen Komponenten auf eine vorgegebene Messaufgabe durch aufwändiges Testen und Durchtauschen der vorhandenen Komponenten in ihren unterschiedlichen möglichen Kombinationen vorgenommen werden muss. Eine Optimierung und Anpassung der verschiedenen Kombinationen von unterschiedlichen Strahlungsquellen, Absorptionsfiltern und weiteren optischer Komponenten erfordert daher ein kosten- und zeitaufwändiges Auspro¬ bieren, um schließlich eine optimierte Konfiguration zu er- reichen. Dies kann beispielsweise eine bestimmte Konfigurati¬ on von einem oder mehreren Absorptionsfiltern in der Detekti- onseinheit, eine entsprechende Konfiguration von einem oder mehreren Absorptionsfiltern in der Beleuchtungseinheit und/oder eine Konfiguration von einer oder mehreren Strahlungsquellen in der Beleuchtungseinheit sein. Es besteht da¬ her auch ein Bedarf, ein an sich bekanntes Emissionsmessgerät mit einer spektralen Filterung mit makroskopischen optischen Komponenten durch ein möglichst einfach auf eine gewünschte spektrale Filterung einzustellendes Emissionsmessgerät nach¬ bilden zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Emissionsmessgerät anzugeben, welches die genannten Nachteile überwindet. Insbe¬ sondere soll ein Emissionsmessgerät zur Verfügung gestellt werden, welches apparativ einfacher, platzsparender aufgebaut, leichter adaptierbar und/oder universeller einsetzbar ist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Messung von Lichtemission mit diesen Vorteilen anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch das in Anspruch 1 beschriebene Emissionsmessgerät und das in Anspruch 8 beschriebene Mess¬ verfahren gelöst.
Das erfindungsgemäße Emissionsmessgerät weist einen Probenbe¬ reich, eine Beleuchtungseinheit zur Bestrahlung einer im Pro¬ benbereich positionierbaren Probe mit einem Anregungsstrahl und eine Detektionseinheit zur Detektion der von der Probe emittierten Strahlung mit einem Strahlungsdetektor auf.
Die Detektionseinheit umfasst dabei ein in Strahlrichtung nach dem Probenbereich angeordnetes erstes dispersives Ele¬ ment zur Zerlegung der emittierten Strahlung in ihre spektralen Komponenten, ein in Strahlrichtung nach dem ersten dis- persiven Element angeordnetes erstes Mikrospiegelfeld zur Se¬ lektion einzelner spektraler Komponenten und einen in Strahlrichtung nach dem ersten Mikrospiegelfeld angeordneten Strahlungsdetektor . Unter der genannten Strahlrichtung soll dabei jeweils die lokale optische Strahlrichtung im Emissionsmessgerät verstanden werden, unabhängig davon, ob sich die räumliche Orientierung des Strahlengangs während des Strahlenverlaufs ändert. Über die beschriebene räumliche Anordnung der einzelnen optischen Komponenten, die in Strahlrichtung „vor" oder „nach" anderen Komponenten angeordnet sind, soll also keine Position entlang einer fortlaufenden, einheitlichen Richtung angegeben werden, sonder nur eine Reihenfolge des Durchlaufs optischer Strahlen auf einem optischen Strahlenweg, der insgesamt von der Strahlungsquelle über die Probe bis zum Strahlungsdetektor führt, mit anderen Worten ein optisches „vor" oder „nach" im Strahlengang .
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Emissionsmessgeräts liegt darin, dass durch die Selektion der spektralen Komponenten mittels des ersten Mikrospiegelfelds in der De- tektionseinheit eine auf die Zusammensetzung des Anregungs- Strahls und/oder die Fragestellung der Messung angepasste
Filterung der in die Detektionseinheit gelangenden Strahlung erfolgen kann, ohne dass spektral selektierende Absorptions¬ filter im Strahlengang benötigt werden. Vielmehr kann eine spektrale Filterung innerhalb der Detektionseinheit erfolgen, ohne dass hierfür makroskopische optische Komponenten bewegt werden müssen. Statt eines Ein- und Ausschiebens der im Stand der Technik bekannten optischen Filter kann über das erste Mikrospiegelfeld eine spektrale Selektion deutlich einfacher, platzsparender, automatisierter und auch präziser erfolgen.
Die aus dem Probenbereich emittierte Strahlung gelangt in der Detektionseinheit zunächst zum ersten dispersiven Element, durch welches es räumlich in seine verschiedenen spektralen Komponenten zerlegt wird. Das erste dispersive Element ändert also die Richtung und/oder räumliche Lage der zu den einzel¬ nen spektralen Komponenten zugehörigen Teilstrahlen und fächert somit die Strahlung räumlich auf. Nach dem ersten dispersiven Element gelangt die Strahlung zum ersten Mikrospie- gelfeld, das durch die Stellung der einzelnen Spiegel eine Selektion der verschiedenen spektralen Komponenten ermöglicht. Die dispersiven Elemente der vorliegenden Erfindung können allgemein beispielsweise als optisches Prisma oder als optisches Gitter ausgestaltet sein. Das erste Mikrospiegelfeld ist beispielsweise eine regelmäßi¬ ge Anordnung einer Vielzahl von kleinen optischen Spiegeln. Diese Mikrospiegel können über eine digitale Ansteuerungsein- heit automatisch einzelnen ansteuerbar sein, wobei die Spiegel zwischen zwei vorgegebenen Orientierungen gekippt werden, die jeweils einem „ON" und einem „OFF"-Zustand, also einem aktivierten und einem nicht aktivierten Zustand entsprechen. Solche Mikrospiegelfeider sind bei der Firma Texas Instru- ments kommerziell erhältlich und werden unter dem Markennamen „DLP" (für Digital Light Processing) angeboten. Sie werden bisher hauptsächlich für die digitale Bild- und Videoprojektion eingesetzt. Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches Mikrospiegelfeld für die spektrale Filterung in der Detektionseinheit eines Emissionsspektrometers einzusetzen. Durch die räumliche Auffächerung der emittierten Strahlung nach dem ersten dispersiven Element wird dabei jeweils einer Gruppe von Mikrospiegeln eine spektrale Komponente, also ein kleiner Teilbereich des Wellenlängenspektrums der emittierten Strahlung zugeordnet. Je nach Orientierung des Mikrospiegel- felds im Strahlengang kann dann entweder der aktivierte oder der nicht aktivierte Zustand eines Mikrospiegels dazu führen, dass der darauf auftreffende Teilstrahl selektiert wird. Die derart selektierten Teilstrahlen können dann durch den im Strahlengang anschließend angeordneten Strahlungsdetektor de- tektiert werden, wobei diese Detektion beispielsweise für verschiedene Teilstrahlen einzeln und nacheinander, gleich- zeitig nebeneinander oder auch zusammen gebündelt erfolgen kann. Die nicht selektierten Teilstrahlen der übrigen Mikrospiegel (also denen im jeweils umgekehrten Schaltungszustand) werden in eine andere Richtung abgelenkt, so dass sie aus dem zu detektierenden Strahl ausgekoppelt werden. Durch die der- art erreichte Selektion kann eine sehr präzise Anpassung an die spektralen Eigenschaften des Anregungsstrahls, der Probe und an die jeweils vorgegebene Messaufgabe ermöglicht werden. Insbesondere kann auch besonders einfach zwischen unter- schiedlichen Konfigurationen für verschiedene Arten Messungen umgeschaltet werden.
Bei der Emissionsmessung können so vor allem die kurzwellige- ren spektralen Anteile des Anregungsstrahls vor der Detektion aus der in die Detektionseinheit einfallenden Strahlung durch Deselektion der entsprechenden Mikrospiegel herausgefiltert oder zumindest abgeschwächt werden. Die von der Probe bei¬ spielsweise durch Fluoreszenz oder Phosphoreszenz emittierte Sekundärstrahlung ist typischerweise gegenüber dem Anregungs¬ lichtstrahl zu längeren Lichtwellenlängen verschoben. Abhängig von der Anordnung der Detektionseinheit relativ zu der Probe und zum Strahlengang des Anregungsstrahls gelangen je¬ doch auch zusätzlich reflektierte und/oder gestreute und so- mit spektral nicht verschobene Strahlungsanteile des Anre¬ gungslichtstrahls in die Detektionseinheit. Um eine Überlage¬ rung der langwelligeren Emissionsstrahlung mit der kurzwelligeren Anregungsstrahlung bei der eigentlichen Messung im Detektor zu vermeiden, ist daher generell eine spektrale Filte- rung innerhalb der Detektionseinheit zweckmäßig.
Durch das beschriebene Umschalten zwischen verschiedenen Einstellungen für die spektrale Filterung in der Detektionseinheit ist auch die Möglichkeit gegeben, die optischen Eigen- schaffen eines nach dem Stand der Technik aufgebauten Emissionsmessgeräts mit einer Filterung durch einen oder mehrere optische Absorptionsfilter nachzubilden. Mit anderen Worten kann mit dem erfindungsgemäßen Emissionsmessgerät die Simula¬ tion und somit die Optimierung der Komponenten eines herkömm- liehen Emissionsmessgeräts ermöglicht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung von Lichtemission wird ein erfindungsgemäßes Emissionsmessgerät ver¬ wendet. Das Verfahren ist durch die spektrale Selektion der von der Probe emittierten Strahlung mittels Aktivierung und/oder Deaktivierung der einzelnen Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelfeldes der Detektionseinheit gekennzeichnet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich analog zu den oben beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Emissionsmessgeräts .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- dung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 8 abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen des Emissionsmessgeräts und des Messverfahrens vorteilhaft miteinander kombiniert werden .
Die weitere Ausgestaltung der Detektionseinheit kann unter¬ schiedlich ausfallen, je nachdem, ob es sich bei dem Emissionsmessgerät um ein Emissionsspektrometer oder um ein Gerät zur Abbildung von Emissionsmustern, also beispielsweise ein Emissionsmikroskop handelt. Bei einem Emissionsspektrometer ist die Detektionseinheit zur spektral aufgelösten Messung der Emissionsintensität ausgestaltet. Hierzu können die be¬ reits durch das erste dispersive Element zerlegten Teilstrah¬ len der Emissionsstrahlung nach ihrer Selektion durch das Mikrospiegelfeld in ihre spektralen Komponenten aufgefächert bleiben und so auf die Abbildungsebene eines Strahlungsdetek¬ tors gelenkt werden. Bei dem Strahlungsdetektor kann es sich beispielsweise um ein eindimensionales oder auch zweidimen¬ sionales Detektorfeld handeln, mit dem die Teilstrahlen der unterschiedlichen spektralen Komponenten gleichzeitig gemessen werden können. So können die Intensitäten für das gesamte Emissionsspektrum oder auch nur einen Ausschnitt daraus gleichzeitig bestimmt werden. Bei einem Emissions-Imager, also einem Emissionsmessgerät zur Abbildung einer räumlichen Emissionsverteilung kann in der Detektionseinheit im Strahlengang zwischen erstem Mikrospie- gelfeld und Strahlungsdetektor ein zweites dispersives Ele¬ ment angeordnet sein. Dieses zweite dispersive Element dient dann zur Vereinigung der selektierten spektralen Komponenten in einem gemeinsamen gefilterten Emissionsstrahl. Dieser gefilterte Emissionsstrahl kann dann so auf den Strahlungsde¬ tektor gelenkt werden, dass ein räumliches Abbild der emit- tierenden Probe erzeugt wird. Beispielsweise kann der Strah¬ lungsdetektor ein ein- oder zweidimensionales pixeliertes Sensorfeld aufweisen, auf dessen Bildebene die Probe abgebil¬ det wird. Alternativ kann das Abbild der Probe auch durch Ab- rasterung sequentiell auf einem einzelnen Detektorkanal abge¬ bildet werden. Die Detektionseinheit kann zusätzlich mit einer vergrößernden Optik versehen sein, wodurch das Emissionsmessgerät als Emissionsmikroskop, insbesondere als Fluo¬ reszenzmikroskop, eingesetzt werden kann.
Allgemein kann das Emissionsmessgerät auch gleichzeitig so¬ wohl als Emissionsspektrometer als auch als Emissions-Imager ausgestaltet sein. Dies ist beispielsweise möglich, indem die das erste Mikrospiegelfeld verlassenden Teilstrahlen in einer Raumrichtung entsprechend ihrer Wellenlänge aufgefächert bleiben, in der anderen Raumrichtung jedoch so auf eine Bildebene des Detektors gelenkt werden, dass in dieser Richtung eine Information über den Ausgangsort der Emissionsstrahlung erhalten bleibt. Hierzu kann der Strahlungsdetektor zweckmä- ßig ein zweidimensionales Sensorfeld aufweisen.
Die Detektionseinheit kann eine oder mehrere Fokussiereinhei¬ ten aufweisen. Diese Fokussiereinheiten können jeweils wenigstens eine fokussierende Linse und/oder einen Hohlspiegel umfassen. Beispielsweise kann eine solche Fokussiereinheit optisch zwischen Probenbereich und erstem dispersivem Element angeordnet sein, um eine Bündelung der einzelnen, den spektralen Komponenten entsprechenden Teilstrahlen auf den verschiedenen zugehörigen Bereichen des ersten Mikrospiegelfelds zu erzielen. Diese Fokussierung erlaubt eine präzisere spek¬ trale Selektion. Eine zusätzlich zwischen erstem Mikrospie- gelfeld und Strahlungsdetektor angeordnete Fokussiereinheit ermöglicht vorteilhaft eine Bündelung des typischerweise di¬ vergent das erste Mikrospiegelfeld verlassenden Strahls in Richtung einer Bildebene des Strahlungsdetektors. Eine solche Fokussierung erlaubt entweder eine präzisere Wellenlängenauf¬ lösung in einem Emissionsspektrometer oder eine präzisere räumliche Auflösung in einem Emissions-Imager. Zur Verbesserung der spektralen Auflösung und/oder der Abbildungsqualität kann die Detektionseinheit zusätzlich mit einer oder mehreren optischen Blenden versehen sein. So kann die Detektionseinheit beispielsweise im Strahlengang vor dem ers¬ ten dispersiven Element eine optische Blende aufweisen, vorzugsweise einen Spalt.
Der Strahlungsdetektor kann vorteilhaft ein ein- oder zweidi- mensionales pixeliertes Sensorfeld aufweisen, um die Strah¬ lung spektral und/oder räumlich aufgelöst zu vermessen. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein CCD-Feld, ein pin- Dioden-Feld oder einen CMOS-Sensor handeln. Die Beleuchtungseinheit kann vorteilhaft eine Strahlungsquel¬ le, ein in Strahlrichtung nach der Strahlungsquelle angeord¬ netes drittes dispersives Element zur Zerlegung der Strahlung in ihre spektralen Komponenten, ein in Strahlrichtung nach dem dritten dispersiven Element angeordnetes zweites Mikro- spiegelfeld zur Selektion von spektralen Komponenten und ein in Strahlrichtung nach dem zweiten Mikrospiegelfeld angeordnetes viertes dispersives Element zur Vereinigung der selek¬ tierten spektralen Komponenten in einem gemeinsamen Anregungsstrahl aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann durch die Selektion der spektralen Komponenten mittels des zweiten Mikrospiegelfeldes zusätzlich auch eine Anpassung der spektralen Eigenschaften des Anregungsstrahls auf die optischen Eigenschaften der zu vermessenden Probe erfolgen kann, ohne dass spektral selektierende Absorptionsfilter im Strahlengang benötigt werden.
Durch die Kombination eines ersten Mikrospiegelfeldes in der Detektionseinheit und eines zweiten Mikrospiegelfeldes in der Beleuchtungseinheit kann die Anpassung des gesamten Messge- räts auf die spektralen Eigenschaften der zu untersuchenden
Probe auf besonders einfache und präzise Weise erfolgen. Ins¬ besondere ist eine solche Anpassung der spektralen Filterung auf Beleuchtungs- und Detektionsseite insgesamt ohne die Be- wegung von makroskopischen optischen Komponenten und/oder oh- ne den Einsatz von spektral selektiven Absorptionsfiltern möglich . Auch die Beleuchtungseinheit des Emissionsmessgeräts kann vorteilhaft wenigstens eine Fokussiereinheit aufweisen, die in Strahlrichtung zwischen Strahlungsquelle und drittem dispersivem Element angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Fokussiereinheit im Strahlengang zwischen viertem dispersivem Element und Probenbereich angeordnet sein. Derartige Fokussiereinheiten können beispielsweise optische Linsen, Linsensysteme und/oder Hohlspiegel umfassen. Sie können also beispielsweise wenigstens eine Fokussierlinse oder einen Fokussierspiegel aufweisen. Durch eine zwischen Strahlungsquelle und drittem dispersivem Element angeordnete Fokussiereinheit kann eine Bündelung der einzelnen, den spektralen Komponenten entsprechenden Teilstrahlen auf den verschiedenen zugehörigen Bereichen des zweiten Mikrospiegel- felds erzielt werden. Diese Fokussierung erlaubt eine präzi- sere spektrale Selektion. Eine zusätzlich zwischen viertem dispersivem Element und Probenbereich angeordnete Fokussie¬ reinheit ermöglicht vorteilhaft eine Bündelung des typischer¬ weise divergent das vierte dispersive Element verlassenden Strahls in einen definierten, kollimierten Anregungslicht- strahl.
Zusätzlich zu den genannten Fokussiereinheiten können auch in der Beleuchtungseinheit vorteilhaft daran angrenzend, jeweils entweder im Strahlengang davor oder danach, optische Blenden angeordnet sein. Beispielsweise kann nach der strahlungsquel- lenseitigen Fokussiereinheit ein Eintrittsspalt angeordnet sein, um eine präzisere Abbildung des Strahls auf das zweite Mikrospiegelfeld und somit eine präzisere Zuordnung einzelner Spalten oder Zeilen des zweiten Mikrospiegelfeldes zu den je- weiligen spektralen Komponenten zu ermöglichen. Die Beleuchtungseinheit und/oder die Detektionseinheit kann vorteilhaft frei von spektral selektierenden optischen Ab¬ sorptionsfiltern sein. Das Emissionsmessgerät kann zur Messung mit Hilfe von sicht¬ barem Licht, ultravioletter Strahlung und/oder Infrarotstrahlung ausgebildet sein. Bei der Strahlungsquelle kann es sich also um eine Lichtquelle, eine Ultraviolett-Strahlungsquelle und/oder um eine Infrarotquelle handeln. Vorteilhaft kann es sich bei der Strahlungsquelle um eine breitbandig emittieren¬ de Strahlungsquelle, beispielsweise eine breitbandige Leucht¬ diode oder einen breitbandigen Laser, insbesondere einen Quantum Cascade Laser oder eine Halogenlampe handeln. Das Emissionsmessgerät kann allgemein so ausgestaltet sein, dass von der Probe emittierte Strahlung mit einer der Einfallsrichtung des Anregungsstrahls entgegengesetzten Richtungskomponente in die Detektionseinheit einkoppelbar ist. Die Emissionsmessung kann also als Messung der rückwärtsge- richteten Sekundärstrahlung ausgestaltet sein. Dies kann beispielsweise durch die Anordnung eines Strahlteilers in der Nähe des Probenbereichs erreicht werden, der den optischen Verlauf des Anregungsstrahls und des Detektionsstrahls von¬ einander trennt.
Alternativ kann das Emissionsmessgerät allgemein so ausge¬ staltet sein, dass von der Probe emittierte Strahlung mit einer der Einfallsrichtung des Anregungsstrahls entsprechenden Richtungskomponente in die Detektionseinheit einkoppelbar ist. Hierzu kann die Probe geometrisch zwischen dem darauf auftreffenden Anregungsstrahl und dem in die Detektionseinheit einkoppelbaren Teil des Emissionsstrahls angeordnet sein. Es kann sich also um eine Anordnung zur Messung der Vorwärtsemission bzw. Transmission handeln. Oder aber das Emissionsmessgerät kann zur Einkopplung von Emissionsstrahlung mit einer Hauptrichtung senkrecht zur Einfallsrichtung des Anregungsstrahls ausgebildet sein. Bei dem Verfahren zur Messung von Lichtemission kann eine wiederholte Umstellung des Emissionsmessgeräts auf eine je¬ weils geänderte spektrale Selektion in der Detektionseinheit durch eine Änderung des Aktivierungszustands einzelner oder mehrerer Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelfelds erfolgen. Eine solche wiederholte Umstellung kann besonders vorteilhaft sein, um mit Hilfe einer iterativen Anpassung der spektralen Filterung eine iterative Optimierung der optischen Komponenten in der Detektionseinheit eines herkömmlichen Emissions- messgerätes durch Simulation zu ermöglichen.
Zusätzlich zu der einstellbaren spektralen Filterung in der Detektionseinheit kann vorteilhaft auch eine vorbestimmte spektrale Zusammensetzung des Anregungsstrahls mittels eines in der Beleuchtungseinheit angeordneten zweiten Mikrospiegel- feldes durch Aktivierung und/oder Deaktivierung seiner einzelnen Mikrospiegel eingestellt werden. Insbesondere kann auch eine solche Einstellung der Filterung in der Beleuchtungseinheit wiederholt erfolgen. Mit anderen Worten kann eine wiederholte Umstellung des Emissionsmessgeräts auf eine jeweils geänderte spektrale Zusammensetzung des Anregungs¬ strahls durch eine Änderung des Aktivierungszustands einzel¬ ner oder mehrere Mikrospiegel des zweiten Mikrospiegelfeldes erfolgen. Eine solche wiederholte Umstellung kann besonders vorteilhaft sein, um mit Hilfe einer iterativen Anpassung der spektralen Filterung eine iterative Optimierung der optischen Komponenten in der Beleuchtungseinheit eines herkömmlichen Emissionsmessgerätes durch Simulation zu ermöglichen. Allgemein kann das Messverfahren so ausgestaltet sein, dass eine Umstellung des Emissionsmessgerätes für einen anderen Wellenlängenbereich der die Emission anregenden Strahlung und/oder einen anderen Wellenlängenbereich der emittierten Strahlung ohne die Bewegung makroskopischer optischer Kompo- nenten erfolgt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht wer¬ den, dass die jeweils an die Probe anzupassende spektrale Filterung nicht durch spektral selektive Absorptionsfilter, sondern durch digital ansteuerbare Mikrospiegelfeider erfolgt .
Die beschriebene Filterung der spektralen Komponente durch das erste und/oder zweite Mikrospiegelfeld muss allgemein nicht binär als vollständige Selektion oder Deselektion einer gegebenen spektralen Komponente erfolgen. Es können vielmehr bei der spektralen Filterung in der Detektionseinheit
und/oder der Beleuchtungseinheit vorteilhaft auch Graustufen eingestellt werden, so dass eine bestimmte spektrale Kompo¬ nente also auch anteilig selektiert sein kann. Unter der vor¬ ab beschriebenen Selektion eines Wellenlängenbereiches kann also auch ganz allgemein eine anteilige Selektion verstanden werden. Somit kann die spektrale Filterung in der Detektions- einheit und/oder der Beleuchtungseinheit allgemein auch als spektrale Gewichtung wirken. Solche Graustufen bei der Filterung können auf unterschiedliche Weise realisiert werden:
Besonders vorteilhaft kann eine anteilige Selektion von vor- bestimmten spektralen Komponenten durch Selektion eines vorbestimmten Bruchteils der Mikrospiegel in einer der jeweili¬ gen spektralen Komponente zugeordneten Zeile oder Spalte eines zweidimensionalen ersten und/oder zweiten Mikrospiegel- feldes erfolgen. Mit anderen Worten können die spektralen Komponenten mit Hilfe des jeweils vorgeschalteten dispersiven Elements so auf ein zweidimensionales Mikrospiegelfeld ge¬ lenkt werden, dass jeweils die Zeilen oder Spalten des Mikro¬ spiegelfeldes einer spektralen Komponente, also einem be¬ stimmten Wellenlängenbereich entsprechen. Die jeweiligen Mik- rospiegel einer solchen annähernd monochrom beleuchteten Zeile oder Spalte müssen jedoch nicht zwangsläufig den gleichen Aktivierungszustand aufweisen. Zur Umsetzung einer anteiligen Selektion kann so eine vorbestimmte Teilmenge der Mikrospie¬ gel in einer solchen spektralen Untergruppe (sprich: Zeile oder Spalte) zu einer Selektion der entsprechenden spektralen Komponente beitragen. Die unterschiedlich geschalteten Mikrospiegel einer solchen Untergruppe können dabei prinzipiell entweder nach Aktivierungszustand gruppiert oder auch räum¬ lich gemischt sein.
Bei einer alternativen Ausgestaltungsform kann eine anteilige Selektion einer spektralen Komponente auch durch eine schnell wiederholte zeitliche Änderung des Aktivierungszustandes der einzelnen Mikrospiegel erfolgen. Diese zeitliche Änderung kann beispielsweise periodisch und gleichzeitig für die Mik¬ rospiegel einer spektralen Untergruppe erfolgen. Der genaue Anteil der spektralen Selektion ist dann über das Verhältnis zwischen der Zeitdauer des aktivierten und des deaktivierten Zustands bestimmt.
Vorteilhaft kann durch Einstellung der Aktivierungszustände von Mikrospiegeln des ersten und/oder zweiten Mikrospiegel- feldes eine Nachbildung von optischen Parametern eines vordefinierten, ohne Mikrospiegel aufgebauten herkömmlichen Emissionsmessgerätes erfolgen. Auf diese Weise kann also entweder eine Detektionseinheit und/oder eine Beleuchtungseinheit eines herkömmlichen Emissionsmessgerätes nachgebildet, also simuliert und optimiert werden. Dies ist besonders vorteil¬ haft zu erreichen, wenn zumindest für einen Teil der spektra¬ len Teilbereiche eine anteilige Selektion im Sinne einer Fil¬ terung von Graustufen vorgenommen wird. Dann können mit Hilfe der Mikrospiegelfeider in der Detektionseinheit und/oder der Beleuchtungseinheit beliebige spektrale Verläufe nachgebildet werden. Somit können beispielsweise die spektralen Transmis¬ sionskurven beliebiger optischer Absorptionsfilter nachgebildet werden. Weiterhin können die spektralen Profile unter- schiedlicher Strahlungsquellen, z.B. verschiedene LEDs, nachgebildet werden, und es kann auch eine spektrale Mischung der Anregungsspektren mehrerer Strahlungsquellen nachgebildet und simuliert werden. Bei dem Messverfahren kann es sich allgemein vorteilhaft um ein Verfahren zur spektral aufgelösten Messung der Lichtemission handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um ein Verfahren zur Abbildung einer räumlichen Verteilung der Lichtemission handeln. Beispielsweise kann es sich um ein Verfahren zur Emissions-Mikroskopie handeln.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängte
Zeichnung beschrieben die eine schematische Darstellung des Strahlengangs in einem Emissionsmessgerät nach einem bevor¬ zugten Ausführungsbeispiel darstellt. In der einzigen Figur ist ein schematisches Blockdiagramm eines Emissionsmessgeräts 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Emissionsmessgerät 1 ist hier als Fluoreszenzspektrometer ausgestaltet, mit dem die spektrale Zusammensetzung des von einer Probe 5 emittier- ten Fluoreszenzlichtes gemessen werden kann. Das Emissions¬ messgerät 1 weist eine Beleuchtungseinheit 7 und eine Detek- tionseinheit 35 auf, deren Komponenten jeweils in den zu¬ geordneten Blöcken dargestellt sind. Weiterhin weist das Emissionsmessgerät 1 einen Probenbereich 3 auf, in dem die zu vermessende Probe 5 positioniert werden kann. Die optischen
Komponenten des Emissionsmessgerätes 1 werden im Folgenden im Wesentlichen entlang des optischen Strahlenverlaufs beschrie¬ ben. Dabei sind viele der beschriebenen Komponenten für den Kerngedanken der Erfindung als optional zu verstehen. Die Nummerierung der verschiedenen Komponenten erfolgt dadurch nicht zwangsläufig entlang der Strahlrichtung.
Die Beleuchtungseinheit 7 dient insgesamt dazu, einen für die Bestrahlung der Probe 5 benötigten Anregungsstrahl 25 zur Verfügung zu stellen. Hierzu wird von einer Strahlungsquelle 9 emittierte Strahlung 11 verwendet, wobei es sich bei dieser Strahlung um sichtbares Licht, Infrarotlicht oder auch ultra¬ violette Strahlung handeln kann. Die emittierte Strahlung 11 wird nun über verschiedene optische Komponenten spektral ge- filtert. Im gezeigten Beispiel wird hierzu auch in der Be¬ leuchtungseinheit ein Mikrospiegelfeld verwendet. Die Strah¬ lung 11 wird über eine Fokussiereinheit 13 auf ein erstes dispersives Element 15 gelenkt. Die Fokussiereinheit 13 dient zur Bündelung der Strahlung auf das dritte dispersive Element 15. Wie in der Figur 1 schematisch gezeigt, kann diese Fokussiereinheit 13 beispielsweise aus mehreren fokussierenden Linsen 13a bestehen. Hierdurch wird die Strahlung 11 also auf das dritte dispersive Element 15 gelenkt, und das Licht wird durch das dispersive Element 15 in seine spektralen Komponen¬ ten aufgefächert. Beispielhaft sind in der Figur 1 die Strah¬ lenverläufe für sechs verschiedene spektrale Komponenten λι bis λβ dargestellt. Nach dem dritten dispersiven Element 15 ist im Strahlengang der Beleuchtungseinheit 7 ein zweites
Mikrospiegelfeld 17 angeordnet. Dieses zweite Mikrospiegel- feld 17 ist ein zweidimensionales Feld von digital ansteuer¬ baren Mikrospiegeln, die zwischen zwei definierten Zuständen umgeschaltet werden können. Die Spiegel können also aktiviert oder deaktiviert sein, mit anderen Worten sie können auf ON oder OFF stehen. Durch das dritte dispersive Element 15 wird die Strahlung spektral so aufgefächert, dass einzelne spekt¬ rale Komponenten im Wesentlichen auf Spalten des Mikrospie- gelfeldes 17 fokussiert werden. Diese Spalten sind nicht nä- her bezeichnet, sollen sich aber in der Figur 1 von oben nach unten erstrecken. Bei der in Figur 1 schematisch dargestellten Einstellung der spektralen Filterung sind die einzelnen Mikrospiegel jeweils so konfiguriert, dass keine vollständig selektierten oder deselektierten Spalten vorliegen. Stattdes- sen weist jede Spalte eine deselektierte Teilmenge 17a von
Spiegeln und eine selektierte Teilmenge 17b von Spiegeln auf. Im gezeigten Beispiel bilden die deselektierte Teilmenge 17a und die selektierte Teilmenge 17b jeweils zusammenhängende Bereiche. Dies dient jedoch nur der Übersichtlichkeit bei der schematischen Darstellung der Gewichtung der durch die Selektion entstehenden Graustufen. Alternativ ist es durchaus auch möglich, dass die selektierten und deselektierten Mikrospiegel untereinander vermischt sind. Wesentlich ist, dass über eine einer spektralen Komponente entsprechenden Spalte des Mikrospiegelfeldes eine anteilige Selektion in der Art einer Graustufenfilterung eingestellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich können aber bestimmte Spalten des Mikrospiegelfel¬ des auch vollständig selektiert oder deselektiert sein. Ein selektierter Bereich 17b des Mikrospiegelfeldes ent¬ spricht allgemein einem untereinander einheitlichen Spaltungszustand der Mikrospiegel . Der deselektierte Bereich 17a entspricht dann dem anderen Zustand der Mikrospiegel. Die auf die selektierte Teilmenge 17b auftreffenden Teilstrahlen werden im weiteren Strahlverlauf auf ein viertes dispersives Element 21 gelenkt. Die auf die deselektierten Teilmengen 17a auftreffenden Teilstrahlen werden dagegen aus dem weiteren Strahlverlauf ausgekoppelt und beispielsweise auf hier nicht näher dargestellte Absorber oder sonstige Strahlungssenken gelenkt. Ein Strahlblocker 19 sorgt dafür, dass möglichst we¬ nig Streustrahlung auf anderen als den vorgesehenen Strahlungswegen zum vierten dispersiven Element 21 gelangt. Im Zu- sammenspiel mit dem dritten dispersiven Element 15 wirkt das Mikrospiegelfeld 17 hier als ein spektraler Filter, durch den beispielsweise die Wellenlängen Xir X3 und λ5 stärker selektiert werden als die übrigen Wellenlängen, da den Wellenlängen λι, λ3 und λ5 zugeordneten Teilstrahlen in stärkerem Maße auf selektierte Teilbereiche 17b des Mikrospiegelfeldes 17 treffen. Durch das vierte dispersive Element 21 wird das bei diesen Wellenlängen Xir X3 und λ5 stärker gewichtete Spektrum wieder zu einem gemeinsamen Anregungsstrahl 25 gebündelt. Die übrigen Wellenlängen werden jedoch nicht vollständig unter- drückt, sondern sind im Anregungsstrahl 25 immer noch anteilig vorhanden. Auf diese Weise kann eine genaue Einstellung eines vorbestimmten Anregungsspektrums erzielt werden. Bei¬ spielsweise kann so auch eine Lichtmischung mit (hier) drei verschiedenen Strahlungsquellen apparativ simuliert werden. Eine zweite Fokussiereinheit 23 sorgt für ein räumlich gut definiertes Strahlprofil des resultierenden Anregungsstrahls 25. Die Beleuchtungseinheit 7 weist also insgesamt eine opti¬ sche Filtereinheit auf, mit der die spektralen Eigenschaften des Anregungsstrahls 25 digital angesteuert eingestellt wer- den. Hierzu werden keine beweglichen optischen Absorptionsfilter benötigt. Der aus der Beleuchtungseinheit 7 ausgekoppelte Anregungs¬ strahl ist im weiteren Verlauf mit 25a bezeichnet. Über einen Spiegel 27 und einen Strahlteiler 33 gelangt dieser Anregungsstrahl zu der zu vermessenden Probe 5, die in einem Pro- benbereich 3 des Messgerätes positioniert werden kann. In einem definierten Messungsbereich 29 wird diese Probe 5 also mit dem durch die Filterung spektral geformten Anregungsstrahl 25 bestrahlt. Daraufhin emittiert in diesem Beispiel die Probe 5 durch Fluoreszenzstrahlung mit jeweils relativ zu den Absorptionsbanden langwellig verschobenen Komponenten, beispielsweise schwerpunktmäßig mit den Wellenlängen λ2, λ4 und λβ · Diesen verschiedenen Komponenten der Fluoreszenzemis¬ sion ist außerdem Streustrahlung mit der ursprünglichen Wellenlängenverteilung überlagert, was jedoch der Übersichtlich- keit halber in der Figur nicht eingezeichnet ist. Dieser
Emissionsstrahl ist zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 31 gekennzeichnet. Er wird durch den Strahlteiler 33 hindurch und durch einen Eintrittsspalt 37 in die Detektionseinheit 35 eingekoppelt .
Die Detektionseinheit 35 weist einen Strahlungsdetektor 47 auf und diesem vorgeschaltet eine Reihe weiterer optische Komponenten, die zusammen zur spektralen Filterung des eingekoppelten Emissionsstrahls 31a dienen. Zunächst bewirkt eine erste Fokussiereinheit 39 eine Bündelung des eingekoppelten Emissionsstrahls 31a auf ein erstes dispersives Element 41. Durch dieses erste dispersive Element 41 wird auch hier die Strahlung gemäß ihrer verschiedenen spektralen Komponenten λι bis λ5 aufgefächert. Die so aufgefächerte Strahlung gelangt also nach ihren spektralen Komponenten aufgeteilt auf verschiedene Spalten eines ersten Mikrospiegelfeldes 43. Auch hier handelt es sich um ein zweidimensionales digital anzu¬ steuerndes Mikrospiegelfeld, ähnlich wie das zweite Mikro- spiegelfeld 17 der Beleuchtungseinheit 7. Es sei darauf hin- gewiesen, dass das erste Mikrospiegelfeld 43 der Detektions¬ einheit wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, während das zweite Mikrospiegelfeld 17 der Beleuchtungseinheit ein optionales Merkmal des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist .
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch das erste Mikro- spiegelfeld 43 so konfiguriert, dass eine spektrale Filterung entsprechend einer vorbestimmten Filterfunktion mit wellenlängenabhängigen Wichtungsfaktoren erfolgt. Auch hier entsprechen die Wichtungsfaktoren Graustufen im Sinne einer anteiligen Selektion der jeweiligen spektralen Komponenten. Es liegen also auch bei diesem ersten Mikrospiegelfeld deselek- tierte Teilmengen 43a und selektierte Teilmengen 43b von Mik- rospiegeln vor, die über die den jeweiligen spektralen Komponenten entsprechenden Spalten des Mikrospiegelfelds 43 unterschiedlich gewichtet sind. Ein besonders hoher Anteil an se¬ lektierten Mikrospiegeln 43b ist im gezeigten Beispiel für die Wellenlängen λ4 und λβ eingestellt, die daher mit relativ starker spektraler Gewichtung auf den Strahlungsdetektor 47 gelenkt werden. Die übrigen spektralen Komponenten, insbesondere die kürzerwelligen Komponenten λι bis λ3 werden dagegen weitgehend deselektiert und zum großen Teil aus dem weiteren Strahlverlauf ausgeblendet.
Zur besseren Fokussierung der so spektral gefilterten Strahlung auf diesen Strahlungsdetektor 47 dient wiederum eine vierte Fokussiereinheit 45, beispielsweise eine Fokussierlin- se . Auch hier dient ein Strahlblocker 49 dazu, den Einfall von unerwünschtem Streulicht in den Bereich des Strahlungsdetektors 47 zu vermeiden. Innerhalb der Detektionseinheit 35 wirkt hier also das erste Mikrospiegelfeld 43 zusammen mit dem dispersiven Element 41 als spektraler Filter, mit dem die spektralen Komponenten des Anregungslichtstrahls spektral ge¬ wichtet werden können. Somit kann beispielsweise eine vorde¬ finierte spektrale Filterfunktion eingestellt werden. Insbe¬ sondere kann damit auch auf einfache Weise die spektrale Fil¬ terung in der Detektionseinheit eines herkömmlichen Emissi- onsmessgeräts modelliert und somit optimiert werden.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 werden die spektralen Komponenten der so gefilterten beziehungsweise gewichteten Emis- sionsstrahlung gleichzeitig auf den Strahlungsdetektor 47 gelenkt. Es handelt sich hier zweckmäßig um einen pixelierten Detektor, mit dem diese einzelnen spektralen Komponenten ortsaufgelöst gemessen werden können. Somit eignet sich das Messgerät dieses ersten Ausführungsbeispiels als Emissions- spektrometer . Das gezeigte Ausführungsbeispiel beschreibt eine Mehrkanal- oder auch Multi-Color-Fluoreszenzmessung, die nach dem Stand der Technik wegen der breitbandigen Anregung und Emission der typischen Fluoreszenzfarbstoffe sequentiell für die verschiedenen Wellenlängenbereiche durchgeführt wer¬ den muss. Durch die gleichzeitige Messung der verschiedenen Wellenlängen entsteht beim beschriebenen Beispiel eine wesentlich verringerte Messdauer. Alternativ zu den gezeigten Einstellungen der spektralen Filterfunktionen in der Detektionseinheit und der Beleuchtungs¬ einheit können jedoch auch Einstellungen vorgenommen werden, bei denen bestimmte spektrale Teilbereiche vollständig selek¬ tiert werden und/oder bestimmte spektrale Teilbereiche voll- ständig deselektiert werden. Eine solche vollständige Selek¬ tion und/oder Deselektion kann vorteilhaft sein, um einen möglichst scharfen Übergang zwischen im weiteren Strahlverlauf erwünschten und unerwünschten spektralen Komponenten zu erreichen. Dagegen kann eine anteilige Selektion im Sinne einer Graustufen-Filterung besonders vorteilhaft sein, um einen vorgegebenen spektralen Verlauf möglichst genau nachzu¬ bilden .

Claims

Patentansprüche
1. Emissionsmessgerät (1) mit
- einem Probenbereich (3) ,
- einer Beleuchtungseinheit (7) zur Bestrahlung einer im Probenbereich (3) positionierbaren Probe (5) mit einem Anregungsstrahl (25) und
- einer Detektionseinheit (35) zur Detektion der von der Pro¬ be (5) emittierten Strahlung (31) mit einem Strahlungsde- tektor (47),
wobei die Detektionseinheit (35)
- ein in Strahlrichtung nach dem Probenbereich (3) angeordnetes erstes dispersives Element (41) zur Zerlegung der emit¬ tierten Strahlung (31) in ihre spektralen Komponenten (λ2- λ5),
- ein in Strahlrichtung nach dem ersten dispersiven Element (41) angeordnetes erstes Mikrospiegelfeld (43) zur Selek¬ tion einzelner spektraler Komponenten (λ3~λ5) und
- einen in Strahlrichtung nach dem ersten Mikrospiegelfeld (43) angeordneten Strahlungsdetektor (47) aufweist.
2. Emissionsmessgerät (1) nach Anspruch 1, bei dem die Detek¬ tionseinheit (35) wenigstens eine Fokussiereinheit (39,45) aufweist, die in Strahlrichtung zwischen Probenbereich (3) und erstem dispersivem Element (41) angeordnet ist und/oder die in Strahlrichtung zwischen erstem Mikrospiegelfeld (43) und Strahlungsdetektor (47) angeordnet ist.
3. Emissionsmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Strahlungsdetektor (47) in Strahlrichtung zwischen erstem Mikrospiegelfeld (47) und Strahlungsdetektor (47) ein zweites dispersives Element aufweist.
4. Emissionsmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Strahlungsdetektor (47) ein ein- oder zweidimensionales pixeliertes Sensorfeld aufweist.
5. Emissionsmessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beleuchtungseinheit (7)
- eine Strahlungsquelle (9),
- ein in Strahlrichtung nach der Strahlungsquelle (9) an- geordnetes drittes dispersives Element (15) zur Zerlegung der Strahlung in ihre spektralen Komponenten (λχ-λδ) ,
- ein in Strahlrichtung nach dem dritten dispersiven Element (15) angeordnetes zweites Mikrospiegelfeld (17) zur Selek¬ tion von spektralen Komponenten (λ2) und
- ein in Strahlrichtung nach dem zweiten Mikrospiegelfeld
(17) angeordnetes viertes dispersives Element (21) zur Ver¬ einigung der selektierten spektralen Komponenten (λ2) in einem gemeinsamen Anregungsstrahl (25)
aufweist .
6. Emissionsmessgerät (1) nach Anspruch 5, bei dem die Be¬ leuchtungseinheit (7) wenigstens eine Fokussiereinheit
(13,23) aufweist, die in Strahlrichtung zwischen Strahlungs¬ quelle (9) und drittem dispersivem Element (15) angeordnet ist und/oder die in Strahlrichtung zwischen viertem dispersivem Element (21) und Probenbereich (3) angeordnet ist.
7. Emissionsmessgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Beleuchtungseinheit (7) und/oder die Detektionseinheit (35) frei von spektral selektierenden opti¬ schen Absorptionsfiltern ist.
8. Verfahren zur Messung von Lichtemission mit einem Emissionsmessgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch die spektrale Selektion der von der Pro¬ be (5) emittierten Strahlung (31) mittels Aktivierung
und/oder Deaktivierung der einzelnen Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelfeldes (43) der Detektionseinheit (35) .
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem eine wiederholte Umstellung des Emissionsmessgeräts (1) auf eine jeweils geän¬ derte spektrale Selektion in der Detektionseinheit (35) durch eine Änderung des Aktivierungszustands einzelner oder mehre¬ rer Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelfeldes (43) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem eine vorbe- stimmte spektrale Zusammensetzung des Anregungsstrahls (25) mittels eines in der Beleuchtungseinheit (7) angeordneten zweiten Mikrospiegelfeldes (17) durch Aktivierung und/oder Deaktivierung seiner einzelnen Mikrospiegel eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine wiederholte Umstellung des Emissionsmessgeräts (1) auf eine jeweils geän¬ derte spektrale Zusammensetzung des Anregungsstrahls (25) durch eine Änderung des Aktivierungszustands einzelner oder mehrerer Mikrospiegel des zweiten Mikrospiegelfeldes (43) er- folgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem eine Umstellung des Emissionsmessgeräts (1) für einen anderen Wel¬ lenlängenbereich der die Emission anregenden Strahlung und/oder einen anderen Wellenlängenbereich der emittierten
Strahlung ohne die Bewegung makroskopischer optischer Komponenten erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem eine anteilige Selektion von vorbestimmten spektralen Komponenten durch Selektion eines vorbestimmten Bruchteils der Mikrospiegel in einer der jeweiligen spektralen Komponente zugeordneten Zeile oder Spalte eines zweidimensionalen ersten und/oder zweiten Mikrospiegelfeldes (43,17) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem eine anteilige Selektion von vorbestimmten spektralen Komponenten durch ein wiederholtes Umschalten zwischen einem aktivierten und einem deaktivierten Zustand von Spiegeln des ersten und/oder zweiten Mikrospiegelfeldes (43,17) erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem durch Einstellung der Aktivierungszustände von Mikrospiegeln des ersten und/oder zweiten Mikrospiegelfeldes (43,17) eine Nachbildung von optischen Parametern eines vordefinierten, ohne Mikrospiegelfeider aufgebauten Emissionsmessgerätes erfolgt .
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