WO2020126146A1

WO2020126146A1 - Vorrichtung zur probenuntersuchung für ein atmosphärisches oder druckvariables rasterelektronenmikroskop, mikroskopiesystem sowie mikroskopieverfahren

Info

Publication number: WO2020126146A1
Application number: PCT/EP2019/077215
Authority: WO
Inventors: Jörn PROBST; Manfred Füting; Sofia Dembski; Gabriele MAAS-DIEGELER; Sven Henning; Andreas Heilmann; André Rosonsky
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2020-06-25
Also published as: DE102018132770B3

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Probenuntersuchung für ein atmosphärisches oder druckvariables Rasterelektronenmikroskop. Die Vorrichtung umfasst ein Basiselement umfassend Befestigungsmittel für die Befestigung an einem Probentisch des Rasterelektronenmikroskops. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Probenkammer, die lösbar an dem Basiselement befestigt und eine zu untersuchende Probe aufnehmen kann. Die Probenkammer weist eine Öffnung auf für die Einleitung eines Elektronenstrahls des Rasterelektronenmikroskops in die Probenkammer. Zudem umfasst die Vorrichtung ein Verschlusselement, das lösbar an der Probenkammer befestigt und ausgebildet ist, die Öffnung der Probenkammer in einem ersten Betriebszustand gasdicht zu verschließen und die Öffnung in einem zweiten Betriebszustand nicht zu bedecken. Das Basiselement und die Probenkammer sind thermisch gekoppelt, wobei das Basiselement ein Temperierungselement zum Einstellen einer Temperatur innerhalb der Probenkammer umfasst. Weiterhin umfasst die Probenkammer Anschlüsse für die Zuleitung und Ableitung von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Probenkammer bzw. aus der Probenkammer.

Description

VORRICHTUNG ZUR PROBENUNTERSUCHUNG FÜR EIN ATMOSPHÄRISCHES ODER DRUCKVARIABLES RASTERELEKTRONENMIKROSKOP, MIKROSKOPIESYSTEM SOWIE MIKROSKOPIEVERFAHREN

Technisches Gebiet

Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit Rasterelektronenmikroskopie. Insbesondere be treffen Ausführungsbeispiele eine Vorrichtung zur Probenuntersuchung für ein atmosphäri sches oder druckvariables Rasterelektronenmikroskop, ein Mikroskopiesystem sowie Mikro skopieverfahren.

Hintergrund

Die Untersuchung der Wechselwirkung von lebenden Organismen mit Materialoberflächen ist in vielen Anwendungsgebieten von Interesse. Eine wesentliche Voraussetzung für den Er folg neuer werkstoffgestützter Therapieansätze ist eine geeignete Oberflächentopographie des Trägermaterials, die eine Zellbesiedelung ermöglicht und weiteres Gewebewachstum fordert. Um dies zu erreichen, müssen während der Entwicklungsphase die Zell-Material-Wechsel- wirkungen untersucht und optimiert werden. Fortschritte in der Medizintechnik haben in den letzten Jahrzehnten zu einer außerordentlichen Leistungssteigerung der Medizinprodukte in der klinischen Praxis geführt. Gleichzeitig fehlen aber noch hochauflösende innovative ana lytische Methoden, welche in situ Langzeituntersuchungen zur Wechselwirkung von Zell wachstum und Degradationsverhalten des Trägermaterials ermöglichen. Die aktuell genutzten Rasterelektronenmikroskopieverfahren ermöglichen nur eine momentane Aufnahme des Zu stands und verursachen durch die Probenbehandlung (z.B. Fixierungsmethode, Strahlung) ir reversible Schäden an den Untersuchungsobjekten. Eine tatsächliche Darstellung und Beur teilung des Zustands eines Material-Gewebe-Konstrukts als Folge der Wechselwirkung zwi schen Werkstoffoberfläche und extrazellularer Matrix kann mit den bisherigen Rasterelektro nenmikroskopieverfahren nicht vorgenommen werden. Die Interpretation wird zudem durch Artefakte der jeweiligen Präparationsmethode erschwert.

Es besteht daher ein Bedarf, eine verbesserte Möglichkeit zur Untersuchung von Proben mit tels Rasterelektronenmikroskopie bereitzustellen. Insbesondere besteht ein Bedarf, eine in vitro Untersuchung von organischen Proben mittels Rasterelektronenmikro skopie zu ermög lichen.

Zusammenfassung

Der Bedarf kann durch den Gegenstand der Patentansprüche gedeckt werden.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung zur Probenuntersuchung für ein atmosphä risches oder druckvariables Rasterelektronenmikroskop. Die Vorrichtung umfasst ein Basise lement mit Befestigungsmitteln für die Befestigung an einem Probentisch des Rasterelektro nenmikroskops. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Probenkammer, die lösbar an dem Ba siselement befestigt ist und eine zu untersuchende Probe aufnehmen kann. Die Probenkam mer weist eine Öffnung auf für die Einleitung eines Elektronenstrahls des Rasterelektronen mikroskops in die Probenkammer. Zudem umfasst die Vorrichtung ein Verschlusselement, das lösbar an der Probenkammer befestigt und ausgebildet ist, die Öffnung der Probenkammer in einem ersten Betriebszustand gasdicht zu verschließen und die Öffnung in einem zweiten Betriebszustand nicht zu bedecken. Das Basiselement und die Probenkammer sind thermisch gekoppelt, wobei das Basiselement ein Temperierungselement zum Einstellen einer Tempe ratur innerhalb der Probenkammer umfasst. Weiterhin umfasst die Probenkammer An schlüsse für die Zuleitung und Ableitung von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Pro benkammer bzw. aus der Probenkammer.

Ferner betrifft ein Ausführungsbeispiel ein Mikroskopiesystem umfassend ein atmosphäri sches oder druckvariables Rasterelektronenmikroskop mit einem Probenraum, in dem ein Probentisch angeordnet ist. Das Mikroskopiesystem umfasst ferner eine erfmdungsgemäße Vorrichtung zur Probenuntersuchung, wobei die Vorrichtung auf dem Probentisch befestigt ist. Zudem umfasst das Mikroskopiesystem eine Steuergerät, das eingerichtet ist: das Tempe rierungselement zum Einstellen der Temperatur innerhalb der Probenkammer anzusteuem; ein mit den Anschlüssen der Probenkammer gekoppeltes Versorgungssystem zum Zuleiten und/oder Ableiten von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Probenkammer bzw. aus der Probenkammer anzusteuem; und den Betriebszustand des Verschlusselements zu steuern. Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Mikro skopie verfahren, das ein Kultivieren einer zu untersuchenden Probe sowie ein mehrfaches Ausführen der folgenden Sequenz an Verfah rensschritten umfasst: a) Anordnen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Probenunter suchung auf einem Probentisch in einem Probenraum eines atmosphärischen oder druckvari ablen Rasterelektronenmikroskops, wobei die zu untersuchende Probe in der Probenkammer angeordnet ist, und wobei sich das Verschlusselement in dem ersten Betriebszustand befindet; b) Bestrahlen der zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl, um eine Abbildung zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe zu erhalten, wobei sich das Verschlus selement während der Bestrahlung in dem zweiten Betriebszustand befindet; c) Entfernen zumindest der Probenkammer und des Verschlusselement aus dem Probenraum; und d) er neutes Kultivieren der zu untersuchenden Probe außerhalb des Probenraums.

Zudem betrifft ein Ausführungsbeispiel ein weiteres Mikro skopie verfahren umfassend ein Anordnen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Probenuntersuchung auf einem Proben tisch in einem Probenraum eines atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmik roskops, wobei eine erste zu untersuchende Probe in der Probenkammer angeordnet ist. Fer ner umfasst das Mikro skopie verfahren ein Bestrahlen der ersten zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl, um eine Abbildung zumindest eines Teils der ersten zu untersuchen den Probe zu erhalten. Das Mikro skopie verfahren umfasst weiterhin ein Austauschen der Pro benkammer gegen eine weitere Probenkammer, in der eine zweite zu untersuchende Probe angeordnet ist. Zur Anordnung beider Probenkammern in dem Rasterelektronenmikroskop wird dasselbe Basiselement verwendet. Zudem umfasst das Mikro skopiever fahren ein Be strahlen der zweiten zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl, um eine Abbildung zumindest eines Teils der zweiten zu untersuchenden Probe zu erhalten.

Ferner betrifft ein Ausführungsbeispiel noch ein weiteres Mikro skopie verfahren, das ein An ordnen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Probenuntersuchung auf einem Probentisch in einem Probenraum eines atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikro skops umfasst. Die zu untersuchende Probe ist in der Probenkammer angeordnet, wobei sich das Verschlusselement in dem ersten Betriebszustand befindet. Zudem umfasst das Mikro skopieverfahren ein Bestrahlen der zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl, um eine Abbildung zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe zu erhalten, wobei sich das Verschlusselement während der Bestrahlung in dem zweiten Betriebszustand befindet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenuntersuchung, das erfindungsgemäße Mikro skopiesystem sowie die erfmdungsgemäßen Mikro skopie verfahren können eine im Wesent lichen schädigungsfreie in vitro Untersuchung von organischen Proben mittels Rasterelektro nenmikroskopie ermöglichen.

Figurenkurzbeschreibung

Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vor richtung zur Probenuntersuchung für ein atmosphärisches oder druckvariables Rasterelektro nenmikroskop;

Fig. 2 schematisch eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung zur Probenuntersuchung;

Fig. 3 schematisch eine Schnittdarstellung der Vorrichtung zur Probenuntersuchung;

Fig. 4 schematisch eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur Probenuntersu chung;

Figs. 5 und 6 schematisch eine Änderung des Betriebszustands des Verschlusselements der Vorrichtung zur Probenuntersuchung;

Fig. 7 schematisch ein Draufsicht auf die Vorrichtung zur Probenuntersuchung;

Fig. 7A schematisch eine dreidimensionale Darstellung der Vorrichtung zur Probenuntersu chung;

Fig. 7B schematisch eine Schnittdarstellung der Vorrichtung zur Probenuntersuchung;

Fig. 8 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Mikroskopiesystem;

Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Mikroskopieverfahrens; und Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines weiteren Mikro skopie Verfah rens.

Beschreibung

Verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele werden nun Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.

Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wis senschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele gehören.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Probenuntersuchung für ein atmosphärisches oder druckvariables Rasterelektronenmikroskop (engl environmental scanning electron microscope, ESEM, bzw. variable pressure scanning electron microscope, VPSEM) im mon tierten bzw. zusammengesetzten Zustand.

Die Vorrichtung 100 umfasst ein Basiselement 110 mit Befestigungsmitteln 111 für die lös bare Befestigung an einem Probentisch des Rasterelektronenmikroskops (nicht dargestellt). Die Befestigungsmittel 111 sind in Fig. 1 aufgrund der perspektivischen Darstellung nicht sichtbar, jedoch in der Schnittdarstellung in Fig. 3 angedeutet. Die Befestigungsmittel können vielfältig ausgebildet sein, um eine Befestigung der Vorrichtung 100 am Probentisch des Ras terelektronenmikroskops zu ermöglichen. Beispielsweise können die Befestigungsmittel 111 ausgebildet sein, um das Basiselement über eine Schraubverbindung oder Rastverbindung an dem Probentisch lösbar zu befestigen. Insbesondere können die Befestigungsmittel 111 an den bzw. die spezifischen Probentischausgestaltungen eines oder mehrerer Rasterelektronen mikroskope angepasst sein.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 100 eine Probenkammer 120, die eine zu untersuchende Probe aufnehmen kann. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann in einem Hohlraum 126 der Proben kammer 110 beispielsweise eine Plattform 127 zur Platzierung der zu untersuchenden Probe darauf ausgebildet sein. Der Hohlraum 126 ist seitlich durch eine (z.B. bei einem kreisrunden Querschnitt des Hohlraums) oder mehrere (z.B. bei einem vieleckigen Querschnitt des Hohl raums) Seitenwände 128 beschränkt. Zwischen der Plattform 127 und der zumindest einen Seitenwand 128 der Probenkammer 120 verläuft ein Graben 129. Mit anderen Worten: Die Plattform 127 ist von dem Graben 129 umgeben.

Ferner umfasst die Probenkammer 120 zumindest zwei Anschlüsse 121 und 122 für die Zu leitung und Ableitung von flüssigen und/oder gasförmigen Medien in die Probenkammer 120 bzw. aus der Probenkammer 120. Wie in Figs. 1 bis 3 dargestellt, kann es sich bei den An schlüssen 121 und 122 beispielsweise um Rohre bzw. Rohrabschnitte handeln, durch weiche flüssige und/oder gasförmige Medien in das Innere bzw. aus dem Inneren der Probenkammer 120 geleitet werden können. Beispielsweise kann der erste Anschluss 121 so ausgebildet sein, dass flüssige und/oder gasförmige Medien durch zumindest eine Öffnung in der bzw. den Seitenwänden 128 in den Hohlraum 126 eintreten. Entsprechend kann der zweite Anschluss 122 so ausgebildet sein, dass flüssige und/oder gasförmige Medien durch zumindest eine wei tere in Öffnung in der bzw. den Seitenwänden 128 aus den Hohlraum 126 abgeführt werden. Ein vertikaler Abstand der Öffnung für das Abführen der flüssigen und/oder gasförmigen Medien zum Boden der Probenkammer bzw. des Hohlraums kann, wie in Fig. 3 dargestellt, geringer sein als ein vertikaler Abstand der Öffnung für das Einleiten der flüssigen und/oder gasförmigen Medien zum Boden der Probenkammer bzw. des Hohlraums. Mit anderen Wor ten: Die Öffnung für das Einleiten der flüssige und/oder gasförmige Medien kann in einem oberen Bereich der Probenkammer 120 angeordnet sein, währen die Öffnung für das Abfüh ren der flüssigen und/oder gasförmigen Medien in einem unteren Bereich der Probenkammer 120 angeordnet sein kann.

Die Probenkammer 120 weist zudem eine Öffnung 123 auf für die Einleitung eines Elektro nenstrahls des Rasterelektronenmikroskops in die Probenkammer 120. Wie in Fig. 2 darge stellt, kann die Öffnung 123 beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Jedoch sind auch andere (z.B. eckige oder ovale) Querschnitte für die Öffnung 123 möglich.

Die Probenkammer 120 ist lösbar an dem Basiselement 110 befestigt. Mit anderen Worten: Die Probenkammer 120 kann von dem Basiselement 110 zerstörungsfrei abgenommen wer den, wie dies durch die Explosionsdarstellung in Fig. 2 angedeutet ist. Beispielsweise kann die Probenkammer 120 auf das Basiselement 110 gesteckt oder geschraubt sein. Das Basiselement 110 und die Probenkammer 120 sind im befestigten Zustand zudem ther misch gekoppelt. Mit anderen Worten: Das Basiselement 110 und die Probenkammer 120 sind derart miteinander verbunden bzw. gekoppelt, dass ein Austausch von Wärme zwischen dem Basiselement 110 und der Probenkammer 120 möglich ist. Beispielsweise können das Basiselement 110 und die Probenkammer 120 jeweils Teilbereiche aus einem Material mit guten Wärme leitungseigenschaften aufweisen, die miteinander in thermischen Kontakt stehen (z.B. einander berühren). Das Basiselement 110 umfasst zudem ein Temperierungselement 112 zum Einstellen der Temperatur innerhalb der Probenkammer 120. Das Temperierungs element 112 ist dabei ausgebildet, dem Basiselement 110 Wärme zuzuführen bzw. zu entzie hen, so dass der Probenkammer 120 aufgrund der thermischen Kopplung zwischen dem Ba siselement 110 und der Probenkammer 120 zur Regelung der Temperatur innerhalb der Pro benkammer 120 Wärme zugeführt bzw. entzogen wird.

In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Temperierungselement 112 zumindest zwei Anschlüsse 113 und 114 zur Zuleitung und Ableitung eines Wärmeträ germediums, wobei das Temperierungselement ausgebildet ist, das Wärmeträgermedium ent lang eines Teilbereichs des Basiselements 110, der mit der Probenkammer 120 thermisch ge koppelt ist, zu leiten. Beispielsweise können in dem Temperierungselement 112 einer oder mehrere Strömungspfade für das Wärmeträgermedium ausgebildet sein, um das Wärmeträ germediums entlang des Teilbereichs des Basiselements 110, der mit der Probenkammer 120 thermisch gekoppelt ist, zu leiten. Entsprechend kann über eine Kontrolle der Temperatur und des Volumenstroms des Wärmeträgermediums dem Basiselement 110 bzw. der Probenkam mer 120 Wärme entzogen oder Wärme zugeführt werden. Bei dem Wärmeträgermedium kann es sich z.B. um gekühltes oder erwärmtes Wasser handeln. Es können jedoch auch andere Medien verwendet werden.

Ferner umfasst das Temperierungselement einen elektrothermischen Wandler 115, der einge richtet ist, einem Teilbereich des Basiselements 110, der mit der Probenkammer 120 ther misch gekoppelt ist, basierend auf einem anliegenden elektrischen Signal Wärme zu entzie hen oder Wärme an diesen abzugeben. Beispielsweise kann der elektrothermische Wandler 115 eines oder mehrere Peltier-Elemente umfassen. Der mit der Probenkammer 120 thermisch gekoppelte Teilbereich des Basiselements 110 kann beispielsweise durch den Teilbereich 116 des Basiselements 110 gebildet sein, der zwi schen dem Temperierungselement 112 und der Probenkammer 120 angeordnet ist bzw. mit beiden thermisch gekoppelt ist. Beispielsweise kann der Teilbereich 116 des Basiselements 110 aus einem Material mit guten Wärmleitungseigenschaften (z.B. Kupfer oder Aluminium) gefertigt sein.

Obwohl das Temperierungselement 112 sowohl den elektrothermischen Wandler 115 auf weist als auch die oben beschriebenen Elemente für die Durchleitung des Wärmeträgermedi ums, kann das Temperierungselement in alternativen Ausführungsbeispielen auch jeweils nur den elektrothermischen Wandler 115 oder die oben beschriebenen Elemente für die Durch leitung des Wärmeträgermediums aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Temperierungselement 112 auch andere Mittel als den elektrothermischen Wandler 115 oder die oben beschriebenen Elemente für die Durchleitung des Wärmeträgermediums aufweisen.

Optional kann das Basiselement 110 auch einen oder mehrere Sensoren umfassen. Beispiels weise kann das Temperierungselement 112 zusätzlich einen Temperatursensor (nicht darge stellt) umfassen, der ausgebildet ist, eine die Temperatur innerhalb der Probenkammer 120 charakterisierende Temperatur zu messen und ein entsprechendes Messsignal auszugeben. Entsprechend kann für eine externe Steuerung, welche das elektrische Signal für den elekt rothermischen Wandler 115 bereitstellt und/oder die Zu- bzw. Ableitung des Wärmeträger mediums zu dem Temperierungselement 112 regelt, mittels des Messsignals eine Rückkopp lung für die Regelschleife der externen Steuerung bereitgestellt werden. Dadurch kann eine exakte Regelung bzw. Einstellung der Temperatur innerhalb der Probenkammer 120 ermög licht werden. Ferner kann das Basiselement 110 auch weitere Sensoren umfassen, um die Umgebungsatmosphäre der Vorrichtung 100 zu charakterisieren (z.B. einen Drucksensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor).

Die Vorrichtung 100 umfasst ferner ein Verschlusselement 130, das lösbar an der Proben kammer 120 befestigt und ausgebildet ist, die Öffnung 123 der Probenkammer 120 in einem ersten Betriebszustand gasdicht zu verschließen und die Öffnung 123 in einem zweiten Be triebszustand nicht zu bedecken. Das Verschlusselement 130 umfasst dabei einen Verschluss träger 131 und einen Verschlussdeckel 132, der in dem Verschlussträger 131 verschiebbar gelagert (z.B. geführt) ist. Der Verschlussdeckel 132 kann somit relativ zum Verschlussträger 131 eine Translationsbewegung vollführen.

Die Probenkammer 120 umfasst ein um die Öffnung 123 herum laufendes Verbindungsele ment 124 mit einem vollständig um die Öffnung 123 umlaufenden Dichtelement 125-1 sowie einem Gewinde 125-2. Der Verschlussträger 131 umfasst entsprechend ein in das Gewinde 125-2 eingreifendes Gegengewinde 133, so dass der Verschlussträger 131 an dem Verbin dungselement 124 gehalten und relativ zu dem Verbindungselement 124 der Probenkammer 120 bewegt bzw. gedreht werden kann. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann das Verbindungsele ment 124 beispielsweise in Form eines Zylinderrings ausgebildet sein, in dessen oberer bzw. axialer Oberfläche eine Ringdichtung (z.B. ein O-Ring oder ein X-Ring aus Nitrilkautschuk) angeordnet ist. Über den Kontakt des Dichtelements 125-1 mit dem Verschlussdeckel 132 kann in dem ersten Betriebszustand des Verschlusselements 130 die gasdichte Abdichtung der Probenkammer 120 gegenüber der Umgebungsatmosphäre der Probenkammer 120 erfol gen. Entsprechen kann durch eine Verschiebung des Verschlussdeckels 132 relativ zum Ver schlussträger 131 die Öffnung 123 im zweiten Betriebszustand des Verschlusselements 130 frei bleiben.

Um die beiden Betriebszustände des Verschlusselements 130 einzustellen, umfasst das Basi selement 110 gemäß einigen Ausführungsbeispielen ferner die in Fig. 4 dargestellten An triebsmittel 117 und 118. Beispielsweise kann das Basiselement 110 die Antriebsmittel 117 und 118 umfassen bzw. tragen. Die Antriebsmittel 117 und 118 können z.B. durch Elektro motoren bzw. Stellmotoren gebildet sein, die an den Verschlussträger 131 bzw. den Ver schlussdeckel 132 mechanisch angekoppelt bzw. angebunden sind. Die Bewegung von Ver schlussträger 131 bzw. Verschlussdeckel 132 durch die Antriebsmittel 117 und 118 ist in den Figs. 5 und 6 schematisch dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Antriebs mittel 117 und 118 in den Figs. 5 und 6 nicht dargestellt.

Das erste Antriebsmittel 117 ist ausgebildet, basierend auf einem ersten Steuerungssignal den Verschlussdeckel 132 relativ zu dem Verschlussträger 131 zwischen zwei vorbestimmten Po sitionen zu verschieben. Dies ist in Fig. 6 beispielhaft durch den Pfeil 101 angedeutet. Bei einer ersten der zwei vorbestimmten Positionen überdeckt der Verschlussdeckel 132 die Öff- nung 123 der Probenkammer vollständig (siehe Fig. 5). Bei einer zweiten der zwei vorbe stimmten Positionen überdeckt der Verschlussdeckel 132 wie in Fig. 6 dargestellt die Öffnung 123 der Probenkammer 120 nicht.

Das zweite Antriebsmittel 118 ist ausgebildet, basierend auf einem zweiten Steuerungssignal den Verschlussträger 131 zwischen zwei vorbestimmten Drehpositionen relativ zu dem Ver bindungselement 124 der Probenkammer 120 zu drehen, wenn sich der Verschlussdeckel 132 in der ersten der zwei vorbestimmten Positionen befindet (d.h. die Öffnung 123 überdeckt). Dies ist in Fig. 5 beispielhaft durch den Pfeil 102 angedeutet.

In einer ersten der zwei vorbestimmen Drehpositionen greifen größere Teile des Gewindes 125-2 des Verbindungselement 124 der Probenkammer 120 und des Gegengewindes 133 des Verschlussträgers 131 ineinander als bei einer zweiten der zwei vorbestimmen Drehpositio nen. Mit anderen Worten: Der Verschlussträger 131 ist bei der ersten der zwei vorbestimmen Drehpositionen stärker auf das Verbindungselement 124 aufgeschraubt als bei der zweiten der zwei vorbestimmen Drehpositionen. In Fig. 5 befindet sich der Verschlussträgers 131 in der zweiten der zwei vorbestimmen Drehpositionen. In den Figs. 1 und 4 ist der Verschluss träger 131 in der ersten der zwei vorbestimmen Drehpositionen gezeigt.

Wenn der Verschlussträger 131 sich in der ersten der zwei vorbestimmen Drehpositionen be findet, stehen der Verschlussdeckel 132 und das Dichtelement 125-1 in Kontakt, so dass die Öffnung 123 der Probenkammer 120 gasdicht verschlossen ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Umgekehrt ist der Verschlussdeckel 132 von dem Dichtelement 125-1 beab- standet, wenn der Verschlussträger 131 sich in der zweiten der zwei vorbestimmen Drehpo sitionen befindet. Dies ist in Figs. 5 und 6 durch den kleinen Abstand/Spalt 103 zwischen der Probenkammer 120 und dem Verschlussträger 131 angedeutet. Mit anderen Worten: Das Ver schlusselement 130 befindet sich im ersten Betriebszustand, wenn sich der Verschlussträger

131 in der ersten der zwei vorbestimmen Drehpositionen befindet und sich der Verschlussde ckel 132 in der ersten der zwei vorbestimmten Positionen befindet. Umgekehrt befindet sich das Verschlusselement 130 im zweiten Betriebszustand, wenn sich der Verschlussträger 131 in der zweiten der zwei vorbestimmen Drehpositionen befindet und sich der Verschlussdeckel

132 in der zweiten der zwei vorbestimmten Positionen befindet. Das erste Antriebsmittel 117 ist dabei gemäß Ausführungsbeispielen ausgebildet, den Ver schlussträger 131 nur dann zwischen den zwei vorbestimmten Positionen zu verschieben, wenn sich der Verschlussträger 131 in der zweiten der zwei vorbestimmen Drehpositionen befindet (d.h. der Verschlussträger 131 nicht das Dichtelement 125-1 kontaktiert).

Die Positionen bzw. Stellungen des Verschlussträgers 131 und des Verschlussdeckels 132 können durch einen oder mehrere Positionssensoren überwacht werden, die entsprechende Messsignale bereitstellen. Einem externen Steuergerät kann so eine Rückkopplung für die Erzeugung der Steuerungssignale für die Antriebsmittel 117 und 118 bereitgestellt werden.

Mittels des Verschlusselements 130 kann die Probenkammer 120 gegenüber der Atmosphäre, die im Probenraum des Rasterelektronenmikroskops herrscht, abgedichtet werden. Das An pressen des beweglichen Verschlussdeckels 132 an das Dichtelement 125-1 erfolgt aufgrund der Gewinde 125-2 und 133 über eine einfache Rotation des Verschlussträgers 131 gegenüber der Probenkammer 120. Ebenso kann das Innere der Probenkammer 120 über eine entspre chende Rotation in Gegenrichtung der im Probenraum des Rasterelektronenmikroskops herr schen Atmosphäre ausgesetzt werden. Durch Kontrolle der Drehbewegung des Verschluss trägers 131 kann ein kontrollierter Druckausgleich zwischen der in der Probenkammer 120 herrschenden Atmosphäre und der im Probenraum des Rasterelektronenmikroskops herr schen Atmosphäre erfolgen. Ein schlagartiges Austreten bzw. Spritzen von Flüssigkeit in Folge des Druckausgleichs beim Öffnen der Probenkammer 120 kann durch den die Öffnung 123 dabei zunächst noch überdeckenden Verschlussdeckel 132 vermieden werden. Ein Sprit zen von Flüssigkeit auf sensiblen Elemente des Rasterelektronenmikroskops (z.B. Elektro nenoptik) kann somit vermieden werden. Durch z.B. langsames bewegen bzw. abziehen des vom Dichtelement 125-1 gelösten Verschlussdeckels 132 kann die Öffnung 123 anschließend ff eigegeben werden, um die in der Probenkammer 120 befindliche Probe mittels Elektronen strahl abzutasten. Nach erfolgter Untersuchung der Probe wird der Verschlussdeckel 132 er neut über die Öffnung 123 geschoben und die Probenkammer 120 durch Drehung des Ver schlussträgers 131 und des damit verbundenen Anpressens des Verschlussdeckels an das Dichtelement 125-1 wieder gasdicht (z.B. vakuumdicht) verschlossen. Aufgrund der losen Bewegung des Verschlussdeckels 132 kann zudem ein minimaler Verschleiß des Dichtele ments 125-1 erreicht werden. Weiterhin kann die Ansteuerung der Antriebsmittel 117 und 118 über die Steuerungssignale abhängig von Messsignalen weiterer optionaler Sensoren der Vorrichtung 100 erfolgen. Wenn die Vorrichtung 100 - wie oben angedeutet - beispielsweise weitere Sensoren für die Charakterisierung der Umgebungsatmosphäre der Vorrichtung 100 aufweist, können die An triebsmittel 117 und 118 über die Steuerungssignale z.B. angesteuert werden, die Öffnung 123 nur dann ff eizugeben, wenn die Sensoren für die Charakterisierung der Umgebungsat mosphäre der Vorrichtung 100 Messwerte innerhalb eines oder mehrerer vorbestimmter Wer tebereiche ausgeben. Entsprechend kann eine Exposition der in der in der Probenkammer 120 befindlichen Probe gegenüber einer ungeeigneten Umgebungsatmosphäre vermieden werden.

Die Vorrichtung 100 zeichnet sich weiterhin durch ihren modularen Aufbau aus, der einen Austausch von Basiselement 110, Probenkammer 120 oder Verschlusselement 130 ermög licht. Das wechselbare Basiselement 110, welches auch als Grundplatte verstanden werden kann, ermöglicht eine Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Rasterelektronenmikro skope bzw. Geräte. Beispielsweise können für verschiedene Rasterelektronenmikroskope je weils verschiedene Basiselemente 110 bereitgestellt werden, die an die jeweiligen Befesti gungsmittel am Probentisch des Rasterelektronenmikroskops angepasst sind.

Der modulare Aufbau ermöglicht zudem die bauliche Trennung des mechatronischen Systems von der Probenkammer, welche als Reaktionsgefäß, (Bio-)Reaktor oder Durchflusszelle ver standen werden kann. Mit anderen Worten: In der Probenkammer 120 selbst befindet sich keine Mechanik.

Der modulare Aufbau kann zudem ein geringes Gewicht sowie minimierte Abmessungen, insbesondere eine geringe Bauhöhe, ermöglichen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 100 z.B. Abmessungen von weniger als 200mm x 100mm x 50mm (Länge x Breite x Höhe) aufweisen. Die geringen Abmessungen der Vorrichtung 100 können eine ver besserte Navigation der Probe innerhalb des Probenraums des Rasterelektronenmikroskops und geringe Abstände zwischen der zu untersuchenden Probe und einer Elektronenoptik des Rasterelektronenmikroskops, die den Elektronenstrahl auf die zu untersuchenden Probe fo kussiert, ermöglichen. Beispielsweise können aufgrund des modularen Aufbaus auch nacheinander verschiedene Probenkammem zur Durchführung paralleler Messungen an einem im Rasterelektronenmik roskop montierten Basiselement befestigt werden.

Über das Temperierungselement 112 sowie die Anschlüsse 121 und 122 für die Zuleitung und Ableitung von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Probenkammer 120 bzw. aus der Probenkammer 120 kann zudem ein dauerhaft autonomer Betrieb der Probenkammer 120 so wohl innerhalb als auch außerhalb des Rasterelektronenmikroskops ermöglicht werden. Das Temperierungselement 112 ermöglicht eine Überwachung und Regelung der Temperatur in der Probenkammer, insbesondere das Aufrechterhalten einer konstanten Temperatur über län gere Zeiträume. Beispielsweise kann ein einstellbare Temperatur im Bereich zwischen -4°C und +40°C oder zwischen -20°C und +180°C liegen. Es versteht sich dabei aber von selbst, dass die vorgenannten Werte beispielhaft gewählt sind und die Erfindung nicht auf die ange gebenen Wertebereiche beschränkt ist. Die Anschlüsse 121 und 122 ermöglichen die Versor gung mit einem beliebigen Medium und ermöglichen auch den Wechsel des Mediums wäh rend z.B. eines Experiments. Beispielsweise können so verschiedene Nährmedien, korrosive Medien, Spülmedien, Medien unterschiedlicher Temperaturen oder Medien unterschiedlichen pH-Werts in die Probenkammer 120 eingebracht werden. Über eine entsprechende Kontrolle der Volumenströme des zu - bzw. abgeleiteten Mediums durch ein externes Steuergerät kann zudem der Flüssigkeitspegel in der Probenkammer 120 geregelt werden.

Die Vorrichtung 100 kann daher als ein lebenserhaltendes System für Proben, die organisches Material enthalten dienen. Bei dem organischen Material kann es sich z.B. um lebende Orga nismen, Zellkulturen oder einzelne Zellen handeln. Entsprechend kann die Vorrichtung 100 als eine Vitalkammer bzw. Habitatkammer verstanden werden.

Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Probenkammer 120 auch aus autoklavierbarem Ma terial bestehen. Ein autoklavierbares Material ist ein Material, dass einer thermischen Be handlung unter Überdruck unterzogen werden kann, um dieses zu sterilisieren, ohne dass das Material dadurch beschädigt wird oder seine Eigenschaften verliert. Beispielsweise muss das autoklavierbare Material eine Autoklavierung für 15 Minuten bei 121 °C ohne Beschädigung bzw. Verlust seiner Eigenschaften überstehen können. Die Probenkammer 120 kann daher etwa aus einem oder mehreren Metallen wie z.B. Titan, Titanlegierungen oder (medizini- schem) Edelstahl bestehen. Auch kann die Probenkammer 120 aus einem oder mehreren Po lymeren wie etwa einem Polycarbonat (PC), einem Polyetheretherketon (PEEK), einem Flu orpolymer (z.B. Polytetrafluorethylen, PTFE), einem Polyimid, einem Polyamidimid (PAI), einem Polysulfon (PSU), einem Ethylen-Norbomen-Copolymer (z.B. Cycloolefin-Copoly- mere, COC) oder einem Polyamid bestehen. Ferner kann die Probenkammer 120 z.B. auch aus Kompositwerkstoffen dieser Polymere (z.B. faser- und/oder teilchengefüllte Polymere o- der Nanokomposite), Epoxidharzen oder verstärkten Epoxidharzsystemen bestehen. Entspre chend kann die Probenkammer 120 nach einer Untersuchung bzw. einem Experiment von dem Basiselement 110 abgenommen und z.B. heißdampfsterilisiert werden. Entsprechend kann die Probenkammer 120 anschließend mit einer neuen Probe beladen und wieder auf das Basiselement 110 montiert werden. Aufgrund des modularen Aufbaus müssen temperatur sensible Bauteil der Vorrichtung 100 (z.B. die Antriebsmittel 117 und 118) zudem nicht der Sterilisation unterzogen werden, so dass Schädigungen an diesen Bauteilen vermieden wer den können.

In einigen Ausführungsbeispielen kann der Verschlussdeckel 132 zumindest teilweise optisch transparent sein, um neben der Untersuchung der Probe im Inneren der Probenkammer 120 mittels Rasterelektronenmikroskopie auch eine optische Untersuchung der Probe zu ermögli chen. Beispielsweise kann ein optisch transparenter Verschlussdeckel 132 die Untersuchung einer Probe mittels korrelativer Mikroskopie ermöglichen. Durch den optisch transparenten Verschlussdeckel 132 kann z.B. während der Inkubation der Probe in der Probenkammer 120 (d.h. bei gasdichtem Abschluss der Probenkammer 120) eine lichtmikroskopische Betrach tung der Probe ermöglicht werden. Derart kann z.B. eine Lage der Probe ermittelt werden, um die gewünschte Untersuchungsregion im Rasterelektronenmikroskop gezielt anfahren zu können. Entsprechend kann die Expositionszeit der Probe gegenüber dem Elektronenstrahl reduziert werden. Auch kann z.B. über eine lichtmikroskopische Betrachtung der Probe der ideale Zeitpunkt für eine geplante rasterelektronenmikroskopische Untersuchung ermittelt werden. Die lichtmikroskopische Untersuchung der Probe ist somit problemlos ohne (wesent liche) Störung der Probe möglich. Lichtmikroskopische Aufnahmen können so z.B. auch mit Aufnahmen des Rasterelektronenmikroskops verglichen oder überlagert werden.

Ein optisch transparenter Verschlussdeckel 132 kann z.B. aus einem Glas oder einem oder mehreren transparenten Polymeren wie etwa einem PC, einem Polymethylmethacrylat (PMMA), einem Polystyrol (PS) oder einem Ethylen-Norbomen-Copolymer (z.B. COC) be stehen.

In anderen Ausführungsbeispielen kann der Verschlussdeckel 132 auch nicht optisch trans parent ausgeführt sein. Der Verschlussdeckel 132 kann dann beispielsweise aus einem oder mehreren Metallen wie etwa Titan, Titanlegierungen oder (medizinischem) Edelstahl beste hen.

Der Verschlussträger 131 kann aus dem gleichen Material wie der Verschlussdeckel 132 ge fertigt sein. Alternativ kann der Verschlussträger 131 auch aus anderem Material gefertigt sein. Insbesondere kann der Verschlussträger 131 aus einem der vorgenannten Materialen für die Probenkammer 120 oder den Verschlussdeckel 132 gefertigt sein. Gemäß einigen Aus führungsbeispielen können der Verschlussträger 131 als auch der Verschlussdeckel 132 aus autoklavierbarem Material gefertigt sein, so dass auch der Verschlussträger 131 bzw. der Ver schlussdeckel 132 sterilisierbar ist.

In einigen Ausführungsbeispielen kann die Probenkammer 120 auch Mittel umfassen, um einen elektrischen Strom, eine elektrische Spannung oder ein elektromagnetisches Feld an eine in der Probenkammer 120 befindliche Probe oder ein in der Probenkammer 120 befind liches Medium anzulegen. Entsprechend kann die Probe nach der Behandlung mit z.B. einem statischen elektromagnetischen Feld oder einem elektromagnetischen Wechselfeld unmittel bar im Raster elektronenmikroskop untersucht werden.

In Fig. 7 ist noch ein Draufsicht auf die Probenkammer 120 gezeigt. Wie bereits oben ange deutet, kann die Probenkammer 120 in Verbindung mit einem optisch transparent Verschluss deckel 132 auch zur korrelativen Mikroskopie genutzt werden. Um in einem weiteren Mikro skop (z.B. einem Lichtmikroskop oder einem Fluoreszenzmikroskop) eine zuvor im Raster elektronenmikroskop beobachtete Stelle an der Probe erneut beobachten zu können, muss der Probentisch des weiteren Mikroskops an eine Position verfahren werden, die zur Position des Probentisches des Rasterelektronenmikroskops korrespondiert. Die Position bzw. die Koor dinaten des Probentisches des Rasterelektronenmikroskops werden vom Rasterelektronen mikroskop bereitgestellt werden bzw. können aus diesem ausgelesen werden. Um nun den Probentische des weiteren Mikroskops an die gewünschte Position verfahren zu können, sind auf der Oberfläche der Plattform mehrere Markierungen 105 (z.B. drei, vier, fünf oder mehr Markierungen angebracht). Die Markierungen 105 können jeweils die gleiche Form oder un terschiedliche Formen aufweisen (z.B. Punkte, Quadrate, Linien etc.). Die Markierungen 104 können von dem weiteren Mikroskop gemäß bekannter Verfahren erkannt werden, so dass eine Steuerung des weiteren Mikroskops eine Zielposition des Probentisches des weiteren Mikroskops basierend auf der Mehrzahl an erkannten Markierungen 105 an der Probenkam mer 120 sowie den Informationen über die Position des Probentisch des Rasterelektronen mikroskops während der vorangehenden Bestrahlung der zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl bestimmen kann. Anschließend kann der Probentisch des weiteren Mikro skops automatisiert oder auch händisch zu der ermittelten Zielposition verfahren werden.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Probenkammer 120 auch eine oder mehrere Lichtquellen umfassen, die eingerichtet sind, Licht einer oder mehrerer vorbestimmter Wel lenlängen und/oder Polaritäten und/oder Intensitäten in das Innere der Probenkammer 120 abzustrahlen. Die Ansteuerung der Lichtquelle kann wiederum über ein externes Steuergerät erfolgen. Beispielweise kann die Lichtquelle ausgebildet sein, blaues Licht für die Untersu chung von Binde- bzw. Aushärtungsreaktionen (engl setting reactions) bei Dentalkompositi onen abzustrahlen.

Eine mögliche Anordnung von Lichtquellen in der Probenkammer 120 ist in den Ligs. 7A und 7B dargestellt. In die Seitenwand 128 der Probenkammer 120 sind vier Aussparungen 106-1, 106-2, 106-3 und 106-4 eingebracht (z.B. Bohrungen). In die Aussparungen 106-1, 106-2, 106-3 und 106-4 kann jeweils eine Lichtquelle (z.B. eine lichtleitende Laser, nicht dargestellt) eingeschoben bzw. eingebracht werden, um im Inneren der Probenkammer 120 eine ge wünschte Beleuchtung zu erzeugen.

In Pig. 8 ist im Weiteren noch ein Mikroskopiesystem 800 gezeigt, dass die Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur Probenuntersuchung in einem atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskop 810 zeigt. Das Rasterelektronenmikroskop 810 ist dabei stark vereinfacht dargestellt. Das Rasterelektronenmikroskop 810 umfasst eine Elektronenstrahlkammer 817, in der ein Elektronenstrahl 801 erzeugt und auf die in der Vor richtung 100 befindliche Probe fokussiert wird. Dazu sind in der Elektronenstrahlkammer 817 eine Elektronenquelle 811 für die Erzeugung und Beschleunigung des Elektronenstrahls 801, Ablenkmittel (z.B. Magnetspulen) für die Ablenkung des Elektronenstrahls sowie eine Elekt ronenoptik 813 für die Fokussierung des Elektronenstrahls 801 angeordnet. Demgegenüber ist in einem Probenraum 816 des Rasterelektronenmikroskops 810 die Vor richtung 100 auf einem Probentisch 815 des Rasterelektronenmikroskops 810 angeordnet. Der Probenraum 816 und die Elektronenstrahlkammer 817 können z.B. durch eine druckbe grenzende Apertur (nicht dargestellt) getrennt sein, um unterschiedliche Atmosphären bzw. Druckbedingungen in der Elektronenstrahlkammer 817 und dem Probenraum 816 einstellen zu können. Beispielsweise kann in der Elektronenstrahlkammer 817 ein Unterdrück oder ein Vakuum herrschen, während in der Probenraum 816 nahezu Umgebungsdruck herrschen kann. Alternativ können im Probenraum 816 auch Unterdruckverhältnisse herrschen.

Weiterhin befindet sich ein Detektor 814 zur Detektion der z.B. von den Elektronen des Elekt ronenstrahls 801 in Wechselwirkung mit den Atomen der untersuchten Proben erzeugten Se kundärelektronen oder der von der Probe zurückgestreuten Primärelektronen, welche durch die Punkte 802 in Fig. 8 angedeutet sind.

Die Vorrichtung 100, welche die zu untersuchende Probe trägt, ist auf dem Probentisch 815 des Rasterelektronenmikroskops 810 angeordnet, welcher verfahrbar bzw. beweglich ange ordnet ist. Beispielsweise kann der Probentisch 815 in drei zueinander senkrechte Raumrich tungen (x, y, z) verfahrbar sein. Aufgrund des modularen Aufbaus der Vorrichtung 100 kann diese mit geringen Abmessungen bereitgestellt werden, so dass eine verbesserte Navigation der Probe innerhalb des Probenraums 816 und geringe Abstände zwischen der zu untersu chenden Probe und der Elektronenoptik 813 des Rasterelektronenmikroskops 810 möglich sind. Aufgrund der geringen Bauhöhe insbesondere des Verschlusselements 130 und der Pro benkammer 120 kann während des Bestrahlens der zu untersuchenden Probe mit dem Elekt ronenstrahl 801 beispielsweise ein Abstand zwischen der zu untersuchenden Probe und der Elektronenoptik 813 des Rasterelektronenmikroskops 810 weniger als 20 mm, 15 mm oder 10 mm betragen.

Das in Fig. 8 gezeigte Mikroskopiesystem 800 umfasst ferner ein Steuergerät 820 für die Ansteuerung bzw. Versorgung der Vorrichtung 100. Das Steuergerät ist eingerichtet, das Temperierungselement 112 der Vorrichtung 100 zum Einstellen der Temperatur innerhalb der Probenkammer 120 anzusteuem. Dazu kann das Steuergerät 820 beispielsweise ein entspre chendes elektrisches Signal für den elektrothermischen Wandler 115 erzeugen, so dass dieser der Probenkammer 120 entsprechend Wärme entziehen oder an diese abgeben kann. Alterna tiv oder ergänzend kann das Steuergerät 820 beispielsweise ein Versorgungssystem 840 für die Zuleitung und Ableitung eines Wärmeträgermediums zu den Anschlüssen 113, 114 des Temperierungselements 112 ansteuem. Das Versorgungssystem 840 kann z.B. eine oder meh rere Pumpen, einen oder mehrere Behälter für das Wärmeträgermedium sowie eines oder mehrere Mittel zur Regulierung der Temperatur des Wärmeträgermediums umfassen. Das Steuergerät 820 kann beispielsweise das Versorgungssystem 840 ansteuem, einen bestimm ten Volumenstrom des Wärmeträgermediums bei einer bestimmten Temperatur zu dem Tem perierungselement 112 zu leiten. Der Probenkammer 120 kann so Wärme entzogen bzw. zu geführt werden.

Die Einstellung der Temperatur in der Probenkammer 120 kann das Steuergerät 820 z.B. ab hängig von dem Messsignal eines Temperatursensors des Temperierungselements 112 vor nehmen. Der Temperatursensor misst eine die Temperatur innerhalb der Probenkammer 120 charakterisierende Temperatur am Basiselement 110. Entsprechend erhält das Steuergerät 820 eine Rückkopplung für die Regelung der Temperatur in der Probenkammer 120.

Weiterhin steuert das Steuergerät 820 ein mit den Anschlüssen 121, 122 der Probenkammer 120 gekoppeltes Versorgungssystem 830 zum Zuleiten und/oder Ableiten von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Probenkammer 120 bzw. aus der Probenkammer 120 an, um die Probe z.B. mit einem Nährmedium zu versorgen, die Probenkammer 120 mit einem Spülme dium zu spülen oder eine bestimmte Gasatmosphäre in der Probenkammer 120 zu erzeugen. Das Versorgungssystem 830 kann beispielsweise eine oder mehrere Pumpen (z.B. ein Peri staltikpumpe), einen oder mehrere Behälter für eines oder mehrere flüssige oder gasförmige Medien, einen oder mehrere Behälter für aus der Probenkammer abgeleitetes Medium und eines oder mehrere Mittel zur Regulierung der Temperatur des bzw. der Medien umfassen.

Das Steuergerät 820 ist zudem eingerichtet, den Betriebszustand des Verschlusselements 130 über die Steuerungssignale für die Antriebsmittel 117 und 118 zu steuern. Die Ansteuerung der Antriebsmittel 117 und 118 kann dabei abhängig von Messsignalen eines oder mehrerer Positionssensoren, die die Stellung des Verschlussdeckels 132 und/oder des Verschlussträ gers 131 überwachen, erfolgen. Optional kann das Steuergerät 820 ferner ausgebildet sein, weitere Elemente der Vorrichtung 100 anzusteuem (z.B. eine Lichtquelle, siehe oben) oder weitere Sensoren der Vorrichtung 100 auszulesen (z.B. Feuchtigkeitssensor, siehe oben).

Die Kopplung der einzelnen Elemente mit der Vorrichtung 100 bzw. dem Steuergerät 820 ist in Fig. 8 rein schematisch durch durchgezogene Linien dargestellt und kann durch entspre chende (elektrische) Leitungen, Rohre, Schläuche etc. implementiert sein. Um die Leitungen, Rohre, Schläuche etc. zwischen der Vorrichtung 100 und der Steuergerät 820 bzw. den Ver sorgungssystemen 830 und 840 in das Rasterelektronenmikroskop 810 hinein bzw. aus dem Rasterelektronenmikroskop 810 heraus zu führen, ist in einer Gehäusewand des Rasterelekt ronenmikroskops 810 ein entsprechend gestalteter Flansch 850 vorgesehen.

Das Steuergerät 820 kann auf vielfältige Weise z.B. in Form einer programmierbaren Hard warekomponente, auf der Software für die Steuerung bzw. Regelung der oben aufgeführten Elemente abläuft, ausgeführt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Steuergerät um einen Computer, ein mobiles Endgerät (z.B. Smartphone oder Tablet-Computer), einen oder meh rere Prozessoren bzw. einen oder mehrere Prozessorkeme, einen anwendungsspezifischen in tegrierten Schaltkreis (engl. ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrier ten Schaltkreis (engl. IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (engl. SoC = System on a Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (engl. FPGA = Field Programmable Gate Array) handeln, das über entsprechende (drahtgebundene oder drahtlose) Signalschnittstellen mit der Vorrichtung 100, den Versorgungssystemen 830 bzw. 840, etc. gekoppelt ist.

Die Vorrichtung 100 kann eine kontinuierliche Versorgung von Zellkulturen oder anderen organischen Proben auf einem zu untersuchenden Trägermaterial und somit schonendere Be dingungen im Vergleich zu bekannten Rasterelektronenmikroskopieverfahren ermöglichen. Daher kann die Vorrichtung 100 die Durchführung von Dauerversuchen bzw. Langzeitversu chen in atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskopen ermöglichen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 die Beobachtung von beliebig langen Besiedelungs experimenten, Experimenten zur Wechselwirkung von Zellen und Biomaterialien oder Expe rimenten zu Veränderungen von Oberflächen mit beliebig häufigen Zyklen ermöglichen. Die Vorrichtung 100 kann somit eine wesentliche Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von kommerziell erhältlichen atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikrosko pen ermöglichen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 erstmals eine Langzeitbeobach tung von vitalen Organismen (z.B. lebende Organismen, Zellkulturen oder einzelne Zellen) in Wechselwirkung mit verschiedenen mikro strukturierten Materialen mittels Rasterelektro nenmikroskopie ermöglichen. Auch können Wechselwirkungen zwischen Zellen und Bioma terial bei gleichzeitiger Materialdegeneration über einen längeren Zeitraum mittels Raster elektronenmikroskopie dokumentiert werden, ohne dabei signifikant, d.h. schädigend, in das zu beobachtende System eingreifen zu müssen.

Mit der Vorrichtung 100, die als Vitalkammer dient, können beispielsweise folgenden grund legenden biomedizinischen und biotechno logischen Zielstellungen bedient werden:

a) Einschätzung des Wachstums von Zellkulturen auf unterschiedlichen Oberflächen b) Untersuchung des Wachstums von Bio filmen auf unterschiedlichen Oberflächen c) Ermittlung von quantitativen Wachstumsdynamiken

d) Erkennung und Nachverfolgung von biologischen Objekten mit speziellen Eigen schaften (z.B. Tumorzelle, eingeschnürte Zellen während einer Zellteilung, Nachver folgung der entstehenden Zellen bei der Zellteilung)

e) Änderung der Oberflächenstrukturen des Trägermaterials bzw. von Materialien unter physiologischen und feuchten Bedingungen / Atmosphären

Neben der rasterelektronenmikroskopischen Beobachtung weiterer biologischer, chemischer oder physikalischer Prozesse kann die Vorrichtung 100 somit insbesondere rasterelektronen mikroskopische in situ Langzeituntersuchungen des Wachstums von Zellen und Mikroorga nismen auf unterschiedlichen Trägermaterialien und der Wechselwirkungen von vitalen bio logischen System wie z.B. Zellen oder Mikroorganismen mit Materialoberflächen ermögli chen.

Ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mikroskopiever fahrens 900 ist nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 9 näher erläutert.

In einem Schritt 901 wird die zu untersuchende Probe nach dem Ansetzen zunächst inkubiert bzw. kultiviert. Dazu kann die Probe z.B. in der Probenkammer 120 angeordnet und in dieser mit einem oder mehreren Nährmedien versorgt werden. Beispielsweise kann über die An schlüsse der Probenkammer 120 einer Perfüsion der Probe mit dem oder den Nährmedien erfolgen. Alternativ kann die Kultivierung auch außerhalb der Probenkammer 120 erfolgen und die Probe nur für die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung in die Probenkam- mer transferiert werden.

Nach der Kultivierung der Probe wird die nachfolgend beschriebene Sequenz an Verfahrens schritten über den gewünschten Untersuchungs- bzw. Beobachtungszeitraum mehrfach aus geführt, um die Entwicklung bzw. das Verhalten der Probe über die Zeit rasterelektronenmik roskopisch zu dokumentieren.

In einem Schritte 902 wird zunächst die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 nebst Probe im Probenraum 816 des atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskops 810 auf dem Probentisch 815 angeordnet bzw. montiert. Das Verschlusselement 130 der erfin dungsgemäßen Vorrichtung 100 zur Probenuntersuchung ist dabei zunächst geschlossen, d.h. das Verschlusselement 130 befindet sich in dem ersten Betriebszustand, um die Probe zu schützen.

Während des Verfahrensschritts 902 ist über das Temperierungselement 112 eine erste Tem peratur innerhalb der Probenkammer 120 eingestellt. Beispielsweise kann die erste Tempera tur zwischen 35 °C und 40 °C liegen, jedoch sind auch andere Werte möglich. Ferner wird die Probenkammer 120 über die Anschlüsse mit einem ersten Medium (z.B. einem Nährme dium) durchströmt. Entsprechend können für die Probe günstige bzw. die Probe schonende Bedingungen in der Probenkammer 120 eingestellt werden. Beispielsweise kann so für eine Probe, die einen lebenden Organismus umfasst (z.B. mit Zellen besiedeltes Biomaterial), eine lebensfreundliche Atmosphäre erzeugt werden und so Stress bzw. eine Schädigung der Probe vermieden werden.

Um die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung der Probe zu ermöglichen, wird an schließend in einem Schritt 903 ein vorbestimmter Druck in dem Probenraum 816 eingestellt. Der vorbestimmte Druck kann z.B. ein (geringer) Unterdrück sein. So kann der vorbestimmte Druck in dem Probenraum 816 in einigen Ausführungsbeispielen z.B. weniger als 20 mbar betragen. In einem Schritt 904 wird die Probenkammer zudem mit einem zweiten Medium wie etwa einem Spülmedium durchströmt, um Reste des ersten Mediums aus der Probenkammer zu entfernen.

Ferner wird in einem Schritt 905 mittels des Temperierungselements 112 eine zweite Tempe ratur innerhalb der Probenkammer 120 eingestellt, bei der die Bestrahlung mit dem Elektro nenstrahl 801 stattfinden soll. Die zweite Temperatur wird daher für gewöhnlich geringer als die erste Temperatur sein und kann z.B. zwischen -10 °C und 10 °C liegen, jedoch sind auch andere Werte möglich. Im Schritt 905 kann somit ein Kühlen der zu untersuchenden Probe erfolgen.

Weiterhin wird in einem Schritt 906 das zweite Medium über die Anschlüsse der Probenkam mer 120 aus derselben abgesaugt. Das zweite Medium kann dabei sowohl vollständig abge saugt werden, so dass sich in der Probenkammer 120 anschließend im Wesentlichen kein zweites Medium mehr befindet, als auch nur teilweise abgesaugt werden, so dass sich in der Probenkammer 120 anschließend noch ein definierter Rest des zweiten Mediums befindet. Dies kann abhängig von z.B. der Probe oder der Art der Untersuchung gewählt sein.

Anschließend werden in einem Schritt 907 die Anschlüsse 121 und 122 der Probenkammer 120 mittels damit gekoppelter Ventile (nicht dargestellt) verschlossen, um einen Kontakt der Zuleitungen zu der Probenkammer 120 mit der im Probenraum 816 eingestellten Atmosphäre zu verhindern.

Im Schritt 908 wird nunmehr der Betriebszustands des Verschlusselements 130 durch ent sprechende Ansteuerung der Antriebsmittel 117 und 118 auf den zweiten Betriebszustand geändert, d.h. die Öffnung 123 der Probenkammer 120 wird ff eigegeben. Durch langsames Drehen des Verschlussträgers 131 kann ein kontrollierter Druckausgleich zwischen der im Probenraum 816 herrschenden Atmosphäre und dem Inneren der Probenkammer 120 erfol gen. Derart und durch die zunächst zusätzliche Abdeckung der Öffnung 123 durch den Ver schlussdeckel 132 kann ein Spritzen von Restflüssigkeit aus der Probenkammer in den Pro benraum 816 oder sonstige Bereiche des Rasterelektronenmikroskops vermieden werden.

Anschließend erfolgt in Schritt 909 ein Bestrahlen der zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl 801, um eine Abbildung zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe zu erhalten. Das Verschlusselement 130 befindet sich während der Bestrahlung durchgehend in dem zweiten Betriebszustand. Die Abbildung selbst erfolgt unter am Rastere lektronenmik- roskop selbst eingestellten Parametern (z.B. Beschleunigungsspannung, Strahlstrom, Arbeits abstand, Druck, Temperatur, Scanrate, Detektionsprinzip, Fokus etc.).

Aufgrund der geringen Bauhöhe der Probenkammer 120 und des Verschlusselements 130 kann die Probe im Inneren der Probenkammer 120 über ein entsprechendes Verfahren des Probentisches 815 sehr nahe an die Elektronenoptik 813 des Rasterelektronenmikroskops, die den Elektronenstrahl 801 auf die zu untersuchenden Probe fokussiert, gebracht werden, um so ideale Abbildungsbedingungen zu erzielen. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen der zu untersuchenden Probe und der Elektronenoptik 813 weniger als 20 mm, 15 mm oder 10 mm betragen.

Ebenso ist bereits eine verhältnismäßig kurze Bestrahlung der Probe mit dem Elektronenstrahl 801 ausreichend. Beispielsweise kann das Bestrahlen der zu untersuchenden Probe bei jeder Durchführung des Verfahrensschritts 909 weniger als 90, 75, 60, 45 oder 30 Sekunden dauern. Der Einfluss der elektronenmikroskopischen Abbildung auf das Experiment bzw. eine Schä digung der Probe kann somit erheblich reduziert werden. Damit kann z.B. das Überleben aus reichend vieler Zellen in einer Zellkultur gewährleistet werden, so dass wiederholte (z.B. zyk lische) Untersuchungen an zellbesiedelten Substraten möglich werden.

Nach dem Bestrahlen der zu untersuchenden Probe wird der Betriebszustand des Verschlus selements 130 durch entsprechende Ansteuerung der Antriebsmittel 117 und 118 im Schritt 910 zurück auf den ersten Betriebszustand geändert, d.h. die Öffnung 123 der Probenkammer 120 wird wieder gasdicht verschlossen. Mittels des Temperierungselements 112 wird im Schritt 911 zudem innerhalb der Probenkammer 120 wieder die erste Temperatur (oder eine dritte Temperatur) eingestellt. Ferner werden Anschlüsse der Probenkammer 120 mittels der Ventile im Schritt 912 wieder geöffnet und im Schritt 913 anschließend die Probenkammer 120 wieder mit dem ersten Medium durchströmt.

Unmittelbar nach dem Ende der Bestrahlung werden somit in der Probenkammer 120 wieder für die Probe günstige Bedingungen eingestellt, so dass lebende Organismen unmittelbar nach dem Abbildungsprozess wieder versorgt werden können. Derart kann eine Überlebenschance für die lebenden Organismen erhöht werden und somit eine Fortsetzung des eigentlichen Ex periments gewährleistet werden.

Nach dem Bestrahlen werden in einem Schritt 914 zumindest die Probenkammer 120 und das Verschlusselement 130 aus dem Probenraum 816 entfernt. Das Basiselement 110 kann im Probenraum 816 verbleiben. Bei der nächsten Durchführung des Schrittes 902 umfasst das Anordnen der Vorrichtung 100 im Probenraum 816 dann entsprechend lediglich ein montie ren der Probenkammer 120 und des Verschlusselements 130 auf dem noch im Probenraum 816 befindlichen Basiselements 110. In einigen Ausführungsbeispielen kann aber auch die gesamte Vorrichtung 100 aus der Probenraum 816 entfernt werden.

Die zu untersuchenden Probe wird in einem Schritt 915 außerhalb des Probenraums 816 an schließend erneut kultiviert. Während des erneuten Kultivierens kann die zu untersuchende Probe in der Probenkammer 120 verbleiben, da die Probe über die Anschlüsse der Proben kammer mit allen nötigen Nährmedien versorgt werden kann. Alternativ kann die zu untersu chende Probe auch aus der Probenkammer 120 entfernt und in beispielsweise in einem Inku bator für die weitere Kultivierung platziert werden.

Grundlegend kann das Verfahren 900 somit nach folgendem Schema ablaufen: Beginn des Experiments (Ansatz und Inkubation der Probe) -> rasterelektronenmikroskopische Beobach tung -> ungestörter Ablauf der zu untersuchenden Reaktion (z.B. Zellwachstum) während der erneuten Kultivierung -> erneute rasterelektronenmikroskopische Beobachtung -> ungestör ter Ablauf der zu untersuchenden Reaktion (z.B. Zellwachstum) während der erneuten Kulti vierung usw. Mit anderen Worten: Die wiederholte Ausführung der Schritte 902, 909, 914 und 915 nach dem einmaligen Ausführen des Schritts 901 bildet den Grundgedanken des Verfahrens 900.

Das erfmdungsgemäße Mikro skopie verfahren 900 ermöglicht unter Nutzung der Vorrichtung 100 zur Probenuntersuchung die dreidimensionale Abbildung von Proben wie etwa lebenden Zellen im Rasterelektronenmikroskop ohne nennenswerte Schädigung der Zellen. Somit stellt das Mikro skopie verfahren 900 eine neuartige Untersuchungsmethode, die zu völlig neuen Erkenntnissen über z.B. den Zellmetabolismus oder andere biologische Funktionen der Zellen führen kann. Es wird daher möglich, bisher nicht erfassbare Merkmale aus dem Lebenszyklus einer Zelle zu untersuchen, die zu einer völlig neuen Bewertung der biologischen Funktionen von Zellkulturen führen können. Beispielsweise können dies folgende Merkmale sein:

a) Zellmorphologie über den gesamten Lebenszyklus einer Zelle - von der ersten Zell teilung bis zur Apoptose

b) Bewegungsprofile von Zelle auf einer Oberfläche

c) metabolische Funktionen einzelner Zellen

d) dynamische Bildung von Zellbestandteilen

e) Einfluss von adhärierten Zellen auf die Oberflächenstrukturierung des Trägermateri als und umgekehrt

Herkömmliche Untersuchungen im Lichtmikroskop oder Fluoreszenzmikroskop liefern auf grund ihres Bildgebungsprozesses nur wenige individuell zuordenbare morphologische Da ten. Die vorgenannten Abbildungsmethoden sind zudem auf optische Lichtzuführ angewie sen. Auch sind nur zweidimensionale Abbildungen möglich, die erst zu einer dreidimensio nalen Abbildung verknüpft werden müssen. Die morphologischen Abbildungen im Raster elektronenmikroskop ermöglichen methodenbedingt stets eine räumlich aufgelöste Darstel lung von Probenmaterial wie etwa Zellen, so dass wesentliche mehr Merkmale erfasst werden können.

Das erfmdungsgemäße Verfahren 900 bzw. die erfmdungsgemäße Vorrichtung 100 ermögli chen somit die Durchführung von Dauerversuchen bzw. Langzeitversuchen in atmosphäri schen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskopen. Der für die elektronenmikroskopi sche Abbildung erforderliche Zeitraum kann gegenüber bisherigen Verfahren deutlich mini miert werden. Beispielsweis kann die Ausführung der Schritte 902 bis 914 in weniger als fünf Minuten erfolgen. Der Einfluss der elektronenmikroskopischen Abbildung auf das zu be obachtende Experiment - insbesondere auf vitale Zellen und Mikroorganismen - kann dadurch deutlich reduziert werden, um z.B. das Überleben ausreichend vieler Zellen in einer Zellkultur zu gewährleisten und so wiederholte Untersuchungen an zellbesiedelten Substraten zu ermöglichen.

Die Zeitdauer der für die Durchführung des eigentlichen Experiments (z.B. Zellwachstum auf Substrat) schädlichen Manipulation durch die rasterelektromikroskopischen Abbildung kann sich z.B. bei der Abbildung lebender Zellen auf einem Biomaterial wie folgt zusammenset zen: a) Probenkammer 120 mit zellbesiedeltem Träger beladen und Öffnung 123 geschlossen; Perfusion der Probenkammer 120 mit Nährmedium, Temperatur in der Probenkam mer 120 auf 37 °C eingestellt; Probenkammer wird in Probenraum des Rasterelektro nenmikroskops platziert (entspricht Schritt 902)

b) Probenkammer 120 mit zellbesiedeltem Träger beladen und Öffnung 123 geschlossen;

Perfusion der Probenkammer 120 mit Nährmedium, Temperatur in der Probenkam mer 120 auf 37 °C eingestellt; im Probenraum wird Vakuum - z.B. ein Druck von 4 bis 9 Torr eingestellt (entspricht Schritt 903)

c) Ersatz der Nährlösung durch Neutralisations- bzw. Spülmedium; Kühlen der Proben kammer 120 (entspricht Schritten 904 und 905)

d) Probenkammer 120 mit zellbesiedeltem Träger beladen und Öffnung 123 geschlossen;

Neutralisations- bzw. Spülmedium aus Probenkammer 120 abgesaugt, Temperatur in der Probenkammer 120 auf 0,5 - 5 °C (z.B. 2 °C) eingestellt (entspricht Schritt 906) e) Schließen der Zuleitungen der Probenkammer 120 (entspricht Schritt 907) f) Öffnen der Probenkammer 120, d.h. ff eigeben der Öffnung 123 (entspricht Schritt 908)

g) Probenkammer 120 mit zellbesiedeltem Träger beladen und Öffnung 123 frei; Neut ralisations- bzw. Spülmedium aus Probenkammer 120 abgesaugt, Temperatur in der Probenkammer 120 etwa 0,5 - 5 °C (z.B. 2 °C), Zellen unter Vakuum - etwa 4 bis 9 Torr (entspricht Schritt 908)

h) elektronenmikroskopische Abbildung, d.h. Bestrahlung der Probe, für etwa 30 bis 90 Sekunden (entspricht Schritt 909)

i) Schließen der Öffnung 123 bzw. der Probenkammer 120, Heizen der Probenkammer 120 auf 37 °C und Öffnen der Zuleitungen (entspricht Schritten 910 bis 912) j) Perfusion der Probenkammer mit Nährlösung (entspricht Schritt 913)

k) Entfernen der Probenkammer aus dem Rasterelektronenmikroskops (entspricht Schritt 914)

l) Entfernen des zellbesiedelten Trägers aus der Probenkammer und Platzierung in ei nem Inkubator für weitere Kultivierung (entspricht Schritt 915)

Aufgrund des modularen Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Probenuntersu chung und der entsprechenden Ansteuerung kann die Gesamtdauer der vorgenannten Schritte für die rasterelektromikroskopische Abbildung auf unter fünf Minuten begrenzt werden. Das kleine Zeitfenster für die rasterelektromikroskopischen Abbildung ermöglicht den Zellen zu überleben und gewährleistet so die Fortsetzung des eigentlichen Experiments.

Das Verfahren 900 kann auch für eine Vielzahl anderer in situ Untersuchungen angewendet werden. Durch die variable Wahl der in die Probenkammer 120 einbringbaren Medien bzw. die variabel einstellbare Temperatur in der Probenkammer 120 können z.B. Experimente zum biologischen Abbau von Biomaterialien, Experimente zu Korrosionsprozessen oder Experi mente zur Strukturbildung bei chemischen Reaktionen untersucht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenun tersuchung können allgemein für rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen zu mikro- und nanoskopischen Strukturänderungen bei biologischen, chemischen oder physikalischen Prozessen genutzt werden. Dazu zählen insbesondere die zeitaufgelöste Abbildung von Pro zessen unter Beteiligung vitaler biologischer Systeme, die Beobachtung mikro- und nanosko- pischer Strukturbildungsprozess sowie die rasterelektronenmikroskopische Abbildung bei chemischen Reaktionen.

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Proben untersuchung gemäß dem erfmdungsgemäßen Verfahren z.B. als Vitalkammer für rasterelekt- ronenmikroskopische Untersuchungen an vitalen Objekten genutzt werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Probenuntersuchung als in situ Reaktionskammer zur zeitaufgelös ten Abbildung des Wachstums von Zehen und Mikroorganismen auf unterschiedlichen zwei dimensionalen oder dreidimensionalen Trägermateriahen und der Wechselwirkungen von vi talen biologischen Systemen wie z.B. Zellen und Mikroorganismen mit Materialoberflächen eingesetzt werden. Beispielsweise können dies folgende Prozesse sein:

a) Zellbesiedlung und Überwachung der Zell-Bio material- Wechselwirkung auf einem zweidimensionalen oder dreidimensionalen Trägermaterial (z.B. für die Anwendungs gebiete regenerative Medizin, Implantatentwicklung, Gewebezüchtung, Wundhei lung, etc.)

b) Biofilmbildung (bakterieller Bio film auf unterschiedlichen Oberflächen; z.B. für fol gende Anwendungsgebiete: Entwicklung von Materialien mit antimikrobiellen Eigen schaften für Implantate, medizinische Einwegprodukte, Verpackungen für Lebensmit tel oder den Medizinbereich, Krankenhausausstattung, Transport- und Abfallwirt- schaft etc.) c) Algenwachstum oder Pilzbesiedlung

d) biologische Expression von Wirkstoffen

e) Wirkstofffreisetzung aus drug release-Systemen, Galenik

f) Biokorrosion, Biodegradation

g) Wirkung therapeutischer Substanzen auf Knochen, Zahl oder Haut

Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Proben untersuchung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren z.B. als Reaktionskammer zur zeit aufgelösten rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung von Aggregations- und Filmbil dungsprozessen (Strukturbildungsprozessen) genutzt werden. Mittels der vorliegenden Erfin dung kann die rasterelektronenmikroskopische Beobachtung von Strukturbildungsprozessen unter definierten Bedingungen, d.h. bei definierter Temperatur und unter Anwesenheit ver schiedener Medien, ermöglicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Probenkammer können weitere Faktoren (z.B. elektrische Ströme, Beleuchtung, Gase) eingebracht werden. Bei spielsweise können folgende Prozesse untersucht werden:

a) Filmbildung in Fatex, Farben, Facken, natürlichen oder synthetischen Kautschuken, etc.

b) Aggregation von nanopartikulären Substanzen in Suspension oder Emulsionen c) Anlagerungs- und Strukturbildungsprozesse kohlenstoffbasierter Nanopartikel (z.B.

Ruße, Graphene, Kohlenstoffhanoröhren) oder anderer Nanopartikel (z.B. Schichtsil ikate, Silica) an Gittern in Kautschuk-Emulsionen oder in Polymerlösungen

In anderen Ausführungsbeispielen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenunter suchung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren z.B. als Reaktionskammer zur zeitaufge lösten elektronenmikroskopischen Analyse von chemischen Reaktionen genutzt werden. Er findungsgemäß sind z.B. folgende Untersuchungen möglich:

a) die elektronenmikroskopische Abbildung von Aushärtungs- und Abbindereaktionen (engl setting reactions) in Werkstoffen und Klebern (z.B. Polymere, Knochenze mente, Dentalkomposite, Zemente oder Baustoffe)

b) die zeitaufgelöste mikroskopische Analyse von katalytischen und enzymatischen Re aktionen in Wechselwirkung mit Materialoberflächen

c) die Abbildung von Korrosionsprozessen bzw. von Prozessen bei der Einwirkung von Medien auf Werkstoffoberflächen. In Ausführungsbeispielen des Verfahrens 900 kann die im Verfahrensschritt 909 erhaltene Abbildung in einem Datenformat gespeichert werden, das zudem die Vorrichtung 100 zur Probenuntersuchung betreffende Informationen umfasst. Beispielsweise können ein Typ, eine Seriennummer, ein Bezeichnung, Abmessungen, Messwerte von Sensoren der Vorrichtung 100 etc. zusammen mit den Bilddaten abgespeichert werden. Entsprechend können diese In formationen bei einer späteren Auswertung der Abbildung berücksichtigt werden.

Das Verfahren 900 kann optional ferner eine automatisierte Bildverarbeitung mit Objekter kennung und Objektnachverfolgung umfassen. Beispielsweise kann das Verfahren 900 ferner die computerimplementierten Schritte des Erkennens eines Objekts in der bei einer (z.B. der ersten) Durchführung des Verfahrensschritts 909 erhaltenen Abbildung sowie das Bestimmen des Objekts in den bei den nachfolgenden Durchführungen des Verfahrensschritts 909 erhal tenen Abbildungen umfassen. Aufgrund der schädigungsfreien rasterelektronenmikroskopi schen Abbildung können erstmals Zellen in Zellkulturen oder Zellverbünden individualisiert und entsprechend automatisiert erkannt werden. Erkannte Merkmale bzw. Merkmalsmuster können z.B. in einer Datenbank abgespeichert und mit entsprechender Software für große Datenmenge aufbereitet werden - ähnlich zu Ansätzen für die Gesichtserkennung. Die per manente Möglichkeit, einzelne Zellen oder Zellkulturen rasterelektronenmikroskopisch ab zubilden, ermöglicht eine individuelle Erfassung einzelner Zellen und der Veränderung dieser Merkmale während des Lebenszyklus dieser Zelle. Neben Einzelmerkmalen können aber auch komplexe Merkmalsmuster genutzt werden, um jeder Zelle eine unverwechselbare Iden tität zu geben. Anhand der Datenanalyse kann Aussagen zu biologischen Funktionen der Zel len oder der gesamten Zellkultur ermöglicht werden.

Mittels der automatisierten Bildverarbeitung kann auch die Bewegung von Zellen analysiert und quantifiziert werden. Beispielsweise kann das Verfahren 900 ferner den computerimple mentierten Schritt des Bestimmens von Informationen betreffend eine Bewegung des erkann ten Objekts aus den bei der Durchführung des Verfahrensschritts 909 erhaltenen Abbildungen umfassen. Beispielsweise kann hierzu eine speziell vorbereitete Oberfläche für die Zellkulti vierung genutzt werden. Mit geeigneten Markierungen auf dem Zellträger (z.B. mit Laser eingebrachte Strukturen in einer Kunststoffoberfläche mit Größenordnungen im Mikrometer bereich) können die Bewegungen von Zellen auf dieser Oberfläche mit Methoden der digita- len Bildanalyse automatisiert analysiert und quantifiziert werden. Beispielweise können zu rückgelegte Wege, erreichte lokale Geschwindigkeiten, oder Bewegungsprofile bestimmt und mit biologischen Funktionen korreliert werden.

Ebenso eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenuntersuchung für die korre lative Mikroskopie. Nach dem Entfernen der Probenkammer 120 aus dem Probenraum 816 im Schritt 914 kann die Probe in einigen Ausführungsbeispielen auch noch in einem weiteren Mikroskop (z.B. Lichtmikroskop oder Fluoreszenzmikroskop) untersucht werden. Nach dem Verfahrensschritt 914 kann das Verfahren 900 noch die Schritte des Anordnens zumindest der Probenkammer und des Verschlusselement auf einem Probentisch des weiteren Mikro skops sowie ein Untersuchen zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe mittels des weiteren Mikroskops umfassen. Beispielsweise können so Lichtbildaufnahmen der Probe er halten werden. Durch Verwendung eines optisch transparenten Verschlussdeckels 132 kann z.B. vor oder während der erneuten Kultivierung (Inkubation) der Probe bei geschlossener Probenkammer 120 eine licht- oder fluoreszenzmikroskopische Betrachtung des Präparats er folgen. Dadurch kann z.B. der ideale Zeitpunkt für eine geplante rasterelektronenmikrosko pische Untersuchung bestimmt werden. Die licht- oder fluoreszenzmikroskopische Untersu chung ist problemlos und ohne Störung des Experiments bzw. der Probe möglich. Die licht- oder fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen können mit den rasterelektronenmikroskopi schen Aufnahmen verglichen und ggf. überlagert werden.

Die Untersuchung der Probe mittels Licht- oder Fluoreszenzmikroskop kann auch vor der erstmaligen rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung erfolgen, um z.B. die Lage der Probe in der Probenkammer 120 zu beurteilen und gezielt eine gewünschte Untersuchungs region im Rasterelektronenmikroskop anfahren zu können. Ebenso kann z.B. der ideale Zeit punkt für eine rasterelektronenmikroskopische Erstuntersuchung der Probe bestimmt werden.

Die Einstellung des Untersuchungsbereichs im weiteren Mikroskop kann bei der erfmdungs- gemäße Vorrichtung zur Probenuntersuchung ebenfalls auf einfache Weise mittels der in Fig. 7 dargestellten Markierungen 105 erfolgen. Dazu kann das Verfahren 900 nach dem Verfah rensschritt 914 noch die Schritte des Erkennen der Mehrzahl an vorbestimmten Markierungen 105 an der Probenkammer 120 sowie das Bestimmen einer Zielposition des Probentisch des weiteren Mikroskops basierend auf der Mehrzahl an erkannten Markierungen 105 und Infor- mationen über eine Position des Probentischs 815 des Rasterelektronenmikroskops 810 wäh rend der vorangehenden Bestrahlung der zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl 801. Entsprechend kann das Verfahren 900 dann noch ein Verfahren des Probentischs des weiteren Mikroskops zu der Zielposition umfassen. Die vorgenannten Schritte können z.B. wiederum automatisiert, d.h. computerimplementiert, erfolgen.

Ebenso können die vorgenannten Schritte bei einer vorangehenden Untersuchung im weiteren Mikroskop entsprechend auch für das Rasterelektronenmikroskop 810 durchgeführt werden, um so im Rasterelektronenmikroskop 810 eine gewünschte Zielposition anzufahren.

Mit anderen Worten: Rechnergestützt können gespeicherte Probenpositionen im jeweils an deren Mikroskop sehr genau angefahren werden. Für ein und dieselbe Probenstelle können somit die mittels verschiedener mikroskopischer Verfahren erhaltenen Informationen räum lich korreliert visualisiert werden, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Probenun tersuchung korrelative Mikroskopie ermöglicht.

Wie bereits oben angedeutet können aufgrund des modularen Aufbaus der erfindungsgemä ßen Vorrichtung zur Probenuntersuchung auch nacheinander verschiedene Probenkammern zur Durchführung paralleler Messungen an einem im Rasterelektronenmikroskop montierten Basiselement befestigt werden. Beispielsweise kann nach der rasterelektronenmikroskopi- sche Untersuchung einer ersten Probe diese aus dem Rasterelektronenmikroskop entfernt und vor der erneuten Untersuchung dieser Probe eine oder mehrere weiteren Proben in separaten Probenkammem in das Raster elektronenmikroskop eingebracht und untersucht werden. Dies ist nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 10 als weiteres Mikro skopie verfahren 1000 näher beschrieben.

Das Mikroskopieverfahren 1000 umfasst in einem Schritt 1001 zunächst ein Anordnen erfin- dungsgemäße Vorrichtung 100 auf dem Probentisch 815 im Probenraum 816 des atmosphä rischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskops 810. Eine erste zu untersuchende Probe ist in der Probenkammer angeordnet.

In einem Schritt 1002 erfolgt anschließend das Bestrahlen der ersten zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl 801, um eine Abbildung zumindest eines Teils der ersten zu unter suchenden Probe zu erhalten. In einem Schritt 1003 erfolgt dann das Austauschen der Probenkammer gegen eine weitere Probenkammer, in der eine zweite zu untersuchende Probe angeordnet ist, wobei dasselbe Basiselement 110 verwendet wird. Wie oben beschrieben kann dazu die Probenkammer 120 nebst des Verschlusselements 130 von dem Basiselement 110 abgenommen und aus dem Pro benraum 816 des Rasterelektronenmikroskops 810 entfernt werden. Anschließend wird die weitere erfindungsgemäße Probenkammer (nebst zugehörigem weiteren Verschlusselement) mit der zweiten zu untersuchende Probe in den Probenraum 816 des Rasterelektronenmikro skops 810 eingebracht und auf das verbliebene Basiselement 110 aufgesetzt bzw. montiert.

Anschließend erfolgt im Schritt 1004 das Bestrahlen der zweiten zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl, um eine Abbildung zumindest eines Teils der zweiten zu untersu chenden Probe zu erhalten.

Das Bestrahlen als auch das Einbringen der Probenkammern in den Probenraum kann gemäß den oben beschriebenen Grundsätzen erfolgen. Ebenso kann das Verfahren 1000 natürlich einen oder mehrere der oben in Zusammenhang mit dem Verfahren 900 beschriebenen Zwi schenschritte umfassen (z.B. Einstellen der Atmosphäre im Probenraum 816, Spülen der Pro benkammer 120, etc.).

Die erste zu untersuchende Probe und die zweite zu untersuchende Probe können jeweils ei nen lebenden Organismus (z.B. Zellkultur oder einzelne Zelle) umfassen. Das Verfahren 1000 kann entsprechend z.B. genutzt werden, um weitere Proben zu untersuchen, während die erste Probe nach dem Bestrahlen erneut kultiviert wird. Entsprechend kann das Verfahren 1000 ferner auch einen weiteren Schritt 1005 des Kultivierens der ersten zu untersuchenden Probe nach dem Austauschen der Probenkammer 120 gegen die weitere Probenkammer um fassen. Das Kultivieren kann nach den oben beschriebenen Grundsätzen erfolgen.

Nach dem Kultivieren kann die weitere Probenkammer in einem Schritt 1006 wieder gegen die Probenkammer 120 ausgetauscht werden und in einem Schritt 1007 die erste zu untersu chenden Probe erneut mit dem Elektronenstrahl bestrahlt werden, um eine weitere Abbildung zumindest eines Teils der ersten zu untersuchenden Probe zu erhalten. Entsprechend können mehrere Proben jeweils abwechselnd im Rasterelektronenmikroskop untersucht werden.

Rückblickend auf die obigen Ausführungen kann ein Aspekt der vorliegenden Erfindung in allgemeinster Form somit ein Mikro skopie verfahren betreffen, das ein Anordnen einer erfrn- dungsgemäßen Vorrichtung zur Probenuntersuchung auf einem Probentisch in einem Proben raum eines atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskops umfasst. Eine zu untersuchende Probe ist dabei in der Probenkammer angeordnet, wobei sich das Verschlus selement zunächst in dem ersten Betriebszustand befindet. Ferner umfasst das Mikroskopie- verfahren in seiner allgemeinsten Form ein Bestrahlen der zu untersuchenden Probe mit einem

Elektronenstrahl, um eine Abbildung zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe zu erhalten. Das Verschlusselement befindet während der Bestrahlung in dem zweiten Betriebs zustand. Weiterbildungen des grundlegenden Mikroskopieverfahrens sind oben beschreiben.

Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (100) zur Probenuntersuchung für ein atmosphärisches oder druckvariab les Rasterelektronenmikroskop, umfassend: ein Basiselement (110) umfassend Befestigungsmittel (111) für die Befestigung an einem Probentisch des Rasterelektronenmikroskops; eine Probenkammer (120), die lösbar an dem Basiselement (110) befestigt und eine zu unter suchende Probe aufhehmen kann, wobei die Probenkammer (120) eine Öffnung (123) auf weist für die Einleitung eines Elektronenstrahls des Rasterelektronenmikroskops in die Pro- benkammer ( 120); und ein Verschlusselement, das lösbar an der Probenkammer (120) befestigt und ausgebildet ist, die Öffnung (123) der Probenkammer (120) in einem ersten Betriebszustand gasdicht zu ver schließen und die Öffnung (123) in einem zweiten Betriebszustand nicht zu bedecken, wobei das Basiselement (110) und die Probenkammer (120) thermisch gekoppelt sind, und wobei das Basiselement (110) ein Temperierungselement (112) zum Einstellen einer Tempe ratur innerhalb der Probenkammer (120) umfasst, und wobei die Probenkammer (120) Anschlüsse (121, 122) für die Zuleitung und Ableitung von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Probenkammer (120) bzw. aus der Probenkammer (120) umfasst.

2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei das Temperierungselement (112) An schlüsse (113, 114) zur Zuleitung und Ableitung eines Wärmeträgermediums umfasst und das Temperierungselement (112) ausgebildet ist, das Wärmeträgermedium entlang eines Teilbe reichs (116) des Basiselements (110), der mit der Probenkammer (120) thermisch gekoppelt ist, zu leiten.

3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Temperierungsele ment (112) einen elektrothermischen Wandler (115) umfasst, der eingerichtet ist, einem Teil bereich des Basiselement (110)s, der mit der Probenkammer (120) thermisch gekoppelt ist, basierend auf einem anliegenden elektrischen Signal Wärme zu entziehen oder Wärme an diesen abzugeben.

4. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Temperierungsele ment (112) ferner einen Temperatursensor umfasst, der ausgebildet ist, eine die Temperatur innerhalb der Probenkammer (120) charakterisierende Temperatur zu messen und ein ent sprechendes Messsignal auszugeben.

5. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Probenkammer (120) aus autoklavierbarem Material besteht.

6. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verschlusselement einen Verschlussträger (131) und einen Verschlussdeckel (132), der in dem Verschlussträger (131) verschiebbar gelagert ist, umfasst, wobei die Probenkammer (120) ein um die Öffnung (123) herum laufendes Verbindungselement (124) mit einem Dichtelement (125-1) und einem Gewinde (125-2) umfasst, und wobei der Verschlussträger (131) ein in das Gewinde (125-2) eingreifendes Gegengewinde (133) umfasst, so dass der Verschlussträger (131) relativ zu dem Verbindungselement der Probenkammer (120) bewegt werden kann.

7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, ferner umfassend ein erstes Antriebsmittel (117), das ausgebildet ist, basierend auf einem ersten Steuerungssignal den Verschlussdeckel (132) relativ zu dem Verschlussträger (131) zwischen zwei vorbestimmten Positionen zu verschie ben.

8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei der Verschlussdeckel (132) bei einer ers ten der zwei vorbestimmten Positionen die Öffnung (123) der Probenkammer (120) vollstän dig überdeckt, und wobei der Verschlussdeckel (132) bei einer zweiten der zwei vorbestimm ten Positionen die Öffnung (123) der Probenkammer (120) nicht überdeckt.

9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, ferner umfassend ein zweites Antriebsmittel (118), das ausgebildet ist, basierend auf einem zweiten Steuerungssignal den Verschlussträger (131) zwischen zwei vorbestimmten Drehpositionen relativ zu dem Verbindungselement der Probenkammer (120) zu drehen, wenn sich der Verschlussdeckel (132) in der ersten der zwei vorbestimmten Positionen befindet.

10. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei, wenn der Verschlussträger (131) sich in einer ersten der zwei vorbestimmen Drehpositionen befindet, der Verschlussdeckel (132) und das Dichtelement in Kontakt stehen, so dass die Öffnung (123) der Probenkammer (120) gas dicht verschlossen ist.

11. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei, wenn der Verschluss träger (131) sich in einer zweiten der zwei vorbestimmen Drehpositionen befindet, der Ver schlussdeckel (132) von dem Dichtelement beabstandet ist.

12. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Verschlussdeckel (132) zumindest teilweise optisch transparent ist.

13. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in der Probenkammer (120) eine Plattform (127) zur Platzierung der zu untersuchenden Probe darauf ausgebildet ist, und wobei die Plattform (127) von einem Graben (129) umgeben ist.

14. Mikroskopiesystem (800), umfassend: ein atmosphärisches oder druckvariables Rasterelektronenmikroskop (810) mit einem Pro benraum (816), in dem ein Probentisch (815) angeordnet ist; eine Vorrichtung (100) zur Probenuntersuchung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Vorrichtung (100) auf dem Probentisch (815) befestigt ist; und ein Steuergerät (820), das eingerichtet ist: - das Temperierungselement (112) zum Einstellen der Temperatur innerhalb der Pro benkammer (120) anzusteuem;

- ein mit den Anschlüssen (121, 122) der Probenkammer (120) gekoppeltes Versor gungssystem (830) zum Zuleiten und/oder Ableiten von flüssigen oder gasförmigen Medien in die Probenkammer (120) bzw. aus der Probenkammer (120) anzusteuem; und

- den Betriebszustand des Verschlusselements (130) zu steuern.

15. Mikro skopiever fahren (900), umfassend:

Kultivieren (901) einer zu untersuchenden Probe; und mehrfaches Ausführen der folgenden Sequenz an Verfahrensschritten: a) Anordnen (902) einer Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 auf einem Probentisch (815) in einem Probenraum (816) eines atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskops (810), wobei die zu untersuchende Probe in der Probenkammer (120) angeordnet ist, und wobei sich das Verschlusselement (130) in dem ersten Betriebszustand befindet; b) Bestrahlen (909) der zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl (801) , um eine Abbildung zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe zu erhalten, wobei sich das V erschlusselement (130) während der Bestrahlung in dem zweiten Be triebszustand befindet; c) Entfernen (914) zumindest der Probenkammer (120) und des Verschlusselements (130) aus dem Probenraum (816); und d) erneutes (915) Kultivieren der zu untersuchenden Probe außerhalb des Proben- raums (816).

16. Mikro skopiever fahren (900) nach Anspruch 15, wobei während des Verfahrens schritts a) über das Temperierungselement (112) eine erste Temperatur innerhalb der Proben kammer (120) eingestellt ist und die Probenkammer (120) über die Anschlüsse (121, 122) mit einem ersten Medium durchströmt wird, und wobei die Sequenz zischen den Verfahrens- schritten a) und b) folgende Zwischenschritte umfasst:

Erzeugen (903) eines vorbestimmten Drucks in dem Probenraum (816);

Durchströmen (904) der Probenkammer (120) mit einem zweiten Medium;

Einstellen (905) einer zweiten Temperatur innerhalb der Probenkammer (120) mittels des Temperierungselements (112); Absaugen (906) des zweiten Mediums aus der Probenkammer (120);

Verschließen (907) der Anschlüsse (121, 122) der Probenkammer (120) mittels damit gekop pelter Ventile; und

Ändern (908) des Betriebszustands des Verschlusselements (130) auf den zweiten Betriebs zustand.

17. Mikro skopiever fahren (900) nach Anspruch 16, wobei die Sequenz zischen den Ver fahrensschritten b) und c) folgende Zwischenschritte umfasst: Ändern (910) des Betriebszustands des Verschlusselements (130) auf den ersten Betriebszu stand nach dem Bestrahlen der zu untersuchenden Probe;

Einstellen (911) der ersten Temperatur innerhalb der Probenkammer (120) mittels des Tem perierungselements (112); Öffnen (912) der Anschlüsse (121, 122) der Probenkammer (120) mittels der Ventile; und Durchströmen (913) der Probenkammer (120) mit einem ersten Medium.

18. Mikro skopiever fahren (900) nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die erste Temperatur zwischen 35 °C und 40 °C liegt, wobei die zweite Temperatur zwischen -10 °C und 10 °C liegt, und wobei der vorbestimmte Druck in dem Probenraum weniger als 20 mbar beträgt.

19. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die zu unter suchende Probe während des erneuten Kultivierens der zu untersuchenden Probe in der Pro benkammer (120) verbleibt.

20. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Bestrah- len der zu untersuchenden Probe bei jeder Durchführung des Verfahrensschritts b) weniger als 90 Sekunden dauert.

21. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei während des Bestrahlens der zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl (801) ein Abstand zwi schen der zu untersuchenden Probe und einer Elektronenoptik (813) des Rasterelektronen- mikroskops (810), die den Elektronenstrahl (801) auf die zu untersuchenden Probe fokussiert, weniger als 10 mm beträgt.

22. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 21 wobei die bei der Durchführung des Verfahrensschritts b) erhaltene Abbildung in einem Datenformat gespei chert wird, das zudem die Vorrichtung (100) zur Probenuntersuchung betreffende Informati- onen umfasst.

23. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei das Verfah ren ferner die folgenden computerimplementierten Schritte umfasst:

Erkennen eines Objekts in der bei der Durchführung des Verfahrensschritts b) erhaltenen Ab bildung; und Bestimmen des Objekts in den bei den nachfolgenden Durchführungen des Verfahrensschritts b) erhaltenen Abbildungen.

24. Mikro skopiever fahren (900) nach Anspruch 23, wobei das Verfahren ferner den fol genden computerimplementierten Schritt umfasst: Bestimmen von Informationen betreffend eine Bewegung des Objekts aus den bei der Durch führung des Verfahrensschritts b) erhaltenen Abbildungen.

25. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei die Sequenz nach dem Verfahrensschritt c) noch folgende Schritte umfasst:

Anordnen zumindest der Probenkammer (120) und des Verschlusselements (130) auf einem Probentisch eines weiteren Mikroskops; und

Untersuchen zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe mittels des weiteren Mikro skops.

26. Mikro skopiever fahren (900) nach Anspruch 25, wobei die Sequenz nach dem Verfah rensschritt c) noch folgende Schritte umfasst: Erkennen einer Mehrzahl an vorbestimmten Markierungen ( 105) an der Probenkammer ( 120);

Bestimmen einer Zielposition des Probentisch des weiteren Mikroskops basierend auf der Mehrzahl an erkannten Markierungen (105) an der Probenkammer (120) und Informationen über eine Position des Probentischs (015) des Rasterelektronenmikroskops (810) während der vorangehenden Bestrahlung der zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl (801); und

Verfahren des Probentischs des weiteren Mikroskops zu der Zielposition.

27. Mikro skopiever fahren (900) nach einem der Ansprüche 15 bis 26, wobei die zu unter suchende Probe einen lebenden Organismus umfasst.

28. Mikro skopiever fahren (1000), umfassend: Anordnen (1001) einer Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 auf einem Probentisch (815) in einem Probenraum (816) eines atmosphärischen oder druckvariablen Rasterelektronenmikroskops (810), wobei eine erste zu untersuchende Probe in der Proben kammer (120) angeordnet ist;

Bestrahlen (1002) der ersten zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl (801), um eine Abbildung zumindest eines Teils der ersten zu untersuchenden Probe zu erhalten; Austauschen (1003) der Probenkammer (120) gegen eine weitere Probenkammer, in der eine zweite zu untersuchende Probe angeordnet ist, wobei dasselbe Basiselement (110) verwendet wird; und

Bestrahlen (1004) der zweiten zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl (801), um eine Abbildung zumindest eines Teils der zweiten zu untersuchenden Probe zu erhalten.

29. Mikro skopiever fahren nach Anspruch 28, ferner umfassend:

Kultivieren (1005) der ersten zu untersuchenden Probe nach dem Austauschen der Proben kammer (120) gegen die weitere Probenkammer;

Austauschen (1006) der weiteren Probenkammer gegen die Probenkammer (120) nach dem Kultivieren, wobei dasselbe Basiselement (110) verwendet wird; und erneutes Bestrahlen (1007) der ersten zu untersuchenden Probe mit dem Elektronenstrahl (801), um eine weitere Abbildung zumindest eines Teils der ersten zu untersuchenden Probe zu erhalten.

30. Mikro skopiever fahren nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, wobei die erste zu unter suchende Probe und die zweite zu untersuchende Probe jeweils einen lebenden Organismus umfassen.

31. Mikro skopiever fahren, umfassend:

Anordnen einer Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 auf einem Proben tisch (815) in einem Probenraum (816) eines atmosphärischen oder druckvariablen Raster elektronenmikroskops (810), wobei die zu untersuchende Probe in der Probenkammer (120) angeordnet ist, und wobei sich das Verschlusselement (130) in dem ersten Betriebszustand befindet; und Bestrahlen der zu untersuchenden Probe mit einem Elektronenstrahl (801), um eine Abbil dung zumindest eines Teils der zu untersuchenden Probe zu erhalten, wobei sich das Ver schlusselement (130) während der Bestrahlung in dem zweiten Betriebszustand befindet.