Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Lichtleistung
eines Lichtstrahles mit einem Strahlteiler und einem dem Strahlteiler zugeordnetem
Detektor.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Mikroskop mit einer Lichtquelle,
die einen Beleuchtungslichtstrahl zur Beleuchtung einer Probe emittiert, mit mindestens
einer Detektorvorrichtung zur Detektion des von der Probe ausgehenden Detektionslichtes
(61) und einer Vorrichtung zur Ermittlung der Lichtleistung eines Beleuchtungslichtstrahl
mit einem Strahlteiler und einem dem Strahlteiler zugeordnetem Detektor
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Mikroskopie.
Zur Messung der Leistung eines Lichtstrahles ist es allgemein üblich,
einen Messstrahl aus dem Lichtstrahl mit einem Strahlteiler abzuteilen und mit Hilfe
eines Detektors, der ein zur Leistung des Messstrahles proportionales elektrisches
Signal erzeugt, zunächst die Leistung des Messstrahles zu ermitteln, um anschließend
bei Kenntnis des Teilungsverhältnisses des Strahlteilers auf die Leistung des
Lichtstrahles zu schließen. Aus der Offenlegungsschrift DE
197 02 753 A1 ist eine Anordnung zur Überwachung der in einen Scankopf
eingekoppelten Laserstrahlung, mittels eines Detektionselementes, auf das ein Teil
der eingekoppelten Strahlung über einen Strahlteiler gelenkt wird, bekannt.
Anordnungen der genannten Art erreichen nur eine begrenzte Genauigkeit
und Reproduzierbarkeit. Sie sind anfällig gegen äußere Störungen,
insbesondere gegen Vibrationen und thermische Einflüsse.
In der Scanmikroskopie wird eine Probe mit einem Lichtstrahl beleuchtet,
um das von der Probe emittierte Detektionslicht, als Reflexions- oder Fluoreszenzlicht,
zu beobachten. Der Fokus eines Beleuchtungslichtstrahles wird mit Hilfe einer steuerbaren
Strahlablenkeinrichtung, im Allgemeinen durch Verkippen zweier Spiegel, in einer
Probenebene bewegt, wobei die Ablenkachsen meist senkrecht aufeinander stehen, so
dass ein Spiegel in x-, der andere in y-Richtung ablenkt. Die Verkippung der Spiegel
wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer-Stellelementen bewerkstelligt. Die
Leistung des vom Objekt kommenden Detektionslichtes wird in Abhängigkeit von
der Position des Abtaststrahles gemessen. Üblicherweise werden die Stellelemente
mit Sensoren zur Ermittlung der aktuellen Spiegelstellung ausgerüstet.
Speziell in der konfokalen Scanmikroskopie wird ein Objekt mit dem
Fokus eines Lichtstrahles in drei Dimensionen abgetastet. Ein konfokales Rastermikroskop
umfasst im allgemeinen eine Lichtquelle, eine Fokussieroptik, mit der das Licht
der Quelle auf eine Lochblende – die sog. Anregungsblende – fokussiert
wird, einen Strahlteiler, eine Strahlablenkeinrichtung zur Strahlsteuerung, eine
Mikroskopoptik, eine Detektionsblende und die Detektoren zum Nachweis des Detektions-
bzw. Fluoreszenzlichtes. Das Beleuchtungslicht wird über einen Strahlteiler
eingekoppelt. Das vom Objekt kommende Fluoreszenz- oder Reflexionslicht gelangt
über die Strahlablenkeinrichtung zurück zum Strahlteiler, passiert diesen,
um anschließend auf die Detektionsblende fokussiert zu werden, hinter der sich
die Detektoren befinden. Diese Detektionsanordnung wird Descan-Anordnung genannt.
Detektionslicht, das nicht direkt aus der Fokusregion stammt, nimmt einen anderen
Lichtweg und passiert die Detektionsblende nicht, so daß man eine Punktinformation
erhält, die durch sequentielles Abtasten des Objekts mit dem Fokus des Beleuchtungslichtstrahles
zu einem dreidimensionalen Bild führt. Meist wird ein dreidimensionales Bild
durch schichtweise Bilddatennahme erzielt. Kommerzielle Scanmikroskope bestehen
meist aus einem Scanmodul, dass an das Stativ eines klassischen Lichtmikroskops
angeflanscht wird, wobei das Scanmodul alle genannten zur Abrasterung einer Probe
zusätzlich nötigen Elemente beinhaltet.
Eine bekannte Methode, Schwankungen und Fluktuationen der Beleuchtungslichtleistung
auszugleichen bzw. zu korrigieren, beruht darauf, mit Hilfe eines Strahlteilers
von dem Beleuchtungslichtstrahl einen Messstrahl abzuteilen und zur Bilderzeugung
oder zur Bildberechnung das Verhältnis der gemessenen Leistungen von Messstrahl
und Detektionslichtstrahl zu verwenden. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise
in der Veröffentlichung G.J. Brakenhoff, Journal of Microscopy, Vol. 117, Pt
2, November 1979, S. 233–242 offenbart.
In der bereits erwähnten Offenlegungsschrift DE
197 02 753 A1 ist weiterhin offenbart, dass in der Scanmikroskopie durch
Bildung von Signalquotienten oder durch Signalsubtraktion eines Detektionssignales
und eines Monitorsignales eine Rauschverminderung bewirkt wird und Intensitätsfluktuationen
verringerbar sind. Die bekannten Mikroskope erreichen jedoch auf Grund der bereits
angeführten begrenzten Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Leistungsmessung
nur eine grobe Kompensation von Schwankungen des Beleuchtungslichtes.
Das U.S. Patent 6,028,708 A
offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen Strahlteilerbauteils
aus transparentem Material, in das eine strahlteilende Schicht eingebettet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung vorzuschlagen,
die eine weitgehend genaue und reproduzierbare Ermittlung der Lichtleistung
eines Lichtstrahles ermöglicht.
Obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, die die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 beinhaltet, gelöst.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop anzugeben, das
eine zuverlässige und verbesserte Vermeidung und/oder Kompensation von Schwankungen
oder Fluktuationen der Beleuchtungslichtleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Mikroskop, das die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 8 beinhaltet, gelöst.
Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Mikroskopie
anzugeben, das ein effiziente, zuverlässige und weitgehend genaue Kompensation
von Schwankungen oder Fluktuationen der Beleuchtungslichtleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale
des Anspruchs 16 umfasst.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Messung
der Lichtleistung eines Lichtstrahles ermöglicht ist. Weiterhin hat die Erfindung
den Vorteil einer zuverlässigen, störungsunanfälligen und weitgehend
genauen Kompensation von Lichtleistungsschwankungen, insbesondere von Schwankungen
des Beleuchtungslichtes zur Beleuchtung einer Probe in der Mikroskopie und in der
Scanmikroskopie.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die bekannten Ungenauigkeiten
und die unbefriedigende Reproduzierbarkeit bekannter Vorrichtungen zur Messung der
Lichtleistung eines Lichtstrahles unter anderem auf Interferenzen innerhalb des
Messlichts zurückzuführen sind, die schon bei geringsten mechanischen
oder thermischen Störungen zu großen Schwankungen der gemessenen Lichtleistung
führen. Auf Grund dieser Nachteile sind einer genauen Kompensation von Schwankungen
der Beleuchtungslichtleistung oder einer Stabilisierung der Beleuchtungslichtleistung
in einem Mikroskop Grenzen gesetzt.
In einer bevorzugen Ausgestaltung empfängt der Detektor das Messlicht
mit verringerter räumlicher und/oder zeitlicher Kohärenz. Hierzu ist im
Strahlengang des Messlichts ein streuendes optisches Element, wie eine aufgeraute
Glasplatte oder eine Milchglasscheibe, vorgesehen. In einer besonders bevorzugten
Ausführungsform umfasst der Strahlteiler ein Substrat, das eine diffus streuende
Fläche aufweist oder das zumindest teilweise aus Milchglas besteht.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsvariante bei der der
Detektor unmittelbar hinter dem Strahlteiler angeordnet ist. Diese Variante ist
besonders unanfällig gegen äußere Einflüsse, störunanfällig
und kompakt. Oft entstehen durch Mehrfachreflexionen im Strahlteiler mehrere interferenzfähige
Teilstrahlen, insbesondere an den beschichteten und unbeschichteten Grenzflächen.
Der Detektor ist daher vorteilhafter Weise derart angeordnet, dass er nur vom primär
abgeteilten Messlicht, jedoch nicht von anderen Teillichtstrahlen, beleuchtet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dient das Eintrittsfenster des Detektors
selbst, das vorzugsweise teilreflektierend beschichtet ist, als Strahlteiler.
Der Strahlteiler besteht in einer bevorzugten Ausgestaltung aus einem
Substrat, das eine teilreflektierende Beschichtung aufweist. Vorzugsweise handelt
es sich hierbei um eine metallische oder dielektrische Beschichtung. In einer anderen
bevorzugten Ausführung ist die Beschichtung direkt auf dem Detektor oder auf
dem Eintrittsfenster des Detektorgehäuses aufgebracht. Der Strahlteiler bzw.
die Beschichtung ist in einer bevorzugen Ausgestaltungsvariante derart ausgeführt,
dass das Verhältnis der Lichtleistungen des Lichtstrahles zu der am Detektor
gemessenen Lichtleistung des Messlichtes weitgehend unabhängig von der Wellenlänge
des Lichtstrahles ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind der Strahlteiler (1)
und der Detektor (11) zu einer Einheit zusammengefasst, die ein Gehäuse
aufweist.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit einem Strahlteiler,
der einen transmittierten und einen reflektierten Teilstrahl erzeugt und ausschließlich
der transmittierte Teilsstrahl als Messstrahl auf den Detektor trifft. Der reflektierte
Teilstrahl wird als Beleuchtungslichtstrahl auf eine Probe gelenkt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Mikroskop ein Scanmikroskop
oder ein konfokales Scanmikroskop, das vorzugsweise eine Verarbeitungseinheit, die
die gemessene Leistung des Messlicht unter Berücksichtigung des Teilungsverhältnisses
des Strahlteilers und anderer Systemparameter mit der Leistung des Detektionslichtes
oder eines Teils, beispielsweise der Leistung eines Teils des Detektionslichtes
aus einem bestimmten Spektralbereich, verrechnet. Durch Ermittlung einer korrigierten
Lichtleistung werden Fluktuationen der Leistung des Beleuchtungslichtes korrigiert.
Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der Offsets, die beispielsweise
durch den Dunkelstrom von Detektoren verursacht sind, vor dem Abscannen ermittelbar
und somit bei der Verrechnung berücksichtigbar sind. In einer bevorzugen Ausgestaltung
ist eine Verarbeitungseinheit vorgesehen, die eine programmierbare Digitalelektronik,
beispielsweise FPGA (Field Programmable Gate Arrray), umfasst.
Zum Ermitteln der Leistung des Messlichts ist vorzugsweise ein Halbleiterdetektor,
wie eine Photodiode oder Avalanche- oder PIN-Diode, ein CCD-Chip oder ein Photodetektor
vorgesehen, da Halbleiterdetektoren eine besonders kleine Bauform aufweisen. Auch
Photomultiplier oder Photomultiplierarrays sind einsetzbar.
Die Verrechung der Leistung P des Detektionslichtstrahles mit der
Leistung M des Messlichts unter Berücksichtigung des Offsets P0
des Detektors zur Messung der Leistung des Detektionslichtes und des Offsets M0
des Detektors zur Messung der Leistung des Messlichtes erfolgt vorzugsweise nach
der folgenden Formel:
wobei
M
vorzugsweise die über ein Bild, eine Bildzeile oder über auswählbare
Rasterpunkte gemittelte Detektionslichtleistung ist.
Hierbei ist insbesondere die Berücksichtigung der Offsets von
besonderem Vorteil, denn bei einer reinen Verhältnisbildung aus Detektionslichtleistung
Leistung des Messlichts kürzen sich selbst zeitlich konstante Offsetanteile
nicht heraus. Offsets können von den Detektoren herrühren, beispielsweise
bei unkorrektem Nullabgleich oder sie können durch Streu- oder Umgebungslicht,
das ungewollt zu den Detektoren gelangt, verursacht sein. Die Offsets werden in
einer besonderen Ausgestaltungsform eines Scanmikroskops vor dem Abscannen eines
Bildes automatisch ermittelt. Hierzu wird das Beleuchtungslicht unterbrochen und
die von den Detektoren ausgehenden Signale gemessen und gespeichert. Mit einem Skalierungsschritt,
der im einfachsten Fall die Multiplikation mit einer Konstanten umfasst, wird die
korrigierte Lichtleistung an jede beliebige Skala anpassbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in den beiden ersten
Schritten das Ermitteln einer Lichtleistung eines Beleuchtungslichtstrahls mit einer
Vorrichtung, die einen Strahlteiler (1) und einem dem Strahlteiler (1)
zugeordnetem Detektor (11) umfasst, wobei der Strahlteiler (1)
Messlicht (23) aus dem Beleuchtungslichtstrahl (37) abspaltet
und dem Detektor (11) zuführt und das Verhältnis der Lichtleistung
des Beleuchtungslichtstrahl (37) zu der am Detektor (11) gemessenen
Lichtleistung des Messlichts (23) zeitlich konstant ist, und das Ermitteln
der Lichtleistung eines von einer Probe ausgehenden Detektionslichtstrahles. Vorzugsweise
werden beide Lichtleistungen mit Hilfe von Detektoren gewonnen, die zur jeweiligen
Lichtleistung proportionale elektrische Signale erzeugen. Die Signale werden in
einer Ausgestaltung digitalisiert und in einer FPGA-Einheit oder in einem PC miteinander
verrechnet und so eine korrigierte Detektionslichtleistung ermittelt, die zur Bilderzeugung
bzw. zur Bildberechung verwendbar ist. In einer anderen Ausgestaltung erfolgt die
Verrechnung der Signale analog.
In einer anderen Ausgestaltungsvariante erfolgt das Ermitteln der
Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahles und des Detektionslichtstrahles simultan.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt
und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleich wirkende Elemente
mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 eine bekannte Vorrichtung zur Lichtleistungsmessung,
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung
der Lichtleistung eines Lichtstrahles,
3 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Ermittlung der Lichtleistung eines Lichtstrahles,
4 ein erfindungsgemäßes Mikroskop,
5 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Ermittlung der Lichtleistung eines Lichtstrahles,
6 ein weiteres erfindungsgemäßes Mikroskop
und
7 ein weiteres erfindungsgemäßes Mikroskop
1 zeigt eine Vorrichtung zur Lichtleistungsmessung
nach dem Stand der Technik. Die Vorrichtung umfasst einen Strahlteiler
1, der aus einem Substrat 3 mit einer teilreflektierenden Beschichtung
5 besteht. Auf den Strahlteiler 1 trifft der einfallende Lichtstrahl
7. An der Beschichtung 5 wird durch Reflexion Messlicht
9 abgespalten, das auf den in einem Abstand von ca. 3 cm angeordneten Detektor
11 trifft. Das Teilungsverhältnis beträgt ca. 50:1. Der durch
die Beschichtung tretende Teil der Lichtstrahles 7 erfährt an der
unbeschichteten Grenzfläche 13 des Substrates 3 eine weitere
–ungewollte-Abspaltung. Weiteres Messlicht 15, dessen Leistung ca.
4% der Leistung des durch die Beschichtung getretenen Teils des Lichtstrahles
7 beträgt, wird an der Grenzfläche 13 zum Detektor
11 reflektiert. Das an der Beschichtung abgespaltene Messlicht
9 interferiert am Detektor mit dem an der unbeschichteten Grenzfläche
13 des Substrates 3 abgespaltenen Messlicht 15. Schon
geringste Variationen der optischen Weglänge zwischen dem
Strahlteiler 1 und dem Detektor 11 sowie im Substrat
3, beispielsweise durch Temperaturänderungen, Luftdruckschwankungen
oder Vibrationen, führen zu einer Änderung der Interferenz, die sich in
einer großen Variation der gemessenen Lichtleistung niederschlägt.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Ermittlung der Lichtleistung eines Lichtstrahles 7. Die Vorrichtung
umfasst einen Strahlteiler 1 mit einem Substrat 17, das eine glatte
Oberfläche mit einer teildurchlässigen, metallischen Beschichtung
19 und eine aufgeraute, diffus streuende Fläche 21 aufweist.
Unmittelbar auf die aufgeraute Fläche 21 des Substrates
17 ist ein Detektor 11, der als Photodiode ausgeführt ist,
aufgekittet. Der auf den Strahlteiler 1 treffende Lichtstrahl
7 wird in transmittiertes Messlicht 23 und einen reflektierten
Teilstrahl 25 im Verhältnis 1:40 geteilt. Durch die aufgeraute Fläche
21 ist die Interferenzfähigkeit des auf den Detektor 11 treffenden
Lichtes weitgehend zerstört. Die Vorrichtung ist auf Grund der kleinen Bauform
äußerst unanfällig gegen äußere Störungen. Der Detektor
erzeugt ein zur Leistung des auftreffenden Messlichtes 23 proportionales
elektrisches Signal, das über sie Leitung 27 einer Verarbeitungseinheit
zuführbar ist
3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Ermittlung der Lichtleistung eines Lichtstrahles. Die Vorrichtung beinhaltet
einen Strahlteiler 1, der ein Substrat aus Milchglas 29 und eine
teilreflektierende, dielektrische Beschichtung 31. aufweist. Der auf die
Beschichtung treffende Lichtstrahl 7 wird zu 97% reflektiert. Das durch
die Beschichtung tretende Messlicht 23 wird im Substrat aus Milchglas
29 aufgestreut und erreicht den Detektor 11 mit weitgehend zerstörter
Interferenzfähigkeit. Der Detektor erzeugt ein zur Leistung des auftreffenden
Messlichts 23 proportionales elektrisches Signal, das über sie Leitung
27 einer Verarbeitungseinheit zuführbar ist
4 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes
Mikroskop 33, das als konfokales Scanmikroskop ausgeführt ist. Der
von einem Beleuchtungssystem 35 kommende Beleuchtungslichtstrahl
37 wird über eine Glasfaser 39 transportiert und trifft nach
der Auskopplung aus der Glasfaser 39 mit Hilfe der Optik 41 auf
eine Vorrichtung 43 zur Ermittlung der Leistung des Beleuchtungslichtstrahles,
die mit einem Strahlteiler 1 einen Messstrahl aus dem Beleuchtungslichtstrahl
abteilt und dem Detektor 11 zuführt. Der Strahlteiler 1 beinhaltet
ein Substrat aus Milchglas. Der Detektor 11 erzeugt ein zur Leistung des
Messlichts proportionales elektrisches Signal, das über die Leitung
45 an die Verarbeitungseinheit 47 geleitet wird. Über einen
Strahlteiler 49 gelangt der Beleuchtungslichtstrahl 37 zum kardanisch
aufgehängten Scanspiegel 51, der den Strahl durch die Scanoptik
53, die Tubusoptik 55 und das Objektiv 57 hindurch über
bzw. durch die Probe 59 führt. Der Beleuchtungslichtstrahl
37 wird bei nicht transparenten Proben 59 über die Probenoberfläche
geführt. Bei biologischen Proben 59 (Präparaten) oder transparenten
Proben kann der Beleuchtungslichtstrahl 37 auch durch die Probe
59 geführt werden. Dies bedeutet, dass aus verschiedenen Fokusebenen
des Objekts nacheinander durch den Beleuchtungslichtstrahl 37 abgetastet
werden. Die nachträgliche Zusammensetzung ergibt dann ein dreidimensionales
Bild der Probe. Das von der Probe ausgehende Detektionslicht 61 gelangt
durch das Objektiv 57, die Tubusoptik 55 und die Scanoptik
53 hindurch und über den Scanspiegel 51 zum Strahlteiler
49, passiert diesen und trifft auf eine Detektorvorrichtung 63,
die als Photomultiplier ausgeführt ist. In der Detektorvorrichtung
63 werden elektrische, zur Leistung des Detektionslicht proportionale elektrische
Detektionssignale erzeugt und über die Leitung 65 an die Verarbeitungseinheit
47 weitergegeben. In der Verarbeitungseinheit 47 werden die eingehenden,
Analogsignale zunächst digitalisiert und dann digital miteinander verrechnet
und eine korrigierte Detektionslichtleistung ermittelt. Diese wird an einen PC
67 weitergegeben. Der korrigierte Detektionslichtleistung wird anhand eines
Positionssignals des kardanisch aufgehängten Spiegels die Position des zugehörigen
Rasterpunktes zugeordnet und die Daten aller Rasterpunkte zu einem Abbild der Probe
69 zusammengesetzt, das auf einem Display 71 dargestellt ist.
Das bei einem konfokalen Scanmikroskop üblicherweise vorgesehene Beleuchtungspinhole
73 und das Detektionspinhole 75 sind der Vollständigkeit
halber schematisch eingezeichnet. Weggelassen sind wegen der besseren Anschaulichkeit
hingegen einige optische Elemente zur Führung und Formung der Lichtstrahlen.
Diese sind einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann hinlänglich bekannt.
5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Ermittlung der Lichtleistung eines Lichtstrahles 7. Durch die teilreflektierende,
dielektrische Beschichtung 31, die auf ein Glassubstrat 77 aufgebracht
ist, tritt Messlicht 79. An der, der Beschichteten Grenzfläche des
Glassubstrates 77 gegenüber liegenden Grenzfläche 81
ist ein Detektor 11 an das Substrat gekittet. Die optischen Eigenschaften
des Kitts 83 sind auf den Brechungsindex des Glassubstrates und den Brechungsindex
des Eintrittsfensters des Detektors 11 derart angepasst, dass Reflexionen
weitgehend vermieden sind. Um auch Fehler durch dennoch auftretendes Reflexionslicht
85 zu verhindern, ist der Detektor derart angeordnet, dass das der optische
Weg des Reflexionslichts am Detektor 11 vorbei führt.
6 zeigt schematisch ein weiteres erfindungsgemäßes
Mikroskop 33, das als konfokales Scanmikroskop ausgeführt ist. Das
dargestellte Mikroskop 33 entspricht weitgehend dem in 4
gezeigten Mikroskop. Die Vorrichtung 43 zur Ermittlung
der Leistung des Beleuchtungslichtstrahles ist in dieser Ausführung zwischen
dem Beleuchtungspinhole 73 und dem Strahlteiler 49 angeordnet.
7 zeigt schematisch ein weiteres erfindungsgemäßes
Mikroskop 33, das als konfokales Scanmikroskop ausgeführt ist. Das
dargestellte Mikroskop 33 entspricht weitgehend dem in 4
gezeigten Mikroskop. Die Vorrichtung 43 zur Ermittlung der Leistung des
Beleuchtungslichtstrahles ist in dieser Ausführung zwischen dem kardanisch
aufgehängten Scanspiegel 51 und der Scanoptik 53 angeordnet.
Das Mikroskop 33 hat den zusätzlichen Vorteil, dass auch Schwankungen
der Leistung eines polarisierten Beleuchtungslichtstrahls 37 erfasst werden,
die wegen unterschiedlicher Reflexionsgrade des Strahlteilers 49 für
unterschiedliche Polarisationsrichtungen, auf Schwankungen der Polarisationsrichtung
zurückzuführen sind.
Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform
beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen
durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden
Ansprüche zu verlassen.
1
Strahlteiler
3
Substrat
5
teilreflektierende Beschichtung
7
Lichtstrahl
9
Messlicht
11
Detektor
13
Grenzfläche
15
weiteres Messlicht
17
Substrat
19
metallische Beschichtung
21
Fläche
23
transmittiertes Messlicht
25
reflektierter Teilstrahl
27
Leitung
29
Substrat aus Milchglas
31
dielektrische Beschichtung
33
Mikroskop
35
Beleuchtungssystem
37
Beleuchtungslichtstrahl
39
Glasfaser
41
Optik
43
Vorrichtung zur Ermittlung der Leistung
45
Leitung
47
Verarbeitungseinheit
49
Strahlteiler
51
Scanspiegel
53
Scanoptik
55
Tubusoptik
57
Objektiv
59
Probe
61
Detektionslicht
63
Detektorvorrichtung
65
Leitung
67
PC
69
Abbild der Probe
71
Display
73
Beleuchtungspinhole
75
Detektionspinhole
77
Glassubstrat
79
Messlicht
81
Grenzfläche
83
Kitt
85
Reflexionslicht
Anspruch[de]
Vorrichtung zur Ermittlung der Lichtleistung eines Lichtstrahles (7)
mit einem Strahlteiler (1) der Messlicht (23) aus dem Lichtstrahl
(7) abspaltet und einem dem Strahlteiler (1) zugeordnetem Detektor
(11), wobei der Strahlteiler (1) eine Beschichtung (19,
31) aufweist, die auf einem Substrat (17, 29) ausgebildet
ist und wobei der Detektor (11) gegenüber der Beschichtung (19,
31) an das Substrat (17, 29) gekittet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein streuendes optisches Element
(21, 29) aufweist, das die Kohärenz des Messlichts (23)
für den Detektor (11) verringert.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das streuende
optisches Element durch zumindest eine streuende Fläche (21) auf dem
Substrat (17, 29) ausgebildet ist.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das streuende
optisches Element dadurch ausgebildet ist, dass das Substrat (17,
29) zumindest teilweise aus Milchglas (29) besteht.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler
(1) und der Detektor (11) zu einer Einheit zusammengefasst sind.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung
(19, 31) eine metallische Beschichtung ist.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor
(11) an einer der Beschichtung (31) gegenüberliegenden Grenzfläche
(81) eines Glassubstrates (77) derart an das Glassubstrat (77)
ist, und die optischen Eigenschaften des Kitts (83) dem Brechungsindex
des Glassubstrates (77) und dem Brechungsindex des Eintrittsfensters des
Detektors (11) derart angepasst sind, dass Reflexionen weitgehend vermieden
werden, und dass der optische Weg des Reflexionslichts am Detektor (11)
vorbei führt.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis der Lichtleistungen des Lichtstrahles (7) zu der
am Detektor (11) gemessenen Lichtleistung des Messlichtes (23)
weitgehend unabhängig von der Wellenlänge des Lichtstrahles (7)
ist.Mikroskop (33) mit einer Lichtquelle, die einen Beleuchtungslichtstrahl
(37) zur Beleuchtung einer Probe (59) emittiert, mit mindestens
einer Detektorvorrichtung (63) zur Detektion des von der Probe (59)
ausgehenden Detektionslichtes (61) und mit einer Vorrichtung zur Ermittlung
der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahls (37) die einen Strahlteiler
(1), der Messlicht (23) aus dem Beleuchtungslichtstrahl (37)
abspaltet und einen dem Strahlteiler (1) zugeordnetem Detektor (11)
aufweist, wobei der Strahlteiler (1) eine Beschichtung (19,
31) aufweist, die auf einem Substrat (17, 29) ausgebildet
ist und wobei der Detektor (11) gegenüber der Beschichtung (19,
31) an das Substrat (17, 29) gekittet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung zur Ermittlung der Lichtleistung ein streuendes optisches Element
(21, 29) aufweist, das die Kohärenz des Messlichts (23)
für den Detektor (11) verringert.Mikroskop (33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das streuende optisches Element durch zumindest eine streuende Fläche (21)
auf dem Substrat (17, 29) ausgebildet ist.Mikroskop (33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das streuende optisches Element dadurch ausgebildet ist, dass das Substrat (17,
29) zumindest teilweise aus Milchglas (29) besteht.Mikroskop (33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Strahlteiler (1) und der Detektor (11) zu einer Einheit zusammengefasst
sind.Mikroskop (33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (19, 31) eine metallische Beschichtung ist.Mikroskop (33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Detektor (11) an einer der Beschichtung (31) gegenüberliegenden
Grenzfläche (81) eines Glassubstrates (77) derart an das
Glassubstrat (77) ist, und die optischen Eigenschaften des Kitts (83)
dem Brechungsindex des Glassubstrates (77) und dem Brechungsindex des Eintrittsfensters
des Detektors (11) derart angepasst sind, dass Reflexionen weitgehend vermieden
werden, und dass der optische Weg des Reflexionslichts am Detektor (11)
vorbei führt.Mikroskop (33) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis der Lichtleistungen des Beleuchtungslichtstrahls (37)
zu der am Detektor (11) gemessenen Lichtleistung des Messlichtes (23)
weitgehend unabhängig von der Wellenlänge des Beleuchtungslichtstrahls
(37) ist.Mikroskop (33) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mikroskop (33) ein Scanmikroskop oder ein konfokales
Scanmikroskop ist.Verfahren zur Mikroskopie gekennzeichnet durch folgende Schritte:
– Ermitteln einer Lichtleistung eines Beleuchtungslichtstrahles (37)
mit einer Vorrichtung mit einem Strahlteiler (1), der Messlicht (23)
aus dem Beleuchtungslichtstrahl (37) abspaltet, und einem dem Strahlteiler
(1) zugeordnetem Detektor (11), wobei der Strahlteiler (1)
eine Beschichtung (19, 31) aufweist, die auf einem Substrat (17,
29) ausgebildet ist und wobei der Detektor (11) gegenüber
der Beschichtung (19, 31) an das Substrat (17,
29) gekittet ist und wobei die Vorrichtung ein streuendes optisches Element
(21, 29) umfasst das die Kohärenz des Messlichts (23)
für den Detektor (11) verringert,
– Ermitteln einer Lichtleistung eines von einer Probe (59) ausgehenden
Detektionslichtstrahles und
– Ermitteln einer korrigierten Lichtleistung durch Verrechnen der Lichtleistung
des Beleuchtungslichtstrahles (37) und der Lichtleistung des Detektionslichtstrahles.Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln
der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahles (37) und des Detektionslichtstrahles
simultan erfolgt.Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln
der Lichtleistung des Beleuchtungslichtstrahls (37) einen Offsetabgleich
umfasst.Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln
der Lichtleistung des Detektionslichtstrahles einen Offsetabgleich umfasst.Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
dass das Ermitteln einen Skalierungsschritt umfasst.