DE102005036252A1

DE102005036252A1 - Haltemodul, das eine Festkörperimmersionslinse trägt

Info

Publication number: DE102005036252A1
Application number: DE200510036252
Authority: DE
Inventors: Christian Dietrich; Dietrich Dr. Martin; Robert Dr. Brunner
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-02-08
Also published as: WO2007014621A1

Abstract

Es wird bereitgestellt ein Haltemodul (1), das eine Festkörperimmersionslinse (4) trägt und an ein Mikroskopobjektiv (10) mechanisch koppelbar ist, DOLLAR A wobei das Haltemodul (1) so ausgebildet ist, daß im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse (4) dem Objektiv (10) vorgeordnet und relativ zum Objektiv (10) bewegbar ist.

Description

Festkörperimmersionslinsen werden in der Mikroskopie verwendet, da sie in der Regel einen signifikant höheren Brechungsindex bieten als Immersionsflüssigkeiten. Da jedoch der Abstand der Probe von der Festkörperimmersionslinse so gering wie möglich sein soll, wird die Festkörperimmersionslinse häufig in das Probensystem selbst integriert. Dies erfolgt beispielsweise durch den Einbau der Festkörperimmersionslinse in einen Probenträger oder in biochemische Reaktoren. Oft werden die Proben auch direkt auf die Festkörperimmersionslinse präpariert. Dies führt jedoch zu dem Nachteil, daß eine freie Positionierbarkeit der Festkörperimmersionslinse bezüglich unterschiedlicher Stellen auf der Probelinse so gut wie nicht möglich ist.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Festkörperimmersionslinse bereitzustellen, die leicht an verschiedenen Stellen der Probe positioniert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Haltemodul, das eine Festkörperimmersionslinse trägt und an ein Mikroskopobjektiv mechanisch koppelbar oder Teil des Mikroskopobjektives ist, wobei das Haltemodul so ausgebildet ist, daß im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse dem Objektiv vorgeordnet und relativ zum Objektiv bewegbar ist. Wenn das Haltemodul Teil des Mikroskopobjektivs ist, befindet es sich dauerhaft im angekoppelten Zustand.

Durch die Bewegbarkeit der Festkörperimmerisonslinse relativ zum Objektiv ist es möglich, daß die Festkörperimmersionslinse auf eine gewünschte Probenstelle gesetzt und danach das Objektiv relativ zur Festkörperimmersionslinse bewegt wird, um eine scharte Abbildung einer Probenstelle zu realisieren, insbesondere für unterschiedliche vertikale Positionen.

Unter Festkörperimmersionslinse bezeichnet hier ein optisches Element, welches sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung zwischen Probe und Objektiv befindet und als Immersionskomponente wirkt, aus wenigstens einem Festkörpermaterial aufgebaut ist und unterschiedliche Bauformen aufweisen kann. Eine bevorzugte Verkörperung stellt die Halbkugel dar.

Das Haltemodul ist insbesondere so ausgebildet, daß im angekoppeltem Zustand dem Objektiv ein Bewegungsbereich zugeordnet ist, in dem die Festkörperimmersionslinse relativ zum Objektiv bewegbar ist. Die Festkörperimmersionslinse kann weder aus diesem Bewegungsbereich noch außerhalb des Bewegungsbereichs bewegt werden. Dies führt vorteilhaft dazu, daß die Festkörperimmersionslinse größere Bewegungen des Objektivs relativ zur Probe, die beim Anfahren einer bestimmten Probenposition auftreten, mit dem Objektiv mitmacht, während bei kleineren bzw. kürzeren Bewegungen eine mechanische Endkopplung vorliegt, da diese in den Bewegungsbereich fallen, so daß die Festkörperimmersionslinse relativ zum Objektiv bewegbar ist.

Der Bewegungsbereich kann insbesondere so ausgelegt sein, daß im angekoppelten Zustand eine Bewegung der Festkörperimmersionslinse entlang der optischen Achse des Objektivs ermöglicht ist. Somit ist eine Fokussierung des Objektivs auf eine Probenebene möglich, wobei die Position der Festkörperimmersionslinse nicht verändert wird.

Der Bewegungsbereich kann auch so gewählt sein, daß im angekoppelten Zustand eine Bewegung der Festkörperimmersionslinse quer zur optischen Achse des Objektivs ermöglicht ist. Damit können beispielsweise Schrägstellungen der Probe ausgeglichen werden. Ferner ist es möglich, Beobachtungen außerhalb des Zentrums der Festkörperimmersionslinse durchzuführen.

Insbesondere ist die Festkörperimmersionslinse im angekoppelten Zustand federnd am Objektiv gelagert. Dies läßt sich einfach durchführen und kann zu dem weiteren Vorteil führen, daß eine gewisse Federspannung vorliegt, wenn die Festkörperimmersionslinse in Kontakt zu der Probe steht, so daß die Festkörperimmersionslinse gegen die Probe gedrückt ist. Damit wird der gewünschte äußerst geringe Abstand zwischen Festkörperimmersionslinse und Probe sicher gewährleistet.

Insbesondere kann das Haltemodul am Gehäuse des Objektivs befestigt werden. Es sind alle Arten einer Befestigung möglich. Insbesondere ist ein Formschluß, Kraftschluß und/oder Stoffschluß möglich. Beispielsweise kann das Haltemodul am Gehäuse des Objektivs angeschraubt sein.

Natürlich kann die Befestigung am Objektiv lösbar ausgeführt sein.

Das Haltemodul kann so ausgebildet sein, daß im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse aus der Betriebsstellung, in der sie zwischen Objektiv und einer zu untersuchenden Probe angeordnet ist, in eine Ruhestellung gebracht werden kann, in der sie nicht mehr zwischen Objektiv und Probe liegt, so daß die Probe ohne Zwischenschaltung der Festkörperimmersionslinse betrachtet werden kann. Jede mögliche Bewegung kann genutzt werden, um die Festkörperimmersionslinse in die Ruhestellung zu bringen. So kann eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung und/oder eine geradlinige Bewegung benutzt werden.

Das Haltemodul kann einen Wechselhalter für die Festkörperimmersionslinse aufweisen. Dies führt zu dem Vorteil, daß die Festkörperimmersionslinse leicht gegen eine andere ausgetauscht werden kann. Auch ist es möglich, die Festkörperimmersionslinse komplett zu entfernen, so daß das Mikroskop, an dem das Haltemodul befestigt ist, normal betrieben werden kann.

Das Haltemodul kann eine Stelleinrichtung aufweisen, mittels der die Festkörperimmersionslinse an eine vorbestimmte Position bewegt werden kann. In diesem Fall liegt eine aktive Halterung vor. Damit läßt sich die Positionierung der Festkörperimmersionslinse beispielsweise automatisch steuern.

Das Haltemodul kann insbesondere an dem Mikroskopobjektiv befestigt sein. In diesem Fall wird ein Mikroskopobjektivsystem bereitgestellt, bei dem am Mikroskopobjektiv die beschriebenen Halteeinrichtung befestigt ist. Insbesondere kann das Haltemodul an dem Mikroskopobjektiv eines Mikroskops befestigt sein, so daß ein Festkörperimmersionslinsen-Mikroskop bereitgestellt wird. Das Haltemodul kann auch Teil des Mikroskopobjektivs sein.

Ferner wird ein Mikroskopierverfahren zum Abbilden eines vorbestimmten Bereichs einer zu untersuchenden Probe vorgeschlagen, bei dem eine am Objektiv bewegbar gelagerte Festkörperimmersionslinse zwischen Objektiv und Probe geschaltet wird.

Bei einem solchen Mikroskopierverfahren kann vorteilhaft die Festkörperimmersionslinse an geeigneter Stelle auf der Probe plaziert werden.

Insbesondere kann die Festkörperimmersionslinse in Kontakt mit einem vorbestimmten Probenbereich gebracht werden. Damit läßt sich gezielt eine gewünschte Stelle mit hoher Auflösung untersuchen.

Ferner ist es möglich, den Kontakt zwischen der Festkörperimmersionslinse und dem Probenbereich aufzuheben und die Festkörperimmersionslinse danach mit einem anderen Bereich der Probe in Kontakt zu bringen. In dieser Weise läßt sich eine gute Untersuchung der Probe verwirklichen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen, denen ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale zu entnehmen sind. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Haltemoduls, das an einem Mikroskopobjektiv befestigt ist und sich in Ruhestellung befindet;
2 das Haltemodul von 1 in Betriebsstellung;
3 das Haltemodul von 1 in einer weiteren Betriebsstellung;
4 eine zweite Ausführungsform des Haltemoduls, das mit einem Mikroskopobjektiv gekoppelt und in Betriebsstellung ist;
5 eine Abwandlung des Haltemoduls von 4 in Ruhestellung, und
6 eine weitere Abwandlung- des Haltemoduls von 4 in Betriebsstellung.
Das Haltemodul 1 gemäß einer ersten Ausführungsform umfaßt einen Anschraubflansch 2, eine Fassung 3, in der eine Festkörperimmersionslinse 4 gefaßt ist und die federnd mit dem Anschraubflansch 2 verbunden ist.
Die federnde Verbindung der Fassung 3 mit dem Flansch 3 wird durch zwei Paare von Stangen 5, 6, die miteinander über ein Gelenk 7 und ferner jeweils gelenkig mit dem Flansch 2 bzw. der Fassung 3 verbunden sind, sowie zwei Federn 8 realisiert.
Der Flansch 2 ist auf das Gehäuse 9 eines Mikroskopobjektivs 10 geschraubt, wobei zur Vereinfachung der Darstellung das Mikroskopobjektiv 10 schematisch zusammen mit einer Mikroskoplinse 11 gezeigt und die restlichen Elemente des Mikroskops, die das Mikroskopobjektiv 10 aufweist, nicht dargestellt sind.
In 1 ist die Ruhestellung des Haltemoduls 1 gezeigt. Die Ruhestellung ist so gewählt, daß der Abstand A1 der flachen Unterseite 12 der Festkörprimmersionslinse 4, die hier halbkugelförmig ausgebildet ist, größer ist als die Fokuslänge A2.
Das Haltemodul 1 ist ferner so ausgebildet, daß, wenn es mit dem Objektiv 10 verbunden und somit am Objektiv 10 angekoppelt ist, die optische Achse OA1 des Objektivs 10 mit der optischen Achse OA2 der Festkörperimmersionslinse 4 zusammenfällt.
Beim Mikroskopieren wird der Abstand A1 zwischen der zu untersuchenden Probe 13 (2) und dem Objektiv 10 so verringert, daß er der Fokuslänge A2 entspricht oder A1 kleiner A2 ist um auf Bereiche innerhalb der Probe zu fokussieren. Dabei wird der Winkel zwischen den Stangen 5 und 6 verringert, so daß die Federn 8 zusammen gedrückt werden. Dies führt zu einer nach unten (2) gerichteten Federkraft, mit der die Festkörperimmersionslinse 4 gegen die Probe 13 gedrückt wird. Die Festkörperimmersionslinse 4 steht somit mit der Probe 13 in Kontakt.
Die Festkörperimmersionslinse 4 kann mittels dem Haltemodul 1 auf unterschiedliche Probenabschnitte aufgesetzt werden. So kann, wenn ein anderer Bereich als der Probenbereich von 2 zu untersuchen ist, der Abstand zwischen der Probe 13 und dem Objektiv 10 soweit erhöht werden, daß er größer ist als der Abstand A1. Danach wird die Probenposition verändert und der Abstand wird wieder auf die Fokuslänge A2 oder kleiner eingestellt. Die Festkörperimmersionslinse 4 kann somit in einfacher Art und Weise auf unterschiedliche Probenabschnitte gesetzt werden, in dem die normalen Mikroskopbewegungen ausgenutzt werden. Das Haltemodul 1 macht dabei die Bewegungen des Mikroskopobjektivs 10 mit, so daß auch die Festkörperimmersionslinse 4 die entsprechenden Bewegungen (bevorzugt quer zur optischen Achse OA1) des Objektivs 10 in gleicher Weise ausführt. Wenn die Festkörperimmersionslinse 4 in Kontakt mit der Probe steht, ist eine Bewegung des Objektivs 10 in Richtung der optischen Achse OA1 möglich, bei der die Position der Festkörperimmersionslinse 4 nicht verändert wird. Aufgrund der Federkraft der Feder 8 wird die Festkörperimmersionslinse 4 gegen die Probe 13 gedrückt, so daß sie diese Bewegung des Objektivs 10 nicht mitmacht. In der Betriebsstellung sind Objektiv 10 und Festkörperimmersionslinse 4 so mechanisch gekoppelt, daß es einen Bewegungsbereich des Objektivs 10 gibt, in dem das Objektiv quer und längs der optischen Achse OA1 bewegt werden kann, ohne daß die Festkörperimmersionslinse diese Bewegung mitmacht.
Es ist ferner möglich, das Haltemodul so auszubilden, daß die Festkörperimmersionslinse 4 auch quer zur optischen Achse OA1 relativ zum Objektiv 10 bewegbar ist. Dann fallen die optischen Achsen OA1 und OA2 des Objektivs 10 und der Festkörperimmersionslinse 4 nicht mehr zusammen. Es sind in diesem Fall Beobachtungen beispielsweise außerhalb des Zentrums der Festkörperimmersionslinse 4 möglich. Auch kann eine Schrägstellung der Probe relativ zur Fokusebene 14 ausgeglichen werden, wie beispielsweise in 3 dargestellt ist.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde mittels dem Haltemodul 1 stets eine passive, federnde Lagerung der Festkörperimmersionslinse 4 am Objektiv 10 realisiert.
In 4 ist schematisch ein Haltemodul 1 gezeigt, das als aktive Lagerung bezeichnet werden kann. Das Haltemodul 1 von 4 unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Haltemodulen gemäß 1–3 nur darin, daß anstatt der beiden Federn 8 jeweils eine Stelleinrichtung 15 vorgesehen ist, mittels der jeweils der Winkel, den die Stangen 5 und 6 miteinander einschließen, veränderbar ist. Damit kann dann in aktiver Weise sowohl die Lage der Festkörperimmersionslinse 4 in Richtung der optischen Achse OA1 verändert und eingestellt als auch quer zur optischen Achse OA1 verändert und eingestellt werden.
In 5 ist eine Abwandlung des Haltemoduls 1 von 4 gezeigt, bei der die Stangen 5 und 6 anstatt über den Anschraubflansch 2 über eine am Objektiv 10 befestigte Drehvorrichtung 2' (beispielsweise ein Anschraubrevolver) befestigt sind. Mittels der Drehvorrichtung 2' kann das gesamte Haltemodul 1 so gedreht werden, daß die Festkörperimmersionslinse 4 gegen den Uhrzeigersinn aus dem Bereich zwischen dem Objektiv 10 und der Probe 13 herausgeschwenkt wird. In dieser Stellung kann dann das Mikroskop im normalen Betrieb genutzt werden. Wenn die Festkörperimmersionslinse 4 dem Mikroskopobjektiv 10 vorgeordnet und somit zwischen dem Mikroskopobjektiv 10 und der Probe 13 angeordnet werden soll, kann die Festkörperimmersionslinse über die Drehvorrichtung 2' wieder in den optischen Strahlengang eingeschwenkt werden. Die Drehvorrichtung 2' kann manuell oder motorgetrieben betätigt werden.
In 6 ist eine weitere Abwandlung des Haltemoduls von 4 gezeigt. Der Unterschied zu dem Haltemodul 1 von 4 besteht darin, daß die Fassung 3 in einem Wechselhalter 16 befestigt bzw. eingesetzt ist. Der Wechselhalter 16 ist so ausgebildet, daß die Festkörperimmersionslinse 4 zusammen mit der Fassung 3 leicht aus dem Wechselhalter 16 entnommen werden kann. Wenn die Festkörperimmersionslinse 4 aus dem Wechselhalter 16 entnommen ist, kann das Mikroskop ohne Festkörperimmersionslinse betrieben werden. Ferner ist es möglich, eine andere Immersionslinse in den Wechselhalter 16 einzusetzen, so daß das Mikroskop an unterschiedliche Randbedingungen angepaßt werden kann.

Claims

Haltemodul (1), das eine Festkörperimmersionslinse (4) trägt und an ein Mikroskopobjektiv (10) mechanisch koppelbar ist, wobei das Haltemodul (1) so ausgebildet ist, daß im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse (4) dem Objektiv (10) vorgeordnet und relativ zum Objektiv (10) bewegbar ist.
Haltemodul nach Anspruch 1, das im angekoppelten Zustand eine Bewegung der Festkörperimmersionslinse (4) entlang der optischen Achse (OA1) des Objektivs (10) ermöglicht.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, das im angekoppelten Zustand eine Bewegung der Festkörperimmersionslinse (4) quer zur optischen Achse (OA1) des Objektivs (10) ermöglicht.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse (4) federnd am Objektiv (10) gelagert ist.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse (4) derart federnd am Objektiv (10) gelagert ist, daß die Festkörperimmersionslinse (4) in Betriebsstellung, wenn sie in Kontakt mit einer zu untersuchenden Probe (13) steht, gegen die Probe (13) gedrückt ist.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das Haltemodul (1) am Gehäuse (9) des Objektivs (10) befestigbar ist.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, das einen Wechselhalter (16) für die Festkörperimmersionslinse (4) aufweist.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, das lösbar am Gehäuse (9) des Objektivs (10) befestigbar ist.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, das eine Stelleinrichtung (15) aufweist, mittels der die Festkörperimmersionslinse (4) an eine vorbestimme Position bewegt werden kann.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, das derart mechanisch an das Objektiv (10) koppelbar ist, daß sich das Haltemodul im angekoppelten Zustand zusammen mit dem Objektiv bewegt.
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, das so ausgebildet ist, daß im angekoppelten Zustand die Festkörperimmersionslinse aus der Betriebsstellung, in der sie zwischen Objektiv und einer zu untersuchenden Probe angeordnet ist, in eine Ruhestellung gebracht werden kann, in der sie nicht mehr zwischen Objektiv und Probe liegt, so daß die Probe ohne Zwischenschaltung der Festkörperimmersionslinse betrachtet werden kann
Haltemodul nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Haltemodul Teil des Mikroskopobjektivs ist.
Verwendung des Haltemoduls nach einem der obigen Ansprüche in einem Mikroskop mit einem Mikroskopobjektiv, wobei das Haltemodul mit dem Objektiv mechanisch gekoppelt ist.
Mikroskopierverfahren zum Abbilden eines vorbestimmten Bereiches einer zu untersuchenden Probe, bei dem eine am Objektiv bewegbar gelagerte Festkörperimmersionslinse zwischen Objektiv und Probe geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Festkörperimmersionslinse in Kontakt mit dem vorbestimmten Probenbereich gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem zum Aufheben des Kontaktes die Festkörperimmersionslinse außer Kontakt mit dem vorbestimmen Probenbereich gebracht und in Kontakt mit einem anderen Bereich der Probe gebracht wird.