DE102022134547A1 - Apparatus and method for sample analysis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenanalyse umfassend: eine Primär-Strahlenquelle (110) zur Abgabe eines zu einer Probe (400) einlaufenden Primär-Strahls (112) mit einer Wellenlänge im Bereich von 2000 nm bis 20 um; einen Primär-Detektor (150) zum Empfang eines von der Probe (400) rücklaufenden Primär-Strahls (114); eine Sekundär-Strahlenquelle (210) zur Abgabe eines zu der Probe (440) einlaufenden Sekundär-Strahls (212) mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 2500 nm; einen Sekundär-Detektor (250) zum Empfang eines von der Probe rücklaufenden Sekundär-Strahls (214); und einen beweglichen Abtastkopf (300), welcher dazu eingerichtet ist, sowohl den einlaufenden und/oder rücklaufenden Primär-Strahl (112, 114) als auch den einlaufenden und/oder rücklaufenden Sekundär-Strahl (212, 214) zu empfangen und zeitlich gesteuert umzulenken, um die Probe (400) schrittweise sowohl mithilfe des Primärspektrums als auch mithilfe der Sekundärwellenlänge zu analysieren.The invention relates to a device for sample analysis comprising: a primary radiation source (110) for emitting a primary beam (112) arriving at a sample (400) with a wavelength in the range from 2000 nm to 20 µm; a primary detector (150) for receiving a primary beam (114) returning from the sample (400); a secondary radiation source (210) for emitting a secondary beam (212) arriving at the sample (440) with a wavelength in the range from 100 nm to 2500 nm; a secondary detector (250) for receiving a secondary beam (214) returning from the sample; and a movable scanning head (300) which is configured to receive both the incoming and/or returning primary beam (112, 114) and the incoming and/or returning secondary beam (212, 214) and to redirect them in a time-controlled manner in order to analyze the sample (400) step by step using both the primary spectrum and the secondary wavelength.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Probenanalyse, wobei mittels eines beweglichen Abtastkopfes ein Scanning der Probe erfolgt.The invention relates to a device and method for sample analysis, wherein the sample is scanned by means of a movable scanning head.

Um Oberflächen zu charakterisieren, wurden in letzter Zeit spezielle Scanning-Möglichkeiten und Bildanalysemethoden entwickelt. Im Hinblick auf eine hohe Molekülselektivität ist die Anwendung des mittelinfraroten Strahlungsbereiches besonders geeignet. Eine molekülselektive Untersuchung von Oberflächen kann mit kamerageführten Systemen in Verbindung mit Filtern erfolgen. Dies ist jedoch begrenzt hinsichtlich des Kontrastes, mit dem bestimmte Strukturen der Oberfläche erkannt werden können, insbesondere wenn geringste Spuren von Verunreinigungen auf Oberflächen erkannt werden sollen.In order to characterize surfaces, special scanning options and image analysis methods have recently been developed. The use of the mid-infrared radiation range is particularly suitable in terms of high molecular selectivity. Molecule-selective examination of surfaces can be carried out using camera-guided systems in conjunction with filters. However, this is limited in terms of the contrast with which certain surface structures can be recognized, especially when the smallest traces of contamination on surfaces are to be detected.

Eine Steigerung des Kontrastes kann mithilfe des Scannings erzielt werden. Beim Scanning wird im Wesentlichen zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Punkt der Oberfläche beleuchtet und dieser Punkt über ein beliebig geartetes Messsystem abgebildet. Der Detektor registriert die remittierte oder reflektierte Intensität und gibt sie in geeigneter Weise an ein Computersystem weiter. Für viele Zielsetzungen kann das Scanning gegenüber einem Bildanalysevorgang als überlegen betrachtet werden. Beispielsweise sind Scanning-Methoden besonders geeignet, um etwa Fingerabdrücke, Gewebeschnitte, Ölspuren oder allgemein Oberflächenqualitäten aller Arten zu bestimmen. Beim Scanning besteht jedoch eine hohe Querempfindlichkeit zum Untergrund der Oberfläche. Insbesondere bei Untergründen welche eine chemische Ähnlichkeit zum Aufbau organischer Substanzen aufweisen kann eine Messung mitunter erheblich erschwert sein. Wünschenswert wäre demnach eine weitere Steigerung des Kontrastes sowie weitere Möglichkeiten, das Signal von verschiedenen Untergründen bereinigen zu können.An increase in contrast can be achieved with the help of scanning. During scanning, essentially only one point on the surface is illuminated at a specific time and this point is imaged using any type of measuring system. The detector registers the remitted or reflected intensity and passes it on to a computer system in an appropriate manner. For many purposes, scanning can be considered superior to an image analysis process. For example, scanning methods are particularly suitable for determining fingerprints, tissue sections, oil traces or general surface qualities of all types. When scanning, however, there is a high cross-sensitivity to the surface substrate. Measurement can sometimes be made considerably more difficult, particularly with substrates that are chemically similar to the structure of organic substances. A further increase in contrast and further options for cleaning the signal from different substrates would therefore be desirable.

Ein weiterer Aspekt ist die Feuchte in einer Probe, welche mitunter zu Signalverlusten führen kann. Speziell für die Anwendung auf dünne Gewebeschnitte kann sich der Feuchteanteil so auswirken, dass Messergebnisse einen geringeren Kontrast aufweisen und damit bedeutende Gewebestrukturen nicht differenzierbar sind. Auch vor diesem Hintergrund und unter solchen Bedingungen wäre eine Steigerung des Kontrastes wünschenswert.Another aspect is the moisture in a sample, which can sometimes lead to signal loss. Especially when used on thin tissue sections, the moisture content can have such an effect that measurement results have a lower contrast and thus important tissue structures cannot be differentiated. Against this background and under such conditions, an increase in contrast would also be desirable.

Im Hinblick auf die Auflösung skaliert die Beugungsgrenze bei optischen Messungen mit der Wellenlänge und dem Aperturwinkel. Möchte man aus großem Abstand eine Oberfläche abscannen, so wird der erfassbare Aperturwinkel naturgemäß kleiner und die Ortsauflösung wird schlechter. Bei Infrarot-Scannern kann dies mitunter dazu führen, dass die Ortsauflösung bei 20 µm oder schlechter liegt. Eine Erhöhung der Ortsauflösung im Zusammenhang mit dem Infrarot-Scanning wäre demnach wünschenswert.In terms of resolution, the diffraction limit in optical measurements scales with the wavelength and the aperture angle. If you want to scan a surface from a large distance, the detectable aperture angle naturally becomes smaller and the spatial resolution becomes worse. In the case of infrared scanners, this can sometimes lead to the spatial resolution being 20 µm or worse. An increase in the spatial resolution in connection with infrared scanning would therefore be desirable.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen mit welchen eine molekülselektive Probenanalyse ermöglicht wird, wobei zugleich eine Erhöhung der Ortsauflösung erzielbar ist und/oder eine Steigerung des Kontrastes erreicht werden kann und/oder eine verbesserte Möglichkeit geschaffen wird, das Signal von Untergründen zu bereinigen. Ein Aspekt der Aufgabe ist es, diese Vorteile im Zusammenhang mit einer Mittelinfrarot-Scanning zu bewerkstelligen.The invention is therefore based on the object of providing a device and a method with which a molecule-selective sample analysis is made possible, whereby at the same time an increase in the spatial resolution can be achieved and/or an increase in the contrast can be achieved and/or an improved possibility is created to remove the signal from backgrounds. One aspect of the object is to achieve these advantages in connection with mid-infrared scanning.

Zur Lösung dieser Aufgabe offenbart die Erfindung eine Vorrichtung zur Probenanalyse umfassend ein Primär-Strahlenquellensystem, einen Primär-Detektor, ein Sekundär-Strahlenquellensystem, einen Sekundär-Detektor und einen beweglichen Abtastkopf.To achieve this object, the invention discloses a device for sample analysis comprising a primary radiation source system, a primary detector, a secondary radiation source system, a secondary detector and a movable scanning head.

Das Primär-Strahlenquellensystem umfasst zumindest eine Primär-Strahlenquelle, welche dazu eingerichtet ist, einen zu einer Probe einlaufenden Primär-Strahl abzugeben, wobei der einlaufende Primär-Strahl ein, insbesondere breitbandiges, Primär-Spektrum aufweist, welches zumindest anteilig in einem Wellenlängenbereich von 2000 nm bis 20 µm liegt. Bei dem breitbandigen Primär-Spektrum handelt es sich insbesondere um Mittelinfrarot-Strahlung.The primary radiation source system comprises at least one primary radiation source which is designed to emit a primary beam which is incident on a sample, wherein the incident primary beam has a primary spectrum, in particular a broadband one, which lies at least partially in a wavelength range of 2000 nm to 20 µm. The broadband primary spectrum is in particular mid-infrared radiation.

In manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der einlaufende Primär-Strahl zumindest eine Primär-Wellenlänge aufweist, welche innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 2000 nm bis 20 µm liegt. Es ist demnach nicht zwingend, dass der einlaufende Primär-Strahl ein breitbandiges Primär-Spektrum aufweist.In some embodiments, it can be provided that the incoming primary beam has at least one primary wavelength which lies within a wavelength range of 2000 nm to 20 µm. It is therefore not mandatory that the incoming primary beam has a broadband primary spectrum.

Der Primär-Detektor ist dazu eingerichtet, einen infolge des einlaufenden Primär-Strahls von der Probe rücklaufenden Primär-Strahl zu empfangen.The primary detector is designed to receive a primary beam returning from the sample as a result of the incoming primary beam.

Das Sekundär-Strahlenquellensystem umfasst zumindest eine Sekundär-Strahlenquelle, welche dazu eingerichtet ist, einen zu der Probe einlaufenden Sekundär-Strahl abzugeben, wobei der Sekundär-Strahl zumindest eine Sekundär-Wellenlänge aufweist, welche innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 100 nm bis 2500 nm liegt, vorzugsweise von 100 nm bis 1900 nm liegt.The secondary radiation source system comprises at least one secondary radiation source which is configured to emit a secondary beam incident on the sample, wherein the secondary beam has at least one secondary wavelength which lies within a wavelength range of 100 nm to 2500 nm, preferably 100 nm to 1900 nm.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der einlaufende Sekundär-Strahl ein breitbandiges Sekundär-Spektrum aufweist, welches zumindest anteilig in einem Wellenlängenbereich von 2000 nm bis 20 µm liegt, vorzugsweise von 4000 nm bis 12 µm liegt.Alternatively, it can also be provided that the incoming secondary beam has a broadband secondary spectrum which lies at least partially in a wavelength range from 2000 nm to 20 µm, preferably from 4000 nm to 12 µm.

Der Sekundär-Detektor ist dazu eingerichtet, einen infolge des einlaufenden Sekundär-Strahls von der Probe rücklaufenden Sekundär-Strahl zu empfangen.The secondary detector is designed to receive a secondary beam returning from the sample as a result of the incoming secondary beam.

Der bewegliche Abtastkopf ist dazu eingerichtet, sowohl den einlaufenden und/oder rücklaufenden Primär-Strahl als auch den einlaufenden und/oder rücklaufenden Sekundär-Strahl zu empfangen und zeitlich gesteuert umzulenken, um die Probe schrittweise sowohl mithilfe des Primärspektrums als auch mithilfe der Sekundärwellenlänge oder des Sekundärspektrums zu analysieren.The movable scanning head is configured to receive both the incoming and/or returning primary beam and the incoming and/or returning secondary beam and to redirect them in a time-controlled manner in order to step-by-step analyze the sample using both the primary spectrum and the secondary wavelength or spectrum.

Mit anderen Worten läuft zumindest ein Strahl des Primärsystems als auch zumindest ein Strahl des Sekundärsystems über den Abtastkopf. Bei dem Primärsystem kann es sich um den einlaufenden Strahl oder um den rücklaufenden Strahl oder vorzugsweise um beide handeln. Ebenso kann es sich bei dem Sekundärsystem um den einlaufenden Strahl, den rücklaufenden Strahl oder vorzugsweise um beide handeln.In other words, at least one beam of the primary system and at least one beam of the secondary system pass over the scanning head. The primary system can be the incoming beam or the returning beam or preferably both. Likewise, the secondary system can be the incoming beam, the returning beam or preferably both.

Besonders bevorzugt umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner einen Strahlteiler zwischen dem Primärsystem und dem Sekundärsystem.Particularly preferably, the device for sample analysis further comprises a beam splitter between the primary system and the secondary system.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse umfasst demnach besonders bevorzugt einen Strahlteiler, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden und/oder rücklaufenden Primär-Strahl einerseits und den einlaufenden und/oder rücklaufenden Sekundär-Strahl andererseits miteinander zusammenzuführen und/oder voneinander zu trennen.The device for sample analysis therefore particularly preferably comprises a beam splitter which is designed to combine and/or separate the incoming and/or returning primary beam on the one hand and the incoming and/or returning secondary beam on the other hand.

Der Strahlteiler ist beispielsweise dazu eingerichtet, den einlaufenden Primär-Strahl und den einlaufenden Sekundär-Strahl aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen, insbesondere aus Richtung der beiden Strahlenquellensysteme, und in dieselbe Richtung weiterzugeben, insbesondere in Richtung des Abtastkopfes.The beam splitter is designed, for example, to receive the incoming primary beam and the incoming secondary beam from different directions, in particular from the direction of the two radiation source systems, and to forward them in the same direction, in particular in the direction of the scanning head.

Ferner kann der Strahlteiler beispielsweise dazu eingerichtet sein, den rücklaufenden Primär-Strahl und den rücklaufenden Sekundär-Strahl aus derselben Richtung zu empfangen, insbesondere aus Richtung des Abtastkopfes, und in unterschiedliche Richtungen weiterzugeben, insbesondere in Richtung der beiden Detektoren.Furthermore, the beam splitter can be configured, for example, to receive the returning primary beam and the returning secondary beam from the same direction, in particular from the direction of the scanning head, and to forward them in different directions, in particular in the direction of the two detectors.

Der Strahlteiler ist vorzugsweise als ein dichroitischer Spiegel ausgebildet.The beam splitter is preferably designed as a dichroic mirror.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner eine oder mehrere strahlformende Optiken.In a preferred embodiment, the device for sample analysis further comprises one or more beam-forming optics.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse kann beispielsweise einen Primär-Strahl-Aufweiter umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Primär-Strahl aufzuweiten, wobei der Primär-Strahl-Aufweiter insbesondere im Strahlengang zwischen dem Primär-Strahlenquellensystem und dem beweglichen Abtastkopf und/oder dem Strahlteiler angeordnet ist.The device for sample analysis can, for example, comprise a primary beam expander which is designed to expand the incoming primary beam, wherein the primary beam expander is arranged in particular in the beam path between the primary beam source system and the movable scanning head and/or the beam splitter.

Der Primär-Strahl-Aufweiter kann vorzugsweise eine erste Linse und eine zweite Linse umfassen, wobei die erste Linse und/oder die zweite Linse vorzugsweise beweglich ausgebildet sind.The primary beam expander may preferably comprise a first lens and a second lens, wherein the first lens and/or the second lens are preferably designed to be movable.

Der Primär-Strahl-Aufweiter kann auch als Primär-Optik bezeichnet werden. Insbesondere kann die Primär-Optik auch dazu eingerichtet sein, den rücklaufenden Primär-Strahl zu formen, insbesondere diesen in möglichst parallelisierte Form zu bringen.The primary beam expander can also be referred to as primary optics. In particular, the primary optics can also be designed to shape the returning primary beam, in particular to make it as parallel as possible.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse kann beispielsweise auch einen Sekundär-Strahl-Aufweiter umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Sekundär-Strahl aufzuweiten, wobei der Sekundär-Strahl-Aufweiter insbesondere im Strahlengang zwischen dem Sekundär-Strahlenquellensystem und dem beweglichen Abtastkopf und/oder dem Strahlteiler angeordnet ist.The device for sample analysis can, for example, also comprise a secondary beam expander which is designed to expand the incoming secondary beam, wherein the secondary beam expander is arranged in particular in the beam path between the secondary beam source system and the movable scanning head and/or the beam splitter.

Der Sekundär-Strahl-Aufweiter kann vorzugsweise eine erste Linse und eine zweite Linse umfassen, wobei die erste Linse und/oder die zweite Linse vorzugsweise beweglich ausgebildet sind.The secondary beam expander may preferably comprise a first lens and a second lens, wherein the first lens and/or the second lens are preferably designed to be movable.

Der Sekundär-Strahl-Aufweiter kann auch als Sekundär-Optik bezeichnet werden. Insbesondere kann die Sekundär-Optik auch dazu eingerichtet sein, den rücklaufenden Sekundär-Strahl zu formen, insbesondere diesen in möglichst parallelisierte Form zu bringen.The secondary beam expander can also be referred to as secondary optics. In particular, the secondary optics can also be designed to shape the returning secondary beam, in particular to make it as parallel as possible.

Es ist möglich, dass eine Linse des Primär-Strahl-Aufweiters und/oder des Sekundär-Strahl-Aufweiters Teil eines Linsenpakets ist. Mit anderen Worten ist es auch möglich, dass der Primär-Strahl-Aufweiter und/oder der Sekundär-Strahl-Aufweiter ein oder mehrere Linsenpakete umfasst, wobei zumindest einige der Linsen oder ggf. auch alle Linsen eines Linsenpakets beweglich ausgebildet sein können.It is possible for a lens of the primary beam expander and/or the secondary beam expander to be part of a lens package. In other words, it is also possible for the primary beam expander and/or the secondary beam expander to comprise one or more lens packages, wherein at least some of the lenses or possibly all of the lenses of a lens package can be designed to be movable.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner eine strahlformende Optik im Strahlengang zwischen Abtastkopf und Probe. Dies kann etwa den Vorteil haben, dass das Scanfeld vergrößerbar ist und/oder dass der Arbeitsabstand angepasst werden kann.In a preferred embodiment, the device for sample analysis further comprises beam-forming optics in the beam path between the scanning head and the sample. This can have the advantage that the scanning field can be enlarged and/or that the working distance can be adjusted.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere eine Fokussieroptik zur Fokussierung des einlaufenden Primär-Strahls und/oder des einlaufenden Sekundär-Strahls.In a preferred embodiment, the device for sample analysis comprises in particular a focusing optics for focusing the incoming primary beam and/or the incoming secondary beam.

Hierdurch kann insbesondere der einlaufende Primär-Strahl und/oder der einlaufenden Sekundär-Strahl nachgeformt werden und/oder die jeweilige Fokusebene beeinflusst werden.In this way, the incoming primary beam and/or the incoming secondary beam can be reshaped and/or the respective focal plane can be influenced.

Die Fokussieroptik ist insbesondere im Strahlengang zwischen dem beweglichen Abtastkopf und der Probe angeordnet.The focusing optics are arranged in particular in the beam path between the movable scanning head and the sample.

Die Fokussieroptik kann beispielsweise eine, insbesondere bewegliche, Linse umfassen, insbesondere eine telezentrische F-Thetalinse oder Scanlinse, oder einen gewölbten Spiegel umfassen.The focusing optics can, for example, comprise a lens, in particular a movable lens, in particular a telecentric F-theta lens or scan lens, or a curved mirror.

Die Fokussieroptik kann auch als Strahlformungsoptik bezeichnet werden. Insbesondere kann die Strahlformungsoptik auch dazu eingerichtet sein, den rücklaufenden Primär-Strahls und/oder den rücklaufenden Sekundär-Strahl zu formen, insbesondere diese in möglichst parallelisierte Form zu bringen.The focusing optics can also be referred to as beam-forming optics. In particular, the beam-forming optics can also be designed to shape the returning primary beam and/or the returning secondary beam, in particular to bring them into the most parallel form possible.

Es kann vorgesehen sein, dass die Fokussieroptik bzw. die Strahlformungsoptik verfahrbar ausgebildet ist, derart, dass diese in den Strahlengang hineingefahren und wieder aus dem Strahlengang herausgefahren werden kann. Dies kann z.B. im Fall einer F-Thetalinse hilfreich sein, damit diese bei kamerabasieren Systemen, insbesondere für den sekundären Messpfad, aus dem Strahlengang herausgefahren werden kann.It can be provided that the focusing optics or the beam shaping optics are designed to be movable, such that they can be moved into the beam path and out of the beam path again. This can be helpful, for example, in the case of an F-theta lens, so that it can be moved out of the beam path in camera-based systems, in particular for the secondary measuring path.

Wie bereits beschrieben, ist bei der Vorrichtung zur Probenanalyse vorgesehen, dass zumindest ein Strahl des Primärsystems als auch zumindest ein Strahl des Sekundärsystems über den Abtastkopf läuft.As already described, the device for sample analysis is designed so that at least one beam of the primary system and at least one beam of the secondary system pass over the scanning head.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform laufen jedoch sowohl der einlaufende als auch der rücklaufende Primär-Strahl, d.h. nicht nur einer davon, über den Abtastkopf.In a particularly preferred embodiment, however, both the incoming and the returning primary beam, i.e. not just one of them, pass over the scanning head.

Demnach kann der bewegliche Abtastkopf dazu eingerichtet sein, sowohl den einlaufenden Primär-Strahl als auch den rücklaufenden Primär-Strahl zu empfangen und jeweils umzulenken.Accordingly, the movable scanning head can be configured to receive and redirect both the incoming primary beam and the returning primary beam.

In diesem Fall umfasst die Vorrichtung vorzugsweise einen weiteren Strahlteiler für diese beiden Strahlen.In this case, the device preferably comprises a further beam splitter for these two beams.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse umfasst demnach ferner vorzugsweise einen Strahlteiler, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Primär-Strahl ohne Richtungsänderung durchzulassen und den rücklaufenden Primär-Strahl in eine andere Richtung umzulenken oder umgekehrtThe device for sample analysis therefore preferably further comprises a beam splitter which is designed to let the incoming primary beam pass without changing direction and to redirect the returning primary beam in another direction or vice versa.

Der Strahlteiler ist insbesondere als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet.The beam splitter is designed in particular as a partially transparent mirror.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Primär-Detektor bzw. eine Primär-Strahlenquelle außerhalb des optischen Systems positioniert sein.In a further development of the invention, a primary detector or a primary radiation source can be positioned outside the optical system.

Insbesondere kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Primär-Detektor und/oder ein ergänzender Primär-Detektor, derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Probe rücklaufende Primär-Strahl von dem Primär-Detektor und/oder dem ergänzenden Primär-Detektor ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf empfangen wird.In particular, in a further development of the invention, it can be provided that the primary detector and/or a supplementary primary detector is arranged in the beam path in such a way that the primary beam returning from the sample is received by the primary detector and/or the supplementary primary detector without deflection by the movable scanning head.

Insbesondere kann in einer Weiterbildung der Erfindung ferner vorgesehen sein, dass die Primär-Strahlenquelle und/oder eine ergänzende Primär-Strahlenquelle derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Primär-Strahlenquelle und/oder der ergänzenden Primär-Strahlenquelle abgegebene Primär-Strahl ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf zu der Probe läuft.In particular, in a further development of the invention, it can further be provided that the primary radiation source and/or a supplementary primary radiation source is arranged in the beam path in such a way that the primary beam emitted by the primary radiation source and/or the supplementary primary radiation source runs to the sample without deflection by the movable scanning head.

Hinsichtlich des Primär-Strahlenquellensystems können insbesondere folgende weitere Merkmale vorgesehen sein.With regard to the primary radiation source system, the following additional features may be provided in particular.

Die Primär-Strahlenquelle kann durchstimmbar ausgebildet sei, derart, dass das breitbandige Primär-Spektrum variierbar ist, wobei das breitbandige Primär-Spektrum vorzugsweise zumindest über einen ersten Spektralbereich und über einen zweiten Spektralbereich einstellbar ist, wobei der erste und der zweite Spektralbereich voneinander beabstandet sind, insbesondere um zumindest 1 nm, insbesondere um zumindest 10nm, und wobei der erste und zweite Spektralbereich bevorzugt jeweils innerhalb des Wellenlängenbereichs von 2000 nm bis 20 µm liegen.The primary radiation source can be designed to be tunable in such a way that the broadband primary spectrum can be varied, wherein the broadband primary spectrum can preferably be adjusted at least over a first spectral range and over a second spectral range, wherein the first and the second spectral range are spaced apart from one another, in particular by at least 1 nm, in particular by at least 10 nm, and wherein the first and second spectral ranges preferably each lie within the wavelength range from 2000 nm to 20 µm.

Der Abstand der Spektralbereiche voneinander kann ergänzend zu den genannten Werten insbesondere auch 2 nm betragen oder 5 nm betragen oder auch 20 nm betragen oder vorzugsweise auch 50 nm betragen. Insbesondere kann ein Wellenlängenbereich bei starker Absorption der Probe, und der andere bei schwacher Absorption der Probe angesiedelt sein.In addition to the values mentioned, the distance between the spectral ranges can also be 2 nm or 5 nm or 20 nm or preferably 50 nm. In particular, a wavelength range can be used for strong absorption of the sample and the others may be located at weak absorption of the sample.

Es kann vorgesehen sein, dass das Primär-Strahlenquellensystem neben der Primär-Strahlenquelle zumindest eine weitere Primär-Strahlenquelle umfasst, wobei vorzugsweise eine der Primär-Strahlenquellen zur Erzeugung eines Spektrums über einen ersten Spektralbereich ausgebildet ist und die andere zur Erzeugung eines Spektrums über eine zweiten Spektralbereich ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Spektralbereich bevorzugt voneinander beabstandet sind, insbesondere um zumindest 1 nm, insbesondere um zumindest 10 nm, und wobei der erste und zweite Spektralbereich bevorzugt jeweils innerhalb des Wellenlängenbereichs von 2000 nm bis 20 µm liegen.It can be provided that the primary radiation source system comprises at least one further primary radiation source in addition to the primary radiation source, wherein preferably one of the primary radiation sources is designed to generate a spectrum over a first spectral range and the other is designed to generate a spectrum over a second spectral range, wherein the first and the second spectral range are preferably spaced apart from one another, in particular by at least 1 nm, in particular by at least 10 nm, and wherein the first and second spectral ranges preferably each lie within the wavelength range from 2000 nm to 20 µm.

Der Abstand der Spektralbereiche voneinander kann ergänzend zu den genannten Werten insbesondere auch 2 nm betragen oder 5 nm betragen oder auch 20 nm betragen oder vorzugsweise auch 50 nm betragen. Insbesondere kann ein Wellenlängenbereich bei starker Absorption der Probe, und der andere bei schwacher Absorption der Probe angesiedelt sein.In addition to the values mentioned, the distance between the spectral ranges can also be 2 nm or 5 nm or 20 nm or preferably 50 nm. In particular, one wavelength range can be located at a high absorption of the sample and the other at a low absorption of the sample.

In Ausführungsformen in welchen der Primär-Strahl kein breitbandiges Primär-Spektrum, sondern zumindest eine Primär-Wellenlänge aufweist, gelten die vorstehenden Ausführungen mit der Maßgabe, dass anstelle des breitbandigen Primär-Spektrums die zumindest eine Primär-Wellenlänge variierbar ist und/oder dass die Primär-Strahlenquellen zur Erzeugung von Primär-Wellenlängen ausgebildet sind.In embodiments in which the primary beam does not have a broadband primary spectrum but at least one primary wavelength, the above statements apply with the proviso that instead of the broadband primary spectrum, the at least one primary wavelength is variable and/or that the primary radiation sources are designed to generate primary wavelengths.

Ferner kann das Primär-Strahlenquellensystem vorzugsweise einen Strahlteiler umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, die einlaufenden Primär-Strahlen aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen, und in dieselbe Richtung weiterzugeben.Furthermore, the primary radiation source system can preferably comprise a beam splitter which is designed to receive the incoming primary rays from different directions and to forward them in the same direction.

Ferner kann das Primär-Strahlenquellensystem vorzugsweise einen beweglichen, insbesondere fahrbaren oder rotierbaren, Spiegel umfassen, welcher insbesondere dazu eingerichtet ist, die einlaufenden Primär-Strahlen an unterschiedlichen Positionen zu empfangen und in dieselbe Richtung weiterzugeben.Furthermore, the primary radiation source system can preferably comprise a movable, in particular mobile or rotatable, mirror, which is in particular designed to receive the incoming primary rays at different positions and to pass them on in the same direction.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die oder eine oder mehrere der Primär-Strahlenquellen oder die oder eine ergänzende Primär-Strahlenquelle ausgebildet sein als: Halogenlampe, Kurzbogenlampe, Glühlampe, Leuchtstofflampe, Glimmlampe, Laser, und/oder Kombination mehrerer lichtemittierender Dioden.According to one embodiment of the invention, the or one or more of the primary radiation sources or the or a supplementary primary radiation source can be designed as: halogen lamp, short arc lamp, incandescent lamp, fluorescent lamp, glow lamp, laser, and/or combination of several light-emitting diodes.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die oder eine oder mehrere der Primär-Strahlenquellen oder die oder eine ergänzende Primär-Strahlenquelle für einen gepulsten Betrieb eingerichtet sein, vorzugsweise für Pulse im Bereich von 1 ns bis 100 ms, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ns bis 1 ms, nochmals bevorzugter im Bereich von 1 ns bis 1 µs.According to one embodiment of the invention, the or one or more of the primary radiation sources or the or a supplementary primary radiation source can be set up for pulsed operation, preferably for pulses in the range from 1 ns to 100 ms, particularly preferably in the range from 1 ns to 1 ms, even more preferably in the range from 1 ns to 1 µs.

Wie bereits beschrieben, ist bei der Vorrichtung zur Probenanalyse vorgesehen, dass zumindest ein Strahl des Primärsystems als auch zumindest ein Strahl des Sekundärsystems über den Abtastkopf läuft.As already described, the device for sample analysis is designed so that at least one beam of the primary system and at least one beam of the secondary system pass over the scanning head.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform laufen jedoch sowohl der einlaufende als auch der rücklaufende Sekundär-Strahl, d.h. nicht nur einer davon, über den Abtastkopf.In a particularly preferred embodiment, however, both the incoming and the returning secondary beam, i.e. not just one of them, pass over the scanning head.

Demnach kann der bewegliche Abtastkopf dazu eingerichtet sein, sowohl den einlaufenden Sekundär-Strahl als auch den rücklaufenden Sekundär-Strahl zu empfangen und jeweils umzulenken.Accordingly, the movable scanning head can be configured to receive and redirect both the incoming secondary beam and the returning secondary beam.

In diesem Fall umfasst die Vorrichtung vorzugsweise einen weiteren Strahlteiler für diese beiden Strahlen.In this case, the device preferably comprises a further beam splitter for these two beams.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse umfasst demnach ferner vorzugsweise einen Strahlteiler, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Sekundär-Strahl in eine andere Richtung umzulenken und den rücklaufenden Sekundär-Strahl ohne Richtungsänderung durchzulassen oder umgekehrt.The device for sample analysis therefore preferably further comprises a beam splitter which is designed to redirect the incoming secondary beam into a different direction and to allow the returning secondary beam to pass through without a change in direction or vice versa.

Der Strahlteiler ist insbesondere als teildurchlässiger oder dichroitischer Spiegel ausgebildet. Ein dichroitischer Spiegel kann hierbei insbesondere in dem Spezialfall von Vorteil sein, dass das Sekundärsystem ein Fluoreszenzsignal betrifft, wobei eine höhere Wellenlänge zurückkommt als eingestrahlt wird. Hierdurch kann nämlich zusätzlich eine Filterung erfolgen mit welcher insbesondere elastisch gestreutes Licht herausfilterbar ist.The beam splitter is designed in particular as a partially transparent or dichroic mirror. A dichroic mirror can be particularly advantageous in the special case where the secondary system relates to a fluorescence signal, with a higher wavelength coming back than is emitted. This can be used to additionally filter, which can filter out elastically scattered light in particular.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Sekundär-Detektor bzw. eine Sekundär-Strahlenquelle außerhalb des optischen Systems positioniert sein.In a further development of the invention, a secondary detector or a secondary radiation source can be positioned outside the optical system.

Insbesondere kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Sekundär-Detektor und/oder ein ergänzender Sekundär-Detektor, derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Probe rücklaufende Sekundär-Strahl von dem Sekundär-Detektor und/oder dem ergänzenden Sekundär-Detektor ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf empfangen wird.In particular, in a further development of the invention, it can be provided that the secondary detector and/or a supplementary secondary detector is arranged in the beam path in such a way that the secondary beam returning from the sample is received by the secondary detector and/or the supplementary secondary detector without deflection by the movable scanning head.

Insbesondere kann in einer Weiterbildung der Erfindung ferner vorgesehen sein, dass die Sekundär-Strahlenquelle und/oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Sekundär-Strahlenquelle und/oder der ergänzenden Sekundär-Strahlenquelle abgegebene Sekundär-Strahl ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf zu der Probe läuft.In particular, in a further development of the invention, it can further be provided that the secondary radiation source and/or a supplementary secondary radiation source is arranged in the beam path in such a way that the secondary beam emitted by the secondary radiation source and/or the supplementary secondary radiation source runs to the sample without deflection by the movable scanning head.

Wie beschrieben wurde handelt es sich bei dem breitbandigen Primär-Spektrum insbesondere um Mittelinfrarot-Strahlung. Hinsichtlich des Sekundär-Strahlenquellensystems können insbesondere folgende weitere Merkmale vorgesehen sein.As described, the broadband primary spectrum is in particular mid-infrared radiation. With regard to the secondary radiation source system, the following additional features can be provided.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Sekundär-Strahlenquelle oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle ausgebildet sein als Quelle für Fluoreszenzbildgebung und/oder ausgebildet sein zur Emission zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 1900 nm, insbesondere im Bereich von 200 nm bis 1600 nm.In one embodiment of the invention, the secondary radiation source or the or a supplementary secondary radiation source can be designed as a source for fluorescence imaging and/or can be designed to emit at least one wavelength in the range from 200 nm to 1900 nm, in particular in the range from 200 nm to 1600 nm.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Sekundär-Strahlenquelle oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle ausgebildet sein als Quelle für UV/VIS-Bildgebung und/oder ausgebildet sein zur Emission zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 790 nm.In one embodiment of the invention, the secondary radiation source or the or a supplementary secondary radiation source can be designed as a source for UV/VIS imaging and/or be designed to emit at least one wavelength in the range from 100 nm to 790 nm.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Sekundär-Strahlenquelle kann die Sekundär-Strahlenquelle oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle ausgebildet sein als Quelle für NIR-Bildgebung und/oder ausgebildet sein zur Emission zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 790 nm bis 2500 nm, insbesondere im Bereich von 790 nm bis 2000 nm, insbesondere im Bereich von 790 nm bis 1900 nm.In one embodiment of the invention, the secondary radiation source or the or a supplementary secondary radiation source can be designed as a source for NIR imaging and/or can be designed to emit at least one wavelength in the range from 790 nm to 2500 nm, in particular in the range from 790 nm to 2000 nm, in particular in the range from 790 nm to 1900 nm.

In einer alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Sekundär-Strahlenquelle oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle ausgebildet ist als Quelle für MIR-Bildgebung und/oder ausgebildet ist zur Emission eines breitbandigen Sekundär-Spektrums, welches zumindest anteilig in einem Wellenlängenbereich von 2000 nm bis 20 µm liegt, vorzugsweise von 4000 nm bis 12 µm liegt.In an alternative embodiment, it can also be provided that the secondary radiation source or the or a supplementary secondary radiation source is designed as a source for MIR imaging and/or is designed to emit a broadband secondary spectrum which lies at least partially in a wavelength range from 2000 nm to 20 µm, preferably from 4000 nm to 12 µm.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Sekundär-Strahlenquelle oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle für einen gepulsten Betrieb eingerichtet ist, vorzugsweise für Pulse im Bereich von 1 ns bis 100 ms, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ns bis 1 ms, nochmals bevorzugter im Bereich von 1 ns bis 1 µs.In a further development of the invention, it can further be provided that the secondary radiation source or the or a supplementary secondary radiation source is set up for pulsed operation, preferably for pulses in the range from 1 ns to 100 ms, particularly preferably in the range from 1 ns to 1 ms, even more preferably in the range from 1 ns to 1 µs.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung bzw. Detektion bezüglich des Primär- und Sekundärsystems gleichzeitig.According to one embodiment, the irradiation or detection with respect to the primary and secondary systems takes place simultaneously.

Insbesondere sind einer Ausführungsform der Erfindung die Primär-Strahlenquelle und die Sekundär-Strahlenquelle dazu eingerichtet, den einlaufenden Primär-Strahl und den einlaufenden Sekundär-Strahl simultan abzugeben.In particular, in one embodiment of the invention, the primary radiation source and the secondary radiation source are configured to emit the incoming primary beam and the incoming secondary beam simultaneously.

Ferner sind in einer Ausführungsform der Erfindung der Primär-Detektor und der Sekundär-Detektor dazu eingerichtet, den rücklaufenden Primär-Strahl und den rücklaufenden Sekundär-Strahl simultan zu empfangen.Furthermore, in one embodiment of the invention, the primary detector and the secondary detector are configured to receive the returning primary beam and the returning secondary beam simultaneously.

Der Primär-Detektor und/oder der Sekundär-Detektor kann ausgebildet sein als photonenzählender Detektor, Kamera, z.B. CCD-Kamera, Nahinfrarotkamera-Kamera, RGB-Kamera, CMOS-Kamera, pyroelektrischer Sensor, z.B. als Einzel-Diode oder Array, und/oder Bolometer-Array.The primary detector and/or the secondary detector can be designed as a photon counting detector, camera, e.g. CCD camera, near infrared camera, RGB camera, CMOS camera, pyroelectric sensor, e.g. as a single diode or array, and/or bolometer array.

Der Primär-Detektor und/oder der Sekundär-Detektor kann eine Abtastfrequenz aufweisen, welche im Bereich von 1 GHz bis 200 GHz liegt, insbesondere im Bereich von 1 GHz bis 100 GHz liegt, insbesondere im Bereich von 1 GHz bis 10 GHz liegt.The primary detector and/or the secondary detector can have a sampling frequency which is in the range of 1 GHz to 200 GHz, in particular in the range of 1 GHz to 100 GHz, in particular in the range of 1 GHz to 10 GHz.

Der Primär-Detektor und/oder der Sekundär-Detektor kann ggf. eine Kühlung umfassen. Die Kühlung kann z.B. ein Peltierelement und/oder Kühlrippen und/oder einen Lüfter umfassen. Die Kühlung kann auch als Flüssigkühlung ausgebildet sein, z.B. als Stückstoff-Kühlung.The primary detector and/or the secondary detector may optionally include a cooling system. The cooling system may include, for example, a Peltier element and/or cooling fins and/or a fan. The cooling system may also be designed as liquid cooling, e.g. as bulk material cooling.

Ferner kann die Vorrichtung zur Probenanalyse einen Filter umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, einen Wellenlängen-Anteil des rücklaufenden Primär-Strahls auszufiltern, insbesondere einen Wellenlängen-Anteil, welcher infolge elastischer Streuung von der Probe zurückläuft.Furthermore, the device for sample analysis can comprise a filter which is designed to filter out a wavelength portion of the returning primary beam, in particular a wavelength portion which returns from the sample as a result of elastic scattering.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann zumindest einer der Strahlteiler, ein Loch aufweisen, um einen der Strahlen zumindest teilweise ohne Richtungsänderung durchzulassen. In one embodiment of the invention, at least one of the beam splitters may have a hole to allow one of the beams to pass through at least partially without a change in direction.

Dies kann insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn das rücklaufende Licht einen größeren Durchmesser aufweist als das einlaufende Licht, beispielsweise bei einlaufendem Licht, welches von einem Laser stammt.This can be used in particular when the returning light has a larger diameter than the incoming light, for example incoming light that comes from a laser.

Wie beschrieben umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse einen beweglichen Abtastkopf über welchen sowohl der einlaufende und/oder rücklaufende Primär-Strahl als auch der einlaufende und/oder rücklaufende Sekundär-Strahl läuft.As described, the device for sample analysis comprises a movable scanning head over which both the incoming and/or returning primary beam and the incoming and/or returning secondary beam pass.

Der bewegliche Abtastkopf, welcher auch als Scan-Kopf bezeichnet werden kann, kann eine Bewegungsgeschwindigkeit im Bereich von 1m/s bis 5000m/s aufweisen, insbesondere im Bereich von 1m/s bis 100m/s aufweisen, insbesondere im Bereich von 1m/s bis 10m/s aufweisen. Beispielsweise kann auch eine Bewegungsgeschwindigkeit im Bereich von 1 m/s bis 6 m/s vorgesehen sein.The movable scanning head, which can also be referred to as a scan head, can have a movement speed in the range from 1 m/s to 5000 m/s, in particular in the range from 1 m/s to 100 m/s, in particular in the range from 1 m/s to 10 m/s. For example, a movement speed in the range from 1 m/s to 6 m/s can also be provided.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der bewegliche Abtastkopf als Galvometer-Scan-Kopf ausgebildet sein oder einen Polygonspiegel umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass die Bewegung des beweglichen Abtastkopfes eine Rotation ist und die Bewegungsgeschwindigkeit durch eine hohe Drehzahl erreichbar ist.In a further development of the invention, the movable scanning head can be designed as a galvometer scanning head or can comprise a polygon mirror. It can be provided that the movement of the movable scanning head is a rotation and the movement speed can be achieved by a high rotational speed.

Insbesondere bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Abtastkopfes kann es allerdings zur Erreichung entsprechend hoher Scan-Geschwindigkeiten hilfreich sein, wenn der jeweilige Detektor eine hohe Abtastfrequenz aufweist. Hierzu wird insbesondere auf die oben genannten Werte verwiesen.However, particularly when the scanning head is moving at high speeds, it can be helpful to achieve correspondingly high scanning speeds if the respective detector has a high scanning frequency. In this regard, particular reference is made to the values mentioned above.

Der bewegliche Abtastkopf kann insbesondere eine Abtast-Ortsauflösung, insbesondere mittels des einlaufenden Primär-Strahls, von kleiner als 50 µm erlauben, insbesondere von kleiner als 20 µm, insbesondere von kleiner als 1 µm, z.B. von 0,3 µm.The movable scanning head can in particular allow a scanning spatial resolution, in particular by means of the incoming primary beam, of less than 50 µm, in particular of less than 20 µm, in particular of less than 1 µm, e.g. of 0.3 µm.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse kann ferner einen beweglichen Proben-Tisch zur Auflage der Probe umfassen, wobei der Probentisch beispielsweise als xyz-Tisch ausgebildet sein kann und/oder weitere Achsen umfassen kann, z.B. für Kipp- oder Drehbewegungen.The device for sample analysis can further comprise a movable sample table for supporting the sample, wherein the sample table can be designed, for example, as an xyz table and/or can comprise further axes, e.g. for tilting or rotating movements.

Insbesondere können der bewegliche Proben-Tisch und der bewegliche Abtastkopf aufeinander abgestimmt zeitlich gesteuert sein.In particular, the movable sample table and the movable scanning head can be time-controlled in a coordinated manner.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner eine Einrichtung zur Berechnung eines Primärbildes, insbesondere eines infrarotspektroskopischen Bildes, mithilfe von Informationen aus dem von dem Primär-Detektor empfangenen rücklaufenden Primär-Strahl.Preferably, the device for sample analysis further comprises a device for calculating a primary image, in particular an infrared spectroscopic image, using information from the returning primary beam received by the primary detector.

Insbesondere kann die Berechnung des Primärbildes mithilfe von Wellenlängen erfolgen, welche infolge elastischer Streuung von der Probe zurücklaufen. Die Berechnung des Primärbildes kann demnach insbesondere mithilfe von Informationen aus elastischer Streuung enthaltener Anteile des rücklaufenden Primär-Strahls erfolgen.In particular, the primary image can be calculated using wavelengths that return from the sample as a result of elastic scattering. The primary image can therefore be calculated using information from elastic scattering-containing portions of the returning primary beam.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner eine Einrichtung zur Berechnung eines Sekundärbildes, insbesondere eines fluoreszenzspektroskopischen Bildes, mithilfe von Informationen aus dem von dem Sekundär-Detektor empfangenen rücklaufenden Sekundär-Strahl.Preferably, the device for sample analysis further comprises a device for calculating a secondary image, in particular a fluorescence spectroscopic image, using information from the returning secondary beam received by the secondary detector.

Insbesondere kann die Berechnung des Primärbildes mithilfe von Wellenlängen erfolgen, welche infolge inelastischer Streuung von der Probe zurücklaufen. Die Berechnung des Primärbildes kann demnach insbesondere mithilfe von Informationen aus inelastischer Streuung enthaltener Anteile des rücklaufenden Primär-Strahls erfolgen.In particular, the primary image can be calculated using wavelengths that return from the sample as a result of inelastic scattering. The primary image can therefore be calculated using information from parts of the returning primary beam that contain inelastic scattering.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass mehrere durch den Primär-Detektor und/oder Sekundär-Detektor, insbesondere zeitlich nacheinander, aufgenommene Signale zu einem Mittelwert zusammengefasst werden, derart, dass ein Oversampling erfolgt. Hierdurch können unter Ausnutzung zusätzlicher Messpunkte zuverlässigere Bildergebnisse erzielt werden.Preferably, it can be provided that several signals recorded by the primary detector and/or secondary detector, in particular one after the other, are combined to form an average value in such a way that oversampling takes place. This makes it possible to achieve more reliable image results by utilizing additional measuring points.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner eine Einrichtung zur Berechnung eines Vereinigungsbildes, mithilfe von Informationen aus dem von dem Primär-Detektor empfangenen rücklaufenden Primär-Strahl und von Informationen aus dem von dem Sekundär-Detektor empfangenen rücklaufenden Sekundär-Strahl und/oder mithilfe des Primärbildes, insbesondere des infrarotspektroskopischen Bildes, und des Sekundärbildes, insbesondere des fluoreszenzspektroskopischen Bildes.Preferably, the device for sample analysis further comprises a device for calculating a combined image using information from the returning primary beam received by the primary detector and information from the returning secondary beam received by the secondary detector and/or using the primary image, in particular the infrared spectroscopic image, and the secondary image, in particular the fluorescence spectroscopic image.

Die Einrichtung zur Berechnung eines Vereinigungsbildes kann dabei dazu ausgebildet sein, ein Vereinigungsbild zu berechnen, welches insbesondere eine höhere Auflösung und/oder einen höheren Kontrast als das Primärbild aufweist. Insbesondere kann somit die Auflösung und/oder der Kontrast des Primärbildes erhöht werden indem weitere Informationen aus dem rücklaufenden Sekundär-Strahl und/oder aus dem Sekundärbildes herangezogen werden.The device for calculating a combined image can be designed to calculate a combined image which in particular has a higher resolution and/or a higher contrast than the primary image. In particular, the resolution and/or the contrast of the primary image can thus be increased by using further information from the returning secondary beam and/or from the secondary image.

Es ist möglich, dass der Primär-Detektor und/oder der Sekundär-Detektor eine geringere Pixelauflösung aufweist, als das zu berechnende Primärbild bzw. das Sekundärbild, mitunter sogar nur einen Pixel aufweist, da die Abtastung mitunter allein durch die Bewegung des Abtastkopfes ermöglicht werden kann.It is possible that the primary detector and/or the secondary detector have a lower pixel resolution than the primary image or the secondary image to be calculated, sometimes even only one pixel, since scanning can sometimes be made possible solely by the movement of the scanning head.

Eine Zuordnung äquivalenter Pixel kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise aufgrund des gemeinsamen Abtastkopfes mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erfolgen.In the context of the present invention, an assignment of equivalent pixels can advantageously be carried out at high speed and with high accuracy due to the common scanning head.

Die Zuordnung äquivalenter Pixel zwischen dem Primärbild und dem Sekundärbild kann mitunter synchron bereits während der Bewegung des Abtastkopfes erfolgen, ggf. sogar ohne eine KI zur Zuordnung der Pixel.The assignment of equivalent pixels between the primary image and the secondary image can sometimes be done synchronously during the movement of the scanning head, possibly even without an AI to assign the pixels.

In einer Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass der Primärdetektor eine geringere Anzahl an Pixeln aufweist als der Sekundärdetektor.In one embodiment, it can also be provided that the primary detector has a smaller number of pixels than the secondary detector.

Dabei kann der Sekundärdetektor zur Aufnahme einer bildhaften Darstellung ausgebildet sein, beispielsweise zur Aufnahme eines Fluoreszenzbildes, welches insgesamt oder bereichsweise aufgenommen wird. Hierbei kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung aufgrund des gemeinsamen Abtastkopfes bei der Aufnahme einer bildhaften Darstellung insgesamt oder bereichsweise in vorteilhafter Weise eine sehr präzise Einstellung des Abtastkopfes relativ zur den Auslenkungen bzw. maximalen Auslenkungen des Abtastkopfes bei der Bilderstellung mit dem Primärdetektor erfolgen.The secondary detector can be designed to record a pictorial representation, for example to record a fluorescence image, which is recorded as a whole or in regions. In this case, within the scope of the present invention, due to the common scanning head, a very precise adjustment of the scanning head relative to the deflections or maximum deflections of the scanning head can advantageously be carried out when recording a pictorial representation as a whole or in regions when creating an image with the primary detector.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verfahren zur Probenanalyse, wobei (i) ein zu einer Probe einlaufender Primär-Strahl abgegeben wird, insbesondere von einer Primär-Strahlenquelle, wobei der einlaufende Primär-Strahl ein, insbesondere breitbandiges, Primär-Spektrum aufweist, welches zumindest anteilig in einem Wellenlängenbereich von 2000 nm bis 20 µm liegt, und (ii) ein infolge des einlaufenden Primär-Strahls von der Probe rücklaufender Primär-Strahl empfangen wird, insbesondere von einem Primär-Detektor, und (iii) ein zu der Probe einlaufender Sekundär-Strahl abgegeben wird, insbesondere von einer Sekundär-Strahlenquelle, wobei der Sekundär-Strahl zumindest eine Sekundär-Wellenlänge aufweist, welche innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 100 nm bis 2500 nm liegt, vorzugsweise von 100 nm bis 1900 nm liegt, und (iv) wobei ein infolge des einlaufenden Sekundär-Strahls von der Probe rücklaufender Sekundär-Strahl empfangen wird, insbesondere von einem Sekundär-Detektor, und (v) wobei sowohl der einlaufende und/oder rücklaufende Primär-Strahl als auch der einlaufende und/oder rücklaufende Sekundär-Strahl zeitlich gesteuert umgelenkt werden, insbesondere mittels eines beweglichen Abtastkopfes, um die Probe schrittweise sowohl mithilfe des Primärspektrums als auch mithilfe der Sekundärwellenlänge zu analysieren.The invention further relates to a method for sample analysis, wherein (i) a primary beam entering a sample is emitted, in particular from a primary radiation source, wherein the incoming primary beam has a, in particular broadband, primary spectrum which is at least partially in a wavelength range from 2000 nm to 20 µm, and (ii) a primary beam returning from the sample as a result of the incoming primary beam is received, in particular by a primary detector, and (iii) a secondary beam entering the sample is emitted, in particular from a secondary radiation source, wherein the secondary beam has at least one secondary wavelength which is within a wavelength range from 100 nm to 2500 nm, preferably from 100 nm to 1900 nm, and (iv) wherein a secondary beam returning from the sample as a result of the incoming secondary beam is received, in particular by a secondary detector, and (v) wherein both the incoming and/or returning primary beam as well as the incoming and/or returning secondary beam are deflected in a time-controlled manner, in particular by means of a movable scanning head, in order to analyse the sample step by step using both the primary spectrum and the secondary wavelength.

In manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der einlaufende Primär-Strahl zumindest eine Primär-Wellenlänge aufweist, welche innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 2000 nm bis 20 µm liegt. Es ist demnach nicht zwingend, dass der einlaufende Primär-Strahl ein breitbandiges Primär-Spektrum aufweist.In some embodiments, it can be provided that the incoming primary beam has at least one primary wavelength which lies within a wavelength range of 2000 nm to 20 µm. It is therefore not mandatory that the incoming primary beam has a broadband primary spectrum.

Die Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

• 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse,
• 2: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse,
• 3: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse,
• 4: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse,
• 5: eine schematische Darstellung eines beweglichen Abtastkopfes mit einer Nachformungsoptik zwischen dem Abtastkopf und der Probe,
• 6: eine schematische Darstellung eines Primär-Strahlenquellensystems mit einer Mehrzahl von Primär-Strahlenquellen und einem beweglichen Spiegel,
• 7: eine schematische Darstellung einer besonderen Ausführungsform eines Strahlteilers mit einem Loch.

The invention is described in more detail below with reference to the figures, in which:

• 1 : a schematic representation of an embodiment of a device for sample analysis,
• 2 : a schematic representation of another embodiment of a device for sample analysis,
• 3 : a schematic representation of another embodiment of a device for sample analysis,
• 4 : a schematic representation of another embodiment of a device for sample analysis,
• 5 : a schematic representation of a movable scanning head with a reshaping optics between the scanning head and the sample,
• 6 : a schematic representation of a primary radiation source system with a plurality of primary radiation sources and a movable mirror,
• 7 : a schematic representation of a particular embodiment of a beam splitter with one hole.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse mit einem beweglichen Abtastkopf 300, einem Primär-Strahlenquellensystem 100, einem Primär-Detektor 150, einem Sekundär-Strahlenquellensystem 200 und einem Sekundär-Detektor 250. 1 shows an embodiment of a device for sample analysis with a movable scanning head 300, a primary radiation source system 100, a primary detector 150, a secondary radiation source system 200 and a secondary detector 250.

Das Primär-Strahlenquellensystem 100 weist eine Primär-Strahlenquelle 110 auf, welche einen einlaufenden Primär-Strahl 112 abgibt, wobei der Primär-Strahl 112 insbesondere ein breitbandiges Primär-Spektrum im Mittelinfrarotbereich umfasst. Der einlaufende Primär-Strahl 112 ist auf den beweglichen Abtastkopf 300 gerichtet, wobei der Strahl in diesem Fall zuvor einen Strahlteiler 370 passiert. Der bewegliche Abtastkopf 300 empfängt den Primär-Strahl 112 und lenkt diesen zeitlich gesteuert um, so dass dieser auf eine auf einem Probentisch angeordnete Probe 400 gelangt, welche damit zeitlich gesteuert gescannt werden kann. Der Primär-Strahl 112, welcher auf die auf dem Probentisch angeordnete Probe 400 trifft, kann innerhalb der Probe 400 z.B. bestimmte Energiezustände, insbesondere Schwingungen, von in der Probe 400 befindlichen Molekülen anregen. Infolge des auf die auf dem Probentisch liegende Probe 400 gerichteten Primär-Strahls 112 entsteht zudem ein von der Probe 400 rücklaufender Primär-Strahl 114, welcher von dem Primär-Detektor 150 empfangen wird. Der Primär-Detektor 150 empfängt den rücklaufenden Primär-Strahl 114 in diesem Fall direkt von der Probe 400, d.h. ohne, dass der rücklaufende Primär-Strahl 114 den Abtastkopf 300 passiert.The primary radiation source system 100 has a primary radiation source 110 which emits an incoming primary beam 112, wherein the primary beam 112 in particular comprises a broadband primary spectrum in the mid-infrared range. The incoming primary beam 112 is directed at the movable scanning head 300, wherein in this case the beam first passes through a beam splitter 370. The movable scanning head 300 receives the primary beam 112 and redirects it in a time-controlled manner so that it reaches a sample 400 arranged on a sample table, which can thus be scanned in a time-controlled manner. The primary beam 112, which strikes the sample 400 arranged on the sample table, can, for example, excite certain energy states, in particular vibrations, of molecules located in the sample 400 within the sample 400. As a result of the primary beam 112 being directed at the sample 400 lying on the sample table, a primary beam 114 is also generated which returns from the sample 400 and is received by the primary detector 150. In this case, the primary detector 150 receives the returning primary beam 114 directly from the sample 400, i.e. without the returning primary beam 114 passing through the scanning head 300.

In ähnlicher Weise wird von einer Sekundär-Strahlenquelle 210 des Sekundär-Strahlenquellensystems 200 ein zu der Probe 400 einlaufender Sekundär-Strahl 212 abgegeben, wobei der einlaufende Sekundär-Strahl 212 z.B. eine Wellenlänge im Bereich von 200nm bis 1600nm aufweisen kann, welche insbesondere zur Fluoreszenz-Bildgebung geeignet sein kann. Der einlaufende Sekundär-Strahl 212 gelangt auf den Strahlteiler 379 und wird von diesem in Richtung des beweglichen Abtastkopfes 300 gelenkt, so dass auch der einlaufende Sekundär-Strahl 212 auf die auf dem Probentisch angeordnete Probe 400 trifft und darin z.B. durch Absorption und Emission von Fluoreszenzstrahlung einen rücklaufenden Sekundär-Strahl 214 erzeugt. Der rücklaufende Sekundär-Strahl 214 wird von dem Sekundär-Detektor 250 empfangen, in diesem Fall wiederum direkt von der Probe 400, d.h. ohne, dass der rücklaufende Sekundär-Strahl 214 nochmals Abtastkopf 300 passiert.In a similar way, a secondary beam 212 is emitted from a secondary beam source 210 of the secondary beam source system 200, which beam 212 can have a wavelength in the range of 200 nm to 1600 nm, for example, which can be particularly suitable for fluorescence imaging. The incoming secondary beam 212 reaches the beam splitter 379 and is directed by it in the direction of the movable scanning head 300, so that the incoming secondary beam 212 also hits the sample 400 arranged on the sample table and generates a returning secondary beam 214 therein, for example by absorbing and emitting fluorescence radiation. The returning secondary beam 214 is received by the secondary detector 250, in this case again directly from the sample 400, ie without the returning secondary beam 214 passing through the scanning head 300 again.

Die Vorrichtung zur Probenanalyse umfasst insbesondere eine Einrichtung zur Berechnung eines Vereinigungsbildes, um ein Bild zu erstellen, welches sowohl Informationen aus dem rücklaufenden Primär-Strahl 114 als auch Informationen aus dem rücklaufenden Sekundär-Strahl 214 umfasst, insbesondere infrarotspektroskopische Informationen und zugleich fluoreszenzspektroskopischen Informationen enthält. Hierdurch kann insbesondere eine höhere Ortsauflösung und/oder ein höherer Kontrast erreicht werden als mit einem infrarotspektroskopischen Bild alleine und/oder einem fluoreszenzspektroskopischen Bild alleine.The device for sample analysis comprises in particular a device for calculating a combined image in order to create an image which comprises both information from the returning primary beam 114 and information from the returning secondary beam 214, in particular containing infrared spectroscopic information and at the same time fluorescence spectroscopic information. This makes it possible in particular to achieve a higher spatial resolution and/or a higher contrast than with an infrared spectroscopic image alone and/or a fluorescence spectroscopic image alone.

Besonders vorteilhaft ist, dass durch den gemeinsamen Abtastkopf 300 sowohl eine schnelle als auch präzise Zuordnung einander entsprechender Pixel erfolgen kann, welche sich einerseits aus den Informationen aus dem rücklaufenden Primär-Strahl 114 und andererseits dem rücklaufenden Sekundär-Strahl 214 ermitteln lassen. Die Vorrichtung kann in diesem Fall als Multispektralscanner bezeichnet werden.It is particularly advantageous that the common scanning head 300 can be used to quickly and precisely assign corresponding pixels, which can be determined from the information from the returning primary beam 114 and the returning secondary beam 214. In this case, the device can be referred to as a multispectral scanner.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse, welche in einigen Aspekten derjenigen aus 1 ähnlich ist. 2 shows another embodiment of a device for sample analysis, which in some aspects corresponds to that of 1 is similar.

Jedoch gelangt in diesem Fall der einlaufende Primär-Strahl 112 der Primär-Strahlenquelle 110 des Primär-Strahlenquellensystems 100 ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf 300, insbesondere unmittelbar, auf die auf dem Probentisch angeordnete Probe 400. Der von der Probe 400 rücklaufenden Primär-Strahl 114 wird hingegen in diesem Fall von dem beweglichen Abtastkopf 300 empfangen, von diesem zeitlich gesteuert umgelenkt, und gelangt insbesondere über den Strahlteiler 370 zu dem Primär-Detektor 150.However, in this case, the incoming primary beam 112 of the primary radiation source 110 of the primary radiation source system 100 reaches the sample 400 arranged on the sample table without being deflected by the movable scanning head 300, in particular directly. The primary beam 114 returning from the sample 400 is, in this case, received by the movable scanning head 300, deflected by it in a time-controlled manner, and reaches the primary detector 150 in particular via the beam splitter 370.

In ähnlicher Weise ist der einlaufende Sekundär-Strahl 112 der Sekundär-Strahlenquelle 210 des Sekundär-Strahlenquellensystems 200 ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf 300, insbesondere unmittelbar, auf die auf dem Probentisch angeordnete Probe 400 gerichtet. Der von der Probe 400 rücklaufenden Sekundär-Strahl 214 gelangt wiederum zu dem beweglichen Abtastkopf 300 und wird von diesem zeitlich gesteuert umgelenkt und über den Strahlteiler 370 zu dem Sekundär-Detektor 250 geleitet.In a similar way, the incoming secondary beam 112 of the secondary radiation source 210 of the secondary radiation source system 200 is directed without deflection by the movable scanning head 300, in particular directly, onto the sample 400 arranged on the sample table. The secondary beam 214 returning from the sample 400 in turn reaches the movable scanning head 300 and is deflected by it in a time-controlled manner and guided via the beam splitter 370 to the secondary detector 250.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse. Die nachfolgend im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform beschriebenen Merkmale sind insbesondere nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern können auch unabhängig von dieser, insbesondere in den vorstehenden oder anderen Ausführungsformen zum Einsatz kommen. 3 shows a further embodiment of a device for sample analysis. The features described below in connection with this embodiment are in particular not limited to this embodiment, but can also be used independently of it, in particular in the above or other embodiments.

Von einem Laser 100 gelangt Primärlicht 112, z.B. Mittelinfrarotstrahlung, insbesondere als vorkollimierter Strahl über die Apertur des Lasers nur minimal divergent, durch teildurchlässige Spiegel 140, 170 zur einer Aufweitungsoptik 180, danach als divergenter oder minimalst divergenter Strahl zu einer Linse 190, um dann als konvergenter Strahl zu dem teildurchlässigen Spiegel oder eingefahrenen Spiegel 370 und zu dem beweglichen Abtastkopf 300 zu gelangen.From a laser 100, primary light 112, e.g. mid-infrared radiation, in particular as a pre-collimated beam, only minimally divergent across the aperture of the laser, passes through partially transparent mirrors 140, 170 to an expansion optics 180, then as a divergent or minimally divergent beam to a lens 190, in order to then reach the partially transparent mirror or retracted mirror 370 and the movable scanning head 300 as a convergent beam.

Dem bewegliche Abtastkopf 300 lenkt das Licht als konvergenten Strahl auf die Probe 400. Durch eine Beweglichkeit der Linsen 180, 190 und/oder durch das Verbauen weiterer beweglicher optischer Komponenten kann die Fokusebene des auf die Probe gelangenden Strahls vor und während des Scanvorgangs angepasst werden.The movable scanning head 300 directs the light as a convergent beam onto the sample 400. By moving the lenses 180, 190 and/or by installing additional movable optical components, the focal plane of the beam reaching the sample can be adjusted before and during the scanning process.

Das umgekehrte Licht von der Probe 400 wird z.B. diffus je nach Wellenlänge unterschiedlich absorbiert und wieder über einen ähnlichen Rückweg, der nicht mit dem Hinweg identisch zu sein braucht, über den beweglichen Abtastkopf 300, die Linse 190, die Linse 180, diesmal von dem teildurchlässigen Spiegel 170 in den Nachweisdetektor 150 geleitet.The reversed light from the sample 400 is, for example, diffusely absorbed differently depending on the wavelength and again guided via a similar return path, which does not have to be identical to the outward path, via the movable scanning head 300, the lens 190, the lens 180, this time from the partially transparent mirror 170 into the detection detector 150.

Die vorstehend beschriebenen Linsen 180, 190 sind lediglich optional. Der vorkollimierte Strahl kann auch ohne solche Optiken zu der Probe 400 gelangen.The lenses 180, 190 described above are merely optional. The pre-collimated beam can also reach the sample 400 without such optics.

Die Probe 400 kann auf einem beweglichen Tisch montiert sein, welcher die Bewegung durch den Abtastkopf 300 additiv ergänzt oder in sinnvoller Weise den Probenraum vergrößert. Bei dem beweglichen Tisch kann es sich z.B. um einen x-y-z-Tisch, einen 3D- oder 2D-Scanningtisch handeln. Der Tisch braucht jedoch nicht auf diese Achsen beschränkt zu sein, sondern es können auch Kipp- und Drehbewegungen durchführbar sein.The sample 400 can be mounted on a movable table, which supplements the movement of the scanning head 300 or enlarges the sample space in a meaningful way. The movable table can be, for example, an xyz table, a 3D or 2D scanning table. The table However, it does not have to be limited to these axes, but tilting and rotating movements can also be carried out.

Die Vorrichtung kann optional einen weiteren Laser 120 umfassen oder auch mehrere weiter Laser. Möglich ist auch, dass der Laser 110 ein durchstimmbarer Laser ist, der entsprechend auf mehreren Wellenlängen ausstrahlen kann. Ferner können auch mehrere durchstimmbare Lasereinheiten unterschiedliche Wellenlängenbereiche abdecken.The device can optionally comprise a further laser 120 or several further lasers. It is also possible for the laser 110 to be a tunable laser that can radiate at several wavelengths. Furthermore, several tunable laser units can also cover different wavelength ranges.

Mittels eines teildurchlässigen Spiegels 370 erfolgt eine Einkopplung weiterer Lichtstrahlen in den Strahlengang umfassend den beweglichen Abtastkopf 300 und, sofern vorhanden, den beweglichen Tisch auf welchem die Probe (400) angeordnet sein kann. Der weitere Lichtweg kann in einer beispielhaften Ausführung senkrecht eingekoppelt werden.By means of a partially transparent mirror 370, further light beams are coupled into the beam path comprising the movable scanning head 300 and, if present, the movable table on which the sample (400) can be arranged. In an exemplary embodiment, the further light path can be coupled in vertically.

Ein lichtstrahlerzeugendes System 200 kann das Licht 212 in einen teildurchlässigen Spiegel 270 und damit auf die Linse 280 lenken, die eine geeignete Strahlumformung gemeinsam mit der Linse 290 bewirkt. Hierbei kann es sich um eine Aufweitung handeln, um den Lichtstrahl danach über den teildurchlässigen Spiegel 370 auf und auf den Abtastkopf 370 bzw. in die Scanning-Einrichtung einzublenden.A light beam generating system 200 can direct the light 212 into a partially transparent mirror 270 and thus onto the lens 280, which effects a suitable beam transformation together with the lens 290. This can be an expansion in order to then blend the light beam via the partially transparent mirror 370 onto the scanning head 370 or into the scanning device.

Die Lichtquelle 210 kann beispielsweise ein Laser im sichtbaren Bereich oder ein UV-Laser oder Nahinfrarot-Laser sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine inkohärente Lichtquelle mit breitbandiger Charakteristik vorgesehen sein. Die Lichtquelle kann kontinuierlich betrieben werden oder nicht kontinuierlich zum Beispiel in Form von Weißlichtblitzen aus einer Kurzbogenlampe oder einem anderen geeigneten Lichtblitze erzeugenden Aggregat.The light source 210 can be, for example, a laser in the visible range or a UV laser or near-infrared laser. Alternatively or additionally, an incoherent light source with broadband characteristics can also be provided. The light source can be operated continuously or non-continuously, for example in the form of white light flashes from a short-arc lamp or another suitable unit that generates light flashes.

Licht, welches von der Probe 400 wieder zunächst reflektiv gerichtet oder diffus in alle Raumwinkel auf den beweglichen Spiegel 300 gelangt, kann über den teildurchlässigen Spiegel 370, die Linsen 290, 280 letztendlich als geformter, möglicherweise kollimierter Strahl auf den teildurchlässigen Spiegel 270 gelangen oder kann auch an einer anderen geeigneten Stelle im optischen System eingekoppelt werden.Light which reaches the movable mirror 300 from the sample 400, initially reflectively directed or diffusely in all solid angles, can reach the partially transparent mirror 370 via the partially transparent mirror 370, the lenses 290, 280 and ultimately as a shaped, possibly collimated beam onto the partially transparent mirror 270, or can also be coupled into another suitable location in the optical system.

Ein Detektor 250 an welchen das Licht nach Passieren des teildurchlässigen Spiegels 270 gelangt, ist gemäß der Messaufgabe als geeignetes Detektorsystem ausgebildet. Dieses Detektorsystem kann zum Beispiel einen oder mehrere photonenzählenden Detektoren umfassen, die mit geeigneter Filtertechnik oder Aufspaltung nach Wellenlängen ein bis mehrere Wellenlängen nachweisen können. Möglich ist auch eine Kamera, zum Beispiel eine CCD-Kamera oder eine Nahinfrarotkamera durch Lithium-Galliumarsenid (Li-GaAS)-Chips oder auch ein Bolometer-Array welches breitbandig alle Lichtangebote ortsensitiv nachweist.A detector 250, to which the light reaches after passing through the partially transparent mirror 270, is designed as a suitable detector system according to the measurement task. This detector system can, for example, comprise one or more photon-counting detectors that can detect one or more wavelengths using suitable filter technology or wavelength splitting. A camera is also possible, for example a CCD camera or a near-infrared camera using lithium gallium arsenide (Li-GaAS) chips or a bolometer array that detects all light sources in a location-sensitive manner over a broadband range.

Die Lichtquelle oder die Lichtquellen können als gepulsten Lichtquelle ausgebildet sein, sodass die bewegte Probe 400 auf dem Tisch zum Beispiel durch Lichtpulse von 1-12µm oder auch anderen Lichtpulsen eine geringe Bewegungsunschärfe erfährt und somit von allen Flächen der Oberfläche der auf dem Tisch befindlichen Probe eine genaue Abbildung erhält.The light source or light sources can be designed as a pulsed light source, so that the moving sample 400 on the table experiences a slight motion blur, for example due to light pulses of 1-12 µm or other light pulses, and thus receives an accurate image of all areas of the surface of the sample on the table.

Im Fall, dass es sich bei dem Primärlicht 112 um Mittelinfrarotstrahlung handelt kann z.B. zeitgleich und ortsgleich weitere Informationen aufgenommen werden, wodurch die Selektivität erhöht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei dem Primärlicht 112 um Mittelinfrarotstrahlung handelt, welche an sich schon eine sehr günstige Selektivität ermöglicht. Wie beschrieben können zur Erzeugung des Primärlichts mehrere Quellen 110, 120 und ggf. weitere vorgesehen sein, wobei diese mitunter geringe Sensitivitäten aufweisen können, wenn ähnliche Moleküle gesucht werden. Insbesondere in diesen Fällen kann die Unterscheidungsfähigkeit unterschiedlicher Substanzen erhöht werden indem zu einer Primärinformation (z.B. einer Mittelinfrarotinformation) eine Fluoreszenz-, Raman-, Nahinfrarot- und/oder UV-VIS-Strahlung nachgewiesen wird.If the primary light 112 is mid-infrared radiation, for example, additional information can be recorded at the same time and at the same location, thereby increasing the selectivity. This is particularly advantageous if the primary light 112 is mid-infrared radiation, which in itself already enables very favorable selectivity. As described, several sources 110, 120 and possibly others can be provided to generate the primary light, although these can sometimes have low sensitivities if similar molecules are being sought. In these cases in particular, the ability to distinguish between different substances can be increased by detecting fluorescence, Raman, near-infrared and/or UV-VIS radiation for primary information (e.g. mid-infrared information).

Die optischen Eigenschaften der optischen Elemente, z.B. der teildurchlässigen Spiegel, reflektierenden Spiegel, der Linsen, des beweglichen Abtastkopfes können derart auswählt werden, dass die nachzuweisenden Wellenlängen von den optischen Elementen nicht gestört werden. Um beispielsweise verschiedene Lichtwellenlängenbereiche durch die Linsen transmittieren zu lassen kann z.B. Saphir als Linsenmaterial geeignet sein. Saphir kann beispielsweise von Wellenlängen von 200 nm UV-C bis zum Mittelinfraroten 5000 nm transparent sein.The optical properties of the optical elements, e.g. the partially transparent mirrors, reflecting mirrors, the lenses, the movable scanning head, can be selected in such a way that the wavelengths to be detected are not disturbed by the optical elements. For example, sapphire can be suitable as a lens material to allow different wavelength ranges of light to be transmitted through the lenses. Sapphire can, for example, be transparent from wavelengths of 200 nm UV-C to the mid-infrared 5000 nm.

Es ist möglich, dass ein ergänzender Primär-Detektor 150b und/oder ein ergänzender Sekundär-Detektor 250b die rücklaufenden Strahlen ohne Umlenkung durch den Abtastkopf 300 empfängt, etwa indem der ergänzende Primär-Detektor 150b und/oder der ergänzende Sekundär-Detektor 250b, ggf. wie dargestellt mit geeigneter Optik, extern positioniert ist.It is possible for a supplementary primary detector 150b and/or a supplementary secondary detector 250b to receive the returning beams without deflection by the scanning head 300, for example by positioning the supplementary primary detector 150b and/or the supplementary secondary detector 250b externally, possibly with suitable optics as shown.

Es ist auch möglich, dass der Primär-Detektor 150 selbst und/oder der Sekundär-Detektor 250 selbst, anders als dargestellt, außerhalb des optischen Systems positioniert ist und das rücklaufende Licht gegebenenfalls über einen Anstellwinkel und eine geeignete Optik in den jeweiligen Nachweisdetektor direkt oder auch diffus strahlt.It is also possible that the primary detector 150 itself and/or the secondary detector 250 itself, other than shown, is positioned outside the optical system and the returning Light is emitted directly or diffusely into the respective detection detector, if necessary via an angle of attack and suitable optics.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Probenanalyse, welche in einigen Aspekten derjenigen aus 3 ähnlich ist. 4 shows another embodiment of a device for sample analysis, which in some aspects corresponds to that of 3 is similar.

In diesem Fall ist jedoch eine ergänzende Primär-Strahlenquelle 110b und/oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle 210b vorgesehen, welche ohne Umlenkung durch den Abtastkopf auf die Probe 400 strahlt, also insbesondere extern angeordnet ist.In this case, however, a supplementary primary radiation source 110b and/or a supplementary secondary radiation source 210b is provided, which radiates onto the sample 400 without deflection by the scanning head, i.e. is arranged externally in particular.

Es ist auch möglich, dass die Primär-Quelle 110 selbst und/oder die Sekundär-Quelle 210 selbst als externe Anregungsoptik ausgeführt bzw. positioniert ist und die Aufnahme über die im Scansystem verbauten Komponenten erfolgt. Auch eine Kombination von externer Anregung und Detektion ist möglich.It is also possible that the primary source 110 itself and/or the secondary source 210 itself is designed or positioned as an external excitation optics and the recording is carried out via the components installed in the scanning system. A combination of external excitation and detection is also possible.

5 zeigt einen beweglichen Abtastkopf mit einer Nachformungsoptik 380 zwischen dem Abtastkopf und der auf einem Probentisch angeordneten Probe 400. Beispielsweise kann der Abtastkopf 300 parallel einfallende Lichtstrahlen in Form von beispielsweise Laserlicht auf eine Sammellinse, insbesondere eine telezentrische F-Thetalinse oder Scanlinse, zwischen Abtastkopf 300 und Probe 400 abbilden. Damit lassen sich z.B. speziell planare Proben annähernd ideal abbilden und steigern die Abbildungsqualität des Gesamtsystems im Falle eines Scanvorgangs. 5 shows a movable scanning head with a reshaping optics 380 between the scanning head and the sample 400 arranged on a sample table. For example, the scanning head 300 can image parallel incident light rays in the form of, for example, laser light onto a converging lens, in particular a telecentric F-theta lens or scanning lens, between the scanning head 300 and the sample 400. This allows, for example, particularly planar samples to be imaged almost ideally and increases the imaging quality of the overall system in the case of a scanning process.

Mittels der Nachformungsoptik 380 kann eine Nachformung des optischen Strahls erfolgen. Beispielsweise kann eine Linse die Fokusebene beeinflussen. Es kann aber z.B. auch ein gewölbter Spiegel zum Einsatz kommen, welcher das Licht z.B. nochmals um 90° umlenken kann oder auch in eine andere Richtung umlenken kann. Die Nachformungsoptik 380 ist vorzugsweise von entsprechend großer Bauform, derart, dass der Probenraum nicht eingeengt wird. Außerdem kann die Nachformungsoptik 380, insbesondere eine Linse, beweglich gestaltet sein, um die Fokusebene durch eine Translation während oder vor dem Scanvorgang zu verändern.The optical beam can be reshaped using the reshaping optics 380. For example, a lens can influence the focal plane. However, a curved mirror can also be used, which can, for example, redirect the light by another 90° or in a different direction. The reshaping optics 380 is preferably of a correspondingly large design so that the sample space is not restricted. In addition, the reshaping optics 380, in particular a lens, can be designed to be movable in order to change the focal plane by translation during or before the scanning process.

Nochmals bezugnehmend auf 3 und 4 kann ein Primär-Strahlenquellensystem 100 z.B. zwei Primär-Strahlenquellen 110, 120 aufweisen, welche über teildurchlässige Spiegel 140 und vorzugweise entsprechende Ansteuerung einlaufende Primär-Strahlen 112, 122 zur Bestrahlung der Probe 400 abgeben.Referring again to 3 and 4 For example, a primary radiation source system 100 may have two primary radiation sources 110, 120, which emit incoming primary beams 112, 122 for irradiating the sample 400 via partially transparent mirrors 140 and preferably corresponding control.

6 zeigt demgegenüber ein alternatives Primär-Strahlenquellensystem 100 mit einer Mehrzahl von Primär-Strahlenquellen 110, 120, 130, z.B. Laserlichtquellen, und einem beweglichen Spiegel 141. In diesem Array ist ein fahrbarer Spiegel 141 mit Eigenschaften im jeweiligen Wellenlängenbereich auf einer Linearachse so positioniert, dass das entsprechend gesuchte Licht über den Lichtweg und ggf. eine zusätzliche Linse in eine Anordnung wie beispielsweise in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben eingespeist wird. 6 shows, in contrast, an alternative primary radiation source system 100 with a plurality of primary radiation sources 110, 120, 130, e.g. laser light sources, and a movable mirror 141. In this array, a movable mirror 141 with properties in the respective wavelength range is positioned on a linear axis such that the corresponding light sought is fed via the light path and possibly an additional lens into an arrangement such as that described in the above embodiments.

Es ist auch möglich, Detektionspfade oder ein gekoppeltes System aus Anregungs- und Detektionspfad über ein Array in das optische System zu überführen. So ist es bspw. möglich, dass ein sekundärer optische Messpfad 212, 214, siehe 3 bzw. 4, nicht über einen Strahlteiler 370, sondern über ein oder mehrere Arrays eingekoppelt wird.It is also possible to transfer detection paths or a coupled system of excitation and detection paths into the optical system via an array. For example, it is possible for a secondary optical measurement path 212, 214, see 3 or 4 , is not coupled via a beam splitter 370, but via one or more arrays.

Der verschiebbare Spiegel 141 kann z.B. zunächst das gesamte Objekt zu einem Abscannen bringen und danach kann der Spiegel 141 z.B. zum Laser 120 fahren und das Objekt nochmals abscannen.The movable mirror 141 can, for example, first scan the entire object and then the mirror 141 can, for example, move to the laser 120 and scan the object again.

Es können Mittelinfrarotlaser oder auch andere als Mittelinfrarotlaser zur Anwendung kommen, wobei z.B. auch zeitlich versetzt zunächst 1a-n Mittelinfrarotwellenlängen zum Scanvorgang führen können, danach Nahinfrarot-, UV- oder VIS-Wellenlängen, um sowohl elastische als auch inelastische Messungen der lokalen Absorption oder Reflektivität zu messen. Für die eingesetzten Linsen können entsprechend geeignete Transmissionseigenschaften gewählt werden.Mid-infrared lasers or lasers other than mid-infrared lasers can be used, whereby, for example, 1a-n mid-infrared wavelengths can be used for scanning at different times, followed by near-infrared, UV or VIS wavelengths, in order to measure both elastic and inelastic measurements of local absorption or reflectivity. Suitable transmission properties can be selected for the lenses used.

Der zeitliche Versatz für die verschiedenen Wellenlängen ist in der Regel nicht nachteilig. Durch ungleiche Ungenauigkeiten in der mechanischen Fertigung können ggf. laterale Versätze vorkommen. In diesem Fall können über Softwareprogramme eine Verschiebung der Einzelobjekte so bewirken, dass die Bilder übereinander passen und danach verrechnet werden. Ferner können die Nutzung von Oversampling-Methoden zur Erhöhung des Grenzkontrastes und der Reproduzierbarkeit von Messungen dienen.The temporal offset for the different wavelengths is generally not detrimental. Lateral offsets can occur due to unequal inaccuracies in mechanical production. In this case, software programs can shift the individual objects so that the images fit on top of each other and are then calculated. Furthermore, the use of oversampling methods can be used to increase the limit contrast and the reproducibility of measurements.

7 zeigt eine besondere Ausführungsform eines Strahlteilers 140, 170, 270, 370 mit einem Loch 499, wobei es sich bei dem Strahlteiler insbesondere um einen teildurchlässigen Spiegel handeln kann. Die hier gezeigte Ausführungsform kann insbesondere zum Einsatz kommen, wenn ein Teil der Lichtwellen aus Lasern stammt. Ein Laser lässt sich im Gegensatz zu einer inkohärenten Lichtquelle als punktförmige Provenienz von Licht begreifen und damit sehr gut fokussieren oder auch mit kleinen Durchmessern als Parallelstrahl behandeln. Indem der teildurchlässige Spiegel hier mit einer Bohrung 499 versehen ist, kann das parallele Licht durch diesen teildurchlässigen Spiegel 140, 170, 270, 370 transmittieren. Auf dem Rückweg nach der Streuung an der Probenoberfläche kann das Licht allerdings von größerem Durchmesser sein und kann an den Außenbereichen des Strahlteilers 140, 170, 270, 370 gespiegelt werden. Der geringe Teil, der durch das Loch 499 transmittiert kann vernachlässigbar sein. Auf diese Weise können insbesondere teildurchlässigen Spiegel ausgeführt werden. 7 shows a special embodiment of a beam splitter 140, 170, 270, 370 with a hole 499, whereby the beam splitter can be a partially transparent mirror. The embodiment shown here can be used in particular when part of the light waves originate from lasers. In contrast to an incoherent light source, a laser can be understood as a point-like source of light and can therefore be focused very well or treated as a parallel beam with small diameters. By the partially transparent mirror is provided here with a hole 499, the parallel light can be transmitted through this partially transparent mirror 140, 170, 270, 370. On the way back after scattering on the sample surface, however, the light can have a larger diameter and can be reflected on the outer areas of the beam splitter 140, 170, 270, 370. The small part that is transmitted through the hole 499 can be negligible. In this way, partially transparent mirrors in particular can be designed.

Zusammenfassend kann mit der vorliegenden Erfindung eine molekülselektive Probenanalyse, insbesondere mittels eines Mittelinfrarot-Scannings und weiterer Wellenlängenbereiche, erfolgen, wobei eine Erhöhung der Ortsauflösung, eine Steigerung des Kontrastes, eine verbesserte Bereinigung des Signals von Untergründen und/oder eine höhere Sensitivität zur Unterscheidung unterschiedlicher Produkte ermöglicht wird.In summary, the present invention can be used to perform a molecule-selective sample analysis, in particular by means of mid-infrared scanning and other wavelength ranges, thereby enabling an increase in spatial resolution, an increase in contrast, an improved removal of the signal from backgrounds and/or a higher sensitivity for distinguishing between different products.

Dazu kann insbesondere ein Mittelinfrarot-Scanning-Vorgang mit Bildanalyse oder Scanning-Methoden in anderen Wellenlängenbereichen nahezu zeitgleich auf der Oberfläche einer Probe zum Einsatz kommen. Damit kann von der hohen Molekülselektivität einer MIR-Messung, dem hohen Kontrast des Scanning-Verfahrens und einer hohen Ortsauflösung eines weiteren abbildenden Verfahrens (UV, VIS, Fluoreszenz, etc.) profitiert werden und mitunter Zusatzinformationen aus diesen Wellenlängenbereichen einfließen.In particular, a mid-infrared scanning process with image analysis or scanning methods in other wavelength ranges can be used almost simultaneously on the surface of a sample. This makes it possible to benefit from the high molecular selectivity of a MIR measurement, the high contrast of the scanning process and the high spatial resolution of another imaging process (UV, VIS, fluorescence, etc.) and sometimes incorporate additional information from these wavelength ranges.

Es wird durch die Erfindung insbesondere die Möglichkeit geschaffen, einem IR-Bild ein oder mehrere Bilder aus anderen Wellenlängen, insbesondere sehr schnell und präzise, zu überlagern. Günstigerweise kann die Abtast-Ortsauflösung des Primär-Systems, z.B. des IR-Scanners, höher gewählt sein als 20 µm, z.B. 0,3 µm. Hierdurch kann für das IR-Bild ein Oversampling erreicht werden, wodurch wiederum mit Hilfe der Zusatzinformation aus dem Sekundär-System, insbesondere anderen Wellenlängenbereichen, die Auflösung des Primär-Systems, z.B. die Auflösung des IR-Bildes, hochgerechnet werden kann. Dazu können bei Bedarf verschiedene mathematische Methoden zum Einsatz kommen, z.B. Entfaltung, supervised oder unsupervised KI-Methoden, oder dergleichen.The invention in particular creates the possibility of superimposing one or more images from other wavelengths on an IR image, in particular very quickly and precisely. The scanning spatial resolution of the primary system, e.g. the IR scanner, can advantageously be selected to be higher than 20 µm, e.g. 0.3 µm. This makes it possible to achieve oversampling for the IR image, which in turn can be used to extrapolate the resolution of the primary system, e.g. the resolution of the IR image, using the additional information from the secondary system, in particular other wavelength ranges. Various mathematical methods can be used for this if necessary, e.g. deconvolution, supervised or unsupervised AI methods, or the like.

Vorteilhaft ist auch das Erlangen von zusätzlichen spektralen Informationen über die Probe 400 bzw. die Probenoberfläche. Dies wirkt sich besonders positiv auf Scans mit geringerem Auflösungs- oder Informationsgehalt im mittelinfraroten Wellenlängenbereich aus. Hierbei bietet sich besonders eine Ausführungsform mit breitbandigen Lichtquellen und entsprechend geeigneter Optik auf der Anregungsseite an.Another advantage is the ability to obtain additional spectral information about the sample 400 or the sample surface. This has a particularly positive effect on scans with lower resolution or information content in the mid-infrared wavelength range. A design with broadband light sources and appropriate optics on the excitation side is particularly suitable for this.

Wie bereits beschrieben kommt insbesondere ein bewegliches Spiegelsystem, insbesondere ein beweglicher Abtastkopf, zum Einsatz, mit welchem das Anregungslicht auf der Probe ausgelenkt wird. Das daraus resultierende Messsignal kann je nach Ausführungsform wieder über dasselbe System detektierbar sein. Ein oder mehrere Linsensysteme können zur Fokussierung des Lichtes auf der Probe dienen oder beitragen, wobei die Linsensysteme auf dieser Seite ggf. beweglich gestaltet sein können, um eine Fokusnachführung zu ermöglichen. Auf der Detektionsseite können sich für die jeweiligen Wellenlängenbereiche jeweils eigene dispersive Elemente mit Detektorarrays befinden. Auf diese Weise kann gleichzeitig oder nacheinander in unterschiedlichen spektralen Bereichen die Remission gemessen werden.As already described, a movable mirror system, in particular a movable scanning head, is used, with which the excitation light is deflected on the sample. Depending on the design, the resulting measurement signal can be detected again using the same system. One or more lens systems can serve or contribute to focusing the light on the sample, whereby the lens systems on this side can be designed to be movable if necessary in order to enable focus tracking. On the detection side, there can be separate dispersive elements with detector arrays for each wavelength range. In this way, the remission can be measured simultaneously or sequentially in different spectral ranges.

Durch Breitbandigkeit der Lichtquelle kann auf der Detektionsseite eine Gleichzeitigkeit eintreffender Lichtsignale erzielt werden. Über ein Gitter, Prisma oder ein anderes geeignetes dispersives Element können diese Lichtsignale in unterschiedliche Winkel abgelenkt werden und gleichzeitig auf eine beliebige Anzahl von Detektoren gebracht werden. Besonders günstig kann dies sein, wenn z.B. eine Vorabanalyse von bekannten Eigenschaftsprofilen in diesen Wellenlängenbereichen getätigt wird. Als Beispiel kann die Feuchteverteilung einer Oberfläche genannt werden. Die Feuchte in einer Probe, kann eine Absorption im Bereich des infraroten Spektrums bei selektiven Wellenlängen zur Folge haben. Gleichzeitig kann die Feuchte eine etwaige Untersuchung von Oberflächen durch Mittelinfrarotscanning beeinträchtigen oder stören. Hierbei kann es zu Absorptionsüberlagungen der Wasserbande und der eigentlich relevanten Molekülschwingung kommen, was zu einem Signalverlust führen kann. Daher kann es vorteilhaft sein, gleichzeitig andere nicht überlagerte Absorptionsbereiche messtechnisch zu betrachten.The broadband nature of the light source means that light signals arriving at the detection end can be achieved simultaneously. Using a grating, prism or other suitable dispersive element, these light signals can be deflected at different angles and brought to any number of detectors at the same time. This can be particularly advantageous if, for example, a preliminary analysis of known property profiles in these wavelength ranges is carried out. One example is the moisture distribution of a surface. The moisture in a sample can result in absorption in the infrared spectrum at selective wavelengths. At the same time, the moisture can impair or disrupt any examination of surfaces using mid-infrared scanning. This can lead to absorption overlaps between the water band and the actually relevant molecular vibration, which can lead to a loss of signal. It can therefore be advantageous to simultaneously measure other non-overlapping absorption ranges.

Bei Feuchte kann auch dazu kommen, dass diese (auch wenn sie nicht selbst zur Absorption beiträgt, etwa weil die gewählte Mittelinfrarotwellenlänge ggf. nicht im Absorptionsbereich von Wasser liegt) zu einem Brechungsindex-Matching der verschiedenen Aggregatzustände einer Oberfläche führt. Dies kann zu Veränderungen der Reflektivität, auch ohne eigentliche spektrale Absorption durch das Wasser, führen. Der Vorgang kann z.B. erkennbar sein, wenn ein Gewebe mit Wasser benetzt wird. Es kann dann dunkler erscheinen, weil die Oberflächen-Reflektivität sich ändert. Wenn neben MIR-Wellenlängen andere Wellenlängen additiv zum Einsatz kommen kann dies in vorteilhafter Weise helfen, solche Effekte zu erkennen und von spektraler Absorption unterscheiden zu können.Humidity can also lead to a refractive index matching of the different aggregate states of a surface (even if it does not itself contribute to absorption, for example because the selected mid-infrared wavelength may not be in the absorption range of water). This can lead to changes in reflectivity, even without actual spectral absorption by the water. The process can be visible, for example, when a fabric is wetted with water. It can then appear darker because the surface reflectivity changes. If other wavelengths are used in addition to MIR wavelengths, this can advantageously help to recognize such effects and to distinguish them from spectral absorption.

Speziell für die Anwendung auf dünne Gewebeschnitte kann sich der Feuchteanteil so auswirken, das Messergebnisse einen geringen Kontrast aufweisen und damit bedeutende Gewebestrukturen nicht differenzierbar sind. Solche störenden Effekte können annähernd in jedem spektralen Bereich auftreten. Mit der vorliegenden Erfindung wird diese Problematik, insbesondere durch den Einsatz anderer gegebenenfalls mehrerer Wellenlängenbereiche, umgangen.Especially for use on thin tissue sections, the moisture content can have such an effect that measurement results have a low contrast and thus important tissue structures cannot be differentiated. Such disturbing effects can occur in almost any spectral range. The present invention circumvents this problem, in particular by using other, possibly several, wavelength ranges.

Hervorzuheben ist insbesondere die Gleichzeitigkeit der Messung oder zeitnahe Messung des Primär-Systems, insbesondere im Mittelinfraroten, mit dem Sekundär-System, insbesondere mit zusätzlichen Wellenlängen z.B. im Bereich der Fluoreszenz, UV-VIS und/oder Nahinfrarot. Für eine Referenzermittlung kann es wünschenswert sein, geeignete Wellenlängen vorab auszuwählen, welche überwiegend aus nicht absorbierenden Wellenlängen bestehen. Es sind aber auch absorbierende Wellenlängen in geeigneter Kombination denkbar. Es kann auch günstig sein, mehr als zwei Wellenlängen auszuwählen, wie beispielsweise eine nicht absorbierende, eine schwach absorbierende, eine mäßig stark absorbierende und eine stark absorbierende Wellenlänge. Durch Ermittlung der Referenz kann die Berechnung der Absorption ermöglicht werden. Ein weiterer Vorteil ist damit die Unabhängigkeit gegenüber dem Grundrauschen, der Probenbeschaffenheit und Probenuntergrund. Insbesondere kann die Vermessung von unbekannten Proben bei gleichzeitiger Datenerfassung, Datenverrechnung und gleichzeitigem Datenbankabgleich ermöglicht werden. Damit kann insbesondere ein erheblicher Arbeitsaufwand in der praktischen Probenanalyse eingespart werden.Of particular note is the simultaneous measurement or timely measurement of the primary system, particularly in the mid-infrared, with the secondary system, particularly with additional wavelengths, e.g. in the fluorescence, UV-VIS and/or near-infrared range. For a reference determination, it may be desirable to select suitable wavelengths in advance, which consist predominantly of non-absorbing wavelengths. However, absorbing wavelengths in a suitable combination are also conceivable. It may also be advantageous to select more than two wavelengths, such as a non-absorbing, a weakly absorbing, a moderately strongly absorbing and a strongly absorbing wavelength. By determining the reference, the absorption can be calculated. A further advantage is the independence from the background noise, the sample nature and the sample background. In particular, the measurement of unknown samples can be made possible with simultaneous data acquisition, data calculation and simultaneous database comparison. This can save a considerable amount of work in practical sample analysis.

Durch Messung im Mittelinfraroten sowie einer Wellenlänge oder Wellenlängenbereichen außerhalb des Mittelinfraroten können insbesondere Oberflächenstrukturen, Extinktionsverhalten, Brechungsindexänderungen und generelle Änderungen vielfältiger Art registriert werden und zeitgleich mit einem Mittelinfrarotbild zur Verfügung gestellt werden. Auch ist die Integration und Durchführung von Fluoreszenz- und/oder Ramanscanning möglich.By measuring in the mid-infrared and a wavelength or wavelength range outside the mid-infrared, surface structures, extinction behavior, refractive index changes and general changes of various kinds can be recorded and made available simultaneously with a mid-infrared image. The integration and implementation of fluorescence and/or Raman scanning is also possible.

Wie beschrieben kommen als breitbandige Lichtquellen z.B. Halogenlampen und Kurzbogenlampen in Betracht. Auch eine Kombination von einer oder mehreren lichtemittierenden Dioden (LED) ist möglich. Zusätzlich kann der Einsatz von geeigneten monochromatischen Lichtquellen, wie Lasern, erfolgen. Vorteilhaft kann sein, dass Laser im Bereich UV und VIS, insbesondere VIS, mitunter preiswerter sind als Mittelinfrarotlaser. Durch geschickte Kombination von breitbandiger und monochromatischer Lichtquelle lassen sich auch Referenzmessungen außerhalb des Mittelinfrarotbereichs tätigen, was eine deutliche Kostenreduzierung ermöglicht.As described, broadband light sources include halogen lamps and short-arc lamps. A combination of one or more light-emitting diodes (LEDs) is also possible. In addition, suitable monochromatic light sources such as lasers can be used. It can be advantageous that lasers in the UV and VIS range, especially VIS, are sometimes cheaper than mid-infrared lasers. By cleverly combining broadband and monochromatic light sources, reference measurements can also be made outside the mid-infrared range, which enables a significant reduction in costs.

In einer Ausführungsform kann die Lichtquelle gepulst ausgebildet sein oder betrieben werden. Mit LEDs oder Lasern sind Pulse im Bereich von Mikro- oder Nanosekunden erreichbar. Hier kann sich der Vorteil ergeben, dass das gepulste Licht trotz einer schnellen Bewegung des Spiegelsystems eine stehende Probe oder quasi stehende Probe sieht. Damit kann die Probe sowohl ruhend oder in Bewegung gescannt werden. Dies ermöglicht es, neben einem einfachen Detektor auch einen Detektor-Array (CCD-Chip) zu verwenden und bildhafte Informationen der Umgebung zu erhalten. Gepulstes Licht, welches parallel zu dem Mittelinfrarotlicht zum Einsatz kommt, kann zusätzlich die Infrarotinformation um die Oberflächeninformation ergänzen. Dies kann vorteilhaft zu einer Kontraststeigerung der untersuchten Probe führen, wodurch Oberflächen besser erkennbar werden. Durch einen sog. Pre-Scan kann die Topographie sowie die Messbarkeit der Probe evaluiert werden. Die Topographie kann für eine Nachführung der Fokusebene vor oder während des Scanvorgangs verwendet.In one embodiment, the light source can be designed or operated in a pulsed manner. With LEDs or lasers, pulses in the range of micro- or nanoseconds can be achieved. This can have the advantage that the pulsed light sees a stationary sample or a quasi-stationary sample despite rapid movement of the mirror system. This means that the sample can be scanned both at rest and in motion. This makes it possible to use a detector array (CCD chip) in addition to a simple detector and to obtain visual information about the environment. Pulsed light, which is used in parallel with the mid-infrared light, can also supplement the infrared information with surface information. This can advantageously lead to an increase in the contrast of the sample being examined, making surfaces easier to recognize. The topography and measurability of the sample can be evaluated using a so-called pre-scan. The topography can be used to track the focal plane before or during the scanning process.

Anwendungsbereiche finden sich in vielfältigen Bereichen, z.B. im Bereich der Medizin, der Metalluntersuchung, der Halbleiteruntersuchung, der Kontrolle jedweder Oberflächen wie lackierte Flächen, Platinen, Automobile, Glasscheiben, besonders auch der Untersuchung von potenziell verkeimten Oberflächen, der Kontrolle von Konditionierungen, Beschichtungen, z.B. auf Gläsern und Metalloberflächen der Forensik und vielem mehr.Applications can be found in a wide range of areas, e.g. in the field of medicine, metal testing, semiconductor testing, the inspection of all types of surfaces such as painted surfaces, circuit boards, automobiles, glass panes, especially the inspection of potentially contaminated surfaces, the inspection of conditioning, coatings, e.g. on glass and metal surfaces, forensics and much more.

Durch den Informationsgehalt aus dem Mittelinfrarotbereich lässt sich insbesondere eine chemische Segmentierung einer Probe durchführen. Diese kann insbesondere zur Eingrenzung relevanter Probenbestandteile dienen oder beitragen. Eine zusätzliche Einkopplung weiterer Modalitäten in anderen Wellenlängenbereichen lässt dann wiederum weitere und detailreichere Analysen über beispielsweise Fluoreszenz zu. Auch der invertierte Fall kann hierbei genutzt werden. Durch die Kombination der Modi kann eine extrem schnelle Erfassung und Analyse einer Probe ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine Reduzierung von nicht-relevanten Daten (im Vergleich zur FT-IR Bildgebung oder eines Mikroskop-Scannings) erzielbar sein, wodurch sich Vorteile gegenüber bestehenden Systemen ergeben. Hierbei kann auch vorteilhaft sein, wenn die Proben größer als das Bildfeld eines herkömmlichen Mikroskops sind (z.B. 1 cm²). Ein Vorteil sind insbesondere die Verbindung des chemischen Informationsgehaltes mehrerer optischer Effekte (MIR, Fluoreszenz, etc.) und/oder auch eine, insbesondere KIbasierte, Auflösungshochrechnung, wodurch eine erhöhte Bildauflösung erzielbar ist. Damit wird es ermöglicht, Bildfelder die größer als herkömmliche Mikroskope sind extrem schnell zu segmentieren und relevante Bereiche mit gleicher Auflösung von herkömmlichen Mikroskopen auszustatten, welche im mittelinfraroten Bereich so nicht erreichbar wären.The information content from the mid-infrared range can be used to carry out a chemical segmentation of a sample. This can serve or contribute to the limitation of relevant sample components. An additional coupling of other modalities in other wavelength ranges then allows further and more detailed analyses, for example via fluorescence. The inverted case can also be used here. The combination of the modes can enable extremely fast acquisition and analysis of a sample. In particular, a reduction in non-relevant data (compared to FT-IR imaging or microscope scanning) can be achieved, which results in advantages over existing systems. It can also be advantageous if the samples are larger than the field of view of a conventional microscope (e.g. 1 cm ² ). One advantage is in particular the combination of the chemical information content of several optical effects (MIR, fluorescence, etc.) and/or a resolution extrapolation, especially based on AI, which enables an increased image resolution can be achieved. This makes it possible to segment image fields that are larger than conventional microscopes extremely quickly and to equip relevant areas with the same resolution as conventional microscopes, which would not be possible in the mid-infrared range.

Die Erfindung kann insbesondere die Vorteile von MIR-Scanning sowie einer bildhaften Remission nutzen. Die Messeinheit kann dabei wie beschrieben insbesondere zwei optische Wegen umfassen, zum einem für MIR-Scanning, zum anderen für eine Bildgebung, die in einem oder mehreren Frequenzbereichen Bilder aufnehmen kann (z.B. UV-VIS, NIR, MIR, Terahertz). Die zur Analyse ausgewerteten Messeffekte sind hierbei beispielweise Extinktion und Fluoreszenz, durch welche unterschiedliche Interaktionen zwischen dem Messobjekt und die auf ihm einfallende (einwirkende) Photonen (elektromagnetische Welle) beschrieben werden.The invention can particularly utilize the advantages of MIR scanning and image remission. As described, the measuring unit can in particular comprise two optical paths, one for MIR scanning and the other for imaging that can capture images in one or more frequency ranges (e.g. UV-VIS, NIR, MIR, terahertz). The measurement effects evaluated for analysis are, for example, extinction and fluorescence, which describe different interactions between the measurement object and the photons (electromagnetic waves) incident on it (acting on it).

Der Begriff Extinktion kann in diesem Zusammenhang verwendet werden, um die Streu- und Absorptionsereignisse bei der Interaktion der Protonen mit Materie, dem Prüfling, zu analysieren. Eine elektrische Ladung im Hindernis kann durch das elektrische Feld des eintreffenden Lichtstrahles in eine oszillierende Bewegung versetzt werden, wodurch es zu einer beschleunigten Abstrahlung der elektromagnetischen Energie in alle Richtungen kommen kann. Dieser Vorgang aus Anregung und Abstrahlung kann auch als Streuung am Partikel bezeichnet werden. Zusätzlich kann es neben der Wiederabstrahlung der elektromagnetischen Energie dazu kommen, dass die angeregte Grundladung einen Teil der eingestrahlten elektromagnetischen Energie in eine andere Energieform umwandelt. Dieser Vorgang wird auch Absorption genannt. Der Begriff Fluoreszenz kann in diesem Zusammenhang verwendet werden, wenn der emittierte Photonenfluss, der von der Materie ausgeht, zunimmt. Dabei können die einfallenden Photonen Elektronen auf einen höheren angeregten Zustand heben. Beim Zurückfallen in ihren Grundzustand kann dann ein Teil dieser Energie in Form von niedriger frequentiertem Licht abgestrahlt werden, wobei ein weiterer Anteil in der Vibrationsanregung der Moleküle verbleibt.The term extinction can be used in this context to analyze the scattering and absorption events when protons interact with matter, the test object. An electrical charge in the obstacle can be set into an oscillating motion by the electric field of the incoming light beam, which can lead to an accelerated radiation of electromagnetic energy in all directions. This process of excitation and radiation can also be referred to as scattering on the particle. In addition to the re-radiation of the electromagnetic energy, the excited basic charge can also convert part of the incident electromagnetic energy into another form of energy. This process is also called absorption. The term fluorescence can be used in this context when the emitted photon flux emanating from the matter increases. The incoming photons can raise electrons to a higher excited state. When they fall back to their ground state, part of this energy can then be radiated in the form of low-frequency light, while another part remains in the vibrational excitation of the molecules.

Nachfolgend sollen nochmals einige Aspekte verschiedener Analyseverfahren zusammengefasst werden.In the following, some aspects of different analysis methods will be summarized again.

Eine Extinktionsbildanalyse kann eine oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Anregung durch Laser, der punkt- oder linienförmig fokussiert wird, Anregung durch LEDs, Anregung durch breitbandige Lichtquellen, Auswahl der Detektion abgestimmt auf Spektralbereich, Auswahl geeigneter Anregungsoptik (Strahlteiler zur konfokalen Überführung; Linsen zur Strahlformung/Fokussierung), Auswahl geeigneter Filter, Detektion durch Kamera, Detektion durch Einzeldiodendetektoren, Detektion und Anregung in zwei Pfaden oder auch konfokal, Auswahl geeigneter Empfangsoptik (Strahlteiler zur konfokalen Überführung; Linsen zur Strahlformung/Fokussierung und Abbildung auf Detektor), Abbildung durch ein Mikroskopobjektiv oder auch durch abgestimmte Optik.An extinction image analysis can include one or more of the following features: excitation by laser that is focused point- or line-shaped, excitation by LEDs, excitation by broadband light sources, selection of detection coordinated to spectral range, selection of suitable excitation optics (beam splitter for confocal transfer; lenses for beam shaping/focusing), selection of suitable filters, detection by camera, detection by single diode detectors, detection and excitation in two paths or also confocal, selection of suitable receiving optics (beam splitter for confocal transfer; lenses for beam shaping/focusing and imaging on detector), imaging through a microscope objective or also through coordinated optics.

Eine Erfassung von Proben im visuellen Wellenlängenbereich kann Aufschluss geben über die Probenbeschaffenheit. Durch geringe Belichtungszeiten, die in diesem Wellenlängenbereich unter relativ geringer Beleuchtungsstärke, erreicht werden können, lassen sich visuelle Bildinformationen ideal mit dem MIR-Scanning verknüpfen.Capturing samples in the visual wavelength range can provide information about the sample's properties. The short exposure times that can be achieved in this wavelength range under relatively low illumination levels mean that visual image information can be ideally combined with MIR scanning.

Eine Nutzung von MIR-Kamerasystemen, kann adaptiv als eigener Messpfad in ausgewählten Wellenlängenbereichen fungieren. Eine Anregung kann hierbei breitbandig in ggf. Kombination mit vorgeschalteten Filtern erfolgen.Using MIR camera systems can function adaptively as a separate measurement path in selected wavelength ranges. Excitation can be broadband in combination with upstream filters if necessary.

In Bezug auf UV-Analyse kann auf die nachfolgenden Ausführungen zur Fluoreszenzbildgebung verwiesen werden.Regarding UV analysis, reference can be made to the following discussion on fluorescence imaging.

Eine Fluoreszenz-Untersuchung kann auf einer räumlichen und/oder zeitlichen Unterscheidung basieren, die innerhalb der Probe oder im Vergleich zu anderen Proben getroffen wird. Deshalb kann die Wahl eines bildgebenden Verfahrens oft wünschenswert sein. Die Qualität der Messergebnisse kann insbesondere vom optischen Aufbau abhängen. Der Aufbau eines Fluoreszenzsystems umfasst eine Anregungs- und eine Empfangsseite. Oft können diese konfokal in einen optischen Gang überführt werden. Die Überführung in einen optischen Gang kann dabei durch einen Strahlteiler realisiert sein. Die Anregungsseite kann durch eine Lichtquelle, sowie die Art und Weise der Detektion bestimmt sein. Kamerabasierte Systeme können zum Einsatz kommen, um eine Anregung der gesamten Probe zu erzielen, während detektorbasierte Systeme (Mit einem Einzelphotonendetektor als Basis) eine Anregung durch einen fokussierten Lichtstrahl mit geringem Durchmesser (z.B. wenige µm) im Brennpunkt bewirken können.A fluorescence examination can be based on a spatial and/or temporal distinction made within the sample or in comparison to other samples. Therefore, the choice of an imaging method can often be desirable. The quality of the measurement results can depend in particular on the optical structure. The structure of a fluorescence system comprises an excitation side and a reception side. These can often be converted confocally into an optical path. The conversion into an optical path can be achieved by a beam splitter. The excitation side can be determined by a light source and the type of detection. Camera-based systems can be used to achieve excitation of the entire sample, while detector-based systems (with a single-photon detector as a basis) can cause excitation by a focused light beam with a small diameter (e.g. a few µm) at the focal point.

Im Fall, dass ein Bild der ganzen Probe erlangt werden soll, kann bei Letzterem der Lichtstrahl über der Probe oder die Probe unter dem Lichtstrahl verfahren werden, wobei auch eine Kombination möglich ist. Dies kann z.B. durch einen verfahrbaren Probentisch ermöglicht werden und/oder durch eine Spiegeleinheit (Galvo), die den Strahl auslenken kann. Der Anregungspfad stellt zum Auslösen des gewünschten Fluoreszenzeffektes vorzugsweise im Bereich des Absorptionsspektrums der Probe bereit. Hierfür kann z.B. möglichst monochromatisches Licht verwendet werden.In the case of an image of the entire sample, the light beam can be moved above the sample or the sample can be moved below the light beam, although a combination is also possible. This can be made possible, for example, by a movable sample table and/or by a mirror unit (galvo) that can deflect the beam. The excitation path is preferably in the range of the absorption spectrum to trigger the desired fluorescence effect. of the sample. For this purpose, monochromatic light can be used.

Die Realisierung der Anregungsseite kann somit je nach Applikation durch Lasermodule, LEDs oder durch breitbandige Lichtquellen, die ggf. einen Filter passieren, welcher zum Durchlass der entsprechend gewünschten Wellenlänge eingerichtet ist. Im Nachgang kann eine Optik aus Linsen dafür sorgen, dass ein entsprechend kleiner Fokuspunkt (detektorbasiert) oder eine komplette Ausleuchtung der Probe (kamerabasiert) stattfindet. Ein von der Probe ausgehendes Fluoreszenzsignal kann je nach Ausführungsform in den Detektionspfad überführt und durch entsprechende Optik das Licht geeignet in einem Detektor bzw. einer Kamera abgebildet werden. Bevor das Fluoreszenzsignal auf die Kamera oder den Detektor trifft, kann das Signal einen Filter passieren, welcher dazu eingerichtet ist, Licht im Bereich des Emissionsspektrums durchzulassen. Damit kann insbesondere verhindert werden, dass Fremdlicht an den Detektor gelangt und/oder dass lediglich das gewünschte Fluoreszenzsignal detektiert wird. Um Messstörungen durch fremde Lichtquellen zu vermeiden, kann eine Verdunklung des Systems gegen externe Lichtquellen und Umgebungslicht erfolgen.Depending on the application, the excitation side can be realized using laser modules, LEDs or broadband light sources, which may pass through a filter that is set up to allow the desired wavelength to pass through. Afterwards, an optic made of lenses can ensure that a correspondingly small focus point (detector-based) or complete illumination of the sample (camera-based) takes place. Depending on the design, a fluorescence signal emanating from the sample can be transferred to the detection path and the light can be suitably imaged in a detector or camera using appropriate optics. Before the fluorescence signal hits the camera or detector, the signal can pass through a filter that is set up to allow light in the range of the emission spectrum to pass through. This can in particular prevent extraneous light from reaching the detector and/or only the desired fluorescence signal from being detected. In order to avoid measurement interference caused by extraneous light sources, the system can be darkened against external light sources and ambient light.

Durch Anregung einer Probe mit definierten Wellenlängen lassen sich insbesondere Stoffe und/oder Marker so anregen, dass diese fluoreszieren. Daraus resultierende Fluoreszenz ist insbesondere stoffabhängig und kann Rückschluss auf bestimmt Substanzen in der Probe (z.B. NADH, Flavine, etc.) und damit auch auf Strukturen ermöglichen, welche durch ein MIR-Scanning nicht wiedergeben können. Mit einer Fluoreszenzbildgebung können insbesondere hochauflösende Bild- und Informationsdichten erreicht werden, welche in Kombination mit einem MIR-Lichtpfad auf größere Proben (z.B. größer 1 cm²) angewandt werden können.By exciting a sample with defined wavelengths, substances and/or markers in particular can be excited so that they fluoresce. The resulting fluorescence is particularly substance-dependent and can allow conclusions to be drawn about certain substances in the sample (e.g. NADH, flavins, etc.) and thus also about structures that cannot be reproduced by MIR scanning. Fluorescence imaging can be used to achieve high-resolution image and information densities, which can be applied to larger samples (e.g. larger than 1 cm ² ) in combination with an MIR light path.

Bei Raman-Analysen kann eine Detektion insbesondere über CPMs oder über eine Kamera erfolgen. Eine Anregung kann insbesondere über einen Laser, welcher z.B. punkt- oder linienförmig fokussiert wird, erfolgen. CPMs können z.B. auch durch extrem hochempfindliche Spektrometer-Kassetten realisiert werden, welche insbesondere mit einer geeigneten Filteranordnung auf einen definierten spektralen Bereich begrenzt werden kann (Detektion von ausgewählten Banden).In Raman analyses, detection can be carried out using CPMs or a camera. Excitation can be carried out using a laser, which is focused in a point or line shape, for example. CPMs can also be implemented using extremely sensitive spectrometer cassettes, which can be limited to a defined spectral range (detection of selected bands) using a suitable filter arrangement.

Nachfolgend soll beispielhaft auf eine Auflösungserhöhung mit Hilfe von Software eingegangen werden.The following is an example of increasing the resolution using software.

Eine Auflösungserhöhung kann insbesondere über Algorithmen realisiert werden, die z.B. sogenannte Scaling- und/oder Encoding-Bausteine umfassen. Damit können geringere Auflösungen (z.B. 50 µm Bildauflösung) auf feinere Bildauflösungen umgerechnet werden (z.B. auf 5 µm). Hierfür können Bildinformationen zweier oder mehrerer Messmoden verwendet werden, wobei nach einer Verrechnung höher auflösende Bildinformationen erzielbar sind, welche in manchen Fällen allein durch Einsatz von Hardware nicht realisierbar sind.An increase in resolution can be achieved in particular using algorithms that include, for example, so-called scaling and/or encoding components. This allows lower resolutions (e.g. 50 µm image resolution) to be converted to finer image resolutions (e.g. 5 µm). Image information from two or more measurement modes can be used for this purpose, whereby higher-resolution image information can be achieved after calculation, which in some cases cannot be achieved using hardware alone.

Claims (20)

Vorrichtung zur Probenanalyse umfassend: ein Primär-Strahlenquellensystem (100) mit zumindest einer Primär-Strahlenquelle (110), welche dazu eingerichtet ist, einen zu einer Probe (400) einlaufenden Primär-Strahl (112) abzugeben, wobei der einlaufende Primär-Strahl (112) ein breitbandiges Primär-Spektrum aufweist, welches zumindest anteilig in einem Wellenlängenbereich von 2000 nm bis 20 µm liegt, und einen Primär-Detektor (150), welcher dazu eingerichtet ist, einen infolge des einlaufenden Primär-Strahls (112) von der Probe (400) rücklaufenden Primär-Strahl (114) zu empfangen, und ein Sekundär-Strahlenquellensystem (200) mit zumindest einer Sekundär-Strahlenquelle (210), welche dazu eingerichtet ist, einen zu der Probe (440) einlaufenden Sekundär-Strahl (212) abzugeben, wobei der Sekundär-Strahl (212) zumindest eine Sekundär-Wellenlänge aufweist, welche innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 100 nm bis 2500 nm liegt, vorzugsweise von 100 nm bis 1900 nm liegt, und einen Sekundär-Detektor (250), welcher dazu eingerichtet ist, einen infolge des einlaufenden Sekundär-Strahls (212) von der Probe rücklaufenden Sekundär-Strahl (214) zu empfangen, und einen beweglichen Abtastkopf (300), welcher dazu eingerichtet ist, sowohl den einlaufenden und/oder rücklaufenden Primär-Strahl (112, 114) als auch den einlaufenden und/oder rücklaufenden Sekundär-Strahl (212, 214) zu empfangen und zeitlich gesteuert umzulenken, um die Probe (400) schrittweise sowohl mithilfe des Primärspektrums als auch mithilfe der Sekundärwellenlänge zu analysieren.Device for sample analysis comprising: a primary radiation source system (100) with at least one primary radiation source (110) which is designed to emit a primary beam (112) entering a sample (400), wherein the incoming primary beam (112) has a broadband primary spectrum which is at least partially in a wavelength range of 2000 nm to 20 µm, and a primary detector (150) which is designed to receive a primary beam (114) returning from the sample (400) as a result of the incoming primary beam (112), and a secondary radiation source system (200) with at least one secondary radiation source (210) which is designed to emit a secondary beam (212) entering the sample (440), wherein the secondary beam (212) has at least one secondary wavelength which is within a Wavelength range from 100 nm to 2500 nm, preferably from 100 nm to 1900 nm, and a secondary detector (250) which is designed to receive a secondary beam (214) returning from the sample as a result of the incoming secondary beam (212), and a movable scanning head (300) which is designed to receive both the incoming and/or returning primary beam (112, 114) and the incoming and/or returning secondary beam (212, 214) and to redirect them in a time-controlled manner in order to analyze the sample (400) step by step using both the primary spectrum and the secondary wavelength. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß dem vorstehenden Anspruch, ferner umfassend: einen Strahlteiler (370), welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden und/oder rücklaufenden Primär-Strahl (112, 114) einerseits und den einlaufenden und/oder rücklaufenden Sekundär-Strahl (212, 214) andererseits miteinander zusammenzuführen und/oder voneinander zu trennen, wobei der Strahlteiler (370) beispielsweise dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Primär-Strahl (112) und den einlaufenden Sekundär-Strahl (212) aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen, insbesondere aus Richtung der beiden Strahlenquellensysteme (100, 200), und in dieselbe Richtung weiterzugeben, insbesondere in Richtung des Abtastkopfes (300), wobei der Strahlteiler (370) beispielsweise dazu eingerichtet ist, den rücklaufenden Primär-Strahl (114) und den rücklaufenden Sekundär-Strahl (214) aus derselben Richtung zu empfangen, insbesondere aus Richtung des Abtastkopfes (300), und in unterschiedliche Richtungen weiterzugeben, insbesondere in Richtung der beiden Detektoren (150, 250), wobei der Strahlteiler (370) vorzugsweise als dichroitischer Spiegel ausgebildet ist.Device for sample analysis according to the preceding claim, further comprising: a beam splitter (370) which is designed to combine and/or separate the incoming and/or returning primary beam (112, 114) on the one hand and the incoming and/or returning secondary beam (212, 214) on the other hand, wherein the beam splitter (370) is designed, for example, to receive the incoming primary beam (112) and the incoming secondary beam (212) from different directions, in particular from the direction of the two radiation sources systems (100, 200), and to pass them on in the same direction, in particular in the direction of the scanning head (300), wherein the beam splitter (370) is designed, for example, to receive the returning primary beam (114) and the returning secondary beam (214) from the same direction, in particular from the direction of the scanning head (300), and to pass them on in different directions, in particular in the direction of the two detectors (150, 250), wherein the beam splitter (370) is preferably designed as a dichroic mirror. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest einen der nachfolgenden Strahl-Aufweiter: einen Primär-Strahl-Aufweiter (180, 190), welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Primär-Strahl (112) aufzuweiten, wobei der Primär-Strahl-Aufweiter insbesondere im Strahlengang zwischen dem Primär-Strahlenquellensystem (100) und dem beweglichen Abtastkopf (300) und/oder dem Strahlteiler (370) angeordnet ist, wobei der Primär-Strahl-Aufweiter (180, 190) vorzugsweise eine erste Linse (180) und eine zweite Linse (190) umfasst, wobei die erste Linse (180) und/oder die zweite Linse (190) vorzugsweise beweglich ausgebildet sind, einen Sekundär-Strahl-Aufweiter (280, 290), welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Sekundär-Strahl (212) aufzuweiten, wobei der Sekundär-Strahl-Aufweiter insbesondere im Strahlengang zwischen dem Sekundär-Strahlenquellensystem (200) und dem beweglichen Abtastkopf (300) und/oder dem Strahlteiler (370) angeordnet ist, wobei der Sekundär-Strahl-Aufweiter (280, 290) vorzugsweise eine erste Linse (280) und eine zweite Linse (290) umfasst, wobei die erste Linse (280) und/oder die zweite Linse (290) vorzugsweise beweglich ausgebildet sind.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, further comprising at least one of the following beam expanders: a primary beam expander (180, 190) which is designed to expand the incoming primary beam (112), wherein the primary beam expander is arranged in particular in the beam path between the primary beam source system (100) and the movable scanning head (300) and/or the beam splitter (370), wherein the primary beam expander (180, 190) preferably comprises a first lens (180) and a second lens (190), wherein the first lens (180) and/or the second lens (190) are preferably designed to be movable, a secondary beam expander (280, 290) which is designed to expand the incoming secondary beam (212), wherein the secondary beam expander is arranged in particular in the beam path between the secondary beam source system (200) and the movable scanning head (300) and/or the beam splitter (370), wherein the secondary beam expander (280, 290) preferably comprises a first lens (280) and a second lens (290), wherein the first lens (280) and/or the second lens (290) are preferably designed to be movable. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Fokussieroptik (380) zur Fokussierung des einlaufenden Primär-Strahls (112) und/oder des einlaufenden Sekundär-Strahls (212), insbesondere, um den einlaufenden Primär-Strahl (112) und/oder den einlaufenden Sekundär-Strahl (212) nachzuformen und/oder die jeweilige Fokusebene zu beeinflussen, wobei die Fokussieroptik (380) insbesondere im Strahlengang zwischen dem beweglichen Abtastkopf (300) und der Probe (400) angeordnet ist, wobei die Fokussieroptik (380) beispielsweise eine, insbesondere bewegliche, Linse umfasst, insbesondere eine telezentrische F-Thetalinse oder Scanlinse, oder einen gewölbten Spiegel umfasst.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, further comprising: a focusing optics (380) for focusing the incoming primary beam (112) and/or the incoming secondary beam (212), in particular in order to reshape the incoming primary beam (112) and/or the incoming secondary beam (212) and/or to influence the respective focal plane, wherein the focusing optics (380) are arranged in particular in the beam path between the movable scanning head (300) and the sample (400), wherein the focusing optics (380) comprise, for example, a lens, in particular a movable lens, in particular a telecentric F-theta lens or scan lens, or a curved mirror. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Abtastkopf (300), dazu eingerichtet ist, sowohl den einlaufenden Primär-Strahl (112) als auch den rücklaufenden Primär-Strahl (114) zu empfangen und jeweils umzulenken, und wobei die Vorrichtung zur Probenanalyse vorzugsweise einen Strahlteiler (170) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Primär-Strahl (112) ohne Richtungsänderung durchzulassen und den rücklaufenden Primär-Strahl (114) in eine andere Richtung umzulenken oder umgekehrt, wobei der Strahlteiler (170) insbesondere als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet ist.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the movable scanning head (300) is designed to receive both the incoming primary beam (112) and the returning primary beam (114) and to redirect them, and wherein the device for sample analysis preferably comprises a beam splitter (170) which is designed to let the incoming primary beam (112) through without changing direction and to redirect the returning primary beam (114) in another direction or vice versa, wherein the beam splitter (170) is designed in particular as a partially transparent mirror. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Primär-Detektor (150) und/oder ein ergänzender Primär-Detektor (150b), derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Probe (400) rücklaufende Primär-Strahl (114) von dem Primär-Detektor (150) und/oder dem ergänzenden Primär-Detektor (150b) ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf (300) empfangen wird, und/oder wobei die Primär-Strahlenquelle (110) und/oder eine ergänzende Primär-Strahlenquelle (110b) derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Primär-Strahlenquelle (110) und/oder der ergänzenden Primär-Strahlenquelle (110b) abgegebene Primär-Strahl (112) ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf (300) zu der Probe (400) läuft.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the primary detector (150) and/or a supplementary primary detector (150b) is arranged in the beam path such that the primary beam (114) returning from the sample (400) is received by the primary detector (150) and/or the supplementary primary detector (150b) without deflection by the movable scanning head (300), and/or wherein the primary radiation source (110) and/or a supplementary primary radiation source (110b) is arranged in the beam path such that the primary beam (112) emitted by the primary radiation source (110) and/or the supplementary primary radiation source (110b) runs to the sample (400) without deflection by the movable scanning head (300). Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Primär-Strahlenquelle (110) durchstimmbar ausgebildet ist, derart, dass das breitbandige Primär-Spektrum variierbar ist, wobei das breitbandige Primär-Spektrum vorzugsweise zumindest über einen ersten Spektralbereich und über einen zweiten Spektralbereich einstellbar ist, wobei der erste und der zweite Spektralbereich voneinander beabstandet sind, insbesondere um zumindest 1 nm, insbesondere um zumindest 10 nm, und wobei der erste und zweite Spektralbereich bevorzugt jeweils innerhalb des Wellenlängenbereichs von 2000 nm bis 20 µm liegen, und/oder wobei das Primär-Strahlenquellensystem (100) neben der Primär-Strahlenquelle (110) zumindest eine weitere Primär-Strahlenquelle (120) umfasst, wobei vorzugsweise eine der Primär-Strahlenquellen (110, 120) zur Erzeugung eines Spektrums über einen ersten Spektralbereich ausgebildet ist und die andere zur Erzeugung eines Spektrums über eine zweiten Spektralbereich ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Spektralbereich bevorzugt voneinander beabstandet sind, insbesondere um zumindest 1 nm, insbesondere um zumindest 10 nm, und wobei der erste und zweite Spektralbereich bevorzugt jeweils innerhalb des Wellenlängenbereichs von 2000 nm bis 20 µm liegen, wobei das Primär-Strahlenquellensystem (100) vorzugsweise einen Strahlteiler (140) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die einlaufenden Primär-Strahlen (112, 122) aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen, und in dieselbe Richtung weiterzugeben, wobei das Primär-Strahlenquellensystem (100) vorzugsweise einen beweglichen, insbesondere fahrbaren oder rotierbaren, Spiegel (141) umfasst, welcher insbesondere dazu eingerichtet ist, die einlaufenden Primär-Strahlen (112, 122) an unterschiedlichen Positionen zu empfangen und in dieselbe Richtung weiterzugeben.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the primary radiation source (110) is designed to be tunable in such a way that the broadband primary spectrum is variable, wherein the broadband primary spectrum is preferably adjustable at least over a first spectral range and over a second spectral range, wherein the first and the second spectral range are spaced apart from one another, in particular by at least 1 nm, in particular by at least 10 nm, and wherein the first and the second spectral range are preferably each within the wavelength range from 2000 nm to 20 µm, and/or wherein the primary radiation source system (100) comprises at least one further primary radiation source (120) in addition to the primary radiation source (110), wherein preferably one of the primary radiation sources (110, 120) is designed to generate a spectrum over a first spectral range and the other is designed to generate a spectrum over a second spectral range, wherein the first and the second spectral range are spaced apart from one another, in particular by at least 1 nm, in particular by at least 10 nm, and wherein the first and the second spectral range are each preferably within the wavelength range from 2000 nm to 20 µm, and/or wherein the primary radiation source system (100) comprises at least one further primary radiation source (120) in addition to the primary radiation source (110), wherein preferably one of the primary radiation sources (110, 120) is designed to generate a spectrum over a first spectral range and the other is designed to generate a spectrum over a second spectral range, wherein the first and the second spectral range are preferably spaced apart from each other, in particular by at least 1 nm, in particular by at least 10 nm, and wherein the first and second spectral ranges are preferably each within the Wavelength range from 2000 nm to 20 µm, wherein the primary radiation source system (100) preferably comprises a beam splitter (140) which is designed to receive the incoming primary beams (112, 122) from different directions and to pass them on in the same direction, wherein the primary radiation source system (100) preferably comprises a movable, in particular mobile or rotatable, mirror (141) which is designed in particular to receive the incoming primary beams (112, 122) at different positions and to pass them on in the same direction. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine oder mehrere der Primär-Strahlenquellen (110, 120) oder die oder eine ergänzende Primär-Strahlenquelle (110b) ausgebildet ist als: Halogenlampe, Kurzbogenlampe, Glühlampe, Leuchtstofflampe, Glimmlampe, Laser, und/oder Kombination mehrerer lichtemittierender Dioden und/oder wobei die oder eine oder mehrere der Primär-Strahlenquellen (110, 120) oder die oder eine ergänzende Primär-Strahlenquelle (110b) für einen gepulsten Betrieb eingerichtet ist, vorzugsweise für Pulse im Bereich von 1 ns bis 100 ms, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ns bis 1 ms, nochmals bevorzugter im Bereich von 1 ns bis 1 µs.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the or one or more of the primary radiation sources (110, 120) or the or a supplementary primary radiation source (110b) is designed as: halogen lamp, short arc lamp, incandescent lamp, fluorescent lamp, glow lamp, laser, and/or combination of several light-emitting diodes and/or wherein the or one or more of the primary radiation sources (110, 120) or the or a supplementary primary radiation source (110b) is set up for pulsed operation, preferably for pulses in the range from 1 ns to 100 ms, particularly preferably in the range from 1 ns to 1 ms, even more preferably in the range from 1 ns to 1 µs. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Abtastkopf (300), dazu eingerichtet ist, sowohl den einlaufenden Sekundär-Strahl (212) als auch den rücklaufenden Sekundär-Strahl (214) zu empfangen und jeweils umzulenken, und wobei die Vorrichtung zur Probenanalyse vorzugsweise einen Strahlteiler (270) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, den einlaufenden Sekundär-Strahl (212) in eine andere Richtung umzulenken und den rücklaufenden Sekundär-Strahl (214) ohne Richtungsänderung durchzulassen oder umgekehrt, wobei der Strahlteiler (270) insbesondere als teildurchlässiger oder dichroitischer Spiegel ausgebildet ist.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the movable scanning head (300) is designed to receive both the incoming secondary beam (212) and the returning secondary beam (214) and to redirect them, and wherein the device for sample analysis preferably comprises a beam splitter (270) which is designed to redirect the incoming secondary beam (212) in a different direction and to let the returning secondary beam (214) through without changing direction or vice versa, wherein the beam splitter (270) is designed in particular as a partially transparent or dichroic mirror. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sekundär-Detektor (250) und/oder ein ergänzender Sekundär-Detektor (250b), derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Probe (400) rücklaufende Sekundär-Strahl (214) von dem Sekundär-Detektor (250) und/oder dem ergänzenden Sekundär-Detektor (250b) ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf (300) empfangen wird, und/oder wobei die Sekundär-Strahlenquelle (210) und/oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle (210b) derart im Strahlengang angeordnet ist, dass der von der Sekundär-Strahlenquelle (210) und/oder der ergänzenden Sekundär-Strahlenquelle (210b) abgegebene Sekundär-Strahl (212) ohne Umlenkung durch den beweglichen Abtastkopf (300) zu der Probe (400) läuft.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the secondary detector (250) and/or a supplementary secondary detector (250b) is arranged in the beam path such that the secondary beam (214) returning from the sample (400) is received by the secondary detector (250) and/or the supplementary secondary detector (250b) without deflection by the movable scanning head (300), and/or wherein the secondary radiation source (210) and/or a supplementary secondary radiation source (210b) is arranged in the beam path such that the secondary beam (212) emitted by the secondary radiation source (210) and/or the supplementary secondary radiation source (210b) runs to the sample (400) without deflection by the movable scanning head (300). Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sekundär-Strahlenquelle (210) oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle (210b) ausgebildet ist als Quelle für Fluoreszenzbildgebung mit zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 1900 nm, insbesondere im Bereich von 200 nm bis 1600 nm und/oder wobei die Sekundär-Strahlenquelle (210) oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle (210b) ausgebildet ist als Quelle für UV/VIS-Bildgebung mit zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 790 nm und/oder wobei die Sekundär-Strahlenquelle (210) oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle (210b) ausgebildet ist als Quelle für NIR-Bildgebung mit zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 790 nm bis 2500 nm, insbesondere im Bereich von 790 nm bis 1900 nm, und/oder wobei die Sekundär-Strahlenquelle (210) oder die oder eine ergänzende Sekundär-Strahlenquelle (210b) für einen gepulsten Betrieb eingerichtet ist, vorzugsweise für Pulse im Bereich von 1 ns bis 100 ms, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ns bis 1 ms, nochmals bevorzugter im Bereich von 1 ns bis 1 µs.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the secondary radiation source (210) or the or a supplementary secondary radiation source (210b) is designed as a source for fluorescence imaging with at least one wavelength in the range from 200 nm to 1900 nm, in particular in the range from 200 nm to 1600 nm and/or wherein the secondary radiation source (210) or the or a supplementary secondary radiation source (210b) is designed as a source for UV/VIS imaging with at least one wavelength in the range from 100 nm to 790 nm and/or wherein the secondary radiation source (210) or the or a supplementary secondary radiation source (210b) is designed as a source for NIR imaging with at least one wavelength in the range from 790 nm to 2500 nm, in particular in the range from 790 nm to 1900 nm, and/or wherein the Secondary radiation source (210) or the or a supplementary secondary radiation source (210b) is set up for pulsed operation, preferably for pulses in the range from 1 ns to 100 ms, particularly preferably in the range from 1 ns to 1 ms, even more preferably in the range from 1 ns to 1 µs. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Primär-Strahlenquelle (110) und die Sekundär-Strahlenquelle (210) dazu eingerichtet sind, den einlaufenden Primär-Strahl (112) und den einlaufenden Sekundär-Strahl (212) simultan abzugeben, und/oder wobei der Primär-Detektor (150) und der Sekundär-Detektor (250) dazu eingerichtet sind, den rücklaufenden Primär-Strahl (114) und den rücklaufenden Sekundär-Strahl (214) simultan zu empfangen.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the primary radiation source (110) and the secondary radiation source (210) are configured to emit the incoming primary beam (112) and the incoming secondary beam (212) simultaneously, and/or wherein the primary detector (150) and the secondary detector (250) are configured to receive the returning primary beam (114) and the returning secondary beam (214) simultaneously. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Primär-Detektor (150) und/oder der Sekundär-Detektor (250) ausgebildet ist als: photonenzählender Detektoren, Kamera, z.B. CCD-Kamera, Nahinfrarotkamera-Kamera, RGB-Kamera, CMOS-Kamera, pyroelektrischer Sensor, z.B. als Einzel-Diode oder Array, und/oder ein Bolometer-Array und/oder wobei der Primär-Detektor (150) und/oder der Sekundär-Detektor (250) eine Abtastfrequenz aufweist, welche im Bereich von 1 GHz bis 200 GHz liegt, insbesondere im Bereich von 1 GHz bis 100 GHz liegt, insbesondere im Bereich von 1 GHz bis 10 GHz liegt, und wobei der Primär-Detektor (150) und/oder der Sekundär-Detektor (250) vorzugsweise eine Kühlung umfasst, und/oder wobei die Vorrichtung zur Probenanalyse ferner einen Filter umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, einen Wellenlängen-Anteil des rücklaufenden Primär-Strahls auszufiltern, insbesondere einen Wellenlängen-Anteil, welcher infolge elastischer Streuung von der Probe zurückläuft.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the primary detector (150) and/or the secondary detector (250) is designed as: photon-counting detectors, camera, e.g. CCD camera, near-infrared camera, RGB camera, CMOS camera, pyroelectric sensor, e.g. as a single diode or array, and/or a bolometer array and/or wherein the primary detector (150) and/or the secondary detector (250) has a sampling frequency which is in the range of 1 GHz to 200 GHz, in particular in the range of 1 GHz to 100 GHz, in particular in the range from 1 GHz to 10 GHz, and wherein the primary detector (150) and/or the secondary detector (250) preferably comprises a cooling system, and/or wherein the device for sample analysis further comprises a filter which is designed to filter out a wavelength portion of the returning primary beam, in particular a wavelength portion which returns from the sample as a result of elastic scattering. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Strahlteiler (370, 270, 170, 140), ein Loch (499) aufweist, um einen der Strahlen zumindest teilweise ohne Richtungsänderung durchzulassen.Apparatus for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein at least one of the beam splitters (370, 270, 170, 140) has a hole (499) to allow one of the beams to pass at least partially without changing direction. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Abtastkopf (300) eine Bewegungsgeschwindigkeit im Bereich von 1m/s bis 5000m/s aufweist, insbesondere im Bereich von 1m/s bis 100m/s aufweist, insbesondere im Bereich von 1m/s bis 10m/s aufweist, und/oder wobei der bewegliche Abtastkopf als Galvometer-Scankopf ausgebildet ist oder einen Polygonspiegel umfasst, und/oder wobei der bewegliche Abtastkopf (300) eine Abtast-Ortsauflösung, insbesondere mittels des einlaufenden Primär-Strahls, von kleiner als 50 µm erlaubt, insbesondere von kleiner als 20 µm erlaubt, insbesondere von kleiner als 1 µm erlaubt, z.B. von 0,3 µm erlaubt.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, wherein the movable scanning head (300) has a movement speed in the range from 1 m/s to 5000 m/s, in particular in the range from 1 m/s to 100 m/s, in particular in the range from 1 m/s to 10 m/s, and/or wherein the movable scanning head is designed as a galvometer scanning head or comprises a polygon mirror, and/or wherein the movable scanning head (300) allows a scanning spatial resolution, in particular by means of the incoming primary beam, of less than 50 µm, in particular of less than 20 µm, in particular of less than 1 µm, e.g. of 0.3 µm. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen beweglichen Proben-Tisch zur Auflage der Probe (400), wobei der Probentisch beispielsweise als xyz-Tisch ausgebildet ist und/oder weitere Achsen umfasst, z.B. für Kipp- oder Drehbewegungen, insbesondere derart, dass der bewegliche Proben-Tisch und der bewegliche Abtastkopf (300) aufeinander abgestimmt zeitlich gesteuert sind.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, further comprising: a movable sample table for supporting the sample (400), wherein the sample table is designed, for example, as an xyz table and/or comprises further axes, e.g. for tilting or rotating movements, in particular such that the movable sample table and the movable scanning head (300) are time-controlled in a coordinated manner. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Einrichtung zur Berechnung eines Primärbildes, insbesondere eines infrarotspektroskopischen Bildes, mithilfe von Informationen aus dem von dem Primär-Detektor (150) empfangenen rücklaufenden Primär-Strahl (114), wobei insbesondere infolge elastischer Streuung enthaltene Anteile des rücklaufenden Primär-Strahls zur Berechnung des Primärbildes herangezogen werden, wobei vorzugsweise mehrere durch den Detektor, insbesondere zeitlich nacheinander, aufgenommene Signale zu einem Mittelwert zusammengefasst werden, derart, dass ein Oversampling erfolgt.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, further comprising: a device for calculating a primary image, in particular an infrared spectroscopic image, using information from the returning primary beam (114) received by the primary detector (150), wherein in particular portions of the returning primary beam contained as a result of elastic scattering are used to calculate the primary image, wherein preferably several signals recorded by the detector, in particular one after the other in time, are combined to form an average value in such a way that oversampling takes place. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Einrichtung zur Berechnung eines Sekundärbildes, insbesondere eines fluoreszenzspektroskopischen Bildes, mithilfe von Informationen aus dem von dem Sekundär-Detektor (250) empfangenen rücklaufenden Sekundär-Strahl (214), wobei insbesondere infolge inelastischer Streuung enthaltene Anteile des rücklaufenden Primär-Strahls zur Berechnung des Primärbildes herangezogen werden.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, further comprising: a device for calculating a secondary image, in particular a fluorescence spectroscopic image, using information from the returning secondary beam (214) received by the secondary detector (250), wherein in particular portions of the returning primary beam contained as a result of inelastic scattering are used to calculate the primary image. Vorrichtung zur Probenanalyse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Einrichtung zur Berechnung eines Vereinigungsbildes, mithilfe von Informationen aus dem von dem Primär-Detektor (150) empfangenen rücklaufenden Primär-Strahl (114) und von Informationen aus dem von dem Sekundär-Detektor (250) empfangenen rücklaufenden Sekundär-Strahl (214) und/oder mithilfe des Primärbildes, insbesondere des infrarotspektroskopischen Bildes, und des Sekundärbildes, insbesondere des fluoreszenzspektroskopischen Bildes, wobei das Vereinigungsbild insbesondere eine höhere Auflösung und/oder einen höheren Kontrast als das Primärbild aufweist.Device for sample analysis according to one of the preceding claims, further comprising: a device for calculating a combined image using information from the returning primary beam (114) received by the primary detector (150) and information from the returning secondary beam (214) received by the secondary detector (250) and/or using the primary image, in particular the infrared spectroscopic image, and the secondary image, in particular the fluorescence spectroscopic image, wherein the combined image in particular has a higher resolution and/or a higher contrast than the primary image. Verfahren zur Probenanalyse wobei: ein zu einer Probe (400) einlaufender Primär-Strahl (112) abgegeben wird, insbesondere von einer Primär-Strahlenquelle (110), wobei der einlaufende Primär-Strahl (112) ein breitbandiges Primär-Spektrum aufweist, welches zumindest anteilig in einem Wellenlängenbereich von 2000 nm bis 20 µm liegt, und ein infolge des einlaufenden Primär-Strahls (112) von der Probe (400) rücklaufender Primär-Strahl (114) empfangen wird, insbesondere von einem Primär-Detektor, und ein zu der Probe (440) einlaufender Sekundär-Strahl (212) abgegeben wird, insbesondere von einer Sekundär-Strahlenquelle (210), wobei der Sekundär-Strahl (212) zumindest eine Sekundär-Wellenlänge aufweist, welche innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 100 nm bis 2500 nm liegt, vorzugsweise von 100 nm bis 1900 nm liegt, und wobei ein infolge des einlaufenden Sekundär-Strahls (212) von der Probe rücklaufender Sekundär-Strahl (214) empfangen wird, insbesondere von einem Sekundär-Detektor (250), und wobei sowohl der einlaufende und/oder rücklaufende Primär-Strahl (112, 114) als auch der einlaufende und/oder rücklaufende Sekundär-Strahl zeitlich gesteuert umgelenkt werden, insbesondere mittels eines beweglichen Abtastkopfes (300), um die Probe (400) schrittweise sowohl mithilfe des Primärspektrums als auch mithilfe der Sekundärwellenlänge zu analysieren.Method for sample analysis, wherein: a primary beam (112) arriving at a sample (400) is emitted, in particular from a primary radiation source (110), wherein the incoming primary beam (112) has a broadband primary spectrum which lies at least partially in a wavelength range of 2000 nm to 20 µm, and a primary beam (114) returning from the sample (400) as a result of the incoming primary beam (112) is received, in particular by a primary detector, and a secondary beam (212) arriving at the sample (440) is emitted, in particular from a secondary radiation source (210), wherein the secondary beam (212) has at least one secondary wavelength which lies within a wavelength range of 100 nm to 2500 nm, preferably from 100 nm to 1900 nm, and wherein a primary beam (114) returning from the sample (400) as a result of the incoming primary beam (112) is received, in particular by a primary detector, and a secondary beam (212) arriving at the sample (440) is emitted, in particular from a secondary radiation source (210), wherein the secondary beam (212) has at least one secondary wavelength which lies within a wavelength range of 100 nm to 2500 nm, preferably from 100 nm to 1900 nm, and wherein a secondary beam (114) returning from the sample (400) as a result of the incoming Secondary beam (212) returning secondary beam (214) from the sample is received, in particular by a secondary detector (250), and wherein both the incoming and/or returning primary beam (112, 114) and the incoming and/or returning secondary beam are deflected in a time-controlled manner, in particular by means of a movable scanning head (300) to analyse the sample (400) step by step using both the primary spectrum and the secondary wavelength.

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