EP3948184A1 - Kompaktes raman-mikrospektrometer mit abbildenden planaren digitalen gitterstrukturen - Google Patents

Kompaktes raman-mikrospektrometer mit abbildenden planaren digitalen gitterstrukturen

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EP3948184A1
EP3948184A1 EP20714587.1A EP20714587A EP3948184A1 EP 3948184 A1 EP3948184 A1 EP 3948184A1 EP 20714587 A EP20714587 A EP 20714587A EP 3948184 A1 EP3948184 A1 EP 3948184A1
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EP
European Patent Office
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arrangement
raman microspectrometer
microspectrometer
raman
designed
Prior art date
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Pending
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EP20714587.1A
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Inventor
Jürgen Popp
Karina WEBER
Rainer Riesenberg
Andreas Wuttig
Uwe Hübner
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Leibniz Institut fuer Photonische Technologien eV
Original Assignee
Leibniz Institut fuer Photonische Technologien eV
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1842—Gratings for image generation

Definitions

  • the present invention relates to a Raman microspectrometer with imaging planar digital grating structures.
  • the present invention relates to a Raman microspectrometer device.
  • Raman spectroscopy is a fingerprint analysis.
  • the excitation laser light reaches the sample through the objective and the objective simultaneously collects the Raman scattered light for the spectral sensor.
  • the excitation and collection objective can also be an adjustment-free fiber probe comprising excitation and collection fibers.
  • the lens is always used.
  • Life sciences require a compact, adjustment-free structure that can switch between incident light and inverse arrangement in one device. This makes it possible to measure the most varied of questions and sample matrices with one and the same device. For a compact device, the components are still as wide as possible
  • a sample holder system is integrated as an example, which enables the spectroscopic measurement of microorganisms, cells,
  • Spheroids, etc. which are typically prepared in aqueous solution, are allowed.
  • a liquid sample e.g. a biological sample, which is located on a glass substrate, is measured with an inverse arrangement (objective from below). The same applies to solid samples.
  • Condensation forms on the inside of the cover slip or on the film, an uncontrollable layer of droplets.
  • the typical spectral sensor arrangement consists of an entrance slit, an imaging grating and a
  • the imaging grating is a massive classical concave lens, usually made of glass, on which the
  • Lattice structure is realized with a complex interference exposure and subsequent microstructure technology.
  • Incident light operation and can also be changed to
  • the present invention thus enables the size and costs to be reduced and at the same time enables simple and reliable integration of the Raman microspectrometer arrangement. This mainly concerns the grating of the Raman microspectrometer arrangement as the main component.
  • the object is achieved by an arrangement of a compact, adjustment-free handheld Raman spectrometer for measuring cells / bacteria both on sample carriers and in chambers with aqueous solution and solids. It is advantageously provided that with one and the same structure from a standard incident light arrangement to an inverse one
  • Incident light arrangement can be changed during the measurement, and planar digital structures are used for the grating component, which simultaneously realize the imaging and the dispersing function and with known ones
  • microlithographic thin-film technologies can be prepared on flat substrates, in the simplest case the
  • Microspectrometer to minimize the measurement result.
  • the functions mentioned can be implemented with a microstructuring step.
  • Other functions that are required for high-performance spectrometers, e.g. the so-called blaze (from English, to blaze sparkle), are with the one
  • the blaze determines the efficiency of the grid and is achieved by dividing the planar, curved structures into irregular grid-like structures in lateral substructures. A grid line then consists of several sub-lines of different widths.
  • the grating period changes over the grating area
  • Lattice bars appear curved and not linear.
  • a first aspect of the present invention relates to a Raman microspectrometer arrangement.
  • the microspectrometer arrangement comprises an incident light device and a grating component device.
  • the incident light device is designed in
  • the grating component device comprises planar, digital
  • the grating component device is designed as an imaging optical component and / or as a
  • Microspectrometer arrangement to be used.
  • the Raman microspectrometer Arrangement is designed as an adjustment-free hand-held device, the Raman microspectrometer arrangement preferably being designed for measuring liquid and / or solid samples and being designed for this purpose with sample carriers and / or
  • Structures are designed for a correction of
  • Image aberration corrections can be implemented which make it possible to use spherical mirrors or lenses that are simpler and more precisely manufacturable instead of toric mirrors or lenses and thus to realize an adjustment-free system.
  • spherical mirrors or lenses that are simpler and more precisely manufacturable instead of toric mirrors or lenses and thus to realize an adjustment-free system.
  • the aspherical and / or astigmatic grating properties of the planar digital structures can be produced by at least one lithography method, also referred to as a photolithography method.
  • Structures are designed to change a dispersion course of the imaging optical component and / or the dispersing optical component.
  • the invention provides that the Raman microspectrometer arrangement can be operated or used in a reflective or transmissive manner.
  • Structures are designed as chirp grids and one
  • the lattice constant of the planar digital structures varies spatially as specified.
  • Structures have lattice bars.
  • the invention provides that the lattice webs have a curvature.
  • the invention provides that a mean grating period is between 1 and 80 mpi, with a lateral subdivision of the height levels being less than 1 mpi.
  • Structures have a rounded aperture.
  • the Raman microspectrometer arrangement furthermore has a spectrometer head device which has a mirror, a lens and a beam splitter and which is designed to couple in light
  • the Raman microspectrometer arrangement is designed to be coupled to an optical fiber bundle
  • Implementations of the present invention also include combinations of previously or im
  • Fig. 1 a schematic representation of a Raman-
  • Fig. 2 a schematic representation of a Raman
  • Fig. 3 is a schematic representation of one
  • Fig. 4 a schematic representation of excitation
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a Raman microspectrometer arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the Raman microspectrometer arrangement 100 shown in FIG. 1 comprises an incident light device 10 and a grating component device 20.
  • the incident light device 10 is designed to be in
  • the incident light device 10 is also designed to be switched between the upright configuration and the inverse configuration during a measurement of the Raman microspectrometer arrangement.
  • the grating component device 20 has planar digital structures.
  • the grating component device 20 is designed as an imaging optical component and / or as a
  • Microspectrometer arrangement to be used.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a Raman microspectrometer arrangement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a lattice structure according to an exemplary embodiment of FIG.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the excitation and collecting obj ective in the form of an adjustment-free fiber probe consisting of excitation and collecting fibers
  • Embodiments has been described above, it is not limited to them, but can be modified in many ways.
  • the invention can be changed or modified in manifold ways without deviating from the essence of the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) umfassend eine Auflichteinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, in aufrechtstehender Konfiguration oder in inverser Konfiguration im Betrieb der Raman—Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden und während einer Messung der Raman—Mikrospektrometer- Anordnung zwischen der aufrechtstehenden Konfiguration und der inversen Konfiguration umgeschaltet zu werden; und eine Gitterkomponenteneinrichtung (20), welche planare digitale Strukturen aufweist und welche dazu ausgebildet ist, als eine abbildende optische Komponente und/oder als eine dispergierende optische Komponente im Betrieb der Raman— Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden.

Description

Kompaktes Raman-Mikrospektrometer mit abbildenden planaren digitalen Gitterstrukturen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Raman-Mikrospektrometer mit abbildenden planaren digitalen Gitterstrukturen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Raman- Mikrospektrometer-Vorrichtung .
Technischer Hintergrund
Die Raman-Spektroskopie ist eine Fingerprintanalytik. Durch das Objektiv erreicht das Anregungslaserlicht die Probe, und das Objektiv sammelt gleichzeitig das Raman—Streulicht für den Spektralsensor .
Das Anregungs- und Sammel-Obj ektiv kann auch eine justagefreie Fasersonde umfassend Anregungs- und Sammelfasern sein. Im Weiteren wird dennoch immer vom Objektiv gesprochen.
Insbesondere für eine breite Anwendung im Bereich der
Lebenswissenschaften ist ein kompakter, justagefreier Aufbau erforderlich, der zwischen der Auflicht- und der inversen Anordnung in einem Gerät wechseln kann. Somit wird es möglich die verschiedensten Fragestellungen und Probenmatrices mit ein und demselben Gerat messen zu können. Für ein kompaktes Gerat sind weiterhin die Komponenten so weit wie möglich
multifunktional auszuführen, um ihre Zahl zu reduzieren. Das trifft besonders für die Hauptkomponente dem Gitter als disperseres Element zu. Beispielhaft wird ein Probenhaltersystem integriert, der die spektroskopische Messung von Mikroorganismen, Zellen,
Sphäroiden, etc. welche typischerweise in wässriger Lösung präpariert sind, erlaubt. Eine flüssige Probe, z.B. einer biologischen Probe, die sich auf einem Glassubstratträger befindet, misst man mit inverser Anordnung (Objektiv von unten) . Gleiches gilt für feste Proben.
Dafür wird ein Objektiv benötigt, was auf den Substratträger korrigiert ist. Wenn man die Probe mit klassischer Anordnung misst (Objektiv von oben) hat man für flüssige Proben das Problem einer möglichen Kontamination mit pathogenem Material. Dafür müssen die Proben in den Kammern mit einer Folie oder mit einem zusätzlichen Deckglas abgedeckt werden. Für eine solche Probensituation ist bei der Befüllung ein Luftspalt über den Flüssigkeitsminiskus nicht zu vermeiden. Durch
Kondensation bildet sich an der Deckglasinnenseite oder an der Folie eine unkontrollierbare Tröpfchenschicht.
Dafür werden typischerweise unterschiedliche Geräte (welche entweder Auflicht— oder eine inverse Anordnung beinhalten) angeboten. Die typische Spektralsensoranordnung besteht aus einem Eingangsspalt, einem abbildenden Gitter und einer
Sensorzeile. Das abbildende Gitter ist eine massive klassische konkave Linse in der Regel aus Glas, auf der die
Gitterstruktur mit einer aufwendigen Interferenzbelichtung und anschließender Mikrostrukturtechnik realisiert wird. Die
Funktionen Abbildung (konkave Spiegel) und Dispersion (auf die konkave Fläche aufgeprägtes Gitter) sind getrennt.
Es gibt auch abgeformte abbildende konkave Gitter. Diese haben eine recht begrenzte optische Qualität, da ihre Maßhaltigkeit und Stabilität für die Anforderungen der Raman-Spektroskopie unzureichend sind.
Für die Komponente des abbildenden konkaven Gitters ist sowohl die Technologie des Grundkörpers (meistens Glas) als auch die der Strukturierungstechnologie speziell auf der gekrümmten Oberfläche, aufwendig.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für ein kompaktes Raman-Mikrospektrometer insbesondere für die Biologie,
Medizin, Pharmazie, Forensik, Lebensmittelqualität zu
schaffen .
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.
Die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung der vorliegenden
Erfindung ermöglicht vorteilhaft — erstens - einen
Auflichtbetrieb und ist ferner wahlweise wechselbar in
inverser Anordnung mit — zweitens — multifunktionalen
Komponenten. Damit ermöglicht die vorliegende Erfindung die Baugröße und die Kosten zu verringern und gleichzeitig eine einfache und sichere Integration der Raman—Mikrospektrometer- Anordnung zu ermöglichen. Das betrifft vorwiegend das Gitter der Raman—Mikrospektrometer-Anordnung als Hauptkomponente .
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung eines kompakten, justagefreien Handheld-Raman—Spektrometers zur Messung von Zellen/Bakterien sowohl auf Probenträgern und in Kammern mit wässriger Lösung und Feststoffen gelöst. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass mit ein und demselben Aufbau von einem Standard-Auflichtanordnung in eine inverse
Auflichtanordnung während der Messung gewechselt werden kann, und dass für die Gitterkomponente planare digitale Strukturen verwendet werden, die gleichzeitig die abbildende und die dispergierende Funktion realisieren und mit bekannten
mikrolithographischen Dünnschichttechnologien auf ebenen Substraten präpariert werden, im einfachsten Fall der
Strukturierung einer Metallschicht.
Es geht um den Messzugang zu Proben in Lösungen als auch um die Nutzung der Vorteile der Messung fester Proben. Um die Möglichkeiten nutzen zu können, benötigt man ein Raman- Mikroskop, das schnell vom klassischen Betrieb (von oben) zum inversen Betrieb wechseln kann.
Die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung der vorliegenden
Erfindung ermöglicht Mikroskopie in Durchlicht- und
Auflichtanordnung .
Insbesondere ist die Integration beider Methoden in einem Gerät notwendig, um den Einfluss der Hardware, dem
Mikrospektrometers, auf das Messergebnis zu minimieren. Für die Hauptkomponente des Spektrometers können die genannten Funktionen mit einem Mikrostrukturierungsschritt realisiert werden. Weitere Funktionen, die für Hochleistungsspektrometer erforderlich sind, z.B. der sogenannte Blaze (von engl, to blaze = funkeln) , werden mit dem einen
Mikrostrukturierungsschritt gleich mit realisiert.
Der Blaze bestimmt die Effizienz des Gitters und wird durch die Aufteilung der planaren gekrümmten in unregelmäßige gitterartige Strukturen in laterale Unterstrukturen erreicht. Eine Gitterlinie besteht dann aus mehreren unterschiedlich breiten Teillinien.
In gleicher Weise werden bei dem einzigen
Mikrotechnologieschritt Funktionen, die die optische
Performance optimieren, integriert, wie z. B. ein Chirp. Die Gitterperiode ändert sich über die Gitterflache, die
Gitterstege wirken gebogen und nicht linear.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Raman—Mikrospektrometer-Anordnung . Die Raman—
Mikrospektrometer-Anordnung umfasst eine Auflichteinrichtung und eine Gitterkomponenteneinrichtung .
Die Auflichteinrichtung ist dazu ausgebildet, in
aufrechtstehender Konfiguration oder in inverser Konfiguration im Betrieb der Raman—Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden und während einer Messung der Raman—Mikrospektrometer- Anordnung zwischen der aufrechtstehenden Konfiguration und der inversen Konfiguration umgeschaltet zu werden.
Die Gitterkomponenteneinrichtung weist planare, digitale
Strukturen auf.
Die Gitterkomponenteneinrichtung ist dazu ausgebildet, als eine abbildende optische Komponente und/oder als eine
dispergierende optische Komponente im Betrieb der Raman—
Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Raman—Mikrospektrometer- Anordnung als ein justagefreies Handgerät ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung zur Messung von flüssigen und/oder festen Proben ausgebildet ist und dazu ausgebildet ist, mit Probenträgern und/oder
Probenkammern gekoppelt zu werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren, digitalen
Strukturen der Gitterkomponenteneinrichtung (i) in einer Ebene verlaufende, gekrümmte und/oder (ii) nicht-äquidistante
Gitterlinien aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren digitalen
Strukturen asphärische und/oder astigmatische
Gittereigenschaften aufweisen, welche dazu eingestellt sind, optische Eigenschaften der abbildenden optischen Komponente und der dispergierenden optischen Komponente zu definieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren digitalen
Strukturen dazu ausgebildet sind, eine Korrektur von
Abbildungsfehlern der Raman-Mikrospektrometer-Anordnung bereitzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass durch das Gitter
Abbildungsfehlerkorrekturen realisiert werden, welche es erlauben, statt torischer Spiegel oder Linsen einfachere und präziser fertigbare sphärische Spiegel oder Linsen einzusetzen und so ein justagefreies System zu realisieren. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die asphärischen und/oder astigmatischen Gittereigenschaften der die planaren digitalen Strukturen durch mindestens ein Lithographieverfahren, auch als Photolithographieverfahren bezeichnet, herstellbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren digitalen
Strukturen dazu ausgebildet sind, einen Dispersionsverlauf der abbildenden optischen Komponente und/oder der dispergierenden optischen Komponente zu verändern.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Raman—Mikrospektrometer- Anordnung reflektiv oder transmissiv betreibar bzw. benutzbar ist .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren digitalen
Strukturen als Chirp-Gittern ausgebildet sind und eine
Gitterkonstante der planaren digitalen Strukturen nach Vorgabe räumlich variiert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren digitalen
Strukturen Gitterstege aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Gitterstege eine Krümmung aufweisen .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass eine mittlere Gitterperiode zwischen 1 und 80 mpi beträgt, wobei eine laterale Unterteilung der Höhenlevel weniger als 1 mpi beträgt.
In einer vorteilhaften Aus führungs form der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die planaren digitalen
Strukturen eine rundliche Apertur aufweise.
In einer vorteilhaften Aus führungs form der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Raman—Mikrospektrometer- Anordnung ferner eine Spektrometerkopfeinrichtung aufweist, welche einen Spiegel, eine Linse und einen Strahlteiler aufweist und welche dazu ausgebildet ist, Licht einzukoppeln
In einer vorteilhaften Aus führungs form der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Raman—Mikrospektrometer- Anordnung dazu ausgebildet ist, mit einem Lichtfaserbündel gekoppelt zu werden
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und
Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im
Folgenden bezüglich der Aus führungs formen beschriebenen
Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung vermitteln.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen
Aus führungs formen und dienen im Zusammenhang mit der
Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung . Andere Aus führungs formen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Raman—
Mikrospektrometer-Anordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig . 2 eine schematische Darstellung einer Raman—
Mikrospektrometer-Anordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig . 3 eine schematische Darstellung von einer
Gitterstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4: eine schematische Darstellung von Anregungs- und
Sammel-Obj ektiv in Form eine justagefreien Fasersonde bestehend aus Anregungs- und Sammelfasern sein.
Detaillierte Beschreibung der Ausführunqsbeispiele
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente,
Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Raman— Mikrospektrometer-Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die in der Figur 1 dargestellte Raman—Mikrospektrometer- Anordnung 100 umfasst eine Auflichteinrichtung 10 und eine Gitterkomponenteneinrichtung 20.
Die Auflichteinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, in
aufrechtstehender Konfiguration oder in inverser Konfiguration im Betrieb der Raman—Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden .
Die Auflichteinrichtung 10 ist ferner dazu ausgebildet, während einer Messung der Raman—Mikrospektrometer-Anordnung zwischen der aufrechtstehenden Konfiguration und der inversen Konfiguration umgeschaltet zu werden.
Die Gitterkomponenteneinrichtung 20 weist planare digitale Strukturen auf.
Die Gitterkomponenteneinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, als eine abbildende optische Komponente und/oder als eine
dispergierende optische Komponente im Betrieb der Raman—
Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Raman— Mikrospektrometer-Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung von einer Gitterstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung von Anregungs und Sammel-Obj ektiv in Form eine justagefreien Fasersonde bestehend aus Anregungs- und Sammelfasern sein Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und
„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen
Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener
Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche :
1. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) umfassend:
- eine Auflichteinrichtung (10), welche dazu
ausgebildet ist, in aufrechtstehender Konfiguration oder in inverser Konfiguration im Betrieb der Raman— Mikrospektrometer-Anordnung verwendet zu werden und während einer Messung der Raman—Mikrospektrometer- Anordnung zwischen der aufrechtstehenden Konfiguration und der inversen Konfiguration umgeschaltet zu werden; und
- eine Gitterkomponenteneinrichtung (20), welche planare digitale Strukturen aufweist und welche dazu ausgebildet ist, als eine abbildende optische Komponente und/oder als eine dispergierende optische Komponente im Betrieb der Raman—Mikrospektrometer- Anordnung verwendet zu werden.
2. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach
Patentanspruch 1,
wobei die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung als ein
justagefreies Handgerät ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung zur Messung von
flüssigen und/oder festen Proben ausgebildet ist und dazu ausgebildet ist, mit Probenträgern und/oder Probenkammern gekoppelt zu werden.
3. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach
Patentanspruch 1 oder 2,
wobei die planaren digitalen Strukturen der
Gitterkomponenteneinrichtung (i) in einer Ebene verlaufende, gekrümmte und/oder (ii) nicht-äquidistante Gitterlinien aufweist .
4. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
wobei die planaren digitalen Strukturen asphärische und/oder astigmatische Gittereigenschaften aufweisen, welche dazu eingestellt sind, optische Eigenschaften der abbildenden optischen Komponente und der dispergierenden optischen
Komponente zu definieren und/oder Abbildungsfehler weiterer optischer Komponenten der Raman—Mikrospektrometer-Anordnung zu korrigieren; wobei vorzugsweise (i) die planaren digitalen Strukturen dazu ausgebildet sind, eine Korrektur von
Abbildungsfehlern der Raman-Mikrospektrometer-Anordnung bereitzustellen; und/oder wobei vorzugsweise (ii) die
asphärischen und/oder astigmatischen Gittereigenschaften der planaren digitalen Strukturen durch mindestens ein
Lithographieverfahren herstellbar sind.
5. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 4,
wobei die planaren digitalen Strukturen dazu ausgebildet sind, einen Dispersionsverlauf der abbildenden optischen Komponente und/oder der dispergierenden optischen Komponente zu
verändern .
6. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
wobei die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung reflektiv oder transmissiv betreibar ist.
7. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die planaren digitalen Strukturen als Chirp-Gittern ausgebildet sind und eine Gitterkonstante der planaren
digitalen Strukturen nach Vorgabe räumlich variiert.
8. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
wobei die planaren digitalen Strukturen Gitterstege aufweisen, welche eine Krümmung und/oder in der Tiefe terrassiert sind, und/oder wobei eine mittlere Gitterperiode der Gitterstege zwischen 1 und 80 gm beträgt, wobei eine laterale Unterteilung der Höhenlevel weniger als 1 gm beträgt.
9. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
wobei die planaren digitalen Strukturen eine rundliche Apertur aufweisen .
10. Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
ferner eine Spektrometerkopfeinrichtung aufweisend, welche einen Spiegel, eine Linse und einen Strahlteiler aufweist und welche dazu ausgebildet ist, Licht einzukoppeln; wobei
vorzugsweise die Raman—Mikrospektrometer-Anordnung (100) dazu ausgebildet ist, mit einem Lichtfaserbündel gekoppelt zu werden; wobei vorzugsweise die Raman—Mikrospektrometer-
Anordnung (100) durch ihre Kombination von Spiegel, Linsen, Gitter und Objektiv nahezu justagefrei und kostengünstig in der Produktion ist.
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