扫描显微镜以及用于扫描显微镜的声光主分束器的制造方法_5

文档序号:9932573阅读:来源:国知局
光作为共线的光束通过输出端60离开主分束器13。
[0116]通过改变声频,可以将具有另一波长的部分引导到用于照射样品16的照明光束路径上。
[0117]图5示出了根据本发明的声光主分束器13的第四示例性实施例,但为了更清楚,仅示出了来自样品16的探测光的走向,并且示出了从来自样品16的探测光中移除具有照明光波长和λ2的部分。
[0118]该声光主分束器13包括第一晶体62,第一压电声波发生器75设置在它上面,其加载了具有频率为f I和f2的两个电磁高频波,并且产生通过第一晶体62传播的、分别具有对应于频率Π和f2的声频的两个机械波(未示出)。
[0119]第一晶体62(就其晶体结构而言)以及机械波的传播方向相对于彼此并且分别相对于入射到晶体中的探测光束18定向,以使得借助该机械波,探测光束18的具有照明波长λ
1、λ2和第一线偏振方向的部分,以及探测光束的具有照明波长λ?、λ2和第二线偏振方向(其与第一线偏振方向垂直)的部分被偏转,并因此从探测光束18中移除。
[0120]该移除的部分在此附图中用oe和eo表示。在该示例性实施例中,第一线偏振方向就晶体62的双折射特性而言是寻常光的线偏振方向,而在该示例性实施例中,第二线偏振方向就晶体62的双折射特性而言是非寻常光的线偏振方向。通过标识“oe”和“eo”表达出,入射的探测光的线偏振方向通过与机械波的相互作用分别旋转90° (从寻常光至非寻常光,反之亦然)。
[0121]该声光主分束器13还包括第二晶体63,其接收从第一晶体62输出的剩余探测光。该探测光在空间上既在其偏振方面也在其波长方面被分割。然而,第二晶体63被配置,以使得从其输出的探测光束18共线地组合起来,该探测光束18被传送至(未示出的)探测器中。这通过以下方式实现,即第一晶体62的入射窗口 64被配置为与第二晶体63的出射窗口 65平行,并且另外地,第一晶体62的出射窗口 66还被配置为与第二晶体63的入射窗口 67平行。
[0122]第二晶体63—方面用来移除尽管与第一晶体62的机械波相互作用仍可能剩余在探测光中的具有照明光波长为λ?和λ2的部分。此外,第二晶体63可以用于为待引导到样品上的照明光提供另外的输入端(这在此未详细示出)。
[0123]第二压电声波发生器68设置在第二晶体63上,该第二压电声波发生器68加载了具有频率f I ’和f 2 ’的两个电磁高频波,并且产生通过第二晶体63传播的、各自具有对应于频率f I ’和f2 ’的声频的两个机械波(未示出)。
[0124]第二晶体63(就其晶体结构而言)以及机械波的传播方向相对于彼此并且分别相对于入射到晶体中的探测光束定向,以使得借助该机械波,探测光束18的具有照明波长λ?、λ2和第一线偏振方向的部分,以及探测光束的具有照明波长λ1、λ2和第二线偏振方向(其与第一线偏振方向垂直)的部分被偏转,并因此从探测光束18中移除。
[0125]图6示出了,具有照明光波长λ?和λ2的照明光(它既具有第一线偏振方向,也具有与第一线偏振方向不同的第二线偏振方向)如何借助参照图3详细描述的声光主分束器13被引导到用来照射样品16的照明光束路径。
[0126]在以下的说明书中,照明光只通过第一晶体62以及通过与在该晶体62中传播的机械波(未示出)的相互作用来描述。然而,可替换地或另外地,照明光也能够通过第二晶体63耦合,并且引导到用来照射样品16的照明光束路径。
[0127]照明光的耦合在光路上进行,在该光路上探测光的具有照明光波长的部分从探测光束18中移除,如图6所不。
[0128]由于第一晶体62的特殊的晶体截面,第一照明光束69作为共线的照明光束耦合,该第一照明光束69具有第一线偏振方向(在附图中用“ο偏振”标出)以及具有两个照明光波长λ?和λ2的部分。通过与机械波的相互作用,将该光引导至用来照射样品16的照明光束路径。它通过显微镜的扫描和光学结构51抵达待照射的样品16,该结构特别地包含至少扫描装置和显微镜物镜。
[0129]此外,第二照明光束70以及第三照明光束71作为空间上分开的照明光束70、71耦合,第二照明光束70具有照明光波长为λ?的光和第二线偏振方向,第三照明光束71具有照明光波长为λ2的光和同样的第二线偏振方向。这些照明光束70、71的光也通过与在第一晶体62中传播的机械波的相互作用抵达照明光束路径并且通过显微镜的扫描和光学结构51抵达样品16。
[0130]不具有照明光波长λ?或照明光波长λ2的光不会引导到照明光束路径,而是引导到光束讲(未不出)。
[0131]图7示出了关于在STED显微术中的特殊应用能力的第四示例性实施例;其中只示出了加载在样品上的照明光的走向,但为了更清晰,未示出探测光的走向。
[0132]共焦扫描显微镜的分辨能力还通过激励光束的焦点在样品中的强度分布和物理范围来确定。用于提高荧光应用的分辨能力的结构从WO 95/21393 Al得知。在此,激励光束的焦点体积的侧边缘区域借助具有另一波长的另一光束(所谓的“去激”光束)的(可选地,特殊成形的)焦点进行照射,以便在该处以受激的方式将由激励光束激发的样品区域带回基态。之后,仅探测到来自未被去激光束照射的区域的自发发射的光,以使得实现分辨率的整体改善。针对该方法建立了术语“受激发射损耗”(STED)。
[0133]在图7所示的示例性实施例中,声光分束器13用于将两个来自不同方向的各自具有波长Ade3p和不同线偏振的激励光束72、74,以及具有波长的去激光引导到用来照射样品16的照明光束路径中。
[0134]第一晶体62的压电声波发生器75加载了频率为Π的高频波,并且产生通过第一晶体62传播的、声频对应于频率Π的机械波(未示出)。
[0135]该激励光通过第一晶体62耦合,且去激光通过第二晶体63耦合。该激励光以第一激励光束72和第二激励光束73的形式耦合,第一激励光束72具有第一线偏振方向(就第一晶体62的双折射特性而言是非寻常的线偏振),第二激励光束73具有与第一线偏振方向垂直的线偏振方向(就第一晶体62的双折射特性而言是寻常的线偏振)。这两个激励光束72、73通过与机械波的相互作用被偏转并且相互同轴传播地引导到用于照射样品16的照明光束路径。
[0136]第二晶体63的压电声波发生器68加载了频率为f2的高频波,并且产生通过第二晶体63传播的、声频对应于频率f2的机械波(未示出)。通过与该机械波的相互作用,波长为Adep的去激光束74被引导到照明光束路径并且最后抵达样品16,该去激光束74就第二晶体63的双折射特性而言具有寻常的线偏振方向。
[0137]此外还可以耦合另一去激光束,其具有与去激光束74的线偏振方向垂直的线偏振方向,例如以使得利用该另一去激光束产生在与利用去激光束74的不同的样品区域中的受激发射。
[0138]在该示例性实施例中,还与其偏振无关地从来自样品的探测光束中移除探测光的具有照明光的波长的那些部分。
[0139]然而,如前面详细描述的一样,在该不例性实施例中,从来自样品的探测光束中移除具有激励光的波长的那些部分。
[0140]已参照特定实施例描述了本发明。然而,清楚无疑的是,还可以在不背离下述权利要求的保护范围的情况下进行修改和变形。
【主权项】
1.一种用于扫描显微镜的声光主分束器,所述声光主分束器被实现和设定为将具有预选的或可预选的照明光波长的照明光引导到照明光束路径以用于照射样品,并且将来自样品的探测光引导到探测光束路径上, 其中,具有与所述照明光波长相关联的声频的机械波、或者具有与所述照明光波长相关联的相同声频的多个机械波在所述声光主分束器中传播, a.来自样品的探测光束通过与一个机械波的相互作用或通过与多个机械波的相互作用,既使所述探测光束的具有所述照明光波长和第一线偏振方向的部分偏转,也使所述探测光的具有所述照明光波长和垂直于所述第一线偏振方向的第二线偏振方向的部分偏转,并因此从所述探测光束中移除;和/或 b.所述声光主分束器被实现为通过与一个机械波的相互作用或通过与多个机械波的相互作用,将照明光的具有预选的照明光波长和所述第一线偏振方向的部分,以及照明光的具有预选的照明光波长和不同于、特别地垂直于所述第一线偏振方向的第二线偏振方向的部分引导到照明光束路径以用于照射样品。2.根据权利要求1所述的声光主分束器,其中,所述声光主分束器包括第一晶体和第二晶体,它们被配置为相继地被所述探测光束穿过,通过与存在于所述第一晶体中的、具有所述声频的第一机械波的相互作用,具有所述照明光波长和所述第一线偏振方向的部分被偏转并因此从所述探测光束中移除;并且通过与存在于所述第二晶体中的、同样具有所述声频的第二机械波的相互作用,具有所述照明光波长和所述第二线偏振方向的部分被偏转并因此从所述探测光束中移除。3.根据权利要求2所述的声光主分束器,其中, a.所述第一晶体在形状和/或尺寸和/或晶体截面方面与所述第二晶体不同;和/或 b.所述探测光束的传播方向相对于所述第一晶体的晶格结构的定向与所述探测光束的传播方向相对于所述第二晶体的晶格结构的定向是不同的;和/或 c.所述第一机械波的传播方向相对于所述第一晶体的晶格结构的定向与所述第二机械波的传播方向相对于所述第二晶体的晶格结构的定向是不同的。4.根据权利要求2或3所述的声光主分束器,其中, a.所述探测光束首先穿过所述第一晶体,随后穿过所述第二晶体;并且通过与所述第一晶体的机械波的相互作用,具有所述照明光波长的照明光被引导到照明光束路径;和/或 b.所述探测光束首先穿过所述第一晶体,随后穿过所述第二晶体;并且通过与所述第二晶体的机械波的相互作用,具有所述照明光波长的照明光被引导到照明光束路径。5.根据权利要求1至4中任一项所述的声光主分束器,其中,所述声光主分束器包括晶体,所述机械波在该晶体中传播,其中所述晶体和所述机械波的传播方向相对于彼此且分别相对于入射到所述晶体中的探测光束定向,以
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