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Dokumentenidentifikation DE102005039856A1 02.03.2006
Titel Spektroskop und spektrales Lasermikroskop
Anmelder Nikon Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kuroiwa, Yoshinori, Tokio/Tokyo, JP;
Okugawa, Hisashi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 23.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005039856
Offenlegungstag 02.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse G01J 3/28(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G01J 3/30(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      G01J 3/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Diese Erfindung stellt ein Spektroskop (103) und ein spektrales Lasermikroskop (100) bereit, welche derart eingerichtet sind, dass sie eine Sensitivitäts-Korrektur eines Mehrkanal-Photodetektors (13) durchführen können. Das spektrale Lasermikroskop (100) weist auf: ein Lasermikroskop (101) und einen Spektral-Analysator (103), welcher einen aus einer Mehrzahl von Photodetektoren (13i) gebildeten Mehrkanal-Photodetektor (13) zum Detektieren der Spektral-Verteilung von Licht des Lasermikroskops (101) aufweist. Eine Sensitivitäts-Fluktuation wird für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus einem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian), welcher vor einem Verschieben der relativen Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) detektiert wird, und einem nach dem Verschieben detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) berechnet. Dann wird entweder der erste Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder der zweite Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 23. August 2004 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2004-242729.

Diese Erfindung betrifft ein Spektroskop und ein spektrales Lasermikroskop zum Detektieren und Analysieren von Spektren einer Probe, und insbesondere ein Spektroskop und ein spektrales Lasermikroskop, welche imstande sind, Fluktuationen der Sensitivität eines jeden Detektors eines Mehrkanal-Photodetektors zu korrigieren.

Auf dem Gebiet der Biologie und der Medizinwissenschaft schreitet das Studium der intrazellularen Kommunikation eifrig voran. In diesem Bereich wird ein Fluoreszenzmikroskop verwendet, um zusätzlich zur Fähigkeit, lebende Dinge lebend in einem fast natürlichen Zustand (einschließlich ausreichender Feuchtigkeit in der Atmosphäre) dynamisch zu beobachten, deren Charakteristiken auszuwerten, welches imstande ist, selektiv funktionelle Moleküle (beispielsweise ein Protein, eine anorganische Substanz, und ähnliches) darzustellen, welche kleiner als eine Zelle sind, und Interaktion zwischen einer Mehrzahl von funktionellen Molekülen zu beobachten. Unter den Fluoreszenzmikroskopen wurde kürzlich ein fluoreszierendes konfokales Lasermikroskop populär, da dieses imstande ist, eine Querschnitts-Bildbearbeitung und eine Bildbearbeitung mit hohem Kontrast zu erreichen. Fluoreszenz-Strahlung wird von einer Probe mit einem bestimmten Wellenlängenbereich entsprechend verschiedenen Zuständen und Bedingungen, wie beispielsweise einer Art eines Fluoreszenz-Agens, eines kombinierten Zustandes zwischen dem Fluoreszenz-Agens und der Probe, und der anzuregenden Wellenlänge, emittiert. In anderen Worten, die Existenz, der Zustand und die Reaktion eines Materials der Probe wird durch die Wellenlänge der Fluoreszenz-Strahlung bestätigt und seine quantitative Beurteilung aus deren Intensität wird möglich.

Um Phänomene herauszufinden, die innerhalb eines lebenden Körpers auftreten, indem die Substanz durch Analysieren der Fluoreszenz-Strahlung in Spektren streng definiert wird, wurde kürzlich ein Lasermikroskop vorgeschlagen, bei dem der Wellenlängenbereich der Spektren gleichzeitig unter Verwendung eines Mehrkanal-Photodetektors, der aus einer Mehrzahl von Photodetektoren (die als Kanäle bezeichnet werden) gebildet wird, detektiert werden kann. Spektren mittels dieser Art eines Lasermikroskops zu erhalten ist einem Fluoreszenzmikroskop zum Detektieren einer einzelnen Wellenlänge überlegen, so dass Fluoreszenzspektrums-Informationen einer Probe visuell als ein zwei-dimensionales Bild erhalten werden können (vgl. beispielsweise die Publikation der übersetzten Version der Patentanmeldung in der nationalen Phase mit der Nr. P2004-506192A).

In einem in der Publikation der übersetzten Version der Patentanmeldung in der nationalen Phase mit der Nr. P2004-506192A veröffentlichten Lasermikroskop hat der Multikanal-Photodetektor zum Detektieren von Spektren (jeder Photodetektor (nachfolgend „Kanal" genannt) des Anodentyps PMT (Photomultiplikatorröhre) mit beispielsweise 32 Kanälen) jedoch keine gleichförmige Sensitivität (entsprechend der Quanteneffizienz und einem Multiplikator-Faktor) und Minutenintensität der Spektren der Fluoreszenz-Strahlung kann nicht mit erforderlicher Präzision aufgrund variierender, an dem Multikanal-Photodetektor anliegender Spannung erhalten werden, so dass das Problem existiert, dass das genaue Definieren einer Substanz schwierig ist.

Diese Erfindung wurde unter dem Eindruck der vorgenannten Probleme gemacht und hat die Aufgabe, ein Spektroskop und ein spektrales Lasermikroskop bereitzustellen, welche imstande sind, eine Sensitivitäts-Korrektur eines Mehrkanal-Photodetektors in Echtzeit aufgrund der Detektion von Fluoreszenz-Strahlung durchzuführen.

Gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung weist ein Spektroskop auf: eine spektroskopische Vorrichtung, die Licht von einem Mikroskop in Spektren zerlegt, einen Mehrkanal-Photodetektor, der aus einer Mehrzahl von Photodetektoren gebildet wird und all die von der spektroskopischen Vorrichtung zerlegten Spektren zusammen detektiert, ein Bewegungsmittel, das eine relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor entlang einer Richtung der Wellenlängen-Dispersion der Spektren variiert, und ein Berechnungsmittel, das jeweils Leuchtdichte-Datenwerte (luminance data) aus der Mehrzahl von Photodetektoren verarbeitet. Das Berechnungsmittel berechnet für jeden Photodetektor der Mehrzahl von Detektoren aus einem vor Variieren der relativen Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor detektierten ersten Leuchtdichte-Datenwert und einem nach Variieren detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert eine Sensitivitätsfluktuation und korrigiert den ersten Leuchtdichte-Datenwert oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert.

Bei dem Spektroskop gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass der zweite Leuchtdichte-Datenwert detektiert wird, wenn die relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor mittels des Bewegungsmittels um den Betrag eines Photodetektors aus der Mehrzahl von Photodetektoren variiert wird, wobei das Berechnungsmittel für jeden der Mehrzahl an Photodetektoren aus dem ersten Leuchtdichte-Datenwert und dem zweiten Leuchtdichte-Datenwert, welche von einem Photodetektor entsprechend dem gleichen Wellenlängenbereich der Spektren detektiert werden, eine Sensitivitätsfluktuation berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert korrigiert.

Bei dem Spektroskop gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung ist das Bewegungsmittel vorzugsweise auf dem Mehrkanal-Photodetektor angeordnet.

Bei dem Spektroskop gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung verändert das Bewegungsmittel vorzugsweise einen Winkel der spektroskopischen Vorrichtung relativ zu der optischen Achse.

Bei dem Spektroskop gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass das Berechnungsmittel eine Sensitivitätsfluktuation eines jeden der Mehrzahl von Photodetektoren relativ zu einem Referenz-Photodetektor aus der Mehrzahl von Photodetektoren berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert korrigiert.

Gemäß einem zweiten Aspekt dieser Erfindung weist ein Spektroskop auf: eine spektroskopische Vorrichtung, die Licht von einem Mikroskop in Spektren zerlegt, einen Mehrkanal-Photodetektor, der aus einer Mehrzahl von Photodetektoren gebildet wird und all die von der spektroskopischen Vorrichtung zerlegten Spektren zusammen detektiert, ein Bewegungsmittel, das eine relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor entlang einer Richtung der Wellenlängen-Dispersion der Spektren variiert, und ein Berechnungsmittel, das jeden Leuchtdichte-Datenwert aus der Mehrzahl von Photodetektoren verarbeitet. Das Berechnungsmittel berechnet für jeden Photodetektor eine Sensitivitätsfluktuation aus einem vor Variieren der relativen Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor detektierten ersten Leuchtdichte-Datenwert und einem nach Variieren detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert und korrigiert Sensitivitätsfluktuation eines jeden Photodetektors der Mehrzahl von Detektoren.

Bei dem Spektroskop gemäß dem zweiten Aspekt dieser Erfindung ist das Bewegungsmittel vorzugsweise auf dem Mehrkanal-Photodetektor angeordnet.

Bei dem Spektroskop gemäß dem zweiten Aspekt dieser Erfindung verändert das Bewegungsmittel vorzugsweise einen Winkel der spektroskopischen Vorrichtung relativ zu der optischen Achse.

Gemäß einem dritten Aspekt dieser Erfindung weist ein spektrales Lasermikroskop ein Lasermikroskop und einen Spektral-Analysator auf, der licht von dem Lasermikroskop misst. Der Spektral-Analysator weist auf: eine spektroskopische Vorrichtung, die das Licht von dem Lasermikroskop in Spektren zerlegt, einen Mehrkanal-Photodetektor, der aus einer Mehrzahl von Photodetektoren gebildet wird und all die Spektren zusammen detektiert, ein Bewegungsmittel, das eine Position des Mehrkanal-Photodetektors entlang der Richtung der Wellenlängen-Dispersion der Spektren variiert, und ein Berechnungsmittel, das jeden Leuchtdichte-Datenwert aus der Mehrzahl von Photodetektoren verarbeitet. Das Berechnungsmittel berechnet eine Sensitivitätsfluktuation eines jeden Photodetektors aus einem vor Variieren der Position des Mehrkanal-Photodetektors detektierten ersten Leuchtdichte-Datenwert und einem nach Verschieben detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert und korrigiert den ersten Leuchtdichte-Datenwert oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert.

Bei dem spektralen Lasermikroskop gemäß dem dritten Aspekt dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass das Berechnungsmittel die Leuchtdichte-Datenwerte, zusätzlich zum Korrigieren mittels der von der Sensitivitätsfluktuation des Mehrkanal-Photodetektors verursachten Sensitivitäts-Korrekturdatenwerte, mittels von einem optischen System des Lasermikroskops verursachter optischer Korrekturdatenwerte der Leuchtdichte-Datenwerte korrigiert.

Bei dem spektralen Lasermikroskop gemäß dem dritten Aspekt dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass der optische Korrekturdatenwert ein fester Wert ist und der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert variabel ist.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen leicht verständlich.

1 ist eine schematische Darstellung, die ein spektrales Lasermikroskop gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.

2A und 2B sind Graphen, die erklären, wie Leuchtdichte-Datenwerte Ian und Ibn in dem spektralen Lasermikroskop gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung erhalten werden, wobei 2A den Leuchtdichte-Datenwert Ian und 2B den Leuchtdichte-Datenwert Ibn zeigt.

3 ist ein Flussdiagramm, das Sensitivitäts-Korrektur des spektralen Lasermikroskops gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.

4A, 4B und 4C sind Graphen, die ein Beispiel der Sensitivitäts-Korrektur des spektralen Lasermikroskops gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigen.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Das in 1 dargestellte spektrale Lasermikroskop 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung weist ein Lasermikroskop 101, ein optisches Relay-System 102 und einen Spektral-Analysator (Spektroskop) 103 auf.

Das Lasermikroskop 101 weist auf: eine Laserlichtquelle 1 zum Emittieren von Anregungslicht zum Beleuchten einer auf einem Objekttisch 7 angeordneten Probe (oder einer Referenz-Probe) 8, eine Kollimationslinse 3 zum nachfolgenden Kollimieren (parallel Ausrichten) des Laserlichts aus der Laserlichtquelle 1, eine zwischen der Laserlichtquelle 1 und der Kollimationslinse 3 angeordnete Blende 2, einen dichroitischen (frequenzselektiven) Spiegel 4 zum Herausreflektieren des Laserlichts mit einer gegebenen Anregungswellenlänge aus dem Laserlicht, welches im Wesentlichen kollimiertes Laserlicht aus der Kollimationslinse 3 in einer auf eine Objektivlinse 5 hin gerichteten Richtung herauskommend aufweist, und zum Übertragen von in der Probe 8 erzeugter Fluoreszenz-Strahlung, einen zwischen dem dichroitischen Spiegel 4 und der Objektivlinse 5 angeordneten zwei-dimensionalen Scanner (nachfolgend als „XY-Scanner" bezeichnet) 6, der das Anregungslicht zwei-dimensional in X-Richtung und in Y-Richtung abtastet, und eine Kondensorlinse 9. Die Kondensorlinse 9 sammelt die von der Probe 8, die auf dem Objekttisch 7 angeordnet ist und von dem durch die Objektivlinse 5 in einem Punkt auf der Probe 8 zusammenlaufenden Anregungslicht beleuchtet wird, erzeugte Fluoreszenz-Strahlung, welche von der Objektivlinse 5 in einem Fokuspunkt f durch den XY-Scanner 6 und den dichroitischen Spiegel 4 gesammelt wird.

Das optische Relay-System 102 weist auf: optischer-Pfad-Ablenkspiegel 102b und 102b zum Ablenken der von der Kondensorlinse 9 gesammelten Fluoreszenz-Strahlung, und Relay-Linsen 102a und 102a zum Weiterleiten der gesammelten Fluoreszenz-Strahlung von dem Lasermikroskop 101 zu dem Spektral-Analysator 103. Übrigens kann eine optische Faser als optisches Relay-System 102 verwendet werden.

Der Spektral-Analysator (Spektroskop) 103 weist auf: eine auf einer optischen Achse, auf der die Fluoreszenz-Strahlung von dem optischen Relay-System 102 einfällt, angeordnete Kollimationslinse 10, einen Spalt 11, eine spektroskopische Vorrichtung 12 wie beispielsweise ein Beugungsgitter, ein Prisma, einen Mehrkanal-Photodetektor 13 mit einer Mehrzahl von Kanälen (Photodetektoren) 13i (i = 1 bis n) zum Detektieren von Spektren der von der spektroskopischen Vorrichtung 12 zerlegten Fluoreszenz-Strahlung, ein Bewegungsmittel 14 zum Bewegen des Mehrkanal-Photodetektors 13 entlang der Richtung eines jeden Kanals 13i, eine Hochspannungs-Energieversorgung 17 zum Versorgen des Mehrkanal-Photodetektors 13 mit einer Hochspannung gemäß einer Anweisung einer CPU 15 über eine I/O-Schnittstelle 16, einen analogen Verarbeitungsschaltkreis 18i (i = 1 bis n) zum Verarbeiten von Signalen des jeweils zugehörigen Kanals 13i, einen A/D-Wandler 20i (i = 1 bis n), einen Bild-Speicher 22 zum Speichern der verarbeiteten Signale, einen Synchronisationssignal-Generator 19 zum Synchronisieren des XY-Scanners 6 und des Speicherns der Daten in dem Bild-Speicher 22 gemäß einer Anweisung der CPU 15, und einen D/A-Wandler 23 zum Darstellen eines in dem Bild-Speicher 22 gespeicherten Fluoreszenzbild-Datenwertes auf einem Monitor 24.

Übrigens kann eine Variation der relativen Position zwischen den von der spektroskopischen Vorrichtung 12 zerlegten Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor 13 durchgeführt werden, indem der Winkel der spektroskopischen Vorrichtung 12 relativ zu dem einfallenden Licht bei fixiertem Mehrkanal-Photodetektor 13 verändert wird oder indem die Position des einfallenden Lichts auf der spektroskopischen Vorrichtung 12 verändert wird.

Die Blende 2 wird mittels der CPU 15 über die I/O-Schnittstelle 16 gesteuert und der XY-Scanner 6 wird auch von der CPU 15 über einen XY-Scanner-Treiber 21 gesteuert. Auf diese Weise wird das spektrale Lasermikroskop 100 aufgebaut.

Nachfolgend wird die Initialisierung des spektralen Lasermikroskops 100 beschrieben.

Zunächst wird die Initialisierungsprozedur des gesamten Systems des spektralen Lasermikroskops beschreiben. Die Initialisierungsprozedur des gesamten Systems des spektralen Lasermikroskops wird unter Verwendung von Referenzlicht, dessen spektrale Verteilung (Wellenlänge und Leuchtdichte) vorgegeben ist, durchgeführt.

In 1 wird eine Referenzprobe 8 auf dem Objekttisch 7 angeordnet. Von der Laserlichtquelle 1 emittiertes Laserlicht fällt durch die Kollimationslinse 3 hindurch auf den dichroitischen Spiegel 4 ein, wenn die Blende 2 geöffnet ist. Das auf den dichroitischen Spiegel 4 einfallende Laserlicht wird von dem dichroitischen Spiegel 4 in die Richtung der Objektivlinse 5 reflektiert, in X-Y-Richtung mittels des zwischen dem dichroitischen Spiegel 4 und der Objektivlinse 5 angeordneten XY-Scanners 6 abgetastet und auf einen Punkt auf der auf dem Objekttisch 7 angeordneten Referenzprobe 6 durch die Objektivlinse 5 hindurch konvergiert (d.h. zusammenlaufend ausgerichtet). Das von der Referenzprobe 8 emittierte Referenzlicht wird von der Objektivlinse 5 gesammelt, bewegt sich nach hinten entlang des optischen Pfades, wird von dem XY-Scanner 6 zurück abgetastet und wird von der Kondensorlinse 9 durch den dichroitischen Spiegel 4 hindurch auf den Fokuspunkt f konvergiert. Das auf den Fokuspunkt f konvergierte Referenzlicht fällt durch das optische Relay-System 102 hindurch auf den Spektral-Analysator 103 ein.

Das auf den Spektral-Analysator 103 einfallende Referenzlicht wird von der Kollimationslinse 10 im Wesentlichen kollimiert (d.h. in ein paralleles Strahlenbündel umgeformt), von dem Schlitzabschnitt 11a des Schlitzes 11 derart geformt, dass es eine geeignete Schlitzbreite für die spektroskopische Vorrichtung 12 hat, und fällt dann auf die spektroskopische Vorrichtung 12 ein. Das auf die spektroskopische Vorrichtung 12 einfallende Referenzlicht wird von der spektroskopischen Vorrichtung 12 in Spektren in Richtung eines jeden Kanals 13i (i = 1 bis n) des Mehrkanal-Photodetektors 13 zerlegt und fällt dann auf jeden Kanal 13i des Mehrkanal-Photodetektors 13 ein. Das einfallende Spektrum wird mit einer Beugungsbreite des Spektrums und einer Wellenlängenauflösung &Dgr;&lgr; detektiert, welche von der Schrittweite eine jeden Kanals 13i des Mehrkanal-Photodetektors 13 definiert werden.

Um weiches Licht zu detektieren, wird als Mehrkanal-Photodetektor 13 ein PMT vom Anodentyp (HA7260, etc. von Hamamatsu Photonics K.K.) verwendet. Jeder Kanal 13i (i = 1 bis 32; nachfolgend erklärt für den Fall von 32 Kanälen) des HA7260 ist mit einem Abstand von 1 mm angeordnet und die Anzahl der Kanäle beträgt 32. Die Sensitivität des HA7260 kann mittels Anlegens einer Spannung variiert werden, wobei die CPU 15 die Hochspannungs-Energieversorgung 17 über die I/O-Schnittstelle 16 zum Anlegen einer Hochspannung an den Mehrkanal-Photodetektor 13 steuert, um eine vorgegebene Sensitivität zu erhalten. Übrigens kann in dem Mehrkanal-Photodetektor 13 gemäß der Intensität der Spektren eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung vom separaten Typ (beispielsweise eine SPD (Silizium-Photodiode), eine APD (Avalanche-Photodiode) oder etwas Ähnliches) verwendet werden.

Jeder Kanal 13i konvertiert die Leuchtdichte des einfallenden Spektrums in ein elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird in eine Spannung konvertiert und mittels eines analogen Verarbeitungsschaltkreises 18i (i = 1 bis 32) verstärkt und mittels des A/D-Wandlers 20i (i = 1 bis 32) in eine digitalen Datenwert konvertiert, wobei ein Abtasttakt mit dem Abtasten des XY-Scanners 3 gesteuert von dem Synchronisationssignal-Generator 19 synchronisiert ist. Übrigens wird der XY-Scanner 6 mittels des XY-Scanner-Treibers 21 angetrieben, der ein Synchronisationssignal von dem Synchronisationssignal-Generator 19 empfängt. Jeder Kanal 13i weist einen ähnlichen analogen Verarbeitungsschaltkreis 18i und einen ähnlichen A/D-Wandler 20i auf. Bei diesem Aufbau können 32 Kanäle gleichzeitig verarbeitet werden und der Leuchtdichte-Datenwert eines jeden Kanals 13i wird in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. Übrigens ist es möglich, wenn keine Simultanität der 32 Kanäle notwendig ist, nur einen einzelnen A/D-Wandler 20i vorzusehen und den Kanal 13i mittels eines Multiplexers (nicht dargestellt) zu wechseln, um ein analoges Signal in ein digitales Signal zu konvertieren.

Auf diese Weise wird die dem Spektrum des Referenzlichts der Referenzprobe 8 entsprechende Leuchtdichte eines jeden Kanals 13i erhalten, so dass ein Korrekturdatenwert &agr; gemäß einer Wellenlänge des Gesamtsystems des spektralen Lasermikroskops 100 einschließlich des optischen Systems und des Analysators aus dem Verhältnis vorgegebener Leuchtdichte-Datenwerte des Referenzlichts zu den erhaltenen Leuchtdichte-Datenwerten berechnet werden können. Der Korrekturdatenwert &agr; enthält sowohl eine bezüglich der Zeit invariable Kennzahl (nachfolgend als „optischer Korrekturdatenwert &ggr;" bezeichnet), beispielsweise eine Kennzahl eines optischen Systems des Lasermikroskops 101, und eine bezüglich des Gebrauchszustands variable Kennzahl (nachfolgend als „Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr;" bezeichnet), beispielsweise eine Kennzahl des Mehrkanal-Photodetektors 13, so dass &agr; = &ggr; × &bgr; gilt.

Im Allgemeinen ist der Korrekturdatenwert &agr; (&agr; = &ggr; × &bgr;) durch eine Prüfung vor dem Versenden durch den Hersteller gegeben und in dem spektralen Lasermikroskop 100 (einem aus einem Lasermikroskop 101 und einem Spektral-Analysator 103 zusammengesetzten System) gespeichert. Da sich der Korrekturdatenwert &agr; aus einem zeitlich invariablen optischen Korrekturdatenwert &ggr; und einem zeitlich variablen Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; zusammensetzt, ist es notwendig, eine periodische Wartung durchzuführen, so dass dem Nutzer eine schwere Last aufgeladen wird.

In anderen Worten, da der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; eines Spektral-Analysators 103 enthaltend einen Mehrkanal-Photodetektor 13 gemäß einem Gebrauchszustand und einem Umgebungszustand variiert (bezüglich der Zeit variiert), variiert der Wert der Korrekturdaten &agr; in Antwort auf diese Variation. Da es die Variation unmöglich macht, richtig zu korrigieren, muss der Nutzer bei dem Hersteller eine periodische Wartung zum Aktualisieren des Korrekturdatenwertes &agr; in Auftrag geben, was Unannehmlichkeiten, beispielsweise die Unmöglichkeit des Gebrauchs des Systems in der Zwischenzeit, nach sich zieht.

Das Ausführungsbeispiel dieser Erfindung stellt ein System bereit, welches diese Unannehmlichkeiten vermeidet.

Wie oben bereits beschrieben, nach dem Erhalten des Korrekturdatenwertes &agr; vor dem Versenden durch den Hersteller wird der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; des Spektral-Analysators 103 mittels eines später beschriebenen Verfahrens erhalten, und der optische Korrekturdatenwert &ggr; (der Korrekturdatenwert &ggr; ist ein Datenwert, der zeitlich beinahe unveränderlich ist) des Lasermikroskops 101 wird aus dem Korrekturdatenwert &agr; und dem Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; berechnet. Wenn der berechnete optische Korrekturdatenwert &ggr; in dem Speicher der CPU 15 des spektralen Lasermikroskops 100 gespeichert wird, können die von dem spektralen Lasermikroskop 100 erhaltenen Leuchtdichte-Datenwerte richtig korrigiert werden, wobei lediglich der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; mittels Messung periodisch ermittelt werden muss. In anderen Worten, der Leuchtdichte-Datenwert wird mittels des Korrekturdatenwerts &agr; korrigiert.

An Stelle des Verwendens einer Referenzprobe 8 kann ein ähnlicher Effekt erhalten werden, wenn eine entfernbare Referenzlichtquelle unter dem Objekttisch 7 angeordnet wird und das Referenzlicht der Referenzlichtquelle auf den Fokuspunkt f der Objektivlinse 5 konvergiert wird.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Erhalten eines optischen Korrekturdatenwertes &ggr; beschrieben.

Um den optischen Korrekturdatenwert &ggr; zu erhalten, wird erklärt, wie der Sensitivitäts-Korrekturwert &bgr; eines jeden Kanals 13i des Mehrkanal-Photodetektors 13 berechnet wird. Obwohl ein als Mehrkanal-Photodetektor 13 verwendetes hochsensitives multi-anodenartiges PMT die Sensitivität mittels Veränderung der Hochspannung ändern kann, variiert die Sensitivität eines jeden Kanals bei dieser Gelegenheit ungleichförmig. Insbesondere wenn weiche Fluoreszenz-Strahlung detektiert werden soll, muss die angelegte Spannung eingestellt werden, um eine optimale Sensitivität relativ zu der Intensität der einfallenden Fluoreszenz-Strahlung zu erreichen, so dass es notwendig wird, den Sensitivitäts-Korrekturwert eines jeden Kanals 13i bei Verändern der anliegenden Spannung zu erhalten. Bei dem spektralen Lasermikroskop 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung kann der Sensitivitäts-Korrekturwert &bgr; eines jeden Kanals 13i bei Verändern der anliegenden Spannung mittels eines nachfolgend beschriebenen Verfahrens erhalten werden.

Das Sammeln des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts &bgr; eines jeden Kanals 13i bei Verändern der an dem Mehrkanal-Photodetektor 13 anliegenden Spannung wird mit Bezug auf 2 und 3 erklärt. Bis zu dem Schritt, bei dem das Referenzlicht auf den Mehrkanal-Photodetektor 13 einfällt, wird auf die obige Beschreibung verwiesen, auf eine Wiederholung dieser gleichartigen Schritte wird hier verzichtet.

In Schritt S1 wird die Blende 2 der Laserlichtquelle 1 geöffnet, um die Referenzprobe 8 mit dem Anregungslicht zu beleuchten, und das Referenzlicht fällt auf den Spektral-Analysator ein. In Schritt S2 veranlasst die CPU 15 über die I/O-Schnittstelle 16 das Anlegen einer vorgegebenen Spannung an den Mehrkanal-Photodetektor 13. In Schritt S3 werden die Leuchtdichte-Datenwerte Ian (n = 1 bis 32) aller 32 Kanäle erhalten und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. In Schritt S4 wird geprüft, ob der Pegel jedes erhaltenen Leuchtdichte-Datenwerts passend ist oder nicht. In Schritt S5 wird, wenn der Pegel des Leuchtdichte-Datenwerts nicht passend ist, wenn beispielsweise das Signal des Leuchtdichte-Datenwerts Ian gesättigt ist oder der maximale Leuchtdichte-Datenwert zu niedrig ist, um als ein Leuchtdichte-Datenwert verwendet zu werden, die anliegende Spannung durch die Hochspannungs-Energieversorgung 17 variiert. Die in den Schritten S3 bis S5 beschriebene Prozedur zum Erhalten von Leuchtdichte-Datenwerten Ian wird wiederholt. Das Verhältnis zwischen dem Leuchtdichte-Datenwert Ian eines jeden Kanals 13i und der Position der Wellenlänge der Spektren ist schematisch in 2A dargestellt. Übrigens kann das Einstellen der Leuchtdichte mittels Einstellens der Leistung der Laserlichtquelle 1 an Stelle des Einstellens der anliegenden Spannung der Hochspannungs-Energieversorgung 17 durchgeführt werden.

In Schritt S6 wird der Mehrkanal-Photodetektor 13 unter zu Hilfenahme des Bewegungsmittels 14 (vgl. 2B) um einen Kanal verschoben (in diejenige Richtung, dass sich die Nummer des Kanals, auf den das Licht der gleichen Wellenlänge einfällt, erhöht). In Schritt S7 werden in diesem Zustand die Leuchtdichte-Datenwerte Ibn aller 32 Kanäle erneut erhalten und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. Das Verhältnis zwischen dem Leuchtdichte-Datenwert Ibn eines jeden Kanals 13i und der Position der Wellenlänge der Spektren ist schematisch in 2B dargestellt. In Schritt S8 geht die Abarbeitung zu Schritt S9 über, wenn der Pegel eines Leuchtdichte-Datenwerts nicht passend ist, wenn beispielsweise das Signal des Leuchtdichte-Datenwerts Ibn gesättigt ist oder der maximale Leuchtdichte-Datenwert zu klein ist, um als ein Leuchtdichte-Datenwert verwendet zu werden. In Schritt S9 wird die anliegende Spannung durch die Hochspannungs-Energieversorgung 17 variiert. In Schritt S10 wird der Mehrkanal-Photodetektor 13 unter zu Hilfenahme des Bewegungsmittels 14 um einen Kanal zurückbewegt und die Abarbeitung kehrt zu Schritt S3 zurück. Dann werden in den Schritten S3 bis S10 die Leuchtdichte-Datenwerte Ian und Ibn aller 32 Kanäle erneut erhalten. In Schritt S11 wird nach dem Erhalten erwünschter Leuchtdichte-Datenwerte Ian und Ibn die Blende 2 geschlossen. In Schritt S12 werden die Leuchtdichte-Datenwerte Ion aller 32 Kanäle in dem Zustand erhalten, in dem keinerlei Licht auf den Mehrkanal-Photodetektor 13 einfällt, und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. Wenn der Leuchtdichte-Datenwert Ion vernachlässigbar klein ist, kann die Prozedur zum Erhalten des Leuchtdichte-Datenwerts Ion weggelassen werden.

Dann wird der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; eines jeden Kanals 13i aus den Leuchtdichte-Datenwerten Ian, Ibn und Ion wie nachfolgend gezeigt berechnet.

In Schritt S13 wird das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G(n-1)] eines jeden Kanals 13i relativ zu dem vorherigen Kanal aus folgender Gleichung berechnet: [Gn/G(n-1)] = (Ibn-Ion)/(Ia(n-1)-Io(n-1)).

Wie in 2A und 2B gezeigt, da der gleiche Wellenlängenbereich von dem Kanal (n-1), wenn der Leuchtdichte-Datenwert Ian erhalten wird, und von dem Kanal (n), wenn der Leuchtdichte-Datenwert Ibn erhalten wird, detektiert wird, zeigt dies, dass das Verhältnis beider Seiten das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G(n-1)] des Kanals (n) zu dem Kanal (n-1) ergibt.

In Schritt S14 wird das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G1], welches der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; bezüglich Kanal eins ist, für jeden Kanal aus nachfolgender Gleichung berechnet und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert: [Gn/G1] = [G2/G1] × [G3/G2] × [G4/G3] × ... × [Gn/Gn-1], wobei n > 1 gilt.

In Schritt S17 geht, wenn entschieden wird, dass die Prozedur die Prozedur zum Berechnen des optischen Korrekturdatenwerts &ggr; vor dem Versenden ist, die Abarbeitung zu Schritt S18 weiter. In Schritt S18 wird der optische Korrekturdatenwert &ggr; (&ggr; = &agr;/&bgr;) aus dem Korrekturdatenwert &agr;, welcher bei Verwendung der Referenzprobe 8 erhalten wurde, und dem Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr;, welcher in S14 erhalten wurde, berechnet und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert.

Übrigens kann bei der oben beschriebenen Sensitivitäts-Korrektur, obwohl die Korrektur unter Verwendung des Kanals eins als Referenzkanal durchgeführt wurde, die Korrektur unter Verwendung des letzten Kanals (Kanal 32) als Referenzkanal mittels Umdrehens der Verschiebe-Richtung des Mehrkanal-Photodetektors 13 oder unter Verwendung eines beliebigen anderen Kanals als Referenzkanal durchgeführt werden.

4A bis 4C zeigen ein Beispiel der Sensitivitäts-Korrektur. 4A ist ein Graph, der das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G1] darstellt, welches der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; eines jeden Kanals relativ zu dem Kanal eins ist, welcher durch das Referenzlicht erhalten wurde.

Auch wenn die an dem Mehrkanal-Photodetektor 13 anliegenden Spannung variiert wird, wird auf diese Weise das Spektrum des auf den Spektral-Analysator 103 einfallende Licht als die Leuchtdichte-Datenwerte Ian und Ibn mittels des Mehrkanal-Photodetektors 13 unter Verschieben von dessen Position detektiert und der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; kann aus dem jeweiligen Leuchtdichte-Datenwert Ian und Ibn errechnet werden, so dass das Spektrum mit vorgegebener Präzision analysiert werden kann.

Nebenbei bemerkt, obwohl die oben dargelegte Erklärung für den Fall dient, dass das Referenzlicht zum Erhalten des optischen Korrekturdatenwertes &ggr; verwendet wird, ist das spezielle Referenzlicht nach dem Erhalten des optischen Korrekturdatenwertes &ggr; nicht mehr notwendig und die Leuchtdichte-Korrektur kann unter Verwendung des Lichts von der gemessenen Probe durchgeführt werden.

Wie oben bereits beschrieben, kann der optische Korrekturdatenwert &ggr;, bei dem die spektrale Verteilung hinsichtlich des Gebrauchszustandes nicht variabel ist, in dem spektralen Lasermikroskop 100 mittels Erhaltens des Korrekturdatenwerts &agr; des gesamten spektralen Lasermikroskops 100 und des Sensitivitäts-Korrekturdatenwertes &bgr;, welcher lediglich bezüglich eines Gebrauchszustandes (wie beispielsweise einer anliegenden Spannung) variabel ist, des Mehrkanal-Photodetektors 13 im Voraus berechnet werden, so dass, auch wenn der Gebrauchszustand verändert wird, es ausreichend ist, den Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; des Mehrkanal-Photodetektors 13 zu erhalten, und es nicht notwendig ist, eine Initialisierung des gesamten Systems des spektralen Lasermikroskops 100 unter Verwendung des Referenzlichts mit bekannter spektraler Verteilung erneut durchzuführen. Wenn das optische System nicht verändert wird, kann mittels Verwendens des oben beschriebenen Korrekturdatenwerts &agr; außerdem auf die Initialisierungs-Prozedur verzichtet werden.

Indem der Korrekturdatenwert &agr; in dem Speicher der CPU 15 oder in einem externen Speicher gespeichert wird, kann der Korrekturdatenwert &agr; übrigens je nach Bedarf herausgebracht werden. Eine Korrektur des spektralen Lasermikroskops 100 kann unter Verwendung einer gemessenen Probe statt einer speziellen Referenzlichtquelle und einer Referenzprobe durchgeführt werden.

Nachdem der optische Korrekturdatenwert &ggr; erhalten und gespeichert wurde, ist es, wie oben bereits beschrieben, ausreichend, lediglich den Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; des Spektral-Analysators 103, welcher zeitlich variabel ist, periodisch zu aktualisieren. Dann wird das weiter unten beschriebene Verfahren zum Erhalten des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts &bgr;, welcher den von dem spektralen Lasermikroskop 100 gemessenen Leuchtdichte-Datenwert richtig korrigiert, und zum Analysieren des Spektrums der Fluoreszenz-Strahlung der zu messenden Probe 8 durchgeführt.

Nachfolgend wird nun ein Verfahren zum Erhalten des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts &bgr; von einer Probe beschrieben.

Die Messprozedur ist die gleiche wie die oben für den Fall beschriebene, dass eine Referenzprobe 8 verwendet wird, so dass für die Erklärung gleiche Symbole verwendet werden.

In 1 wird von der Laserlichtquelle 1 emittiertes Anregungslicht mittels des XY-Scanners 6 abgetastet, beleuchtet dieses eine auf dem Objekttisch 7 angeordnete Probe 8 durch die Objektivlinse 5 hindurch und erzeugt dieses Fluoreszenz-Strahlung aus der Probe 8. Die Fluoreszenz-Strahlung der Probe 8 wird mittels der Objektivlinse 5 konvergiert, kehrt auf dem optischen Pfad zurück, um mittels des XY-Scanners 6 zurück abgetastet zu werden, und um mittels der Kondensorlinse 9 durch den dichroitischen Spiegel 4 hindurch auf den Fokuspunkt f gesammelt zu werden. Die gesammelte Fluoreszenz-Strahlung fällt auf den Spektral-Analysator 103 durch das optische Relay-System 102 hindurch ein.

Die auf den Spektral-Analysator 103 einfallende Fluoreszenz-Strahlung wird mittels der Kollimationslinse 10 im Wesentlichen kollimiert, wird mittels des Schlitzabschnitts 11a des Schlitzes 11 derart geformt, dass sie eine geeignete Schlitzbreite für die spektroskopische Vorrichtung 12 hat, und fällt dann auf die spektroskopische Vorrichtung 12 ein. Die auf die spektroskopische Vorrichtung 12 einfallende Fluoreszenz-Strahlung wird mittels der spektroskopischen Vorrichtung 12 in Spektren in der Richtung eines jeden Kanals 13i (i = 1 bis n) des Mehrkanal-Photodetektors 13 zerlegt und fällt dann auf jeden Kanal 13i des Mehrkanal-Photodetektors 13 ein. Das einfallende Spektrum wird mit einer Beugungsbreite des Spektrums und einer Wellenlängenauflösung &Dgr;&lgr; detektiert, welche von der Schrittweite eine jeden Kanals 13i des Mehrkanal-Photodetektors 13 definiert werden.

Nach dem Einfall der Fluoreszenz-Strahlung auf den Mehrkanal-Photodetektor 13 wird die Spektralanalyse der Fluoreszenz-Strahlung gemäß dem in 3 dargestellten Flussdiagramm durchgeführt.

In Schritt S1 fällt die Fluoreszenz-Strahlung auf den Spektral-Analysator 103 ein. In Schritt S2 veranlasst die CPU 15 über die I/O-Schnittstelle 16 das Anlegen einer vorgegebenen Spannung an den Mehrkanal-Photodetektor 13. In Schritt S3 werden die Leuchtdichte-Datenwerte Ian (n = 1 bis 32) aller 32 Kanäle erhalten und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. In Schritt S4 wird geprüft, ob der Pegel jedes erhaltenen Leuchtdichte-Datenwerts passend ist oder nicht. In Schritt S5 wird, wenn der Pegel des Leuchtdichte-Datenwerts nicht passend ist, wenn beispielsweise das Signal des Leuchtdichte-Datenwerts Ian gesättigt ist oder der maximale Leuchtdichte-Datenwert zu niedrig ist, um als ein Leuchtdichte-Datenwert verwendet zu werden, die anliegende Spannung durch die Hochspannungs-Energieversorgung 17 variiert. Und die in den Schritten S3 bis S5 beschriebene Prozedur zum Erhalten von Leuchtdichte-Datenwerten Ian wird wiederholt. Das Verhältnis zwischen dem Leuchtdichte-Datenwert Ian eines jeden Kanals 13i und der Position der Wellenlänge der Spektren ist schematisch in 2A dargestellt. Übrigens kann das Einstellen der Leuchtdichte mittels Einstellens der Leistung der Laserlichtquelle 1 an Stelle des Einstellens der anliegenden Spannung der Hochspannungs-Energieversorgung 17 durchgeführt werden.

In Schritt S6 wird der Mehrkanal-Photodetektor 13 unter zu Hilfenahme des Bewegungsmittels 14 (vgl. 2B) um einen Kanal verschoben (in diejenige Richtung, dass sich die Nummer des Kanals, auf den das Licht der gleichen Wellenlänge einfällt, erhöht). In Schritt S7 werden in diesem Zustand die Leuchtdichte-Datenwerte Ibn aller 32 Kanäle erneut erhalten und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. Das Verhältnis zwischen dem Leuchtdichte-Datenwert Ibn eines jeden Kanals 13i und der Position der Wellenlänge der Spektren ist schematisch in 2B dargestellt. In Schritt S8 geht die Abarbeitung zu Schritt S9 über, wenn der Pegel eines Leuchtdichte-Datenwerts nicht passend ist, wenn beispielsweise das Signal des Leuchtdichte-Datenwerts Ibn gesättigt ist oder der maximale Leuchtdichte-Datenwert zu klein ist, um als ein Leuchtdichte-Datenwert verwendet zu werden. In Schritt S9 wird die anliegende Spannung durch die Hochspannungs-Energieversorgung 17 variiert. In Schritt S10 wird der Mehrkanal-Photodetektor 13 unter zu Hilfenahme des Bewegungsmittels 14 um einen Kanal zurückbewegt und die Abarbeitung kehrt zu Schritt S3 zurück. Dann werden in den Schritten S3 bis S10 die Leuchtdichte-Datenwerte Ian und Ibn aller 32 Kanäle erneut erhalten. In Schritt S11 wird nach dem Erhalten erwünschter Leuchtdichte-Datenwerte Ian und Ibn die Blende 2 geschlossen. In Schritt S12 werden die Leuchtdichte-Datenwerte Ion aller 32 Kanäle in dem Zustand erhalten, in dem keinerlei Licht auf den Mehrkanal-Photodetektor 13 einfällt, und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert. Wenn der Leuchtdichte-Datenwert Ion vernachlässigbar klein ist, kann die Prozedur zum Erhalten des Leuchtdichte-Datenwerts Ion weggelassen werden.

Dann wird der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; eines jeden Kanals 13i aus den Leuchtdichte-Datenwerten Ian, Ibn und Ion wie nachfolgend gezeigt berechnet.

In Schritt S13 wird das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G(n-1)] eines jeden Kanals 13i relativ zu dem vorherigen Kanal aus folgender Gleichung berechnet: [Gn/G(n-1)] = (Ibn-Ion)/(Ia(n-1)-Io(n-1)).

Wie in 2A und 2B gezeigt, da der gleiche Wellenlängenbereich von dem Kanal (n-1), wenn der Leuchtdichte-Datenwert Ian erhalten wird, und von dem Kanal (n), wenn der Leuchtdichte-Datenwert Ibn erhalten wird, detektiert wird, zeigt dies, dass das Verhältnis beider Seiten das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G(n-1)] des Kanals (n) zu dem Kanal (n-1) ergibt.

In Schritt S14 wird das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G1], welches der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; bezüglich Kanal eins ist, für jeden Kanal aus nachfolgender Gleichung berechnet und in dem Speicher der CPU 15 gespeichert: [Gn/G1] = [G2/G1] × [G3/G2] × [G4/G3] × ... × [Gn/Gn-1], wobei n > 1 gilt.

In Schritt S15 wird der Leuchtdichte-Datenwert In nach dem Korrigieren der Sensitivitäts-Korrektur bezüglich Kanal eins als Referenzkanal gemäß folgender Gleichung erhalten: In = [Gn/G1] × Ian, wobei eine Korrektur für n = 1 nicht notwendig ist.

Der Leuchtdichte-Datenwert In nach dem Korrigieren der Sensitivitäts-Korrektur ist bezüglich Kanal eins normiert. Auf diese Weise wird das Sensitivitäts-Verhältnis [Gn/G1] (dargestellt in 4A) eines jeden Kanals relativ zu Kanal eins aus der Fluoreszenz-Strahlung erhalten und wird der in 4B dargestellte Leuchtdichte-Datenwert Ian erhalten, und der Leuchtdichte-Datenwert Ian wird in Echtzeit korrigiert, so dass der um den Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; korrigierte Leuchtdichte-Datenwert In, wie in 4C dargestellt, erhalten wird. Dann wird der optische Korrekturdatenwert &ggr; aus dem Speicher der CPU 15 ausgelesen, der Leuchtdichte-Datenwert In wird um den optischen Korrekturdatenwert &ggr; korrigiert und der richtige Leuchtdichte-Datenwert In wird erhalten.

Der Leuchtdichte-Datenwert In wird in dem Bild-Speicher 22 gespeichert und durch den D/A-Wandler 23 auf dem Monitor 24 als ein Bild dargestellt. Übrigens kann der Leuchtdichte-Datenwert Ibn als ein Leuchtdichte-Datenwert vor der Korrektur verwendet werden. Auf diese Weise ist aufgrund der Verarbeitung mit ähnlicher Normalisierung verschiedener Spektren ein Vergleich der erhaltenen Fluoreszenz-Spektren möglich.

In Schritt S16 wird der Mehrkanal-Photodetektor 13 um einen Kanal unter zu Hilfenahme des Bewegungsmittels 14 zurückbewegt und die spektrale Messung wird beendet.

Übrigens kann bei der oben beschriebenen Korrektur, obwohl die Korrektur mittels Kanal eins als Referenzkanal durchgeführt wurde, die Korrektur auch mit dem letzten Kanal (Kanal 32) als Referenzkanal durchgeführt werden, indem die Verschieberichtung des Mehrkanal-Photodetektors 13 umgedreht wird, oder jeder beliebige andere Kanal kann als Referenzkanal verwendet werden.

Auf diese Weise wird mittels Veränderns der an dem Mehrkanal-Photodetektor 13 anliegenden Hochspannung die Sensitivität des Mehrkanal-Photodetektors 13 auf die optimale Sensitivität für die Intensität der einfallenden Fluoreszenz-Strahlung festgesetzt, wobei die Position des Mehrkanal-Photodetektors 13 relativ zu den Spektren der Fluoreszenz-Strahlung verändert wird, die Sensitivitäts-Datenwerte Ian und Ibn erhalten werden, der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; unter Verwendung von beiden Sensitivitäts-Datenwerten Ian und Ibn berechnet wird, und der spektrale Leuchtdichte-Datenwert In nach der Korrektur unter Verwendung des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts &bgr; und des optischen Korrekturdatenwerts &ggr; erhalten werden kann.

Als Variation des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann der Korrekturdatenwert &agr; des gesamten Systems unter Verwendung des optischen Korrekturdatenwerts &ggr; nach dem Erhalt des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts &bgr; berechnet werden, so dass der Leuchtdichte-Datenwert In unter Verwendung des Korrekturdatenwerts &agr; errechnet wird.

Bei der Berechnung des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts &bgr; kann der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert &bgr; außerdem statt unter Verwendung der zu messenden Probe 8 ähnlich erhalten werden, indem einfach ein transparentes Beleuchtungslicht in den Spektral-Analysator 103 geleitet wird.

Da die Wellenlängen-Charakteristik des gesamten Systems einschließlich des optischen Systems und des Photodetektors im Zustand der Initialisierung korrigiert wird, wenn die an dem Mehrkanal-Photodetektor anliegende Hochspannung zum Messen der Fluoreszenz-Strahlung verändert wird, kann bei dem spektralen Lasermikroskop gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Leuchtdichte-Datenwert nach dem Korrigieren der Sensitivität mittels der in 4 dargestellten Sensitivitäts-Korrektur-Prozedur erhalten werden, so dass die Fluoreszenz-Strahlung von der Probe in Echtzeit mit vorgegebener Präzision spektral analysiert werden kann.

Übrigens wurde die Wellenlängen-Abhängigkeit des optischen Systems des spektralen Lasermikroskops 100 in dem Zustand der Initialisierung korrigiert. Sofern nicht auf andere Weise irgendwelche optischen Teile verändert werden, ist es somit nicht notwendig, jedes Mal, wenn eine Messung durchgeführt werden soll, den Initialisierungsprozess durchzuführen.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der spektrale Leuchtdichte-Datenwert nach der Korrektur mittels Korrigierens des erhaltenen Leuchtdichte-Datenwerts erhalten werden. Die Sensitivität eines jeden Kanals des Mehrkanal-Photodetektors kann jedoch mittels Variierens der an jedem Kanal anliegenden Spannung auf Basis des Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts für jeden Kanal gleichmäßig gemacht werden. In diesem Fall wird nach der Korrektur der Sensitivität der Leuchtdichte-Datenwert erneut erhalten, um spektrale Leuchtdichte-Datenwerte nach der Korrektur zu erhalten.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen dieser Erfindung sind dem Fachmann offensichtlich. Daher soll der breiteste Schutzumfang dieser Erfindung nicht auf hierin beschriebene und dargestellte spezielle Details und beispielhafte Vorrichtungen beschränkt sein. Es können daher zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der zugrunde liegenden Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert wird, zu verlassen.


Anspruch[de]
  1. Spektroskop (103), welches aufweist:

    eine spektroskopische Vorrichtung (12), welche Licht eines Mikroskops (101) in Spektren zerlegt;

    einen Mehrkanal-Photodetektor (13), welcher aus einer Mehrzahl von Photodetektoren (13i) gebildet ist und die von der spektroskopischen Vorrichtung (12) zerlegten Spektren detektiert;

    ein Bewegungsmittel (14), welches eine relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) entlang einer Richtung der Wellenlängen-Dispersion der Spektren variiert; und

    ein Berechnungsmittel (15), welches jeden Leuchtdichte-Datenwert (Ian, Ibn, Ion) der Mehrzahl von Photodetektoren (13i) verarbeitet;

    wobei das Berechnungsmittel (15) eine Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus einem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian), welcher vor einem Variieren der relativen Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) detektiert wird, und einem nach dem Variieren detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.
  2. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) detektiert wird, wenn die relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) von dem Bewegungsmittel (14) um die Breite genau eines Photodetektors (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) variiert wird, und wobei das Berechnungsmittel (15) die Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus dem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) und dem zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn), welche von einem Photodetektor (13i) entsprechend dem gleichen Wellenlängenbereich der Spektren detektiert wurden, berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.
  3. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 1, wobei das Bewegungsmittel (14) auf dem Mehrkanal-Photodetektor (13) angeordnet ist.
  4. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 3, wobei der zweite Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) detektiert wird, wenn die relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) von dem Bewegungsmittel (14) um die Breite genau eines Photodetektors (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) variiert wird, und wobei das Berechnungsmittel (15) die Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus dem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) und dem zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn), welche von einem Photodetektor (13i) entsprechend dem gleichen Wellenlängenbereich der Spektren detektiert wurden, berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.
  5. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 1, wobei das Bewegungsmittel (14) einen Winkel der spektroskopischen Vorrichtung (12) relativ zu der optischen Achse verändert.
  6. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 5, wobei der zweite Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) detektiert wird, wenn die relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) von dem Bewegungsmittel (14) um die Breite genau eines Photodetektors (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) variiert wird, und wobei das Berechnungsmittel (15) die Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus dem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) und dem zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn), welche von einem Photodetektor (13i) entsprechend dem gleichen Wellenlängenbereich der Spektren detektiert wurden, berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.
  7. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 2, wobei das Berechnungsmittel (15) die Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) bezogen auf einen Referenz-Photodetektor aus der Mehrzahl von Photodetektoren (13i) berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.
  8. Spektroskop (103), welches aufweist:

    eine spektroskopische Vorrichtung (12), welche Licht eines Mikroskops (101) in Spektren zerlegt;

    einen Mehrkanal-Photodetektor (13), welcher aus einer Mehrzahl von Photodetektoren (13i) gebildet ist und die von der spektroskopischen Vorrichtung (12) zerlegten Spektren detektiert;

    ein Bewegungsmittel (14), welches eine relative Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) entlang einer Richtung der Wellenlängen-Dispersion der Spektren variiert; und

    ein Berechnungsmittel (15), welches jeden Leuchtdichte-Datenwert (Ian, Ibn, Ion) der Mehrzahl von Photodetektoren (13i) verarbeitet;

    wobei das Berechnungsmittel (15) eine Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus einem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian), welcher vor einem Variieren der relativen Position zwischen den Spektren und dem Mehrkanal-Photodetektor (13) detektiert wird, und einem nach dem Variieren detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) berechnet und die Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) korrigiert.
  9. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 8, wobei das Bewegungsmittel (14) auf dem Mehrkanal-Photodetektor (13) angeordnet ist.
  10. Spektroskop (103) gemäß Anspruch 8, wobei das Bewegungsmittel (14) einen Winkel der spektroskopischen Vorrichtung (12) relativ zu der optischen Achse verändert.
  11. Spektrales Lasermikroskop (100), welches aufweist:

    ein Lasermikroskop (101);

    eine spektroskopische Vorrichtung (12), welche Licht des Lasermikroskops (101) in Spektren zerlegt;

    einen Mehrkanal-Photodetektor (13), welcher aus einer Mehrzahl von Photodetektoren (13i) gebildet ist und alle von der spektroskopischen Vorrichtung (12) zerlegten Spektren detektiert;

    ein Bewegungsmittel (14), welches eine Position des Mehrkanal-Photodetektors (13) entlang der Richtung der Wellenlängen-Dispersion der Spektren variiert; und

    ein Berechnungsmittel (15), welches jeden Leuchtdichte-Datenwert (Ian, Ibn, Ion) der Mehrzahl von Photodetektoren (13i) verarbeitet;

    wobei das Berechnungsmittel (15) eine Sensitivitäts-Fluktuation für jeden Photodetektor (13i) des Mehrkanal-Photodetektors (13) aus einem ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian), welcher vor einem Verschieben der Position des Mehrkanal-Photodetektors (13) detektiert wird, und einem nach dem Verschieben detektierten zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) berechnet und den ersten Leuchtdichte-Datenwert (Ian) oder den zweiten Leuchtdichte-Datenwert (Ibn) korrigiert.
  12. Spektrales Lasermikroskop (100) gemäß Anspruch 11, wobei das Berechnungsmittel (15) den Leuchtdichte-Datenwert (Ian, Ibn, Ion), zusätzlich zum Korrigieren mittels eines durch die Sensitivitäts-Fluktuation des Mehrkanal-Photodetektors (13) verursachten Sensitivitäts-Korrekturdatenwerts (&bgr;), mittels eines von einem optischen System des Lasermikroskops (101) verursachten optischen Korrekturdatenwerts (&ggr;) des Leuchtdichte-Datenwertes (Ian, Ibn, Ion) korrigiert.
  13. Spektrales Lasermikroskop (100) gemäß Anspruch 12, wobei der optische Korrekturdatenwert (&ggr;) fest ist und der Sensitivitäts-Korrekturdatenwert (&bgr;) variabel ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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