Сканирующий оптический микроскоп

, 1797717 19) -ЪЖ В 210 5)5 ОПИСАНК ПАТЕНТУ ЗОБ РЕТЕ ятие ская Изобр приборост нирующим жет быть биологии, таллограф рный ска й лазерн ханическо ионную с исследуе овленный м пучке, э Извест роскоп, со лучения, о устройство ленный в е топриемни от объекта ен лазе ержащи тико-ме проекц Фокусе к, устан светово нирующии микый источник изе сканирующее истему, установмый объект, фов отраженномлектронную сиГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Государственное малое предпри(73) Государственное малое предприятие(56) Проспект фирмы "Ортон" (азег ЯапМйгоз(сор ЫМЗО, 1990,Денисюк В,А, и др. Растровый оптический микроскоп на основе электроннолучевой трубки с монокристаллическимэкраном. Приборы и техника эксперимента- 1988, М 3/2 (май-июнь) - с.238 - 240.ТУ-1-30-82 на цитоскоп смотровой сволоконным световодом ЦИС-ВС,Устройство фазовотемнопольное,МФА, Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ЛОМО, 1984, с.7-8,3 Поляризационный микроскоп МИН. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЛОМО,1984,(54) СКАНИРУЮЩИЙ ОПТИЧЕСКИЙ МИК- РОСКОП тение относится к оптическому ороению, более конкретно к скаоптическим микроскопам, и моиспользовано в медицине, полупроводниковой технике,ме(57) Использование: в оптическом приборостроении, более конкретно в сканирующих оптических микроскопах, Сущность изобретения: в микроскопе система сбора отраженного от исследуемого объекта излучения выполнена в виде эллипсоида с внутренним отражением и установленной за исследуемым объектом кассеты с центральным отверстием и внеосевыми полевыми отверстиями, при этом фотоприемник установлен вблизи второго фокуса эллипсоида, 1 ил.стему формирования и обработки изобра- внеосевым полевыми отверстиями различного диаметра, расположенного на различВ известном микроскопе с помощью ных расстояниях от оптической оси, присканирующего устройства и оптической этом Фотоприемник расположен вблизипроекционной системы луч лазера переме второго Фокуса эллипсоида,щается по плоскости объекта, а отраженныйСравнение заявляемого решения с друот элементов объекта света посредством гими техническими решениями показываеттой же проекционной системы и фокусиру- на известность отличительных признаков,ющий попадает на фотоприемник. касающихся Формы выполнения элементовНедостатком этого микроскопа являет системы сбора отраженного от объекта изся сложность оптикомеханического устрой- лучения, Так, известно выполнение осветиства сканирования и трудность изменения тельной системы в виде отраженногопараметров развертки растра как по чисто- эллипсоида,те развертки, так и по величине амплитуды. Известна также кассета с набором от, Установка точечной диафрагмы в микроско верстий различных диаметров, работающаяпе для устранения рефлексов от сложной таким образом, что оптическая ось устройоптики, применяемой в сканирующем уст- ства всегда совпадает с центром этих отверройстве, снижает отношение сигнал/шум, стий, В предлагаемом микроскопе кассета. особенно при наблюдении малоконтраст- выполнена с диафрагмированными центных объектов. Кроме того, известный микро ральными и полевым отверстиями. При этомскоп не может работать в проходящем центр осевого отверстия совпадает с оптической осью, а полевые отверстия располоНаиболее близким по технической сущ- жены на различ н ых расстояниях отности и решаемой задаче является сканиру- оптической оси.ющий оптический микроскоп, содержащий 25 Благодаря сочетанию всех отличительпроекционную электронно-лучевую трубку с ных признаков заявленный микроскоп обламонокристаллическим экраном, проекцион- дает новым свойством, которое заключаетсяный объектив, исследуемый объект, систему в возможности выбора оптимальных зонсбора отраженного от объекта излучения, диффузноотраженногоотобъектасветасовыполненную в виде волоконно-оптическо О бираемого на экране. фотоприемникачтого жгута, фотоприемник, электронную сис- позволяет существенно увеличить отношетему визуализации изображения (2), . ние сигнал/шум и тем самым улучшить качеНедостатком прототипа является слож- ство Фотоответного изображения,ность выбора рабочей зоны исследуемого На чертеже представлена оптоэлектобъекта из-за отсутствия оптического кана ронная схема сканирующего. оптического, ла наблюдения, Другим недостаткомявля- микроскопа,ется выполнение системы выбора . Сканирующий оптический микроскопотраженного излучения в виде волоконно- содержит сканирующий источник излучеоптического жгута, имеющего мозаичную ния, выполненный в виде проекционнойструктуру, обусловленную технологией из электронно-лучевой трубки (ЗЛТ) 1, наприготовления, что значительно уменьшает от- мер, с монокристаллическим экраном, гененошение сигнал/шум, ратор развертки 2, визуальный иЦель изобретения -улучшение качества сканирующий каналы. Для работы в оптичефотоответногоизображенияпутемповыше- ским диапазоне микроскоп имеет наборния отношения сигнал/шум. 45 ЭЛТ с оптическим коммутатором состоП оставленная цельдостигается тем,что щим из двух зеркал 3 и 3, установленныхв растровом оптическом микроскопе, со- подуглом 90 друг к другу и под углом 45 кдержащем проекционную электроннолуче- входному излучению. Зеркала 3 и 3 выполвую трубку, проекционный объективнены с возможностью совместного повороисследуемый объект, систему сбора отра О тв вокруг вертикальной оптической оси,женного от него излучения, Фотоприемник, Зеркало 3 выполнено с возможностью повоэлектронную систему визуализации изобра- рота в двух взаимно перпендикулярных пложения, система сбора отраженного от объ- скостях, Визуальный канал микроскопаекта излучения выполнена в виде содержит проекционный объектив 4, в плоэллипсоида с внутренним отражением и ус- Б 5 скости изображения которого установлентановленной за исследуемым объектом кас- исследуемый объект 5, расположенный насеты с набором диафрагм различного снабженном боковой подсветкой 6 и ед аме ра, по крайнеи мере одна из которых метном столе 7, окуляр 8, Предметный столи твыполнена с центральным отверстием, и по 7 выполнен с возможностью перемещениякрайней несколько из которых выполнены с в трех взаимно перпендикулярных наорав1797717 где Зоб - расстояние от поверхности ЭЛТ допроекционного объектива 4;Ч - увеличение проекционного обьектива 4;об - задний фокус проекционного объектива 4;Ь - конструктивный параметр, определяемый расстоянием между задней узловойточкой линзы проекционного объектива 4 иточкой пересечения поверхности эллипсоида с оптической осью проекционного обьектива 4,Коллимирующая система 14, передняяапертура которой совпадает с апертуройпроекционного обьектива 4, установлена закассетой 10 и используется для работы впроходящем свете.Сменный поляризационный узел, служащий для работы в поляризованном свете,состоит из поляризатора 15, установленного между зеркалом 3 и проекционным обьективом 4, и анализатора 16, 5установленного между коллимирующей системой 14 и фотоприемником 116.Сканирующий оптический микроскопработает следующим образом. лениях. Сканирующий канал микроскопа содержит проекционный объектив 4, систему сбора излучения, отраженного от исследуемого объекта 5, состоящую из отраженного элемента, выполненного в виде эллипсоида 9 с внутренним отражением, первый фокус которого совпадает с плоскостью изображения обьектива 4,и установленной за исследуемым объектом кассеты 10, выполненной с центральной диафрагмой и внеосевыми полевыми диафрагмами различного диаметра, расположенными на различном расстоянии от оптической оси, фотоприемник 11, установленный вблизи второго фокуса эллипсоида 9, электронную систему визуализации 12 иэображения с выводом на видеомонитор 13.Минимальный диаметр входного отверстия эллипсоида 9 равен наружному диаметру тубуса проекционного обьектива 4, а большая (а) и малая (в) полуоси эллипсоида 9 связаны соотношением:(а+а - Ь =2 - 3(а - Ка - Ь) При этом удаление первого фокуса 1 э 1 от вершины эллипса определяется из следующей математической зависимости; 1 эд. =. ЗобЧ+ обЧ + Ь = (Зэб + тоб) Ч + Ь,1Совместным поворотом зеркал 3 и 3вокруг оптической оси проекционного обьектива 4 в зависимости от вида исследуемого объекта из набора выбирают ЭЛТ с 5 необходимым спектральным диапазономизлучения. Поворотом зеркала 3 на угол 90 в плоскости, перпендикулярной плоскости черте жа, вводится канал визуальногонаблюдения и включается боковая подсветка 6, Перемещением предметного стола 7 вдоль оптической оси и посредством обьектива 4 и окуляра 8 осуществляется наводка 15 на резкость исследуемого объекта 5. Затемперемещением предметного стола 7 в горизонтальной плоскости осуществляется набор рабочей зоны исследуемого объекта 5, Поворотом зеркала в исходное положение 20 производят переключение на канал сканирования, Напряжение с генератора развертки 2 подается на ЭЛТ 1 и на видеомонитор 13 электронной системы визуализации 12 изображения, Излучение ЭЛТ с помощью 25 зеркал 3 и 3 оптического коммутатора ипроекционного объектива 4 проецируется на исследуемый объект 5 с разрешением, определяемым дифракционным уровнем обьектива 4, Развертка изображения на 30 ЭЛТ видеомонитора 13 производится синхронно с разверткой светового пучка по исследуемому объекту 5. Для проведения исследований в отраженном свете открывают полевые диафрагмы кассеты 10, эакры вая при этом центральную диафрагму,Диффузно рассеянный световой потокот поверхности исследуемого объекта 5 попадает на внутреннюю зеркальную поверх 40 ность зллипсоида 9 и, проходя черезвнеосевые полевые диафрагмы кассеты 10,собирается в области заднего фокуса эллипсоида 9 на экране фотоприемника 11, преобразуется в электрический сигнал и45 поступает в систему визуализации 12 изображения с выводом фотоответного иэображения на видеомонитор 13,При этом в ход лучей вводится тот набор 50 полевых диафрагм кассеты 10, при которыхдостигается оптимальное отношение сигнал/шум,Для проведения исследований в проходящем свете открывают центральную диаф рагму кассеты 10, закрывая при этомполевые диафрагмы, в ход лучей вводитсяколлимирующая система 14 для заполнениясветовым потоком экрана фотоприемника11.1797717 При проведении исследований, напри- боты с которым осуществляется по известмер, шлифов в поляризованном свете в ход ному порядку.лучей вводится поляризационный узел, раформула изо бр ете ни я Составитель О,ТериковТехред М.Моргентал едакт орректор, Н.Гуньк 670 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 1,13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Сканирующий оптический микроскоп, содержащий соединенные оптически проекционную электронно-лучевую трубку, проекционный объектив, предметный столик, систему сбора отраженного от исследуемого объекта излучения, фотоприемник и электрически соединенную с фотоприемником электронную систему визуализации изображения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества фотоответного изображения путем повышения отношения сигнал/шум, система сбора. отраженного от исследуемого объекта излучения выполнена в виде установленного под предметным сто,3,ликом эллипсоида с внутренним отражением и установленной за предметным столиком кассеты с набором диафрагм различного диаметра, по крайней мере, одна из которых выполнена с центральным отверстием и по. крайней мере несколько из которых выполнены с внеосевыми полевыми отверстиями различного диаметра, расположенными на различных расстояниях от оптической оси, при этом фотоприемник расположен вблизи второго фокуса эллипсоида, а большая а и малая в полуоси эллипсоида связаны соотношением (а + аЬ 2-За - 1/аГЬ)