[发明专利]浸没基体、浸没基体的应用和浸没设备

说明书

本发明涉及浸没基体(5)，其被构造用于调整光学装置的分界面处的光学性能，所述浸没基体在浸没基体(5)的材料(6)中具有多孔结构，所述多孔结构具有孔(7)和/或纳米孔(8)，所述孔(7)具有选自大于20nm至200μm的范围的至少一个孔径，其中，纳米孔(8)具有选自0.5nm至20nm范围的至少一个平均孔径，所述多孔结构具有选自0.1‑100MPa范围内的弹性模量E。本发明还涉及浸没基体(5)的应用、具有浸没基体(5)的装置以及浸没设备。

技术领域

本发明涉及一种浸没基体、具有浸没基体的装置、其应用以及浸没设备。

背景技术

尤其在活细胞显微术中，样本的准确折射率大多不是已知的。这不(只)涉及包埋介质和/或所使用的缓冲剂，而主要涉及样本的内部，其例如可能由细胞、(肿瘤)球体、组织切片或者整个器官形成。

因为这些样本通常保存在水溶液(缓冲溶液)中并且在其中研究，所以——也由于历史原因——大多使用水浸物镜。所述水浸物镜针对n＝1.33的折射率(水的折射率)优化。然而，活细胞样本的折射率不同于n＝1.33(例如参见Liu,P.Y.等人(2016):Cellrefractive index for cell biology and disease diagnosis:past,present andfuture；Labon a Chip,16:634-644)。

因此，例如典型细胞的细胞溶质的折射率在1.36至1.39的范围内并且因此明显不同于水的折射率。光学装置的由此形成的不匹配导致像差，该像差限制显微镜的光学功率、尤其是进入深度(Eindringtiefe)。对于这种像差的补偿(如果可能)是耗费并且昂贵的并且例如可以借助自适应的光学器件、例如可变形的镜子实现。

这尤其适用于具有至少一个不垂直于盖玻片的光轴的显微镜系统。盖玻片在倒置显微镜中也通过样本支架的底部构成，所述样本支架例如是皮氏培养皿、(微型)滴定片或者透明片，待检测的探测光束以不等于90°的角、即倾斜地穿过所述盖玻片。

在折射率的调整中出现误差时，可能导致不对称的像差，如散光、慧差和其它更高阶的误差(例如三叶纹(Dreiblatt)、四叶纹)。这些比对称的像差更不能被容忍，所述对称的像差出现在具有反射光照明的传统装置中并且主要作为球面像差出现。尽管这些对称误差最初可以更容易由使用者忍受，但最终还是导致例如对显微镜的光学进入深度的明显限制。

为了减少由于照明光束和/或探测光束的通过而形成的像差，可以使用适当的浸没介质。

常用的浸没介质例如是水、硅油、甘油和油，它们与相应构造的浸没物镜共同使用。在显微术中，使用浸没物镜实现了多个优点，这些优点最终都是由物镜的可达到的较高数值孔径而产生的。这些优点例如是较高的空间分辨率、较高的光会聚效率、改善的信噪比或者信号背景比、较短的曝光时间和改善的时间分辨率以及降低的光毒性。

因为样本能够不同地被包埋和固定，所以存在各种不同类型的浸没介质，以便能够尽可能贴近样本折射率地工作。典型的浸没介质是水、水的有机替代介质(例如ZEISSImmersol W)、甘油(例如ZEISS Immersol G)和特殊的浸没油(例如ZEISS Immersol F、ZEISS Immersol HI)。所有这些浸没介质在常见温度时呈液态。只有在浸没介质精确地具有相同的样本光学参数时，才能实现最佳的图像质量、最大的信号强度和进入深度(参见Hell,S.等人(1993):Aberrations in confocal fluorescence microscopy induced bymismatches in refractive index.Journal of microscopy,169:391-405)。

原则上，通过使用具有尽可能高的折射率的浸没介质可以使数值孔径最大化，其中，合理的上限通过盖玻片的折射率给定。在折射率完美适配(n_浸没＝n_盖玻片)时，盖玻片不再光学有效。这种通常在油浸物镜中实现的情况在图1a中示意性地显示。