專利名稱:用于檢測(cè)被測(cè)物品的方法和設(shè)備的制作方法
用于檢測(cè)被測(cè)物品的方法和設(shè)備本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)被測(cè)物品的方法，其中借助掃描探針測(cè) 量裝置的測(cè)量探針，利用掃描探針顯微術(shù)來(lái)檢測(cè)被測(cè)物品，以及其中在 配屬于光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域內(nèi)，利用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)光學(xué)地檢測(cè)被 測(cè)物品的至少一個(gè)部分。此外，本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，利用其可以 實(shí)施此方法。發(fā)明背景掃描探針顯微術(shù)(SPM -"掃描探針顯微術(shù)(Scanning Probe Microscopy)")是這樣一項(xiàng)技術(shù)，其中測(cè)量探針可以在樣品上掃描， 所述樣品也可以被稱為被測(cè)物品或待檢測(cè)的被測(cè)物品，并通過(guò)測(cè)量探 針和樣品之間的與距離有關(guān)的相互作用來(lái)獲得形貌圖。但也可以獲得 物料比照或其它的樣品信息。這種測(cè)量技術(shù)的最突出的代表是掃描力 顯微鏡(AFM-"原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)")和掃描 隧道顯微鏡(STM -"掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)")。另外的代表是近場(chǎng)顯微鏡(SNOM-"掃描近場(chǎng)顯 微鏡(Scanning Near Field Microscope)")，以及掃描光子顯微鏡(SPhM -"掃描光子力顯微鏡(Scanning Photon Force Microscope)")。在這些所有的技術(shù)中，除了給被測(cè)物品造像外，距離譜術(shù) (Abstands-Spektroskopie)也是另一重要的檢測(cè)方法。在此，測(cè)量探針 特別是在垂直的方向上或在空間內(nèi)的任意方向上或在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì) 于樣品行進(jìn)，并測(cè)量相互作用。在掃描力顯微鏡中，此方法例如這樣 應(yīng)用，即通過(guò)將一個(gè)分子束縛到測(cè)量探針上，而將另一個(gè)分子束縛到 樣品上，來(lái)在測(cè)量分子之間的力。但也可以測(cè)量分子內(nèi)的力，例如通 過(guò)把測(cè)量探針沉到樣品上，等待束縛。隨后測(cè)量探針可從基底上離開 并記錄下力，樣品設(shè)置在所述基底上。此外還可以設(shè)計(jì)其它的測(cè)量，而且也可以部分地執(zhí)行這樣的測(cè)量，即在所述測(cè)量中相互作用被測(cè)量， 所述相互作用與兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的距離相關(guān)。光學(xué)方法，例如熒光顯微術(shù)，通過(guò)例如以特殊的熒光標(biāo)志來(lái)標(biāo)志微粒，能夠提供關(guān)于被檢測(cè)樣品的組成信息。此外，例如FRET(FRET-"熒光共振能量轉(zhuǎn)移(Fluorescence Resonance Energy Transfer")讓兩 個(gè)被標(biāo)志了的分子的相互定位成為可能。如果使用SPM作為檢測(cè)方法，例如在前面所述的距離譜術(shù)的模式 中,則在此經(jīng)常產(chǎn)生被測(cè)物品的位置移動(dòng)，所述位置移動(dòng)于是也會(huì)對(duì)樣 品的熒光或其它的光學(xué)特性產(chǎn)生作用。為了能光學(xué)地觀察到這些特性， 光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域，其用于樣品的光學(xué)檢測(cè)，優(yōu)選是指聚焦點(diǎn)， 必須在空間上與被測(cè)物品的被光學(xué)檢測(cè)的部段重迭。被測(cè)物品也必須 緊密地位于光學(xué)軸附近，使它可以由光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，例如借助測(cè)量物 鏡來(lái)捕獲。由于掃描探針顯微法檢測(cè)，被測(cè)物品的位置移動(dòng)可以有不 同的場(chǎng)景，其中被測(cè)物品和測(cè)量物鏡之間的距離被改變，因此被測(cè)物品 可能從光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域，例如測(cè)量物鏡的聚焦面中移出來(lái)-用于樣品的支撐物例如借助壓電布置來(lái)運(yùn)動(dòng)，以便改變樣品和 測(cè)量探針之間的距離。如果現(xiàn)在光學(xué)待檢測(cè)的物品，特別是樣品的一 個(gè)部分與樣品固定相連，則會(huì)出現(xiàn)散焦。-測(cè)量探針借助壓電布置來(lái)運(yùn)動(dòng)，以便改變樣品和測(cè)量探針之間 的距離。如果光學(xué)待檢測(cè)的物品與測(cè)量探針固定相連，則會(huì)出現(xiàn)散焦。-如果被測(cè)物品是樣品的組成部分，所述組成部分通過(guò)起作用的 力而改變或移動(dòng)，貝U，與運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件無(wú)關(guān)，發(fā)生散焦。在距離譜術(shù)中的牽引寬度通?？赡苁?0(^m或更多，則散焦對(duì)于 其它的光學(xué)檢測(cè)是不可接受的。發(fā)明概述本發(fā)明的任務(wù)是，實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的方法和改進(jìn)的裝置，借助它們來(lái)簡(jiǎn)化利用掃描探針測(cè)量裝置和光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的對(duì)被測(cè)物品的聯(lián)合檢測(cè)。按本發(fā)明，按獨(dú)立權(quán)利要求
1所述的方法和獨(dú)立權(quán)利要求
17所述的 設(shè)備來(lái)解決這一任務(wù)。本發(fā)明有利的構(gòu)造是從屬權(quán)利要求
的內(nèi)容。借助本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種可能性通過(guò)修正由于掃描探針顯微法檢測(cè) 的被測(cè)物品相對(duì)于光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域的位置移動(dòng)，對(duì)被測(cè)物品 既可進(jìn)行掃描探針顯微法檢測(cè)，也可進(jìn)行光學(xué)地檢測(cè)。因此，盡管同 時(shí)或暫時(shí)相關(guān)地進(jìn)行掃描探針顯微法檢測(cè)，也使光學(xué)檢測(cè)成為可能。 以這種方法為使用者簡(jiǎn)化用于一個(gè)和相同的被測(cè)物品的聯(lián)合的測(cè)量方 法的使用。本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)規(guī)定，在光學(xué)系統(tǒng)的觀察區(qū)域中對(duì)被測(cè)物品的 至少一個(gè)部分進(jìn)行重置時(shí)，對(duì)觀察區(qū)域進(jìn)行改變地調(diào)整。在本發(fā)明符合目的的構(gòu)造中可規(guī)定，在觀察區(qū)域進(jìn)行改變地調(diào)整 時(shí)，對(duì)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行位置移動(dòng)。本發(fā)明有利地實(shí)施方式規(guī)定，在光學(xué)系統(tǒng)的觀察區(qū)域中對(duì)被測(cè)物 品的至少一個(gè)位置移動(dòng)的部分進(jìn)行重置時(shí)，對(duì)被測(cè)物品的定位進(jìn)行改 變地調(diào)整。本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)中，在由于掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)而引起的從觀 察區(qū)域中移出的位置移動(dòng)下，被測(cè)物品的至少一個(gè)部分以以下方式中 的至少一個(gè)來(lái)進(jìn)行位置移動(dòng)空間的位置移動(dòng)和在二維平面內(nèi)的位置移動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，表征位置移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)掃描探針 顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)的使用來(lái)導(dǎo)出。在本發(fā)明符合目的的構(gòu)造中可規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的 數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中的測(cè)量探針的彎曲 的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明有利的實(shí)施方式規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信 號(hào)，使其包括用于在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中的測(cè)量探針容納部的位置 移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)， 使其包括用于在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中的被測(cè)物品的支撐物的位置移 動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信 號(hào)，使其包括用于在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中的被測(cè)物品的模型化行為 的數(shù)據(jù)信號(hào)。在本發(fā)明符合目的的構(gòu)造中可規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的 數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中的被測(cè)物品的外部 形狀改變的數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明有利的實(shí)施方式規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信 號(hào)，使其包括距離譜術(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，構(gòu)成掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)， 使其包括掃描力數(shù)據(jù)信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，在利用掃描探針測(cè)量裝置進(jìn)行掃描探針 顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，實(shí)施以下方法中的至少一個(gè)掃描力顯微術(shù)、掃描隧 道顯微術(shù)、掃描光子顯微術(shù)和掃描近場(chǎng)顯微術(shù)。在本發(fā)明的符合目的的構(gòu)造中可規(guī)定，在利用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行 光學(xué)檢測(cè)時(shí)，實(shí)施以下方法中的至少一個(gè)光學(xué)顯微術(shù)檢測(cè)、熒光測(cè) 量法和吸收測(cè)量法。本發(fā)明有利的實(shí)施方式規(guī)定，在對(duì)被測(cè)物品的至少一個(gè)部分進(jìn)行 光學(xué)檢測(cè)時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的聚焦區(qū)被用作觀察區(qū)域，且被測(cè)物品的至少 一個(gè)位置移動(dòng)的部分借助再調(diào)節(jié)裝置再次設(shè)置在光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的聚焦 區(qū)中。下面描述了按本發(fā)明的設(shè)備的構(gòu)造。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的定位裝 置，用于使光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的至少一個(gè)可位置移動(dòng)的部件進(jìn)行位置移動(dòng)。 借助再調(diào)節(jié)裝置，也可規(guī)定對(duì)整個(gè)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行再調(diào)節(jié)，即光學(xué) 系統(tǒng)的空間的位置移動(dòng)。這例如也可以規(guī)定，如果在進(jìn)行掃描探針顯 微術(shù)檢測(cè)時(shí)，測(cè)量探針和被測(cè)物品的一個(gè)部分也一起相對(duì)于觀察區(qū)域 進(jìn)行位置移動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有掃描探針測(cè)量裝置的測(cè) 量探針的定位裝置，用于使測(cè)量探針進(jìn)行位置移動(dòng)。在本發(fā)明的符合目的的構(gòu)造中可以規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有用于被 測(cè)物品的支撐物的定位裝置，用于使被測(cè)物品進(jìn)行位置移動(dòng)。本發(fā)明有利的實(shí)施方式規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有測(cè)量裝置，用于在 對(duì)被測(cè)物品進(jìn)行掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，對(duì)測(cè)量探針的彎曲進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有測(cè)量裝置，用于在對(duì)被 測(cè)物品進(jìn)行掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，對(duì)用于被測(cè)物品的容納部的位置 移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有測(cè)量裝置，用于在對(duì)被 測(cè)物品進(jìn)行掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，對(duì)掃描探針測(cè)量裝置的測(cè)量探針 的位置移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。在本發(fā)明的符合目的的構(gòu)造中可以規(guī)定，再調(diào)節(jié)裝置具有控制裝 置，用于產(chǎn)生再調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)，該再調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)從數(shù)據(jù)信號(hào)中導(dǎo)出， 該數(shù)據(jù)信號(hào)表征被測(cè)物品的至少一個(gè)部分的從觀察區(qū)域中移出的位置 移動(dòng)。本發(fā)明有利的實(shí)施方式規(guī)定，對(duì)掃描探針測(cè)量裝置，實(shí)行以下的 掃描探針測(cè)量裝置中的至少一個(gè)掃描力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、 掃描光子顯微鏡和掃描近場(chǎng)顯微鏡。本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)規(guī)定，對(duì)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)行以下的光學(xué)測(cè)量 系統(tǒng)中的至少一個(gè)光學(xué)顯微鏡、熒光測(cè)量裝置和吸收測(cè)量裝置。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的其它構(gòu)造。如果被測(cè)物品例如通過(guò)壓電構(gòu)件來(lái)運(yùn)動(dòng)，且待觀察的被測(cè)物品與 樣品固定相連，則測(cè)量物鏡例如可以借助壓電驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)器，與軸平 行在相同的方向和長(zhǎng)度上行進(jìn)。在壓電控制的情況下，兩個(gè)構(gòu)件優(yōu)選 具有傳感器和相應(yīng)的調(diào)控器，因此計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)實(shí)際也對(duì)應(yīng)于計(jì)劃的運(yùn) 動(dòng)，并統(tǒng)一地進(jìn)行兩個(gè)運(yùn)動(dòng)。在樣品的運(yùn)動(dòng)在實(shí)驗(yàn)前不能明確地限定 的情況下，可能變得必要的是，這樣來(lái)控制光學(xué)系統(tǒng)的控制，即樣品 運(yùn)動(dòng)的傳感器的輸出信號(hào)被當(dāng)成其輸入而接通。也可以考慮其它的方 法，來(lái)替代通過(guò)壓電的樣品運(yùn)動(dòng)。這當(dāng)然也適用于光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。 在這種情況下，即用可替代的方法執(zhí)行對(duì)輸入信號(hào)已知的運(yùn)動(dòng)，可以 省略前面建議的傳感器。對(duì)測(cè)量物鏡的調(diào)節(jié)可替代或補(bǔ)充的是，也可以通過(guò)在測(cè)量物鏡前 的透鏡的運(yùn)動(dòng)對(duì)聚焦面進(jìn)行調(diào)節(jié)。這具有特別的優(yōu)點(diǎn)，即例如SPhM 的方法與其它前置的透鏡一起進(jìn)行工作。如果測(cè)量探針代替樣品(被測(cè)物品)來(lái)運(yùn)動(dòng)，如果被測(cè)物品與測(cè) 量探針相連，則例如會(huì)出現(xiàn)聚焦問(wèn)題。在這種情況下，上面做出的建 議相應(yīng)地也適用于再聚焦。因此出現(xiàn)這樣的特殊情況，即在有幾個(gè)測(cè)量探針的情況下，例如 在AFM中的懸臂的情況下，測(cè)量探針的運(yùn)動(dòng)不是統(tǒng)一的。因此通過(guò)懸 臂的基點(diǎn)來(lái)促成此運(yùn)動(dòng)。懸臂的自由的、或連接在樣品上的端部通過(guò) 起作用的力而從只通過(guò)彈簧預(yù)先給定的平衡中偏移。其結(jié)果是，根據(jù) 實(shí)際起作用的力，被測(cè)物品不位于聚焦點(diǎn)上。因此在這種情況下，聚 焦面的運(yùn)動(dòng)必須配合測(cè)量探針的部分的運(yùn)動(dòng)，所述測(cè)量探針與被測(cè)物 品相連。 一般，這例如對(duì)于懸臂來(lái)說(shuō)，是指在懸臂端部上的區(qū)域，必 要時(shí)也可以被確定。這種修正例如在懸臂上可這樣進(jìn)行，即懸臂的測(cè) 量的彎曲從基點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中抽出或加入。對(duì)此前提是，用于彎曲的構(gòu)造 的敏感性的校準(zhǔn)，這本身是已知的。懸臂在此被選擇作為示例，因?yàn)?它是掃描探針的突出代表。對(duì)于具有類似特性的測(cè)量探針；也存在相 同的可能性。在非常多的情況下，被測(cè)物品位于基底和測(cè)量探針之間，并通過(guò) 機(jī)械過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。此運(yùn)動(dòng)一方面將依賴于基底和測(cè)量探針相互的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)，或依賴于測(cè)量探針的其上束縛樣品的部分。另一方面，所述 運(yùn)動(dòng)也將依賴于整個(gè)樣品的性狀，被測(cè)物品，例如熒光體，嵌入所述 樣品中。隨后，聚焦面的運(yùn)動(dòng)通過(guò)模擬或優(yōu)選數(shù)字地實(shí)施的方法來(lái)控 制。這種方法設(shè)想一種用于樣品的模型，且于是可以例如從被測(cè)物品 的初始位置或其它關(guān)于樣品已知的信息出發(fā)，聯(lián)系上面已提到的控制 可能性，確定被測(cè)物品在垂直方向上的分布。數(shù)字方案比模擬方案更 優(yōu)選，因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)更高的靈活性。從而本發(fā)明能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行檢驗(yàn)，特別是在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的合適的時(shí)刻上在聚焦面內(nèi)具有被測(cè)物品。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述下面參照
附圖借助實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。其中示出圖la牽引實(shí)驗(yàn)(ZugexperimenO的示意圖，其中在被測(cè)物品上 測(cè)量探針處于初始狀態(tài)；圖lb牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在圖la的被測(cè)物品上測(cè)量探針處 于牽引狀態(tài)；圖2a牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品上測(cè)量探針處于初始狀態(tài)；圖2b牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在圖2a的被測(cè)物品上測(cè)量探針處 于牽引狀態(tài)；圖3a牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品上測(cè)量探針處于初始狀態(tài)；圖3b e牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在圖3a的被測(cè)物品上測(cè)量探針處 于牽引狀態(tài)，其中進(jìn)行了再調(diào)節(jié)；圖4a牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品上測(cè)量探針處于初始狀態(tài)；圖4b牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在圖4a的被測(cè)物品上測(cè)量探針處 于牽引狀態(tài)，其中進(jìn)行了再調(diào)節(jié)；圖5a牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品上測(cè)量探針處于初始 狀態(tài)；和圖5b牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在圖5a的被測(cè)物品上測(cè)量探針處 于牽引狀態(tài)，其中進(jìn)行了再調(diào)節(jié)。圖la示出牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品1上測(cè)量探針10處于 初始狀態(tài)。圖lb示出圖la的牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品l上測(cè) 量探針10處于牽引狀態(tài)。待觀察的被測(cè)物品1是細(xì)胞2的一個(gè)部分，所述細(xì)胞固定在基底3上，其也可稱為支撐物。此基底支架固定地位于示意性地示出的支架 20上。被測(cè)物品1在其它實(shí)施中可位于細(xì)胞2和基底3之間，并促成接觸。細(xì)胞2現(xiàn)在與另外的細(xì)胞12相連，所述另外的細(xì)胞12固定在實(shí)施成 懸臂的測(cè)量探針10上。此懸臂10為了操作而固定在構(gòu)件11上，所述構(gòu) 件ll例如是硅材構(gòu)件，其在它那側(cè)通過(guò)壓電構(gòu)件40與支架20相連。在 構(gòu)件11和壓電構(gòu)件40之間通常還有其它的構(gòu)件，其在此處為了清楚性 而一半地省略了。借助固定在其它支架20a上的測(cè)量物鏡30和此處未詳 細(xì)描述的光學(xué)系統(tǒng)，例如商用反向顯微鏡，實(shí)施成聚焦面31的觀察區(qū) 域這樣來(lái)調(diào)整，使得被測(cè)物品l可鋒銳地成像。測(cè)量物鏡30是光學(xué)測(cè)量 系統(tǒng)的一個(gè)部件，被測(cè)物品l借助它可被光學(xué)地檢測(cè)?，F(xiàn)在如果像圖lb中所示的一樣，壓電構(gòu)件40這樣縮短，使得在兩 個(gè)細(xì)胞2、 12之間還存在接觸，則力作用到懸臂10上。此懸臂從原來(lái)的、 在圖lb中用虛線標(biāo)出的位置上，彎曲到改變的位置14上。因?yàn)檫@兩個(gè) 細(xì)胞2、 12改變它們的形狀，因此產(chǎn)生形狀改變的細(xì)胞5和另外的形狀 改變的細(xì)胞15。通過(guò)壓電構(gòu)件40引起的行程由兩條輔助線18、 19的距 離來(lái)表示。它們?cè)趹冶?0的基點(diǎn)處成直線取向。因?yàn)樵谶@種情況下，被測(cè)物品1耦合到基底3上，因而耦合到另外 的支架20b上，因此被測(cè)物品l的位置沒(méi)有改變。因?yàn)闇y(cè)量物鏡30與其 它支架20a相連，因此在利用測(cè)量物鏡30對(duì)被測(cè)物品1進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)時(shí)， 懸臂10的運(yùn)動(dòng)不會(huì)對(duì)成像產(chǎn)生影響。圖2a示出牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品1上測(cè)量探針10處于 初始狀態(tài)。圖2b示出圖2a的牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品l上測(cè) 量探針10處于牽引狀態(tài)。圖2a中的初始位置基本對(duì)應(yīng)于圖la中的狀況，不同的是，構(gòu)件ll 此時(shí)直接固定在支架20上，而基底3通過(guò)另外的壓電構(gòu)件40b固定在另外的支架20b上。在此，同樣，基底3和該另外的壓電構(gòu)件40b之間的可 能的其它構(gòu)件不限制普遍性地被省略了。
現(xiàn)在如果像圖2b中所示的一樣，該另外的壓電構(gòu)件40b縮短，懸臂 10和細(xì)胞2、 12再次彎曲。然而現(xiàn)在，被測(cè)物品1不再位于聚焦面31內(nèi)， 而是位于平面32內(nèi)，且相應(yīng)的，通過(guò)測(cè)量物鏡30光學(xué)較差地成像。成 像的質(zhì)量自然很強(qiáng)地依賴行程，此行程在此再次由兩條輔助線18、 19 來(lái)表示。
圖3a示出牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品1上測(cè)量探針10處于 初始狀態(tài)。圖3b示出圖3a的牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品l上測(cè) 量探針10處于牽引狀態(tài)，其中，進(jìn)行了再調(diào)節(jié)。
圖3a中的初始位置基本對(duì)應(yīng)于圖2a中的狀況。唯一的不同是，現(xiàn) 在測(cè)量物鏡30為了進(jìn)行光學(xué)測(cè)量而設(shè)置在垂直的調(diào)節(jié)裝置50上，其可 以通過(guò)控制器51來(lái)運(yùn)動(dòng)。此外還設(shè)置有傳感器52，借助此傳感器可以 測(cè)量所述另外的壓電構(gòu)件40b或優(yōu)選甚至細(xì)胞2的偏移。
現(xiàn)在在圖3b中示出一種狀況，其中所述另外的壓電構(gòu)件40b再次縮 短。借助傳感器52測(cè)量偏移，并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給控制器51。 控制器51于是促使通過(guò)調(diào)節(jié)裝置50的測(cè)量物鏡30的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生一 個(gè)改變的聚焦面33，因此被測(cè)物品1再次位于測(cè)量物鏡30的觀察區(qū)域 中。為此確保，被測(cè)物品1總是位于測(cè)量物鏡30的聚焦點(diǎn)上。
圖4a示出牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品1上測(cè)量探針10處于 初始狀態(tài)。圖4b示出圖4a的牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品l上測(cè) 量探針10處于牽引狀態(tài)，其中，進(jìn)行了再調(diào)節(jié)。
在此實(shí)施方式中，除了懸臂10的運(yùn)動(dòng)外，還注意到通過(guò)掃描探針 顯微術(shù)檢測(cè)而觸發(fā)的懸臂彎曲。圖4a中示出初始狀況，其與圖la中的狀況非常相似。不同之處在 于被測(cè)物品1和聚焦面31的位置，以及在于帶有調(diào)節(jié)裝置50、控制器51 和傳感器單元152、以及激光器60和其它的傳感器61 (其例如是二段式 光電二極管(2-Segment-Photodiode)的再調(diào)節(jié)裝置。
現(xiàn)在在圖4b中，將壓電構(gòu)件40縮短，從而給被測(cè)物品l產(chǎn)生一個(gè)新 的位置，其使改變的聚焦面33 (觀察區(qū)域)成為必要。但通過(guò)懸臂IO 的彎曲，聚焦面31和改變的聚焦面33之間的距離沒(méi)有通過(guò)壓電構(gòu)件40 促成的行程(亦即，在兩條輔助線18、 19之間的距離)大。這種情況 被考慮，通過(guò)除了傳感器單元152的數(shù)據(jù)信號(hào)外，還提供其它的傳感 器61的數(shù)據(jù)信號(hào)，以及因此提供懸臂10彎曲的尺寸。在這個(gè)實(shí)施例中， 此彎曲通過(guò)通過(guò)光指針來(lái)測(cè)量，其中借助激光器60可把激光測(cè)量束65 聚焦到懸臂10上，并利用另外的傳感器61接收和分析反射束66。這種 測(cè)量懸臂10彎曲的方法對(duì)專業(yè)人員來(lái)說(shuō)也是已知的，因此在這不做進(jìn) 一步詳細(xì)的描述。除了光指針原理外，還已知其它測(cè)量彎曲的方法， 也同樣可以使用，例如用干涉儀來(lái)測(cè)量偏移。
圖5a示出牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品1上測(cè)量探針10處于 初始狀態(tài)。圖5b示出圖5a的牽引實(shí)驗(yàn)的示意圖，其中在被測(cè)物品l上測(cè) 量探針10處于牽引狀態(tài)，其中，進(jìn)行了再調(diào)節(jié)。
被測(cè)物品1這樣與細(xì)胞2相連，使其通過(guò)起作用的力或膨脹在細(xì)胞2 內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，或至少相對(duì)于懸臂10和/或基底3運(yùn)動(dòng)。
圖5a中再次示出初始狀況，其與圖4a中相比只有一些特征不同。 一方面，被測(cè)物品1現(xiàn)在設(shè)置在細(xì)胞2的中間。此外，控制器51還與模 型構(gòu)件70，例如電子存儲(chǔ)器，相連，所述模型構(gòu)件70包含有電子可分 析的信息，用于依賴于在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中的起作用的力和整體 偏移的被測(cè)物品l的垂直分布的模型。從這些信息中可以確定被測(cè)物品l的位置作為掃描探針顯微術(shù)測(cè)量的結(jié)果，因此于是可以對(duì)聚焦點(diǎn)進(jìn)行
再調(diào)節(jié)。模型構(gòu)件70和優(yōu)選控制器51也優(yōu)選用計(jì)算器來(lái)實(shí)行。其它參
數(shù)，例如細(xì)胞2的溫度和pH值同樣也被包括；但它們?cè)谶@里為表達(dá)清楚
沒(méi)有示出。通過(guò)對(duì)利用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行分析，也可 以提供一種支持。
圖5b示出工作方式。被測(cè)物品l朝上運(yùn)動(dòng)，而改變的聚焦面33可以 被成功地調(diào)整，盡管在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，聚焦面31到聚焦面33新位置的距 離可能大大地偏離行程運(yùn)動(dòng)，所述行程運(yùn)動(dòng)借助兩條輔助線18、 19來(lái) 示出?，F(xiàn)在這也還可以達(dá)到，而沒(méi)有顯微鏡的分析單元參與。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，光學(xué)測(cè)量可以在完全確定的時(shí)間點(diǎn)上，例如 在掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)中斷開接觸時(shí)，進(jìn)行，而在其余的時(shí)間內(nèi)遮光 器避免例如熒光分子褪色。
如果在此配置中，基底3代替懸臂10運(yùn)動(dòng)，或被測(cè)物品l束縛在上 面的細(xì)胞12上，或甚至位于兩個(gè)細(xì)胞2、 12之間，則狀況是相似的，也 說(shuō)是說(shuō)，必須要建立一種模型，能夠在偏移和懸臂彎曲以及可能的其 它參數(shù)的幫助下，以適當(dāng)?shù)木_度來(lái)預(yù)先計(jì)算被測(cè)物品l的分布，也就 是它的地點(diǎn)位置。
在兩側(cè)上的兩個(gè)細(xì)胞2、 12的描述只是示例性的配置。也可以提供 其它可能的布置，例如在懸臂10上的細(xì)胞和均勻覆層的樣品作為基體。
由于掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)而產(chǎn)生的被測(cè)物品l的位置移動(dòng)也可以 通過(guò)壓縮來(lái)觸發(fā)。
本發(fā)明在前面所述的描述、權(quán)利要求
和附圖中公開的特征即可單 個(gè)地，也能夠以任意的組合起重要作用，用來(lái)在本發(fā)明的不同的實(shí)施 方式中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)被測(cè)物品(2、12)的方法，其中借助掃描探針測(cè)量裝置的測(cè)量探針(10)，利用掃描探針顯微術(shù)來(lái)檢測(cè)所述被測(cè)物品(2、12)，以及其中在配屬于光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域內(nèi)，利用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)光學(xué)地檢測(cè)所述被測(cè)物品(2、12)的至少一個(gè)部分(1)，其中，由于掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)而引起的所述被測(cè)物品(2、12)的所述至少一個(gè)部分(1)的從所述觀察區(qū)域中移出的位置移動(dòng)，可這樣進(jìn)行修正，使得所述被測(cè)物品(2、12)的所述至少一個(gè)位置移動(dòng)的部分(1)借助再調(diào)節(jié)裝置再次設(shè)置在所述觀察區(qū)域中，所述再調(diào)節(jié)裝置對(duì)表征所述位置移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理。
2. 按權(quán)利要求
l所述的方法，其特征在于，在所述光學(xué)系統(tǒng)的所 述觀察區(qū)域中對(duì)所述被測(cè)物品(2、 12)的所述至少一個(gè)部分(1)進(jìn) 行重置時(shí)，對(duì)所述觀察區(qū)域進(jìn)行改變地調(diào)整。
3. 按權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，在對(duì)所述觀察區(qū)域進(jìn) 行改變的調(diào)整時(shí)，對(duì)所述光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行位置移動(dòng)。
4. 按上述權(quán)利要求
之一所述的方法，其特征在于，在所述光學(xué)系 統(tǒng)的所述觀察區(qū)域中對(duì)所述被測(cè)物品(2、 12)的至少一個(gè)位置移動(dòng)的 部分(1)進(jìn)行重置時(shí)，對(duì)所述被測(cè)物品(2、 12)的定位進(jìn)行改變地 調(diào)整。
5. 按上述權(quán)利要求
之一所述的方法，其特征在于，在所述由于所述掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)而引起的從所述觀察區(qū)域中移出的位置移動(dòng)下，所述被測(cè)物品(2、 12)的所述至少一個(gè)部分(1)以以下方式中 的至少一個(gè)來(lái)進(jìn)行位置移動(dòng)空間的位置移動(dòng)和在二維平面內(nèi)的位置移動(dòng)。
6. 按上述權(quán)利要求
之一所述的方法，其特征在于，所述表征所述 位置移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)的使用來(lái)導(dǎo) 出。
7. 按權(quán)利要求
6所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述掃描探針顯 微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在所述掃描探針顯微術(shù)檢測(cè) 中的所述測(cè)量探針(10)的彎曲的數(shù)據(jù)信號(hào)。
8. 按權(quán)利要求
6或7所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述掃描探 針顯微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在所述掃描探針顯微術(shù) 檢測(cè)中的測(cè)量探針容納部(11)的位置移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)。
9. 按權(quán)利要求
6至8之一所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述掃 描探針顯微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在所述掃描探針顯 微術(shù)檢測(cè)中的所述被測(cè)物品(2、 12)的支撐物(3)的位置移動(dòng)的數(shù) 據(jù)信號(hào)。
10. 按權(quán)利要求
6至9之一所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述掃 描探針顯微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在所述掃描探針顯 微術(shù)檢測(cè)中的所述被測(cè)物品(2、 12)的模型化行為的數(shù)據(jù)信號(hào)。
11. 按權(quán)利要求
6至IO之一所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述 掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括用于在所述掃描探針 顯微術(shù)檢測(cè)中的所述被測(cè)物品(2、 12)的外部形狀改變的數(shù)據(jù)信號(hào)。
12. 按權(quán)利要求
6至11之一所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述 掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括掃描力數(shù)據(jù)信號(hào)。
13. 按權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，構(gòu)成所述掃描探針 顯微術(shù)檢測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)，使其包括距離譜術(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)。
14. 按上述權(quán)利要求
之一所述的方法，其特征在于，在利用所述 掃描探針測(cè)量裝置進(jìn)行掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，實(shí)施以下方法中的至 少一個(gè)掃描力顯微術(shù)、掃描隧道顯微術(shù)、掃描光子顯微術(shù)和掃描近 場(chǎng)顯微術(shù)。
15. 按上述權(quán)利要求
之一所述的方法，其特征在于，在利用所述光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)時(shí)，實(shí)施以下方法中的至少一個(gè)光學(xué)顯 微術(shù)檢測(cè)、熒光測(cè)量法和吸收測(cè)量法。
16. 按上述權(quán)利要求
之一所述的方法，其特征在于，在對(duì)所述被測(cè)物品(2、 12)的所述至少一個(gè)部分進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)時(shí)，所述光學(xué)系統(tǒng) 的聚焦區(qū)(31)被用作觀察區(qū)域，且所述被測(cè)物品(2、 12)的至少一 個(gè)位置移動(dòng)的部分(1)借助所述再調(diào)節(jié)裝置再次設(shè)置在所述光學(xué)測(cè)量 系統(tǒng)的所述聚焦區(qū)(31)中。
17. 用于檢測(cè)被測(cè)物品(2、 12)的設(shè)備，其具有掃描探針測(cè)量 裝置，用于對(duì)所述被測(cè)物品進(jìn)行掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)；以及光學(xué)測(cè)量系 統(tǒng)，用于對(duì)被所述測(cè)物品(2、 12)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)；其中，設(shè)置有再調(diào) 節(jié)裝置，其構(gòu)成，以便如果所述被測(cè)物品(2、 12)的至少一個(gè)部分(1) 由于由所述掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)所引起的位置移動(dòng)而從觀察區(qū)域中移 出，則將所述被測(cè)物品(2、 12)的所述至少一個(gè)部分(1)再次設(shè)置 在所述觀察區(qū)域中，所述至少一個(gè)部分(1)利用所述光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)在 配屬于所述光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域內(nèi)被光學(xué)地檢測(cè)。
18. 按權(quán)利要求
17所述的設(shè)備，其特征在于，所述再調(diào)節(jié)裝置具 有所述光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的定位裝置(50)，用于使所述光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的 至少一個(gè)可位置移動(dòng)的部件(30)進(jìn)行位置移動(dòng)。
19. 按權(quán)利要求
17或18所述的設(shè)備，其特征在于，所述再調(diào)節(jié)裝置具有所述掃描探針測(cè)量裝置的所述測(cè)量探針的定位裝置(40)，用 于使所述測(cè)量探針進(jìn)行位置移動(dòng)。
20. 按權(quán)利要求
16至19之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述再 調(diào)節(jié)裝置具有用于所述被測(cè)物品(2、 12)的支撐物(3)的定位裝置(40b),用于使所述被測(cè)物品進(jìn)行位置移動(dòng)。
21. 按權(quán)利要求
16至20之一所述的設(shè)備，其特征在于，給所述 再調(diào)節(jié)裝置分配測(cè)量裝置(60、 61)，用于在對(duì)所述被測(cè)物品進(jìn)行掃 描探針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，對(duì)所述測(cè)量探針(10)的彎曲進(jìn)行測(cè)量。
22. 按權(quán)利要求
16至21之一所述的設(shè)備，其特征在于，給所述 再調(diào)節(jié)裝置分配測(cè)量裝置(52)，用于在對(duì)所述被測(cè)物品進(jìn)行掃描探 針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，對(duì)用于所述被測(cè)物品的容納部的位置移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。
23. 按權(quán)利要求
16至22之一所述的設(shè)備，其特征在于，給所述 再調(diào)節(jié)裝置分配測(cè)量裝置(52)，用于在對(duì)所述被測(cè)物品進(jìn)行掃描探 針顯微術(shù)檢測(cè)時(shí)，對(duì)所述掃描探針測(cè)量裝置的所述測(cè)量探針(10)的 位置移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。
24. 按權(quán)利要求
16至23之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述再 調(diào)節(jié)裝置具有控制裝置(51)，用于產(chǎn)生再調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)，所述再調(diào) 節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)從數(shù)據(jù)信號(hào)中導(dǎo)出，所述數(shù)據(jù)信號(hào)表征所述被測(cè)物品(2、 12)的所述至少一個(gè)部分(1)的從所述觀察區(qū)域中移出的所述位置移 動(dòng)。
25. 按權(quán)利要求
16至24之一所述的設(shè)備，其特征在于，對(duì)所述 掃描探針測(cè)量裝置，實(shí)行以下的掃描探針測(cè)量裝置中的至少一個(gè)掃 描力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、掃描光子顯微鏡和掃描近場(chǎng)顯微鏡。
26.按權(quán)利要求
16至25之一所述的設(shè)備，其特征在于，對(duì)所述 光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)行以下的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中的至少一個(gè)光學(xué)顯微鏡、 熒光測(cè)量裝置和吸收測(cè)量裝置。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)被測(cè)物品(2、12)的方法，其中借助掃描探針測(cè)量裝置的測(cè)量探針(10)，利用掃描探針顯微術(shù)來(lái)檢測(cè)被測(cè)物品(2、12)，以及其中在配屬于光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的觀察區(qū)域內(nèi)，利用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)光學(xué)地檢測(cè)被測(cè)物品(2、12)的至少一個(gè)部分(1)，其中，由于掃描探針顯微術(shù)檢測(cè)而引起的被測(cè)物品(2、12)的至少一個(gè)部分(1)的從觀察區(qū)域中出來(lái)的位置移動(dòng)，可這樣進(jìn)行修正，使得被測(cè)物品(2、12)的至少一個(gè)位置移動(dòng)的部分(1)借助再調(diào)節(jié)裝置再次設(shè)置在觀察區(qū)域中，所述再調(diào)節(jié)裝置對(duì)表征位置移動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)G01Q60/18GKCN101326433SQ200680046323
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年6月30日
發(fā)明者托爾斯滕·揚(yáng)克 申請(qǐng)人:Jpk器具股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan