[发明专利]显微镜载物台

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的显微镜载物台。 

背景技术

最近，人们一直在研究光学显微方法。以这些方法，基于对单点对象特别是荧光分子的序列、随机定位，能够成像的成像结构比常规的光学显微镜的依赖于衍射分辨率极限的成像结构更小。例如在WO2006/127692A2；DE102006021317B3；WO2007/128434A1，US2009/0134342A1；DE102008024568A1；“Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy(STORM)”，Nature Methods 3，793-796(2006)，M.J.Rust，M.Bates，X.Zhuang；“Resolution of Lambda/10influorescence microscopy using fast single molecule photo-switching”，Geisler C.et al，Appl.Phys.A，88，223-226(2007)中有对这些方法的描述。显微技术的这个新分支也被称为定位显微技术。这些实施的方法在文献，例如命名为(F)PALM((荧光)光敏定位显微技术)、PALMIRA(具有独立运行获得物的PALM)、GSD(IM)(基态减损(单分子回归)显微技术)或者(F)STORM((荧光)随机光学重建显微技术)的下面可以获知。 

这些新方法共同之处在于要将成像结备以具有两个可明显区分的状态也即“亮”状态和“暗”状态的标记。例如当使用荧光染料作为标记时，那么亮状态是其中标记能够发出荧光的状态，而暗状态是其中标记不能发出荧光的状态。为了使成像结构以分辨率高于常规的成像光学系统的分辨率极限来成像，要将标记的小的子集重复地置于亮状态，因而可以说是其是激活的。关于这一点，要选择该激活的子集以使处于亮状态的相邻的标记的平均距离大于成像光学系统的分辨率极限。将被激活子集的亮度信号成像到空间解析光学解码器，例如CCD照相机上。因而，在每个标记中探测到其尺寸取决于成像光学系统的分辨率极限的光斑。 

以这种方式捕获到多个原始数据单帧，在每一帧内，对不同的激活子 集进行成像。使用图像分析处理，在每个原始数据单帧内，光斑的质心就被确定下来，其表达了那些处于亮状态的标记。之后，将从原始数据单帧确定出的光斑的质心组合成总表达。从这个总表达中建立的高分辨率图像反映了标记的分布。对于要成像的结构的表达性再现，必须要探测足够的信号。然而由于在各个激活子集中的标记的数量受限于两个标记在亮状态中可以具有的最小平均距离，因此必须要捕获大量的原始数据单帧，以便将该结构完全成像。典型地，原始数据单帧的数量位于10000到100000范围内。 

用于捕获一个原始数据单帧所需要的时间具有由成像探测器的最大图像捕获速率确定的下限值。对于总表达所需要的一系列原始数据单帧来说，这产生相对较长的总捕获时间。因而，总捕获时间能够高达几小时。 

在这个长的总捕获时间内，可能会出现成像标本相对于成像光学系统的运动。由于为了要建立高分辨率总图像，所有的原始数据单帧在确定质心后进行综合，因此，在两个相继的原始数据单帧的捕获期间所出现的标本和成像光学系统之间的每个相对运动将影响总图像的空间分辨率。在许多情况下，这个相对运动产生于系统的系统性机械运动，也被称为机械漂移，其例如由热膨胀或者热收缩、由机械应力或者机械组件中使用的润滑剂的黏稠度的改变而引起。 

在上述高分辨率方法中，特别重要的是，要提供标本在显微镜载物台上的无漂移定位。在现有技术中，为此目的，经常使用所谓的机械载物台(X-Y载物台)，其允许在平行于平台的位移平面(X-Y平面)内，在两个正交方向(以下也称为X和Y方向)上移动位于平台上的标本保持器。这种机械载物台由彼此机械耦合的两个重叠平板以及用于相对于彼此移动这两个平板的驱动器构成。因而，在使用机械载物台的情况下，标本保持器在X轴和Y轴方向上的运动彼此联系。 

通过采用这样的显微镜载物台，基本上可以容易和精确地在显微镜载物台上定位标本保持器。然而，由于形成机械载物台的组件的机械耦合，因热影响或者存在于驱动器中的机械应力而产生的这些组件之一中所出现的机械漂移也对其它各个组件具有影响。在高分辨率光学显微方法中——其中期望长的总捕获时间并且以纳米级别的分辨率为目标，这可能导致不可容忍的图像偏差。