Optisches System für die Manipulation mikroskopischer Objekte in gasförmiger Umgebung

Optische Pinzetten sind seit ihrer Entdeckung zu einem nützlichen Werkzeug für die Analyse und das Manipulieren von mikroskopischen Objekten in einem breitgefächerten Anwendungsbereich geworden. Für die Manipulation von Objekten im Mikrometerbereich wurde ein optisches System entwickelt. Dieses wird in einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine als Werkzeug zum Einsatz kommen. Aus den Umgebungsbedingungen und Anforderungen wurden verschiedene Konzepte für die optische Pinzette erarbeitet und hinsichtlich ihrer Eignung analysiert. Das System bestehend aus einem Doppelaxicon und einem parabolischen Ringspiegel wurde in einem iterativen Designprozess optimiert. Die Integration einer strahlenoptischen Kraftberechnung in den Designprozess ermöglichte die Optimierung des Systems hinsichtlich seiner Fangeffizienz. Die Komponenten des optischen Systems wurden mit einem Ultrapräzisionsdiamantdrehprozess hergestellt. Dieses System wurde innerhalb eines on-axis Laboraufbaus hinsichtlich seiner optischen Funktionalität charakterisiert sowie bezüglich seiner Eignung für das dreidimensionale Manipulieren von mikroskopischen Partikeln untersucht.