AT309104B - Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome - Google Patents

Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome

Info

Publication number
AT309104B
AT309104B AT108671A AT108671A AT309104B AT 309104 B AT309104 B AT 309104B AT 108671 A AT108671 A AT 108671A AT 108671 A AT108671 A AT 108671A AT 309104 B AT309104 B AT 309104B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
feed
feed element
heating
thermal
temperature
Prior art date
Application number
AT108671A
Other languages
English (en)
Inventor
Hellmuth Dr Phil Sitte
Original Assignee
Reichert Optische Werke Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reichert Optische Werke Ag filed Critical Reichert Optische Werke Ag
Priority to AT108671A priority Critical patent/AT309104B/de
Application granted granted Critical
Publication of AT309104B publication Critical patent/AT309104B/de

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/06Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1031Sampling from special places
    • G01N2001/1037Sampling from special places from an enclosure (hazardous waste, radioactive)

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die zum Erzeugen von Ultradünnschnitten notwenige Relativbewegung zwischen Objekt und Messer des Ultramikrotoms wird üblicherweise entweder durch einen verfeinerten mechanischen Vorschub analog demjenigen der konventionellen Mikrotome für die Lichtmikroskopie oder durch einen sogenannten "thermischen Vorschub" bewirkt, wobei nach Fig. l am Grundkörper des   Gerätes--l-über   ein   Trägerelement --2-- ein   Vorschubelement--3--befestigt ist, welches erwärmt wird und dabei in vorausberechenbarer Weise seine Länge verändert. Hiebei schiebt sich der   Halter--4--und mit   ihm die   Objektträgermechanik--7--in   Pfeilrichtung vor.

   (Die Objektträgermechanik selbst ist im einzelnen nicht dargestellt. ) Die bislang besten Resultate erhält man nach   Fig. l,   wenn man das   Wendel--5--einer   Glühlampe als Heizelement verwendet und diese im Innern des als Vorschubelement wirkenden   Hohlkörpers --3-- aus   einem Material mit besonders guten   Wärme- und Temperaturleitungseigenschaften   anordnet. (Vgl. österr. Patentschrift Nr. 237924 bzw. deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1885691.) Insbesondere ist bei diesem System die thermische Trägheit, welche eine zeitliche Verzögerung der Expansionsbewegung beim Ein-Aus-Schalten des Heizelementes bzw. beim Ändern der Heizleistung bewirkt, sehr gering und bei Schneidezyklen der üblichen Länge zwischen 5 und 15 sec nicht mehr störend.

   Im allgemeinen wird der thermische Vorschub gemäss   Fig. 1   dadurch geregelt, dass man die Betriebsspannung der Glühbirne mittels eines Potentiometers oder eines   Regeltransformators --6-- verändert.   



  Verglichen mit dem diskontinuierlichen mechanischen Vorschub hat der thermische Vorschub eine höhere Präzision. Dafür müssen bei der üblichen Anordnung nach   Fig. 1   zwei Nachteile in Kauf genommen werden, welche bei der praktischen Arbeit unter Umständen stören. Es nimmt nämlich bei steigender Temperatur des   Vorschubelementes--3--der   Wärmefluss über das   Trägerelement --2-- an   dem Grundköper die Wärmeabstrahlung sowie die Wärmeabfuhr durch Konvektion der umgebenden Luft stetig zu, bis sich schliesslich diese Verluste asymptotisch der   Heizleistung--Ni--annähern   und die Vorschubgeschwindigkeit dl/dt gegen 0 geht. Erhöht man dann die Heizleistung auf einen Wert    > Ni,   so wiederholt sich dieser Vorgang solange bis die Verluste auf N ansteigen, usw.

   Man muss demnach bei jedem thermischen Vorschubsystem die Vorschubgeschwindigkeit dl/dt von Zeit zu Zeit durch ein Erhöhen der Heizleistung nachregulieren, wobei das System infolge der stetig steigenden Temperatur immer empfindlicher auf äussere   Einflüsse-beispielsweise     Luftströmungen-reagiert   und schliesslich die Grenze bei der maximalen Heizleistung des Heizelementes erreicht wird. Ebenso störend wie dieses Phänomen ist die Zeitabhängigkeit des Vorschubes, welche dadurch bedingt ist, dass ein Vorschubsystem nach Fig. 1 einen stetigen Vorschub erzeugt. Eine gleichmässige Schnittfolge setzt hiebei vollkommen konstante Umlaufzeiten des Präparates beim Herstellen der Schnitte voraus, wie sie ausschliesslich mit motorbetriebenen Geräten reproduziert werden können.

   (Als Umlaufzeit wird diejenige Zeitspanne bezeichnet, welche beim kontinuierlichen Betrieb des Gerätes zwischen der Abnahme eines Schnittes und des nächstfolgenden Schnittes verstreicht. ) Handbetriebene Geräte sind demnach für einen thermischen Vorschub nicht geeignet, weil von Hand aus hinreichend konstante Umlaufzeiten nicht reproduzierbar sind. Auch bei motorbetriebenen Geräten ergeben sich Schwierigkeiten, wenn man aus methodischen Gründen die Bahngeschwindigkeit des Präparates verändern muss und dadurch die Umlaufzeit des Präparates variiert. 



   "Die aufgeführten Schwierigkeiten lassen sich durch eine stossweise, mit dem Schneidezyklus synchronisierte Beheizung des Vorschubelementes (vgl. USA-Patentschrift Nr. 3, 487, 739 von MURPHY) nicht beheben, da der Wärmefluss vom Vorschubelement zu dem bei diesem System verwendeten massiven Marmorblock eine stetige Längenänderung des Vorschubelementes erzeugt, welche ihrerseits zeitabhängig ist und die Schnittdicke je nach der Länge des Schneidezyklus bzw. der Bahngeschwindigkeit des Präparates wechselnd und kaum reproduzierbar   beeinflusst".   



   Es wurden verschiedene Versuche unternommen, die geschilderten Schwierigkeiten zu reduzieren bzw. auszuschalten. Beispielsweise wurde ein Ultramikrotom mit einem thermischen Vorschub beschrieben, bei dem die Wärmeverluste kompensiert werden. In einem andern thermischen Vorschubsystem werden die Temperaturen durch einen Temperaturfühler in Form eines Messwiderstandes auf der Basis einer Brückenschaltung mit angeschlossenem Verstärker konstant gehalten und durch einen Widerstand in der Brücke eingestellt. Eine mit dem Schneidezyklus gekoppelte Verschiebung des Vergleichswiderstandes soll bei diesem System einen   stufenförmigen   Anstieg der Temperatur bewirken, wobei jede Stufe einem Schneidezyklus bzw. einem Schnitt entspricht. 



   Ziel der Erfindung ist es, eine einfachere Eliminierung der oben diskutierten Nachteile des thermischen Systems zu erreichen, ohne dabei von den unterschiedlichen Raum-bzw. Vorschubsystem-Temperaturen und von der Dauer des Schneidezyklus abhängig zu sein. Sie betrifft ein zeitunabhängiges thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschubelement durch zwei Heizelemente erwärmt wird, von denen das erste in bekannter Weise die Wärmeverluste kompensiert, welche bei einer gegenüber der Umgebung erhöhten Temperatur des Vorschubelementes resultieren, und von denen das zweite eine Temperatursteigerung des Vorschubelementes durch Energieimpulse bewirkt, wobei eine mittelbar oder unmittelbar vom Antriebssystem der Präparatbewegung betätigte Schalteinrichtung die Abgabe einer konstanten Impulszahl pro Schneidezyklus bewirkt.

   Besonders einfach ist es, als Heizelemente die Glühdrähte von Glühbirnen, insbesondere die beiden Glühdrähte einer Zweiwendelglühbirne zu verwenden. Erfindungsgemäss wird weiter das Vorschubsystem so ausgestaltet, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorschubelement und der 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Umgebung, insbesondere zwischen Vorschubelement und einem Trägerelement, welches das Vorschubelement starr mit dem Grundkörper verbindet, zum Steuern des ersten Heizelementes zwecks Kompensation seiner Wärmeverluste erfasst und verwendet wird. Weiters wird   erfindungsgemäss   das Vorschubelement so ausgeführt, dass die Temperaturdifferenz durch die beiden Lötstellen eines Thermoelementes erfasst wird. 



   Eine andere erfindungsgemässe Alternative besteht darin, dass die Temperaturdifferenz durch zwei gesonderte Temperaturfühler erfasst wird. 



   Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Vorschubelement von einer Isolation umgeben ist, welche die Wärmeabgabe an die Umgebung durch Konvektion und Strahlung so weit reduziert, dass sie gegenüber der Wärmeableitung zum Träger zu vernachlässigen ist. Dies bringt den Vorteil, dass die Verlustleistung durch Wärmeabgabe praktisch der Temperaturdifferenz proportional wird und dass damit das auftretende Regelproblem sich in einfacher und bekannter Weise lösen lässt. Dies insbesondere, wenn erfindungsgemäss das Vorschubelement durch Konstruktionselemente aus einem Material mit schlechtem Wärmeleitvermögen und einem möglichst geringen Querschnitt starr mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei überhaupt nur kleine Verluste entstehen. 



   Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 2 in schematischer Darstellung. Wie in Fig. 1 ist der Grundkörper des Ultramikrotoms   mit--l--bezeichnet.   Auf ihm ist das Trägerelement --2-- in gutem Wärmekontakt starr befestigt. Mit   Schrauben--8--aus   schlecht wärmeleitendem Cr-Ni-Stahl von relativ kleinem Querschnitt ist   an-2-das   hohlzylindrische Vorschubelement --3-- montiert, welches in seinem Innern die als Glühlampen ausgebildeten Heizelemente--12 und   13--enthält   und über einen-ebenfalls mit 
 EMI2.1 
 Trägerelement an allen Stellen praktisch die gleiche Temperatur aufweist, ist es aus einem Material von guter   Temperaturleitfähigkeit,     z. B. Aluminium,   und möglichst massiv ausgebildet.

   Das Vorschubelement ist gegen Wärmeabgabe durch Strahlung und Konvektion mittels einer Isolation--9--, beispielsweise einem   aufgeschäumten   Kunststoff, so weit geschützt, dass diese Verluste gegenüber dem durch Wärmeableitung durch das Trägerelement --2-- klein bleiben. Zur Messung der Temperaturdifferenz A T zwischen Vorschubelement und Trägerelement sind zwei Bohrungen vorgesehen, in welche die   Lötstellen--10   und   11--eines   Thermoelementes eingeführt werden.

   Die Signale des Thermoelementes werden einem Regelkreis zugeführt, welcher aus dem Thermoelement selbst, dem Heizelement --13-- und der Regeleinrichtung--14--besteht, 
 EMI2.2 
 ist dabei unerheblich, ob die   Regeleinrichtung--14--des erfindungsgemässen   Systems die Kompensation durch einen stetig fliessenden elektrischen Strom, der durch den   Heizwiderstand --13-- fliesst,   oder durch Stromimpulse bewirkt. Im Falle einer Impulsheizung kann die mittlere Leistung durch Einzelimpulse konstanter Energie--Ei--bei variabler Impulsfrequenz i oder durch eine konstante   Impulsfrequenz y.   bei variabler Impulsenergie Ei erreicht werden, wobei die Impulsenergie Ei wieder durch die Impulsdauer bei konstanter Heizspannung oder durch eine Variation der Heizspannung bei konstanter Impulsdauer in bekannter Weise verändert wird.

   Soweit die Kompensation durch Heizimpulse erfolgt, ist lediglich Sorge zu tragen, dass die vom 
 EMI2.3 
 berechnen, indem man den Energiebetrag für jenen Vorschub A 1 zugrundelegt, der in Form einer Schnittdickenschwankung eben noch toleriert werden kann. Dieser Vorschub A 1 liegt bei Ultramikrotomen in der Grössenordnung von 10 bis 50 AE. 



   Neben der Thermokompensation umfasst das System einen Impulsvorschub, der auf der linken Bildhälfte der Fig. 2 dargestellt ist. Hier ist an die Netzspannung über einen   Schalter-17-,   dessen Kontrolle eine   Signallampe --18-- gewährleistet,   eine   Elektronik --19-- angeschlossen,   welche mit einem von der Antriebsmechanik gesteuerten   Schalter--20--,   einem   Potentiometer--21--und mit   einem zweiten   Heizelement-12--,   dem Wendel einer zweiten Glühbirne im Vorschubelement-3--, verbunden ist. Der elektronische   Impulsgeber --19-- wird   durch Betätigen des   Schalters --20-- einmal im   Laufe eines Schneidezyklus ausgelöst.

   Die mittlere Vorschubrate pro Schneidezyklus,   d. h.   die Schnittdicke --D-- ist im Mittelwert eine Funktion der Energie der abgegebenen Einzelimpulse, wobei diese durch das Potentiometer   --21-- verändert   werden kann. Auch hier kann das Verändern der Einstellung   von--21--eine   Veränderung der Impulsenergie entweder durch eine Variation der Impulsdauer oder durch ein Verändern der Impulsspannung bei konstanter Impulsdauer bewirken. 



   Eine Variation des Ausführungsbeispieles kann darin bestehen, dass sich die beiden   Glühdrähte--13   und 12--in einer   einzigen"Zweiwendel-Glühlampe"befinden,   wie sie beispielsweise   häufig   für Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen verwendet wird. 



   Das   erfindungsgemässe,   innerhalb der technischen Möglichkeiten weitgehend zeitunabhängig arbeitende thermische Vorschubsystem kann in der verschiedensten Weise ausgeführt und mit bekannten Elementen kombiniert werden, ohne seine kennzeichnenden Merkmale einzubüssen. Insbesondere sind das Material, die Form und die Anordnung des Vorschubelementes, der Elemente für die Temperaturmessung sowie des Heizelementes 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 ohne Belang, soweit die kennzeichnenden Eigenschaften beibehalten werden. An der Stelle von Glühbirnen können beispielsweise Heizdrähte, an Stelle der   Lötstellen --10/11-- des   Thermoelementes Widerstandsthermometer verwendet werden.

   Es ist unerheblich und allein nach fertigung-un anwendungsbedingten Faktoren zu entscheiden, in welchem Umfang die Regelung mit elektronischen bzw. konventionellen Elementen ausgestattet wird. Es ist im Sinne der Erfindung ohne Belang, ob Schaltelemente als konventionelle Drucktasten- oder Kippschalter, als Mikroschalter oder Lichtschranken bzw. Mikrolichtschranken ausgebildet werden. Es ist weiterhin unerheblich, in welcher Weise das erfindungsgemässe System mit dem zur Schneidebewegung des Präparates notwendigen Antrieb verbunden wird-insbesondere ob und auf welche Weise die elektrischen Schaltelemente von Vorschub und Antrieb gekoppelt werden.

   Schliesslich ist die Art der Verbindung zwischen dem Vorschubelement und dem Trägerelement, an dem es befestigt ist, ohne Belang soferne nur der Wärmeübergangswiderstand zwischen Vorschubelement und Trägerelement gross genug ist, um einen zu starken Wärmeabfluss und damit eine zu hohe Verlustleistung auszuschalten. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
 EMI3.1 
 Vorschubelement durch zwei Heizelemente erwärmt wird, von denen das erste in bekannter Weise die Wärmeverluste kompensiert, welche bei einer gegenüber der Umgebung erhöhten Temperatur des Vorschubelementes resultieren, und von denen das zweite in ebenfalls bekannter Weise eine Temperatursteigerung des Vorschubelementes durch Energieimpulse bewirkt, wobei eine mittelbar oder unmittelbar vom Antriebssystem der Präparatbewegung betätigte Schalteinrichtung die Abgabe einer konstanten Impulszahl pro Schneidezyklus bewirkt. 
 EMI3.2 


Claims (1)

  1. Temperaturdifferenz zwischen dem Vorschubelement und der Umgebung, insbesondere zwischen Vorschubelement und einem Trägerelement, welches das Vorschubelement starr mit dem Grundkörper verbindet, zum Steuern des ersten Heizelementes zwecks Kompensation der Wärmeverluste des Vorschubelementes erfasst und verwendet wird. EMI3.3 Vorschubelement von einer Isolation umgeben ist, welche die Wärmeabgabe an die Umgebung durch Konvektion und Strahlung so weit reduziert, dass sie gegenüber der Wärmeableitung zum Träger zu vernachlässigen ist. EMI3.4
AT108671A 1971-02-10 1971-02-10 Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome AT309104B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT108671A AT309104B (de) 1971-02-10 1971-02-10 Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT108671A AT309104B (de) 1971-02-10 1971-02-10 Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT309104B true AT309104B (de) 1973-08-10

Family

ID=3506275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT108671A AT309104B (de) 1971-02-10 1971-02-10 Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT309104B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991010890A1 (de) * 1990-01-19 1991-07-25 Hellmuth Sitte Mikrotom

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991010890A1 (de) * 1990-01-19 1991-07-25 Hellmuth Sitte Mikrotom

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3511107C2 (de)
DE2362249C3 (de) Probenhalterung mit Heizeinrichtung für ein Elektronenmikroskop
DE2233610C3 (de) Vorrichtung zur Thermostatisierung eines Kernresonanzgeräts
DE2255736A1 (de) Elektrische heizvorrichtung
CH407265A (de) Thermoelektrischer Wandler
AT309104B (de) Thermisches Vorschubsystem für Ultramikrotome
DE3444171A1 (de) Fuehlereinrichtung zum erkennen von reifniederschlaegen
DE2225421C2 (de) Vorrichtung zum Atomisieren von Proben durch elektrische Beheizung für die flammenlose Atomabsorptions-Spektrometrie
DE19746204A1 (de) Halbleiterlaserchip
DE1932762C3 (de) Mikrotom
DE7204881U (de) Thermische Vorschubvorrichtung für Ultramikrotome
DE3415119A1 (de) Kauter
DE1103656B (de) Verfahren zur Ofenregelung
EP0482482B1 (de) Vorrichtung zur Messung des Wasserdampfpartialdrucks
DE969833C (de) Schaltungsanordnung zur Regelung der Temperatur von Schaltelementen
DE1176770B (de) Leistungstakter fuer elektrische Waermegeraete
DE1067454B (de) Elektrothermisches System insbesondere Halbleitersystem
DE1223564B (de) Thermoelektrische Legierung auf Tellurbasis und Verfahren zur Herstellung der Legierung
DE923074C (de) Verfahren zum Erwaermen elektrischer Schaltelemente
DE19729526C2 (de) Beheizbarer Probentisch zur in-situ Abbildung in Rasterelektronenmikroskopen bei hihen Temperaturen
AT121820B (de) Temperaturregler oder -messer mit zwei temperaturempfindlichen Gliedern.
DE3739771C2 (de)
AT99499B (de) Thermoelektrisches Meßgerät.
DE1163415B (de) Thermoelektrische Anordnung
DE606471C (de) Optisches Pyrometer mit zwei sich kreuzenden, durch die gleiche Stromquelle geheizten Gluehfaeden

Legal Events

Date Code Title Description
ELJ Ceased due to non-payment of the annual fee