CN105807416A - 用于形成浸液膜的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在显微镜的试样载体(2)与物镜(1)之间形成浸液膜的设备和方法,该设备包括自动浸润模块(3),该自动浸润模块用于将浸液从浸液存储器(8)输送到位于试样载体或工作台上的施加位置,所述自动浸润模块包括具有喷嘴(5)的喷射装置(4),该喷射装置与用于产生浸液束(IMS)的泵(9)相连接。在此,通过自动浸润模块(3)以确定的速度将经计量的浸液束(IMS)喷射到位于试样载体(2)或工作台位置上的施加位置处。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在显微镜的试样载体与物镜之间形成浸液膜(Immersionsmittelfilm)的设备和方法。
背景技术
已知的用于形成浸液膜的解决方案大多基于:物镜获得密封的凸缘,所述凸缘借助于固定安装的输送装置来填充浸液并且必要时还被排空。凸缘的设计一方面能够实现浸润的形成,并且另一方面防止浸液流到设备内。例如在WO2008/028475A2/A3、US2010/0027109A1、DE10123027B4以及DE102005040828中介绍了这种解决方案。
在DE10123027B4的一种变型方案中,借助于紧邻显微镜前透镜的细套管来施加介质。
US2006238885A以及US2005022731介绍了变型方案,在这些变型方案中在物镜下移时细套管通过前透镜摆动。在这种情况下缺点是:不能够连续地工作。另一方面,在这种情况下提高了碰撞风险。
此外,已知的解决方案所具有的缺点是:在增大物镜尺寸时不再可以充分使用试样,因为物镜可能与试样保持件的边缘相碰撞。在这种情况下会很容易造成掐丝结构的机械损坏。
此外,就凸缘结构而言浸润滴液的直径通常增大,这同样会导致移动区域的减小,因为液滴更可能在物镜与试样保持架之间发生毛细作用。
此外,必须针对每个物镜而存在一个完整的浸润模块。因为物镜必须在结构上进行改变,所以就尤其使处理(安装/拆卸/调节)变得困难。
除了物镜之外,其中被浸液所“漂入”的翻边结构或者直接通过细套管来施加浸液的解决方案也作为替代方案而已知,在所述替代方案中要么淹没整个试样要么将物镜本身浸润到具有浸液的存储容器内。
在DE3122408C2中介绍了一种方法,在该方法中垂直的射束用于净化超声波物镜并且用于施加浸润液滴。净化设备在此必须摆动到物镜以下,于是所述物镜不能连续地工作。
发明内容
从现有技术的这些解决方案的缺点出发,本发明的目的在于,对用于在显微镜的试样载体与物镜之间形成浸液膜的方法和设备进行如下改进,使得在所使用的物镜不发生机械变化的情况下可以对不同的物镜进行更好的处理并且使得不同的物镜可以连续地工作。
该目的通过开篇所述类型的、根据本发明具有权利要求1所述特征的设备来实现。有利的设计方案在从属权利要求2至9中给出。此外,该目的根据本发明还通过开篇所述类型的、具有在权利要求10中所给出的方法步骤的方法来实现。有利的方法步骤在从属权利要求11至18中给出。
根据本发明的设备包括自动浸润模块,该自动浸润模块用于将浸液从浸液存储器输送到试样载体或工作台(Verfahrtisch)上的施加位置处,所述自动浸润模块包括具有喷嘴的喷射装置,该喷射装置与用于产生浸液束的泵相连接。
在一种有利的变型设计方案中,喷射装置直接布置在物镜转盘的轴线上,从而保护了该喷射装置并且不影响显微镜的操作性。
在另一有利的设计方案中,喷射装置在物镜三脚架之外固定在显微镜的三脚架体上。然而在该变型方案中,对于自由的浸液束而言,可触及物镜与试样载体之间的空间是前提条件。
在另一有利的设计方案中,为了避免在施加位置上有气泡,喷射装置以如下方式来定向,即,引导浸液束最小限度地从物镜的光路旁边经过。
为了改变施加位置将试样载体布置得沿x/y方向垂直于光轴可动并且将物镜转盘布置得沿z方向轴向可动。
由于这种可动性可以通过喷射到试样载体或工作台上的任意位置处来形成浸液液滴,并且通过随后改变工作台和物镜转盘的位置而运送给物镜。其前提条件是:能够不间断地形成浸液束并且施加位置首先适于接纳浸液液滴,其次通过工作台的移动能够运动到物镜上。在实现浸润之后,接下来定位到待检查的试样区域内。浸液液滴在这种情况下保持在进入间隙内。但是该变型方案具有以下缺点,即,不能连续地工作。
有利地,为了改变浸液束,泵与喷嘴能在浸液束的计量与速度方面被调节。如此进行所述调节,从而形成所需的通量并且浸液束的液滴以尽可能小的速度从喷嘴中流出。另一方面必须达到最小速度以保证,不因浸液束的过强的弯曲而与物镜发生不期望的碰撞。
在另一有利的设计方案中,为了手动触发浸液束而存在有操作元件,该操作元件喷入确定量的浸液。该功能也可以作为触摸显示器的表面上的、用于控制显微镜功能的软式按键或者通过连接到操作软件内的计算器的相应的元件来实现。
为了自动触发浸液束,自动浸润模块与控制单元相连接,所述控制单元例如可以构造为微控制器。
与所述设备的结构相关联地,通过根据本发明的方法以一定的速度将经计量的浸液束喷射到位于试样载体或工作台位置上的施加位置处,而在这种情况下在物镜方面无机械变化,由此使得对物镜的处理、例如安装和拆卸以及三脚架在连续地利用不同的物镜进行工作时的功能相对于现有技术的解决方案得以改善。物镜周围的邻近的结构空间没有被触及。
其结果是,不以任何方式限制工作台移动区域并且进而不限制可观察到的试样表面。
其进一步的结果是不会发生碰撞,所述碰撞会导致损坏相应的浸润设备的通常的掐丝结构。相应地,该方法是稳健的。
所述结构允许利用物镜转盘设备的不同物镜进行连续的工作。对现有系统的改进可以简单且快速地实现。
有利地,在物镜的焦点位置中进行浸润过程。
对于工作间距小的物镜,在光轴之前将浸液束喷射到物镜和试样载体上,随后浸液束以毛细作用进入浸润间隙中。
对于物镜的结构形式不允许向浸润间隙中进行直接喷射的情况,首先使结构高度较小的物镜或使物镜转盘的空位置摆动到物镜的光轴中,然后将少量计量的浸液施加到盖片上。此后将待使用的物镜调回到焦点位置的情况下自动出现浸润。
由方法所决定的问题是可能由于喷射过程在浸液内产生空气泡,可以通过不同的措施使所述空气泡最小化:
·优化泵参量:压力,喷射持续时间或者喷射量以及重复频率。
·对浸液进行预处理:
o在使用水的情况下可以加入消泡剂、例如异戊醇,以防止在浸润柱内部出现气泡。
o同样在使用水的情况下进行除碳处理是有意义的。
o有利的是还借助于负压进行脱气。
·在光轴之前将浸液喷射到由物镜锥部(Objektivkegel)和试样载体形成的间隙内引起比直接喷射到试样载体上更少的气泡。如果产生气泡,则气泡主要在喷射过程接近结束时产生并且因此而远离光轴。如果接下来浸液在物镜与试样载体之间的空间内发生毛细作用,则形成很大程度上无气泡的浸润。
为了排除浸液内的气泡可以增大物镜与试样载体之间的间距,其中浸润柱伸长并且横向收缩(eingeschnürt)。自由地处于介质内的气泡通过该措施被挤压到浸润柱的边缘并且在穿过边界面时破裂。在回位到焦点位置中时又由附着在物镜和试样载体二者上的余量自动地建立浸润。
附着在试样载体上的气泡是位置固定的。所述气泡仅通过离开浸润柱而被破坏。为了实现气泡的破坏可考虑多种方法:
对于使工作台移动的距离为试样载体上的浸润柱基面直径的情况,所有气泡都从固定在试样载体与物镜之间的浸润柱中离开。
将物镜转盘转动约10°会引起同样的效果。浸润柱随着物镜的转动而移动并且在这种情况下处于试样载体上的气泡被驱除。附加地,由于试样与物镜之间的间距增大使得附着在试样载体上的浸润柱的基面变小。
有益的是将上述方法进行组合。在浸润柱伸长并且与之相关联地使得自由移动的气泡除去之后,除去附着在试样载体上的气泡所需的移动距离随着浸润柱基面的直径而减小。
原则上也可以借助于超声波来除去气泡。
此外,可靠运行的前提条件是软管系统的无空气的状态。因此在使用自动浸润模块之前必须通过合适的泵操作从软管/泵系统中驱除所有的空气。为了该目的,针对泵存在优化的操控方法。此外,当将泵压力设定得如此之低以致于形成不了自由束时,如果安装了拦截装置则会使得三脚架的污染的风险最小化。
附图说明
要借助于实施例对根据本发明的设备进行详细解释。对此示出,
图1为所述设备的示意图。
图2为具有布置在物镜转盘上的喷射装置的设备的示意图。
图3为所述设备根据图2的另一侧向视图的示意图。
图4为所述设备根据图2和图3的俯视图的示意图。
图5为手动操作的方法的流程图。
图6为自动操作的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的设备,该设备具有:物镜1;构造为盖片的试样载体2;以及在侧向布置在物镜1旁的自动浸润模块3,该自动浸润模块具有喷射装置4,该喷射装置设置有用于将浸液输送到试样载体2处的施加位置上的喷嘴5。在此如此布置所述喷嘴5,从而能够操作不同的物镜1。
在图2、3、4中以不同的图示示出了具有布置在物镜转盘7的轴线6上的喷射装置4的设备。在该实施例中,在不妨碍显微镜的操纵性的情况下保护式地布置所述喷射装置4。
此外,除了具有喷嘴5的喷射装置4之外图2、3、4还示出了自动浸润模块3的浸液存储器8、泵9、止回阀10以及用于所述喷射装置4的连接软管11。
为了改变施加位置将试样载体2布置得沿x/y方向垂直于物镜1的光轴可动并且将物镜转盘7布置得沿z方向轴向可动。
为了自动触发浸液束IMS,自动浸润模块3与控制单元12相连接。
接下来针对手动的运行和自动的运行来详细解释根据本发明的方法。
对于手动的运行足够的是:在按钮被压的情况下喷入确定量的浸液。该功能例如可以通过未示出的触摸显示器的表面上的、用于控制显微镜功能的软式按键来实现。
替代地,原则上也可以使用手动操作的泵。
对结果的控制在手动的运行中通过使用者来实现。
于是例如得到图5所示的流程图。
如果没有传感器,那就监控浸液柱的实际状态,仅一个受控的模块可供自动的运行所用。于是用于再补充的浸液的量的值以及浸润过程的时间间隔的值必须根据针对不同实验方案的经验来确定。所得到的特征曲线的值尤其取决于温度、相应物镜的工作距离、材料配合以及工作台运动的总量。
该方案不可避免地与过量的浸液相关联。为了避免浸液流到显微镜三脚架的内部,应当使用保护装置、例如挡液件(“AquaStop”),以导出并拦截过量的浸液。
作为替代方案,通过物镜而翻边的有吸附力的泡沫凸缘或者所置入的泡沫垫也是足够的。
附加地,自动的运行以例如微控制器形式的控制单元为前提条件。
此外假设:对供给媒介的浸液存储器8的液位高度进行监控,示例性的自动的流程图在图6中示出。
附图标记清单
1物镜
2试样载体
3自动浸润模块
4喷射装置
5喷嘴
6物镜转盘的轴线
7物镜转盘
8浸液存储器
9泵
10止回阀
11连接软管
12控制单元
OA物镜的光轴
IMS浸液束
x/y/z坐标轴
Claims (18)
1.用于在显微镜的试样载体(2)与物镜(1)之间形成浸液膜的设备,该设备包括自动浸润模块(3),该自动浸润模块用于将浸液从浸液存储器(8)输送到位于试样载体或工作台上的施加位置,所述自动浸润模块包括具有喷嘴(5)的喷射装置(4),该喷射装置与泵(9)相连接以用于产生浸液束(IMS)。
2.根据权利要求1所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,所述喷射装置(4)布置在物镜转盘(7)的轴线(6)上。
3.根据权利要求1所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,所述喷射装置(4)固定在显微镜的三脚架体上。
4.根据权利要求1至3所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,所述喷射装置(4)以如下方式布置,即,为了避免在施加位置上有气泡而引导浸液束(IMS)少量地从物镜(1)的光路旁边经过。
5.根据权利要求1至2所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,为了改变施加位置将试样载体(2)布置得垂直于物镜(1)的光轴(OA)沿x/y方向可动并且将物镜转盘(7)布置得沿z方向轴向可动。
6.根据权利要求1至5所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,能在浸液束(IMS)的计量与速度方面对所述泵(9)与喷嘴(5)进行调节以改变浸液束(IMS)。
7.根据权利要求6所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,为了手动触发浸液束(IMS)而存在有操作元件。
8.根据权利要求6所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,为了自动触发浸液束(IMS),所述自动浸润模块(3)与控制单元(12)相连接。
9.根据权利要求8所述的用于形成浸液膜的设备,其特征在于,所述控制单元(12)构造为具有ZEN软件的控制计算器。
10.用于在显微镜的试样载体(2)与物镜(1)之间形成浸液膜的方法,其中通过自动浸润模块(3)以一定的速度将经计量的浸液束(IMS)喷射到位于试样载体(2)或工作台位置上的施加位置,其中所述自动浸润模块包括具有泵(9)和喷嘴(5)的喷射装置(4)。
11.根据权利要求10所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,所述浸液束(IMS)被定向,从而为了使气泡最小化使所述浸液束少量地从物镜(1)的光路旁边经过。
12.根据权利要求10和11所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,在物镜(1)的焦点位置中进行浸润。
13.根据权利要求10至12所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,对于工作间距小的物镜(1),在物镜(1)的光轴(OA)之前将浸液束(IMS)喷射到物镜(1)和试样载体(2)上,随后浸液以毛细作用进入浸润间隙中。
14.根据权利要求10所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,对于物镜(1)的结构形式不允许向浸润间隙中进行直接喷射的情况,首先使结构高度较小的物镜(1)或者使物镜转盘(7)的空位置摆动到物镜(1)的光轴(OA)中,然后将少量计量的浸液施加到试样载体(2)上,此后在将待使用的物镜(1)调回到焦点位置的情况下自动出现浸润。
15.根据权利要求10至13所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,为了除去浸液内的气泡,使物镜(1)与试样载体(2)之间的间距增大,由此使得浸润柱伸长并横向收缩,将所包含的气泡从浸液中去除。
16.根据权利要求10至13所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,为了除去浸液内的气泡,使试样垂直于光轴(OA)沿x/y方向移动,直到附着在试样载体(2)上的气泡离开浸润柱并且破裂。
17.根据权利要求10至13所述的用于形成浸液膜的方法,其特征在于,为了除去浸液内的气泡,将物镜转盘(7)转动约10°,其中使光轴(OA)离开浸润柱,在那里使处于试样载体(2)上的气泡离开浸润柱并且破裂。
18.用于形成浸液膜的方法,其特征在于,由权利要求15和16和/或权利要求15和17组成的组合。
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