DD226400A1 - Mikroskopstativ - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemaesse Mikroskopstativ findet Anwendung bei Lichtmikroskopen mit grosser Vergroesserung und grossen Sehfeldern. Ziel der Erfindung ist ein Mikroskopstativ, das ein optimiertes dynamisches Verhalten zeigt. Die zu loesende Aufgabe besteht darin, die Kopplungen der Hauptteile des Stativs so zu gestalten, dass innere oder aeussere Erregungen zu keiner stoerenden Relativverschiebung zwischen einem Objekt und einem Objektiv fuehren. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die zwischen den Hauptteilen des Mikroskopstatives vorhandenen Koppelstellen unterschiedlich definierte Steifigkeiten besitzen.

Description

Titel der Erfindung:

Mikroskopstativ ^

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung findet Anwendung "bei nach dem Baukastenprinzip aufgebauten Lichtmikroskopen mit großer Vergrößerung und großen Sehfeldern«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Der internationale Trend hochauflösende optimale Systeme mit großen Sehfeldern in der Mikroskopie einzusetzen und das Mikroskop auch als Meßinstrument hoher Genauigkeit zu verwenden, stellt an die Steifigkeit der Mikroskopstative immer höhere Anforderungen.

Sine Eelatiwerschiebung zwischen Objekt und Objektiv im 0,1 /um-Bereich wirkt sich schon negativ auf die BiIdgute und Meßgenauigkeit aus. Dabei werden nicht nur Bildbewegungen als störend empfunden, sondern auch durch die Relativbewegung hervorgerufene geringe Konturenunschärfen. Diese führen zu einer Kontrastminderung im mikroskopischen Bild. Die Relativbewegungen werden durch innere und äußere Erregung hervorgerufen.

Innere Erregungen treten in der modernen Mikroskopie durch automatische bzw. teilautomatische Bewegungsabläufe, wie Verschluß einer mikrofotografischen Kamera, motorische Verschiebung des Objektes oder motorischer Wechsel von Blenden, Filtern oder ähnlichem, auf. Als äußere Erregun-

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gen wirken Bedienkräfte und Schwingungen des Aufstellortes, "besonders Geländeschwingungen. Die Schwingungen des Aufstellortes können durch eine geeignete schwingungsisolierende Aufstellung weitestgehend abgeschwächt werden. Diese gedämpften Schwingungen, die durch Bedienkräfte hervorgerufenen und die inneren Schwingungen müssen durch eine entsprechende Gestaltung des Stativs absorbiert werden. Sin günstiges dynamisches Verhalten zeichnet Mikroskope aus, die ein geschlossenes Stativ (US-P 3 260 157) besitzen oder aus einem massiven Grundkörper einer Säule mit großer Masse und Breite und biege- bzw. torsionssteifem Okular- und Objektivhalterungsarm bestehen (DS-GM 77 12 438)

Mit der Forderung nach Austauschbarkeit der Mikroskopverfahren an einem' Stativ und der Bereitstellung einer großen Anzahl von Zubehöreinheit en ist es jedoch notwendig, das Stativ aus mehreren Bausteinen zusammenzusetzen. Die gegenwärtigen konstruktiven Ausführungen der Stativkoppelstellen zeigen aufgrund der Undefiniert geringen Steifigkeit der Koppelstellen kein günstiges dynamisches Verhalten. Zudem erfordern sie in der Eegel große Massen bzw. Materialanhäufungen, die sich ungünstig auf das dynamische Verhalten und die Ökonomie des Gerätes auswirken. Innere Schwingungen, hervorgerufen durch Erregungen am Okularhalterungsarm, werden auf den Objektivhalterungsarm nur sehr abgeschwächt übertragen, wenn beide Tragarme an einem massiven Stativ starr befestigt sind, sich aber sonst nicht berühren (US P 4 168 881). Doch in der modernen Mikroskopie wirken die hier noch auftretenden HeIativverschiebungen zwischen Objekt und Objektiv störend. Desweiteren sind Lösungen bekannt, die darauf zielen, Okular- und Objekthalterung starr zu verbinden (US-P 3 260 157), wobei der Objekttisch starr angekoppelt ist und das Objektiv zur Fokussierung frei beweglich ist.

Auch hierbei wird keine ausreichende Absorbierung der

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Relativschwingungen zwischen Objekt und Objektiv erreicht.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll ein nach dem Baukastenprinzip aufgebautes Mikroskopstativ geschaffen werden, das ein optimiertes, dynamisches Verhalten zeigt und damit unempfindlich gegen innere und äußere Schwingungen ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein nach dem Baukastenprinzip aufgebautes Mikroskopstativ mit den Hauptteilen Grundkörper, Säule, Tischträger, Objektivträger und Okularträger. Aufgabe der Erfindung ist es, die Kopplung der Hauptteile des Stativs so zu gestalten, daß innere oder äußere Erregungen zu keiner störenden Eelativverschiebung zwisehen einem Objekt und einem Objektiv führen.

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zwischen den Hauptteilen des Mikroskopstativs vorhandenen Koppelstellen unterschiedliche definierte Steifigkeiten besitzen. Die Definition der Steifigkeiten resultiert im wesentlichen aus den Abbildungsgesetzen optischer Systeme. Verschiebt man z.B. ein Objekt in Bezug zum Objektiv entlang der optischen Achse eines Mikroskopes um einen kleinen Betrag Δ Z, so verschiebt sich das Bild um den Betrag AZ' nach der Beziehung«; = "«" = M (O?

wobei <X der Tiefenmaßstab und M der Äbbildungsmaßstab des Objektives ist. Dieser ist definiert durch die Beziehung: , . _Vl

^M = y = ET · (2)

Mit y ist die Objektgröße und mit4y die Verschiebung des Objektes quer zur optischen Achse bezeichnet; y¹ kennzeichnet die Bildgröße und Δ Y' die Verschiebung des Bildes quer zur optischen Achse.

Da in der Mikroskopie der Abbildungsmaßstab des Objektivs besonders groß ist, muß eine Verschiebung des Objektes in Bezug auf das Objektiv wenn möglich ausgeschlossen werden.

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Deshalb sind der Objektträger und der Objektivträger durch Verbindungselemente mit hoher Steifigkeit an einer biege- und torsionssteifen.ersten Säule befestigt, wobei die erste Säule den Fokussiertrieb, der ebenfalls eine hohe Steifigkeit aufweist, beinhaltet. Das aus den Bausteinen Objektivträger, Objektträger und erster Säule zusammengesetzte System wird so an einem tragenden Grundkörper befestigt, daß die Koppelstelle eine definierte geringe Steifigkeit aufweist. Diese Steifigkeit muß dabei so ausgelegt werden (Gleichung 3), daß Schwingungen des Grundkörpers nicht auf. das Objekt und das Objektiv übertragen werden. Außerdem dürfen die Amplituden des Objektträger-Objektivträger-Säule-Systems nicht so groß werden, daß sie den Beleuchtungsstrahlengang beeinflussen.

Über den Objektiven befindet sich, entlang der optischen Achse, das Tubussystem mit den Okularen. An dem Tubusträger werden außerdem Zusatzeinrichtungen, wie z.B. eine mikrofotografische Einheit, befestigt. Die mechanischen Schwingungen dieser Einheiten, wie z.B, Yerschlußkräfte und Berührungsstöße am Tubus, werden somit direkt auf den Tubusträger übertragen. Aus diesem Grund wird der Tubusträger mit einer definiert geringen Steifigkeit (Gleichung 3) an das Objektträger-Objektivträger-Säule-System angekoppelt. Diese Steifigkeit berechnet sich aus der Größe und Anordnung des verwendeten Tubussystems und anderen am Tubusträger befestigten Zubehöreinheit en. Die Koppelstelle wird so gestaltet, daß Schwingungen auf Objektiv und Objekt nicht störend übertragen werden. Auch hier dürfen die Amplituden des Tubusträgers nicht so groß werden, daß sie den optischen Strahlengang beeinflussen. Eine andere Möglichkeit, Schwingungen des Tubusträgers nicht störend auf das Objektträger-Objektivträger-Säule-System zu übertragen besteht darin, den Tubusträger über eine zweite Säule, die die. erste Säule des Objektträger-Objektivträger-Säule-Systems weitestgehend umschließt

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aber diese nicht berührt, an dem tragenden Grundkörper zu befestigen.

Die zu definierenden Steifigkeiten c der entsprechenden Koppelstellen berechnen sich nach der Beziehung

_{c =} Ω²' η * S ₁ (3)

S₀O -7²) + S₁

Dabei sind:

St - Srregerkreisfrequenz

m - Masse des zu isolierenden Systems s, - Amplitude des isolierten Systems s - Amplitude des unisolierten Systems λ - Frequenzverhältnis zwischen Erregerfrequenz und Eigenfrequenz des unisolierten Systems

Die Erfindung betrifft ein Mikroskopstativ, bei dem Objektträger und Objektivträger über sehr steife Koppelstellen an eine erste Säule gekoppelt, und damit zu einem geschlossenen System verbunden werden. Dieses System wird durch Verbindungselemente mit definierter geringer Steifigkeit an einem tragenden Grundkörper befestigt. Die Befestigung des Tubusträgers am Objekttrager-Objektivträger-Säule-System muß ebenfalls eine definierte geringe Steifigkeit aufweisen, um Erregungen vom Tubusträger nicht störend auf das genannte System zu übertragen oder der Tubusträger ist starr an eine zweite Säule gekoppelt, die die den Objektträger und Objektivträger haltende erste Säule weitestgehend umschließt,aber nicht berührt_/und direkt an dem tragenden Grundkörper befestigt ist. Vorteilhaft weisen die Koppelstellen mit definiert geringer Steifigkeit zwischen der ersten Säule und dem Grundkörper bzw. der ersten Säule und dem Okularträger dämpfende Eigenschaften auf.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Mikroskop, bei dem das erfindungsgemäße Stativ verwendet wird, ein optisches System mit Objektiven unendlicher Brennweite und einem teleskopartigen Tubussystem besitzt.

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Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematisehen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Mikroskopstativ in Explosivdarstellung, bei 'dem der Tubusträger durch Verbindungselemente mit

geringerer Steifigkeit an ein starr gekoppeltes Objekt- -Objektivträger-Säule-System befestigt und dieses System an einem Grundkörper schwingungsisoliert angebracht ist.

Fig. 2 Ein Mikroskopstativ, bei dem der Tubusträger über eine zweite Säule, die die den Objektträger und Objektivträger starr haltende erste Säule, dargestellt in Fig. 3, weitestgehend umschließt, aber nicht berührt, an einem Grundkörper direkt befestigt ist,

Fig. 3 Objektträger-Objektivlinsenhalterungsarm-Säule-

Syst em, welches an einen Grundkörper, dargestellt in Fig, 2, schwingungsisoliert angekoppelt wird. Zur besseren Verdeutlichung sind die Figuren in Explosivdarstellung gezeichnet. In der folgenden Beschreibung wird der zusammengebaute Zustand beschrieben.

In Fig. 1 ist mittels nicht dargestellter Schrauben, die durch Bohrungen 17 verlaufen ein Grundkörper 1 über eine schwingungsisolierende Gummiplatte 3 mit einer ersten Säule 2 verbunden. An der ersten Säule 2 ist über eine Führung 4 ein Tischträger 5 mit einem Tisch 6 starr befestigt. Auf die Führung 4 wirkt ein nicht dargestellter Trieb mit einem Triebknopf 22. Im oberen Teil der ersten Säule 2 befindet sich ein Ausbruch mit einem Koppelelement 9 in welchem ein Objektivträger 7 mit einem Objektiv 8 eingeschoben ist. Durch das Koppelelement 9, hier Schwalbenschwanzführung und Klemme, entsteht eine starre Verbindung..

Sin Tubusträger 11 mit einem Binokulartubus 12, der Okulare 13 und eventuell andere Zubehöreinheiten trägt,

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wird elastisch, an die erste Säule 2 angekoppelt. Im dargestellten Ausfüiirungs"beispiel erfolgt dies durch die konstruktive Gestaltung der Koppelstelle als einseitig eingespannte Biegeplatte 15, an welche eine Schwalben-Schwanzführung 14 mittels Schrauben 16 angebracht ist. Ein Innenteil 10 zu der Schwalbenschwanzführung 14 ist an der ersten Säule 2 befestigt. Durch die Gummiplatte 3 werden äußere Erregungen stark abgeschwächt in das System - erste Säule 2, Tisch. 6 (als Objektträger), Objektivträger 7- - eingeleitet. Die Absorbierung der Erregungen innerhalb des Tubusträgers 11 erfolgt durch, die Biegeplatte 15. Auf Grund der starren Verbindung zwischen Tisch 6 und erster Säule 2, bzw. Objektivträger 7 und erster Säule 2 treten keine Eelativver-Schiebungen zwischen Tisch 6 und Objektivträger 7 auf.

In den im folgenden beschriebenen Figuren 2 und 3 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 und 3 bilden der Grundkörper 1 und eine zweite Säule 19 eine starre Einheit. In dem Hohlraum der u-förmig ausgebildeten zweiten Säule 19 wird die in Fig. 3 dargestellte erste Säule 2 eingefügt und wiederum mittels nicht dargestellter durch die Bohrungen 17 geführter Schrauben unter Zwischenschaltung der Gummiplatte 3 an dem Grundkörper 1 befestigt. Die erste Säule 2 und die zweite Säule 19 berühren sich dabei an keiner Stelle. Der Tischträger 5 mit dem Tisch 6 und der Objektivträger 7 sind, wie schon in Fig. 1 beschrieben, starr an die erste Säule 2 gekoppelt. Sin als Schwalbe ausgebildetes Koppelelement 20 ist mittels nicht dargestellter Schrauben, die"durch Bohrungen 21 geführt werden, an der zweiten Säule 19 starr befestigt. Sin Okularträger 11^f ist durch ein Koppelelement 18 starr

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mit dem Koppelelement 20 und somit mit der zweiten Säule 19 verbunden.

Xn der erfindungsgemäßen Ausführung des Statives nach den Fig. 2 und 3 werden äußere Erregungen des Grundkörpers 1 durch die schwingungsisolierende Gummiplatte 3 nicht auf die erste Säule 2 übertragen. Innere Erregungen des Tubustragers 11 werden durch die konstruktive Gestaltung der zweiten Säule 19 weitestgehend absorbiert auf den Grundkörper 1 übertragen. Die Gummiplatte 3 verhindert eine Übertragung dieser Schwingungen auf die erste Säule 2»

Auf Grund der in Fig. 3 dargestellten starren Verbindung, zwischen dem als Objektträger fungierenden Tisch 6 und der ersten Säule 2 bzw. zwischen dem Objektivträger 7 und der ersten Säule 2 treten keine störenden HelativverSchiebungen zwischen Objektträger und Objektivträger 7 auf.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   1. Mikroskopstativ mit einem Grundkörper, einer Säule, einem an der Säule befestigten Tischträger , einem Objektivträger und einem Okularträger, gekennzeichnet dadurch, da!3 sich zwischen einer ersten Säule und. dem Grundkö'rper eine Koppelstelle mit definiert geringer Steifigkeit befindet, daß der Objektivträger fest an die erste Säule ankoppelbar ist und daß der Okularträger mit der ersten Säule über eine Koppelst eile mit definiert geringer Steifigkeit gekoppelt oder an einer mit dem Grundkörper fest verbundenen aweiten Säule, welche die erste Säule nicht berührt, befestigt ist.
2. 2. Mikroskopstativ nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Koppelstellen mit definiert geringer Steifigkeit zwischen der ersten Säule und dem Grundkörper sowie zwischen dem Tubusträger und der ersten Säule dämpfende Eigenschaften aufweisen.

   "O
3. 3. Mikroskopstativ nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein optisches System mit Objektiven unendlicher Brennweite und einem teleskopischen Tubus.

   - Hierzu 3 Blatt Zeichnungen WG/Ltn/Wi

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