DE10013693B4

DE10013693B4 - Verfahren zur Herstellung einer aus anorganischem Glas bestehenden Schnittstreckerplatte

Info

Publication number: DE10013693B4
Application number: DE2000113693
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr.-Ing. Beinert; Walter Dr.-Ing. Döll; Gerd Spiess
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: DE10013693A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, die von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstreckerplatte aufweist, durch mechanisches Anritzen und nachfolgendes Biegebrechen entlang der Anrißlinie erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der durch den Biegebruch erhaltenen Seitenkante ausschließlich die der Anrißlinie gegenüberliegende Kantenlinie thermisch oder chemisch verrundet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, die von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstreckerplatte aufweist, durch mechanisches Anritzen und nachfolgendes Biegebrechen entlang der Anrißlinie erhalten wird.

Mikrohobel oder auch im Fachjargon als Mikrotome bezeichnet, werden eingesetzt, um beispielsweise biologische Gewebeproben in Form mikrometerdünner Schnitt scheibchen zu erhalten, die anschließend zumeist in Durchlichtmikroskopie histologisch untersucht werden. Die Analyse dieser hauchdünnen Präparate wird häufig durch Einrollen der Schnittscheibchen bzw. des abgehobelten Gewebespanes, durch sogenanntes Spanrollen erschwert bzw. sogar unmöglich gemacht. Um ein derartiges selbständiges Einrollen während des Abschneidens sowie der optischen Untersuchung zu vermeiden, wird dem Mikrotom während des Abtrennvorgangs ein dünnes Glasplättchen, eine sogenannte Schnittstreckerplatte oder Antirollplatte, nachgeführt. Durch die, dem Mikrotom nachgeführte Schnittstreckerplatte wird das abgetrennte Dünnschnittpräparat flächig auf der Schnittstreckerplatte aufgenommen, auf der es aufgrund der Flächenadhäsion flächig liegend verbleibt und sich nicht einrollen kann. Eine histologische Untersuchung wird hierdurch erheblich vereinfacht bzw. erst ermöglicht.

Schnittstreckerplatten sind als ebene Plättchen bekannt, deren Breite sich nach der Breite des zu schneidenden Präparates bzw. der Schnittgeometrie des Mikrotoms richtet. Typische Dimensionen von Schnittstreckerplatten betragen in der Breite 50 bis 70 mm, in der Länge ca. 30 mm und in der Dicke einige Millimeter und kleiner.

Um den Schneidvorgang ungestört überwachen zu können, werden Schnittstreckerplatten aus transparenten Materialien gefertigt. Sie bestehen entweder aus organischen Gläsern bzw. Kunststoffen oder anorganischen Gläsern. Wegen der höheren Kratzfestigkeit und der geringeren elektrostatischen Aufladung wird insbesondere bei höherwertigen Anwendungen eindeutig anorganischen Gläsern der Vorzug gegeben.

In an sich bekannter Weise sind die Kantenflächen der breiten Seite der Schnittstreckerplatten geschliffen und poliert. Die zum Präparat weisende Kante sollten derart ausgebildet sein, daß ein einwandfreies Gleiten der Schnittstreckerplatte ohne Verhaken auf der Gewebeoberfläche möglich ist. Dieser Forderung können jedoch die bekannten Schnittstreckerplatten nicht uneingeschränkt nachkommen. Häufig kommt es zum Verhaken oder Verkanten der Schnittstreckerplatten, sodass ein "reibungsloses" Nachführen nach einem Mikrotom nicht mehr möglich ist. In diesem Fall wechselt man üblicherweise die Schnittstreckerplatte aus und versucht den Schneidevorgang von neuem mit einer anderen, neuen Schnittstreckerplatte.

Analysiert man in der Praxis eingesetzte Schnittstreckerplatten näher, so stellt man sehr häufig Ausbrüche A an der Kante K fest, die in den stark vergrößerten Aufnahmen gemäß der 2 und 3 zu entnehmen sind. Durch genauere Untersuchungen des Schneidvorganges konnte festgestellt werden, dass die an der Kante der Schnittstreckerplatte vorhandenen Ausbrüche ursächlich für das Festhaken des Präparates an der Schnittstreckerplatte während des Abtragevorganges verantwortlich sind. Ein nachfolgendes Aufrollen und die Unbrauchbarkeit des Präparates sind die unvermeidbaren Folgen.

Selbst auch an einer, bei Sichtinspektion noch gut erscheinenden Kante können bereits zahlreiche kleine Ausbrüche vorliegen, wie es aus 3 hervorgeht, die eine Kantenabbildung mit einer 5 mal besseren Auflösung wie in der Darstellung gemäß 2 zeigt. Durch mechanische und thermische Belastungen, wie sie im Betrieb eines Mikrotoms z.B. mit Kryostat bei sehr niedrigen Temperaturen auftreten, können selbst kleine Ausbrüche leicht zu größeren anwachsen und damit zur Unbrauchbarkeit der Schnittstreckerplatte führen.

Die Ursache für die Mikroausbrüche sind in den bislang üblichen Verfahren zur Herstellung von Schnittstreckerplatten zu sehen, die durch mechanische Vorgänge charakterisiert sind, wie Anritzen eines Glases mit einem Schneidrad, Biegebrechen sowie einem nachfolgenden Schleifen und Polieren der Kantenbereiche. Die genannten Herstellungsschritte sind ausnahmslos Arbeitsschritte, durch die Schädigungen, in Form kleiner und kleinster Ausbrüche, an der Glaskante entstehen.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE 27 32 001 C2 eine an einem Mikrotom vorgesehene Schnittstreckerplatte bekannt, die in der Strecklage mit im Wesentlichen konstanter Andrückkraft gehalten und ohne Behinderung aus der Strecklage in eine Schnittentnahmeposition bewegbar ist. Die in dieser Druckschrift erläuterte, gezielte Integration der Schnittstreckerplatte in eine Schnittstreckervorrichtung dient im Wesentlichen der Beibehaltung einer konstanten Spaltweite zwischen Messerfacette und Streckerplättchen. Die Qualität der Seitenkanten, die bei der Herstellung der Schnittstreckerplatten zu erreichen ist, wird durch die beschriebene, gerätetechnische Integration der Schnittstreckerplatte allerdings nicht beeinflusst.

Aus „B. Kollak, H. Wilhelm; Glas, Technik und Kunst; Winklers Verlag – Gebrüder Grimm, Darmstadt; 1957; S. 270–271" sind sowohl das Grundprinzip des Glasschneidens mittels Anritzens als auch die beim Glasbrechen auftretenden Bruch-Mechanismen bekannt. Darüber hinaus wird allerdings kein Hinweis gegeben, wie die Entstehung von Ausbrüchen bei einer mittels konventionellem Glasschneiden hergestellten Bruchkante gezielt und zuverlässig verhindert werden kann.

Außerdem werden in „H. Scholze; Glas; Springer-Verlag; 1988; Kap. 3.5.2.8" Verfahren beschrieben, die durch chemisches Härten die Festigkeit von Glasgegenständen verbessern. Auch mit diesen Verfahren ist allerdings ebenfalls das Verhindern von Ausbrüchen an Schneidkanten bei der Herstellung von Schnittstreckerplatten nicht zu Gewähr leisten.

Abschließend wird in der DE 35 46 001 A1 ein Glasschneideverfahren beschrieben, bei dem Glas mittels eines Lasers geschnitten wird und das somit alternativ zur klassischen Herstellung von Schnittstreckerplatten mittels Anrisslinie und Biegebruch einsetzbar ist. Bei diesem Verfahren wird ein zu schneidendes Glasteil auf einer hohen Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes von Glas gehalten und dann wird das Glasteil wiederholt mit einem Laserstrahl unter Drehung des Glases längs der vorgesehenen Schnittlinie bestrahlt. Im Gegensatz zum klassischen Verfahren zur Herstellung von Schnittstreckerplatten stellt dieses Verfahren allerdings ein sehr teures Herstellungsverfahren dar, dass daher aus wirtschaftlichen Gründen für die Massenproduktion von Schnittstreckerplatten ungeeignet ist.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, derart zu verbessern, dass die vorstehend beschriebenen Ausbrüche, die ursächlich für die nur un zulängliche Verwendbarkeit von Schnittstreckerplatten in Verbindung mit Mikrotomen zur Aufnahme von Gewebespanen verantwortlich sind, gänzlich vermieden oder zumindest in eine Größenordnung reduziert werden sollen, in der sie keinen negativen Einfluss auf den Nachführ- und Aufnahmevorgang für Gewebespäne besitzen.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Merkmale, die den Erfindungsgedanken weiter auszugestalten vermögen, sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung insbesondere unter Hinweis auf die Ausführungsform in Verbindung mit den Figuren zu entnehmen.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung einer, aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, die von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstreckerplatte aufweist, durch mechanisches Anritzen und nachfolgendem Biegebrechen entlang der Anrißlinie erhalten wird, derart weitergebildet, dass an der, durch den Biegebruch erhaltene Seitenkante ausschließlich die der Anrißlinie gegenüberliegende Kantenlinie thermisch oder chemisch verrundet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Gegensatz zur bisherigen Praxis, bei der beide, durch Biegebruch erhaltene Kantenlinien geschliffen und poliert werden, vor, dass ausschließlich jene Kantenlinie einem gezielten nachfolgenden Verrundungsprozess unterzogen wird, die der Kantenlinie, entlang der die Anrisslinie durchgeführt worden ist, gegenüberliegt. Genauere Untersuchungen haben ergeben, dass eben jene Kantenlinie, die der Anrisslinie gegenüberliegt, über eine sehr hohe Kantenqualität verfügt, wohingegen die durch den Anrissprozess unmittelbar verletzte Kantenlinie sehr starke Ausbrüche aufweist.

Um eben jene Ausbrüche zu minimieren, hat man bisher beide Kantenlinien in einem einheitlichen Prozess geschliffen und poliert, wodurch jedoch die hohe Kantenqualität der besagten Kantenline in Mitleidenschaft gezogen wird. Eben dies vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren, das eine gezielte Verrundung im Wege eines thermischen oder chemischen Nachfolgeschrittes vorsieht. Durch thermisches oder chemisches Verrunden werden jedoch nicht, wie beim Schleifen oder Polieren, jene Kanten mit hoher Qualität in Mitleidenschaft gezogen, sondern lediglich in ihrer Widerstandsfähigkeit verbessert.

Bezüglich der thermischen Verrundung bietet sich an, jene Kantenlinie mit einem CO₂-Laser zu bearbeiten, wodurch die Kantenlinie leicht angeschmolzen wird und eine Kantenverrundung erfolgt.

Alternativ dazu können die Kanten auch durch eine sogenannte Flammenpolitur verrundet werden. Wichtig hierbei ist, dass die der Flammenpolitur ausgesetzte Schnittstreckerplatte vorher vorgewärmt wird, um Zerstörungen im Wege thermischer Verspannungen zu vermeiden.

Durch die angestrebte Kantenverrundung wird insbesondere angestrebt, die extrem empfindliche Kantenlinie leicht zu verrunden, jedoch soll nicht die gesamte Seitenkante der Schnittstreckerplatte eine einheitliche Abrundung erfahren.

Bei der chemischen Verrundung, die auf dem Prinzip des Ionenaustausches basiert, wird in vorteilhafter Weise die zu verrundende Kantenlinie in ein chemisches Bad eingetaucht, in dem beispielsweise Kaliumionen gelöst sind. Die zumeist aus Natronsilikatglas bestehende Schnittstreckerplatte erfährt daher im Kantenbereich einen lokalen Austausch von Natriumionen mit den in der Lösung befindlichen Kaliumionen, wodurch aufgrund der unterschiedlichen Ionengröße im Glasmaterial Druckspannungen induziert werden, die sowohl zur Kantenverrundung als auch zu ihrer Härtung beitragen. Hierdurch wird die Kante noch widerstandsfähiger gegen übliche Belastungen, wodurch vorteilhafter Weise eine deutlich längere Haltbarkeit der hochwertigen Kante geschaffen wird.

Um die vorstehend formulierte Aufgabe zu lösen, wird gerade jene durch Verrundung vergütete Kantenlinie, die der beim Biegebruch durchgeführten Anrisslinie gegen überliegt, als die für die Nachführung eines Mikrotoms geeignete Kantenlinie eingesetzt. Die Schnittstreckerplatte wird hierbei mit eben jener vergüteten Kantenlinie auf die Gewebeoberfläche unmittelbar gelegt und einem Mikrotom nachgeführt. Aufgrund der sehr hohen Kantenqualität kann das Problem des Verhakens vollständig ausgeschlossen werden. Das beschriebene Verfahren und insbesondere die gezielte Verwendung der durch das Verfahren gewonnenen Kantenlinie ist kostengünstig zu realisieren, zumal keine hochwertigen technischen Hilfsmittel erforderlich sind.

Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
1 Mikrophotographie einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Kante in einer REM-Aufnahme.
2: Mikrophotographie einer nach dem Stand der Technik hergestellten Schnittstrecker-Platte mit einem Kantenausbruch
3 Mikrophotographie einer nach dem Stand der Technik hergestellten Schnittstrecker-Platte, deren Kante bei geringer Vergrößerung noch gut erscheint, aber bei höherer Vergrößerung bereits Mirkoausbrüche erkennen läßt.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit In 1 ist eine Rasterelektronenmikroskopieaufnahme (REM-Aufnahme) entlang einer Kante K einer Schnittstreckerplatte dargestellt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Am unteren Bildrand ist mit weißer Linie die Entfernungseinheit von 40 μm eingetragen. Es ist festzustellen, dass bei einer derart hohen Auflösung keine Ausbrüche entlang der Kante sichtbar sind. Dies macht die Effizienz und unvergleichbare Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich.
Im Gegensatz dazu sind aus den 2 und 3 eine Vielzahl von Ausbrüchen A entlang eines Kantenverlaufs K zu entnehmen. So geht aus 2 eine Mikrophotographie von einer mit konventionellen Mitteln hergestellte Kante K mit einer Auflösung von 500 μm hervor, siehe die in der Figur eingetragenen Pfeillänge. Ein ähnliches Bild ergibt sich aus 3, aus der ebenso eine Kante K mit einer 5 mal besseren Auflösung zu entnehmen ist. Auch hier werden die Ausbrüche A deutlich sichtbar, obwohl es sich um eine Kante K mit guter Qualität handelt, d.h. die Kantenqualität ist durch mechanische Nachbesserungsmassnahmen optimiert worden.
Die Gegenüberstellung der Figuren macht die Effizient des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich, gemäß dem keine Ausbrüche am Kantenverlauf entstehen, wodurch Schnittstreckerplatten von bisher nicht erreichter Qualität hergestellt werden _ können.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer aus anorganischem Material, insbesondere Glas, bestehenden Schnittstreckerplatte mit wenigstens einer, zwei Kantenlinien aufweisenden Seitenkante, die von einem Glasflächensubstrat, das eine Glasdicke entsprechend der Dicke der Schnittstreckerplatte aufweist, durch mechanisches Anritzen und nachfolgendes Biegebrechen entlang der Anrißlinie erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der durch den Biegebruch erhaltenen Seitenkante ausschließlich die der Anrißlinie gegenüberliegende Kantenlinie thermisch oder chemisch verrundet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Biegebruch der Schnittstreckerplatte vom Glassubstrat gewonnene Seitenkante zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit einer Härtung unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung auf chemischen und/oder thermischen Wege durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenverrundung mittels Flammenpolitur durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung der Flammenpolitur die Schnittstreckerplatte vorgewärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur chemischen Kantenverrundung die zu verrundende Kantenlinie in ein chemisches Bad eingetaucht wird, in dem es zu einem Io nenaustausch innerhalb des Schnittstreckerplatte zumindest im Bereich der zu verrundenden Kantenlinie kommt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem chemischen Bad Kalium-Ionen gelöst sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur thermischen Kantenverrundung und/oder Kantenhärtung ein CO₂-Laser verwendet wird, dessen Laserstrahl auf den Seitenkanten bereich gerichtet wird.
Verwendung einer Schnittstreckerplatte, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird zur unmittelbaren Nachführung nach einem Mikrotom während einer Abtrennung eines biologischen Gewebespans zur flächigen Aufnahme des abgetrennten Gewebespans auf der Schnittstreckerplatte, wobei gerade die der Anrißlinie gegenüberliegende Kantenlinie dem abzutrennenden Gewebe zugewandt wird.