DE202010016954U1 - Vibration damping for microscope stages - Google Patents
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Abstract
Mikroskop mit einem in oder an einem Stativ höhenverstellbaren Probentisch (T), der an einer Seite vertikal beweglich, vorzugsweise am Stativ (S), angebracht ist, dadurch gekennzeichnet dass der Probentisch (T) an mindestens einer der nicht vertikal beweglich angebrachten Seiten eine Verbindung mit einer gegenüber der Vertikalbewegung ortsfesten Befestigung aufweist und die Verbindung über ein Schwingungs-Dämpfungselement (D) führtMicroscope with a height adjustable in or on a tripod stage (T), which is vertically movable on one side, preferably on the stand (S), mounted, characterized in that the sample table (T) on at least one of the non-vertically movably mounted sides a connection having a fixed relative to the vertical movement attachment and the connection via a vibration damping element (D) leads
Description
Bekanntermaßen sind je nach Bauart manche Mikroskopstative und ihre Probentische anfällig für störende Schwingungen die die Bildgüte beeinträchtigen.As is known, depending on the design some microscope stands and their sample tables are susceptible to disturbing vibrations that affect the image quality.
Durch den Aufbau mit einem beweglichen (der Z-Fokussierung dienenden) Probentisch ist es nicht möglich, den Tisch an beiden Seiten so zu fixieren, dass die Schwingungen verhindert werden.Due to the construction with a movable (Z-focusing serving) sample table, it is not possible to fix the table on both sides in such a way that the vibrations are prevented.
Mikroskoptische bei denen der senkrecht verfahrbare Probentisch nur an einer Seite angelenkt ist, wirken wie ein Ende einer Stimmgabel und sind daher besonders schwingungsanfällig.Microscope tables in which the vertically movable sample table is articulated only on one side, act like an end of a tuning fork and are therefore particularly susceptible to vibration.
Diese Schwingungen machen sich bei Weitfeldmikroskopen schon bei einmaligen Bildaufnahmen bemerkbar, jedoch um so mehr bei Laser-Scanning-Mikroskopen (LSM) bei denen die Probe abgerastert wird und x/y/Z Bildstapel gebildet werden welche undefiniert verrutschen, wenn die Probe Schwingungen ausgesetzt ist.These oscillations are already noticeable in the case of single-frame imaging in the case of wide-area microscopes, but even more so in laser scanning microscopes (LSM) where the sample is scanned and x / y / z image stacks are formed which slip undefined when the sample is exposed to vibrations ,
Aufgrund des breiten Spektrums der Schwingungen der Störquellen (z. B. Sprache, Vibrationen von Lüftereinheiten und Ähnliches) und der hohen Bandbreite der LSM Detektion (Störfrequenzen zw. 0.1 Hz und 2 MHz sind im Bild sichtbar) ist es nur bedingt möglich die Eigenfrequenzen des Tisches in einen günstigen Bereich zu legen.Due to the broad spectrum of the oscillations of the sources of interference (eg speech, vibrations of fan units and the like) and the high bandwidth of the LSM detection (interference frequencies between 0.1 Hz and 2 MHz are visible in the picture), it is only possible to a certain extent the natural frequencies of the LSM Place a table in a favorable area.
Es hat sich daher gezeigt, dass diese Schwingungen für Anwendungen eines LSM in der Materialmikroskopie zu groß sind, bzw. eine aufwändige Vibrationsisolation nötig machen.It has therefore been found that these vibrations are too great for applications of an LSM in material microscopy, or require complex vibration isolation.
Gesucht wird also eine Möglichkeit, die Schwingungen des Probentisches relativ zum Objektiv zu verhindern bzw. zu minimieren, ohne den Tisch jedoch fixieren zu müssen.What is needed is a way to prevent or minimize the vibrations of the sample table relative to the lens, but without having to fix the table.
Seit langem ist es bekannt, schwingungsdämpfende Einrichtungen an Mikroskopen vorzusehen (z. B.
Wie in
Allerdings dürfte für die Bemessung der in
Ein zusätzlicher Nachteil ist das zusätzliche Gewicht des Dämpfungselements.An additional disadvantage is the additional weight of the damping element.
Wenn das Dämpfungselement auf der der Spindel gegenüberliegenden Seite des Tisches angebracht ist, wirken zusätzliche Kräfte auf die Spindel.When the damping element is mounted on the side of the table opposite the spindle, additional forces act on the spindle.
Die gesamte Tischmechanik wird ungleichmäßig belastet.The entire table mechanism is loaded unevenly.
Das Problem ist also, auf möglichst unkomplizierte Weise aber dennoch hochwirksam gegen die verschiedensten Störschwingungen vorzugehen.The problem is therefore to proceed in the simplest possible way but still highly effective against a variety of spurious oscillations.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst.This problem is solved according to the invention by the characterizing features of the first patent claim.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Durch den vorteilhaften Einsatz eines Schwingungsdämpfungsmittels wie eines Öldämpfers an einem Ende des Probentisches, d. h. an der freien Seite des Probentisches können die Schwingungen gedämpft und damit minimiert werden, ohne die prinzipielle Möglichkeit der Verschiebung des Tisches in z-Richtung (Fokusrichtung) auszuschließen. Ein solcher Aufbau ist in 1 skizziert.By the advantageous use of a vibration damping means such as an oil damper at one end of the sample table, d. H. on the free side of the sample table, the vibrations can be damped and thus minimized, without excluding the principal possibility of displacement of the table in the z-direction (focus direction). Such a structure is outlined in FIG.
Der Probentisch T weist wie üblich eine gestrichelt gezeichnete Lichtdurchgangsöffnung auf der die die Probe bei Beleuchtung von unten in Transmission betrachtet bzw. detektiert wird.As usual, the sample table T has a light passage opening drawn by dashed lines on which the sample is viewed or detected in transmission when illuminated from below.
Weiterhin besteht er meist, aber nicht zwingend aus einer unteren Tischeinheit auf die ein horizontal verfahrbarer Tischteil xy angebracht ist. Auch dieser weist in der dargestellten Ausführung eine (nicht dargestellte) Lichtdurchgangsöffnung auf.Furthermore, it usually consists, but not necessarily of a lower table unit on a horizontally movable table part xy is attached. This, too, has a light passage opening (not shown) in the illustrated embodiment.
Eine Beleuchtung über das Objektiv auf die Probe und Betrachtung im Auflicht ist fachgemäß bekannt und Gegenstand der Offenbarung.Illumination via the objective to the specimen and observation in incident light is known in the art and is the subject of the disclosure.
Vorzugsweise an der bezüglich der Probe vom Spindelantrieb SP abgewandten Seite, vorzugsweise am Tischende ist unterhalb des Tisches, vorzugsweise über eine Gelenkstange GS, ein Schwingungsdämpfungsmittel D vorgesehen, das vorzugsweise auf der Unterseite des Stativs S ortsfest verankert ist und in die die Gelenkstange GS eingreift die an ihrer anderen Seite mit dem Tisch T, vorzugsweise dem unteren Tischteil verbunden ist.Preferably, at the side facing away from the spindle drive SP with respect to the sample side, preferably at the end of the table, a vibration damping means D is provided below the table, preferably via a joint rod GS is preferably anchored fixed on the underside of the stand S and in which the articulated rod GS engages which is connected at its other side to the table T, preferably the lower table part.
Im Dämpfungsmittel ist vorzugsweise eine Gasdämpfung, eine Flüssigkeits-, insbesondere Öldämpfung oder eine kombinierte Gas/Flüssigkeitsdämpfung vorgesehen wobei beispielsweise ein in D vertikal beweglicher Kolben K wie dargestellt an der Gelenkstange befestigt ist der durch das Gas oder die Flüssigkeit in D in seiner Bewegung gedämpft ist.In the damping means is preferably provided a gas damping, a liquid, in particular oil damping or a combined gas / liquid damping wherein, for example, a vertically movable piston D in D is attached as shown on the articulated rod which is damped by the gas or liquid in D in its movement ,
Als hochviskoses Medium könnte auch ein in kommerziell erhältlichen Dämpfungssystemen bekanntes Ferrofluid eingesetzt werden mit dem Vorteil, dass durch ein extern anlegbares Magnetfeld die visko-elastischen Eigenschaften und damit das Dämpfungsverhalten stark variiert werden.As a highly viscous medium also known in commercially available damping systems ferrofluid could be used with the advantage that the visco-elastic properties and thus the damping behavior can be greatly varied by an externally applied magnetic field.
Der Dämpfer sollte vorteilhaft so angebracht sein, dass er nicht nach oben über die Ebene des Probentisches hinausragt.The damper should be advantageously mounted so that it does not protrude above the level of the sample table.
Beispiele von Dämpfungsmitteln sind unter anderem in
Die kommerziell erhältlichen Schwingungsdämpfer sind meist mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt, in der sich ein Stempel oder ähnliches bewegen kann. Aufgrund der Viskosität lassen sich langsame Bewegungen des Stempels mit geringem Kraftaufwand ausführen, während schnelle Bewegungen einen hohen Kraftaufwand erfordern. Dementsprechend lässt sich der Probentisch vorteilhaft zur (langsamen) z-Fokussierung leicht bewegen. Die im Gegensatz zur langsamen Fokussierung schnellen Schwingungen jedoch werden effektiv gedämpft. Das bedeutet eine effektive zusätzliche Schwingungsdämpfung durch Dämpfung, vorzugsweise am freien Ende des Probentisches, ohne den Tisch in seiner z-Position fest fixieren zu müssen.The commercially available vibration dampers are usually filled with a viscous fluid in which a stamp or the like can move. Due to the viscosity slow movements of the punch can be performed with little effort, while fast movements require a lot of effort. Accordingly, the sample table can advantageously be easily moved for (slow) z-focusing. However, the fast oscillations, unlike the slow focus, are effectively damped. This means an effective additional vibration damping by damping, preferably at the free end of the sample table, without having to firmly fix the table in its z-position.
Erfindungsgemäß wird also eine Dämpfung realisiert die langsamen Bewegungen keinen (oder nur geringen) Widerstand entgegensetzt, schnellen Bewegungen jedoch einen hohen Widerstand. Gleichzeitig wird im Ruhezustand in keiner Position eine Kraft auf den Probentisch ausgeübt.According to the invention, therefore, a damping is realized, the slow movements opposes no (or only low) resistance, fast movements, however, a high resistance. At the same time a force is exerted on the sample table in no position at rest.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 2430471 A1 [0026] DE 2430471 A1 [0026]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Handbuch der Mikroskopie, Verlag Technik Berlin 1977, Seite 112 [0008] Handbook of Microscopy, Verlag Technik Berlin 1977, page 112 [0008]
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