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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum Halten und Positionieren von Objektträgern auf einem Mikroskoptisch.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen zum Positionieren und Halten von Objektträgern auf Mikroskop-Tischen bekannt. So sind einfache Klemmhalterungen für Objektträger bekannt, wobei bspw. ein Glasträger auf einer planen Fläche gelegt wird und mittels zweier Federklemmen auf der planen Fläche festgelegt werden kann.
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Die
DE 101 03 707 A1 beschreibt eine Objektträger-Halterung, bei der eine Basisplatte eine Aussparung aufweist, über die ein Federelement gespannt ist. Der Objektträger ist zwischen eine Wandung der Aussparung und dem Federelement anordenbar. Durch eine im Wesentlichen horizontal wirkende Druckkraft wird der in der Aussparung angeordnete Objektträger gegen die Wandung der Aussparung als Anlagefläche gedrückt und dadurch gehalten.
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Nachteilig am vorgenannten Stand der Technik ist, dass die bekannten Vorrichtungen nur einzelne Objektträger halten können. Eine genaue Positionierung von zwei übereinander angeordneten Objektträgern und halten beider Träger ist mit den aus dem Stand der Technik bekannt Halterungen nicht möglich. Um bspw. verschiedene Substanzen und Reagenzien in Mikrotröpfchen, Stoffbibliotheken oder auch Lösungen zu Färben oder Fixieren zu können, ist eine präzise Positionierung und Übereinanderlegen von zwei Objektträgern wünschenswert.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Haltevorrichtung bereitzustellen, die eine präzise Ausrichtung und parallele Aneinanderführung zweier Objektträger ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen der Haltevorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung zum Halten und Positionieren von Objektträgern auf einem Mikroskoptisch weist eine obere Hälfte und eine untere Hälfte auf, die parallel zueinander beabstandet sind. Dabei ist die obere Hälfte in Bezug zu der unteren Hälfte höhenverstellbar. Ferner hat jede Hälfte eine Aussparung, die zumindest abschnittweise ein Anlageprofil mit einer Anlagefläche, die zum Halten eines Objektträgers ausgebildet ist, und eine Anschlagsfläche aufweist, an die ein Objektträger seitlich durch eine Schiebereinheit gehalten klemmbar befestigt werden kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung lässt sich insbesondere die Adressierung einzelner Mikrotröpfchen erzielen, indem die beiden Hälften der Vorrichtung parallel zueinander ausgerichtet und einander zugeführt werden können. Die Hälften sind aus Metall gefertigt und bevorzugt zueinander komplementär ausgebildet, so dass zwei Objektträger zueinander parallel angeordnet werden können. So bleibt eine Position der Objektträger in einer XY-Ebene fixiert und unveränderlich in ihrer Position. Der parallele Abstand der Objektträger in Z-Richtung dazu kann verändert werden. Die Fixierung der Objektträger in der Vorrichtung erfolgt über den Effekt der Haftreibung zwischen dem Anlageprofil und den Objektträgern. Die Objektträger können an die Anschlagsfläche des Anlageprofils gepresst bzw. geklemmt werden, wobei die Presskraft von der Schiebereinheit seitlich auf den Objektträger beaufschlagt wird.
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Gehalten wird der Randabschnitt der Objektträger, wobei jede Aussparung so bemessen ist, dass eine Untersuchungsfläche auf dem Objektträger unbedeckt und frei bleibt. Der Randabschnitt der Objektträger kann abschnittsweise oder über den gesamten Umfang des Objektträgers am Anlageprofil anliegen.
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Vorteilhaft ist die Vorrichtung in zwei Hälften aufgeteilt, um die Objektträger in jeder Hälfte als eigene Halterung einfacher zu montieren.
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Die Erfindung kann vorsehen, dass das Anlageprofil der Aussparung der unteren Hälfte als erste Abstufung durch eine vertikale, erste Stufe als Anschlagsfläche und der horizontalen Anlagefläche für einen der Objektträger gebildet ist. Diese Stufe kann abschnittsweise vorliegen oder um den gesamten Umfang der gesamten Aussparung vorgesehen sein.
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Ferner kann die untere Hälfte eine zweite Abstufung aufweisen, die durch eine vertikale, zweite Stufe und einer horizontalen Anlagefläche für eine Höhenverstelleinrichtung für die obere Hälfte gebildet ist. Dabei kann die zweite Stufe zu der Ebene, die durch den Objektträger gebildet ist, um ein Vielfaches einer Höhe des Objektträgers erhöht sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Anlageprofil der Aussparung der oberen Hälfte durch eine erste Stufe als Anschlagsfläche und der Anlagefläche für einen der Objektträger gebildet sein. Zusätzlich kann die obere Hälfte, wie untere Hälfte ebenfalls eine zweite Abstufung aufweisen, die durch eine vertikale zweite Stufe und einer horizontalen Anlagefläche gebildet ist. Bevorzugt kann die zweite Abstufung der oberen Hälfte korrespondierend zu der zweiten Abstufung der unteren Hälfte ausgebildet sein.
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Die Objektträger sind somit jeweils in der oberen und unteren Hälfte der Vorrichtung angeordnet. Damit die Objektträger unter dem Mikroskop untersucht werden können, sind sie nicht symmetrisch in der Mitte der Vorrichtung angeordnet, sondern in der unteren Hälfte eingebettet inklusive Halteeinrichtung, somit kann die Unterseite des unteren Objektträgers etwa 1 mm über der sogenannten Nullfläche des Mikroskops platziert werden. Das ist vorteilhaft, da bei Mikroskopen aus dem Stand der Technik die Objektive von unterhalb der Halterung angenähert werden und nicht über die Nullfläche des Mikroskops kommen können. Ist der Objektträger nämlich höher als 1 mm von der Nullfläche entfernt, ist ein Fokus nicht mehr möglich. Die Erfindung kann in einer Weiterbildung der Haltevorrichtung vorsehen, dass die erste Stufe der Aussparung der unteren Hälfte der Vorrichtung eine Höhe aufweist, die so bemessen ist, dass bei eingesetzten und sich berührenden Objektträgern zueinander weisende Oberflächen der Hälften sich nicht berühren. Dadurch kann stets eine Annäherung der Objektträger erfolgen, ohne dass die Annäherung gestoppt würde, weil sich die Gehäusehälften bereits berühren.
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Damit eine gute Fixierung der Vorrichtungshälften und damit Positionierung der Objektträger erfolgen kann, kann vorgesehen sein, dass die obere Hälfte über der unteren Hälfte mittels zumindest zwei, bevorzugt vier Zylinderstiften positionierbar gehaltert ist. Dabei ist jeder der Zylinderstifte als Stehbolzen in entsprechenden Bohrungen in der unteren Hälfte befestigt. Die obere Hälfte weist Bohrungen auf, die zu den Bohrungen der unteren Hälfte korrespondieren, wobei in den Bohrungen der oberen Hälfte Gleitlagerbuchsen ausgebildet sind. Beide Hälften werden somit über vier Führungszylinder positioniert. Die Bohrungen dafür werden in einem Durchgang durch beide Hälften der Vorrichtung vollzogen, daher können die Zylinder abgestuft sein.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Schiebereinheit einen oder mehrere Schieber aufweisen, der seitlich in Gleitlagerbuchsen liegend an die jeweilige Aussparung bzw. deren Anlageprofil der unteren Hälfte heranreicht. Dabei kann/können der eine oder die mehreren Schieber von zwei Zylinderstiften geführt werden, die in Gleitlagerbuchsen gleitend gelagert sind und über jeweils ein korrespondierendes Federelement gegen den Schieber gespannt werden können. Somit erfolgt eine einfache Sicherung und Befestigung der Objektträger: Egal, ob liegend (untere Hälfte) oder hängend (obere Hälfte). Die Klemmkräfte reichen dabei aus, um nicht nur den Objektträger in der unteren Hälfte zu befestigen, sondern auch den Objektträger in der oberen Hälfte über Kopf zu halten.
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Um die Zylinderstifte aufgrund der entgegenwirkenden Federkraft jedes Federelementes vor dem Herausfallen aus den Gleitlagerbuchsen zu verhindern und den Gegenanschlag der Federelementen zu bilden, können in einer Weiterbildung an den freien Enden der Zylinderstifte Sicherungsringe angeordnet sein, so dass die Zylinderstifte in den Gleitlagerbuchsen einen Maximalanschlag haben.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Haltevorrichtung vorsehen, dass die Höhenverstelleinrichtung zwei oder mehr Mikrometerschrauben hat, so dass die obere Hälfte gegenüber der unteren Hälfte in ihrer Höhe verstellt werden kann. Die Mikrometerschrauben ermöglichen es, den Abstand der beiden Hälften der Vorrichtung und somit den Abstand der beiden Objektträger zueinander einzustellen. Dabei ist wichtig, dass die Mikrometerschrauben ggf. paarweise in der gleichen Rate gedreht werden – nur so kann erreicht werden, dass die Objektträger parallel zueinander liegen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung einer vorgesehen sein, dass der Abstand der Objektträger durch Endmaße eingestellt werden kann. Dazu werden Endmaße vorgefertigt und zwischen den beiden Hälften der Vorrichtung symmetrisch positioniert. Derartige Endmaße haben dabei Dimensionen, die sich wie folgt zusammensetzen: Es wird der gewünschte Abstand der Objektträger plus ein Abstand der beiden Hälften der Vorrichtung bei null Abstand der beiden Objektträger vorbestimmt und auf ein Mindest-Endmaß übertragen. Diese Weise haben die Endmaße endliche und vor allen Dingen handliche Dimensionen, gerade auch bei sehr geringen Abstand der Objektträger. Für jeden gewünschten Abstand der Objektträger gibt es dabei einen Satz Endmaße.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Abstand der beiden Gehäusehälften durch zwei exzentrische Zylinder eingestellt werden kann. Die beiden Zylinder sind in der oberen Hälfte der Vorrichtung drehend gelagert. Die obere Hälfte der Vorrichtung stützt sich dann über diese Zylinder an der unteren Hälfte der Vorrichtung ab. Durch die Exzentrizität der Zylinder lassen sich stufenlos Abstände der beiden Hälften der Vorrichtung und damit indirekt auch der Objektträger zueinander einstellen. Die Exzentrizität der beiden Zylinder ist dabei das Maß, um die der Abstand der beiden Hälften zueinander verstellt werden kann. Um eine möglichst feine Positionierung zu erreichen, können die exzentrischen Zylinder über eine Untersetzung verdreht werden. Diese kann entweder an jedem der Exzenter Zylinder einzeln erfolgen oder an beiden gleichzeitig. Um zu verhindern, dass ungewollt verstellt wird und um Spiel aus der Untersetzung zu nehmen, können die exzentrischen Zylinder durch Torsionsfedern in eine für beide Zylinder gleichsinnige Drehrichtung vor gespannt werden.
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Bevorzugt entsprechen die äußeren Abmessungen der Haltevorrichtung den Abmessungen eines Mikroskoptisches eines zu verwendenden Mikroskops. Damit kann für bestimmte Mikroskope die dazu passende Positionier- und Haltevorrichtung ausgewählt und hergestellt werden.
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Ferner können die inneren Abmessungen der Anlageprofile der unteren und oberen Hälfte den äußeren Abmessungen eines Objektträgers entsprechen, womit ein Objektträger passend in den Hälften eingesetzt und gehalten werden kann. Der oder die verwendeten Objektträger können eine beliebige geometrische Form besitzen, sie können rechteckig, quadratisch oder rund sein. Auch andere Formen von Objektträgern sind möglich.
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Bevorzugt kann die Erfindung vorsehen, dass die zu verwendenden Objektträger aus Glas, bevorzugt aus Quarzglas oder Acrylglas bestehen. Diese sind auch mit leichten Federkräften einfach in dem Anlageprofil der Aussparungen jeder Vorrichtungshälfte zu befestigen.
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Die Erfindung findet bevorzugt Anwendung in der Adressierung einzelner Mikrotröpfchen. Dabei kann ein Objektträger eine Matrix aus Mikrotröpfchen tragen und der komplementär dazu angeordnete Objektträger bspw. eine Stoffbibliothek trägt.
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Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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Dabei zeigen:
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1 eine horizontale Schnittansicht der Haltevorrichtung,
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2 ein seitlicher Schnitt A-A durch die Haltevorrichtung nach 1,
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3 eine Detailansicht E nach 2 zweier paralleler Objektträger,
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4 ein seitlicher Schnitt B-B nach 1 durch die Haltevorrichtung, und
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5 ein seitlicher Schnitt C-C nach 1 durch die erste und zweite Hälfte mit der Höhenverstelleinrichtung.
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Die Haltevorrichtung 1 ist in 1 bis 5 dargestellt, wobei die Haltevorrichtung 1 jeweils eine untere Hälfte 3 und eine obere Hälfte 2 hat. Beide Hälften 2, 3 der Vorrichtung 1 sind korrespondierend zueinander ausgebildet und dabei parallel zueinander ausgerichtet. Damit ein Objektträger 7 unter dem Mikroskop bzw. ein Stoff auf diesem Objektträger 7 untersucht werden kann, sind die Objektträger 7 nicht in der symmetrischen Mitte der beiden Hälften 2, 3, angeordnet, wie in 2 dargestellt ist. Stattdessen sind beide Objektträger 7 sowie ihr Haltemechanismus tief in der unteren Hälfte 3 der Vorrichtung 1 angeordnet. Somit kann eine Unterseite eines unteren Objektträgers 7 etwa 1 mm über der Nullfläche des Mikroskops platziert werden. Die äußeren Abmessungen der Vorrichtung 1 sind dem Mikroskop, da verwendet werden soll, angepasst.
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Beide Hälften 2, 3 weisen Aussparungen 4, 5 auf, in die ein Objektträger 7 eingesetzt werden kann. Jeder Objektträger 7 liegt in einem Anlageprofil und wird von diesem gehalten. Dazu weist jede Hälfte 2, 3 um den gesamten Umfang der Aussparungen 4, 5 ein solches Anlageprofil auf, wie es in 2 und 4 dargestellt ist. Dazu weist im Fall der unteren Hälfte 3 diese erste Hälfte 3 ein Anlageprofil auf, das aus einer ersten Stufe 5 als Anschlagsfläche sowie einer Fläche 5a als Anlagefläche für den Objektträger 7 besteht.
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Auf den Objektträger 7 sind Proben aufbringbar, wie bspw. Mikrotröpfen 20.
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Die obere Hälfte 2 weist ein eben solches Anlageprofil in seiner Aussparung 4 auf: So besteht eine erste Abstufung dieses Anlageprofil aus einer Anlagefläche 4a für den Objektträger 7 sowie einer Anschlagsfläche 4b. Die Klemmkräfte reichen dabei aus, um auch den Objektträger 7 in der oberen Hälfte 2 über Kopf zu halten.
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Die an die jeweilige Abstufung der Anlageprofile anschließenden Oberflächen 4c, 5c sind parallel zueinander ausgerichtet, so dass auch die Objektträger 7 zueinander parallel ausgerichtet sind. Hierbei hat die Ebene, die durch eine Oberseite des Objektträgers 7 gebildet wird, d. h. also die Fläche, die der Anlagefläche 5a, 4a abgewandt ist, zu der Ebene, die durch die Anlagefläche hat die durch die Oberfläche 4c, 5c gebildet wird, einen Abstand von in etwa einem 0,10 mm (siehe Ausschnitt E in 3 aus 2). Dadurch wird erreicht, dass der Objektträger 7 in seiner Höhe ein wenig über die Oberflächen 4c, 5c herausragt und die Hälften sich nicht berühren, sollten sich die zueinander weisenden Oberflächen der Objektträger 7 berühren.
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In 1 ist ferner dargestellt, dass jeder Objektträger 7 in der Vorrichtung 1 durch eine Schiebereinheit 8 in einer unbeweglichen Lage gehalten wird. So kann ein rechtswidriger Objektträger 7 entweder von einem einzelnen Schieber 9 gegen eine Vorrichtung 1 gepresst werden, wie es die 1 zeigt, oder es können mittels zweier Schieber gegen zwei Kanten in X und Y Richtung gepresst werden. Runde Objektträger können von nur einem Schieber gegen zwei Kanten gleichzeitig gepresst werden. Alle Schiebereinheiten 8 und die darin behalten enthaltenen Schieber 9 sind prinzipiell gleich aufgebaut, können sich aber in ihrer Größe und Form unterscheiden. Je nach Abmessung eines Objektträgers 7 ist der Schieber länglich rechteckig ausgeformt, gerade wenn die längliche Seite eingeklemmt werden soll. Für eine im Vergleich dazu kurze zu klemmende Seite des Objektträgers 7 kann ein kürzerer Schieber 9 gewählt werden. Für runde Objektträger ist ein V-förmiger Schieber vorteilhaft, da er zwei Kontaktpunkte zwischen Schieber und Objektträger erreichen kann.
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Die Schiebereinheit 8 umfasst nach 1 die folgenden Bauteile:
Einen Schieber 9, der über zwei Zylinderstifte 18 geführt ist. Hierzu weist die in 1 gezeigte untere Hälfte 3 Bohrungen Gleitlagerbuchsen 16 auf. Die Gleitlagerbuchsen 16 sind in die entsprechenden Bohrungen eingepresst. Die Zylinderstifte 18 sind über Pressfassungen in die Schieber 9 bzw. einen Grundkörper des Schiebers 9 eingebracht. Somit können sich die Schieber 9 über den Kontakt zwischen Zylinderstifte 18 und Gleitlager 16 in der unteren Hälfte 3 bewegen. In ihrer Bewegung sind die Zylinderstifte 18 über Sicherungsringe 19 als Endlager begrenzt. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Zylinderstifte 18 nicht zu weit in die Aussparung 5 eingeschoben werden können und der Objektträger 7 beschädigt werden könnte. Die Spannkraft kann über Federelemente 17 erzeugt werden, die zwischen der Bohrungen der unteren Hälfte 3 als Endlager und den Schiebern 9 als Gegenlager für die Federelemente 17 wirken. Die Federelemente 17 sind dazu an jedem bzw. um jeden Zylinderstift 18 entlang einer vorbestimmten Länge angeordnet. In der Regel werden Spiralfedern als Federelemente 17 verwendet; es können jedoch auch andere, bspw. Teleskopfedern oder dergleichen verwendet werden.
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Die beiden Hälften 2, 3 der Vorrichtung 1 werden in der XY-Ebene definiert positioniert und spielfrei gehalten. Dazu dienen nach 1 vier Zylinderstifte 10, die symmetrisch über die vier Ecken der Vorrichtung 1 verteilt sind. Diese Zylinderstifte 10 sind jeweils in einer Bohrung 11 in der unteren Hälfte 3 ein gepresst und bilden so genannte Steckbolzen. Die Zylinderstifte 10 können eingepresst oder auch eingeklebt sein.
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Wichtig ist, dass sie fest mit der unteren Hälfte 3 verbunden sind und sich nicht bewegen können. Die obere Hälfte 2 weißt dazu korrespondierende Bohrungen 12 mit Gleitlagerbuchsen 13 auf. Die Bohrungen 12 der oberen Hälfte 2 entsprechen in ihren Abmessungen den der Bohrungen 11 der unteren Hälfte 3. Die Zylinderstifte 10 weisen axiale Abstufungen auf, die so dass der Durchmesser der Zylinderstifte 10 den inneren Abmessung der Gleitlagerbuchsen 13 entsprechen. Die geometrische Lage der Gleitlagerbuchsen 13 entspricht spiegel-symmetrisch der der Zylinderstifte 10. Entlang der Z-Achse können sich die beiden Hälften 2, 3 frei zu- und voneinander weg bewegen.
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Um die beiden Hälften nun definiert in einem Abstand zueinander zu positionieren, ist eine Höhenverstellungseinrichtung vorgesehen, die Mikrometerschrauben 14 aufweist (6). Diese sind lediglich in der oberen Hälfte 2 angebrachten Bohrungen 15 eingesetzt. Es sind zumindest zwei, bzw. drei bis vier Mikrometerschrauben 14 vorgesehen. Sie sind symmetrisch auf der oberen Hälfte 2 der Vorrichtung 1 angeordnet und stützen sich auf eine Anlagefläche 6a der Höhenverstellungseinrichtung. Die Anlagefläche 6a wird dabei durch die Oberfläche der unteren Hälfte 3 gebildet, die zu den Mikrometerschrauben gerichtet ist. Die Mikrometerschrauben 14 ermöglichen es, den Abstand der beiden Hälften 2, 3 zueinander und somit indirekt den Abstand der beiden Objektträger 7 einzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haltevorrichtung
- 2
- Untere Hälfte
- 3
- Obere Hälfte
- 4
- Aussparung
- 4a
- Anlagefläche
- 4b
- Anschlagsfläche
- 4c
- Oberfläche
- 4d
- Anlagefläche
- 5
- Aussparung
- 5a
- Anlagefläche
- 5b
- Erste Stufe/Anschlagsfläche
- 5c
- Oberfläche
- 6
- Zweite Stufe
- 6a
- Anlagefläche Höhenverstelleinrichtung
- 7
- Objektträger
- 8
- Schiebereinheit
- 9
- Schieber
- 10
- Zylinderstifte
- 11
- Bohrung
- 12
- Bohrung
- 13
- Gleitlagerbuchsen
- 14
- Mikrometerschraube
- 15
- Bohrung
- 16
- Gleitlagerbuchsen
- 17
- Federelemente
- 18
- Zylinderstifte
- 19
- Sicherungsringe
- 20
- Mikrotröpfchen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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