DE3122408A1

DE3122408A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung und benetzung der frontflaeche eines ultraschall-objektives

Info

Publication number: DE3122408A1
Application number: DE19813122408
Authority: DE
Inventors: Herbert 6330 Wetzlar 21 Fischbach
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Holdings GmbH
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE3122408C2; US4472204A; JPH0379663B2; JPS58751A

Description

Patentabteilung . $. Pat St/Wi - 18.05.81

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Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung und Benetzung der Frontfläche eines Ultraschall-Objektives

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung und Benetzung der Frontfläche eines Ultraschall-Objektivs.

Aus der DE-OS 25 04 988 ist ein akustisches Mikroskop bekannt. Wesentlicher Teil dieses Mikroskops ist eine akustische Linse zur Fokussierung von Schallwellen. Zur Erzeugung und zum Nachweis der Schallwellen dient ein auf der akustischen Linse angebrachter piezoelektrischer Wandler, der an einen Hochfrequenzgenerator bzw. Empfänger angekoppelt ist. Das aus akustischer Linse und piezoelektrischem Wandler bestehende Bauelement soll als Ultraschall-Objektiv bezeichnet werden.

Der piezoeletrische Wandler erzeugt in der akustischen Linse eine ebene Schallwelle. Durch eine besondere

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Formgebung der Frontfläche der akustischen Linse wird die austretende Schallwelle beim Übergang in ein Medium mit geringerem Schallgeschwindigkeitskoeffizienten fokussiert. Üblicherweise ist die Frontfläche konkav sphärisch geformt, wobei die Fläche noch poliert und reflexionsmindernd vergütet wird. Der Krümmungsradius dieser Frontfläche beträgt etwa 100 μη und der Durchmesser etwa 80 μτη.

Für den Übergang der Schallwelle in das Medium mit geringerem Schallgeschwindigkeitskoeffizienten (Immersion) ist es wichtig, daß ein ungestörter, inniger Kontakt zwischen Linsenfrontflache und Immersion besteht. Dazu müssen insbesondere alle Niederschläge auf der Frontfläche beseitigt werden, die die Oberflächenspannung der Linse erhöhen, da sonst die Frontfläche nur unvollkommen mit der Immersion benetzt und eine Luftblase in der von der Frontfläche gebildeten Kugelkalotte eingeschlossen wird.

Die Reinigung und Benetzung der Frontfläche des Ultraschall-Objektivs muß vor jedem Arbeitsbeginn und Präparatwechsel beim akustischen Mikroskop durchgeführt werden. Die übliche Methode besteht darin, mit einem mit destilliertem Wasser angefeuchteten Wattestäbchen solange über die Frontfläche zu reiben, bis am Signalausgang des Mikroskops ein aus der Bewegung des Watte-Stäbchens resultierendes Videosignal entsteht. Danach

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wird mit einer Pipette ein Tropfen der Immersion, beispielsweise ebenfalls destilliertes Wasser, auf die Frontfläche gegeben.

Diese Art der Reinigung und Benetzung ist mühsam und sehr zeitaufwendig. Für die Erstreinigung vor Arbeitsbeginn sind hierfür oft Zeiten zwischen 30 und 45 Minuten nötig. Das erklärt sich daraus, daß der Kopf des Wattestäbchens sehr viel größer als die zu reinigende Frontfläche des Ultraschall-Objektivs ist und es mehr vom Zufall abhängt, ob einzelne Fasern in die Kugelkalotte eintauchen und über dieFrontfläche wischen. Neben dem großen Zeitaufwand besteht noch die Gefahr, daß die Vergütungsschicht beschädigt wird. Eine Automatisierung des Vorgangs mit reproduzierbaren Ergebnissen ist nicht möglich.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine geeignete Vorrichtung anzugeben, mit der eine schnelle und sichere Reinigung und Benetzung der Frontfläche des Ultraschall-Objektivs möglich ist, wobei die Arbeitsabläufe und der Betrieb der Vorrichtung auch automatisierbar sein sollten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein feiner Strahl einer Reinigungs- und/oder Benetzungsflüssigkeit gegen die Linsenfrontflache gelenkt wird.

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Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein pulsierender Strahl verwendet wird. Auch kann das Ultraschall-Objektiv während des Reinigungsvorganges quer zum Strahl der Flüssigkeit schwingen. Zweckmäßigerweise wird als Reinigungs- und Benetzungsflüssigkeit destilliertes Wasser verwendet. Bei einem in Reflexion arbeitenden Ultraschall-Objektiv kann während des Reinigungsvorganges das am Signalausgang entstehende elektrische Signal gemessen und in Abhängigkeit von der Signalgröße das Ende der Reinigung bestimmt werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß eine auf die Linsenfrontfläche gerichtete Düse vorgesehen ist, die über eine Leitung mit einem Vorratsgefäß für die Reinigungs- und/oder Benetzungsflüssigkeit verbunden ist und daß in die Leitung eine Pumpe eingefügt ist, die die Flüssigkeit unter Druck durch die Düsenöffnung preßt. Die Düse kann dabei aufwärts gerichtet unterhalb der Linsenfrontfläche angeordnet und von einem Auffanggefäß für die Flüssigkeit umgeben sein. Dabei wird zweckmäßig eine Absaugleitung an das Auffanggefäß angeschlossen. Von Vorteil ist es, wenn eine Pumpe vorgesehen wird, die mit der Düsenleitung und mit der Absäugleitung verbindbar ist und die in der ersteren einen Überdruck und in der letzteren einen Unterdruck erzeugt. Die Pumpe kann auch einen pulsierenden Über- bzw. Unterdruck

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erzeugen. Anstelle eines Auffanggefäßes kann die Düsenöffnung auch konzentrisch von einem Absaugkanal umgeben sein, in dem während des Reinigungsvorgangs ein Saugstrom erzeugt wird. Der die Düse enthaltende Teil der Vorrichtung kann auf einer Schwenkvorrichtung befestigt sein, der zweckmäßigerweise ein Anschlag derart zugeordnet wird, daß die Düsenöffnung bei Anlage an diesem Anschlag der zu reinigenden bzw. zu benetzenden Linsenfrontflache gegenüberliegt. Zur weiteren Automatisierung kann die Schwenkvorrichtung mit einem motorischen Antrieb versehen sein. Der Durchmesser der Düsenöffnung kann etwas größer als der Durchmesser der zu reinigenden Linsenfrontflache gewählt werden. Eine Programmablaufsteuerung ermöglicht einen automatischen Rexnxgungs- und/oder Benetzungsvorgang.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen schematisch in

Fig. 1 einen Schnitt durch die Reinigungsvorrichtung in Arbeitsstellung,

Fig. 2 eine Aufsicht,

Fig. 3 ein Blockschaltbild für eine vollautomatische Reinigungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist an einem Stativ 10 ein Haltearm 11 befestigt, der das Ultraschall-Objektiv 12 mit der kon-

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kav sphärisch geformten Frontfläche 13 trägt. In den Haltearm 11 ist eine Schwingvorrichtung 14 eingebaut, durch die das Ultraschall-Objektiv 12 in Schwingbewegungen entlang der Pfeilrichtung versetzt werden kann.

Die Reinigungs- und Benetzungsvorrichtung besteht aus einer Düse 15, deren Öffnung 16 gegen die Frontfläche 13 des Ultraschall-Objektivs gerichtet ist. In die Düse 15 wird über einen Schlauch 17 die Mnigungs- bzw. Benetzungsflüssigkeit geleitet. Die Düse 15 ist von einem Auffanggefäß 18 umgeben, das eine Ausflußöffnung 19 besitzt, an die ein Schlauch 20 angeschlossen ist. Düse 15 und Auffanggefäß 18 sind starr miteinander verbunden und auf einem Schwenkarm 21 angeordnet, der um eine Achse 22 schwenkbar ist. Dies kann z. B. die Achse eines Motors 23 sein, der ebenfalls an dem Stativ 10 befestigt ist.

Die Aufsicht in Fig. 2 zeigt die Reinigungs- und Benetzungsvorrichtung im ausgeschwenkten Zustand neben der akustischen Mikroskopeinrichtung, zu der z.B.

auch ein an dem Stativ 10 befestigter Objekttisch gehört, der nicht weiter dargestellt ist, da er z.B. von dem Haltearm 11 verdeckt wird. Für den Schwenkarm 21 ist ein Anschlag 24 vorgesehen. Bei Anlage des Schwenkarms 21 an diesem Anschlag 24 ist die Düsenöffnung 16 in die Achse 25 des akustischen Mikroskops eingeschwenkt.

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Die Schläuche 17 und 20 sind mit einer Pumpe 26 verbunden, die aus einem Vorratsgefäß 27 Flüssigkeit in die Düse 15 hineindrückt und die im Auffanggefäß 18 befindliche Flüssigkeit in ein Gefäß 28 hineinleitet. Die Arbeitsweise der Pumpe 26 ist z.B. so ausgelegt, daß periodisch in der Düsenleitung 17 ein Überdruck und in der Absaugleitung 20 ein Unterdruck erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein pulsierender Strahl der Reinigungsflüssigkeit aus der Düsenöffnung 16 austreten.

Das Blockschaltbild nach Fig. 3 zeigt eine vollautomatische Vorrichtung, die z„B. über einen Mikroprozessor 29 programmgesteuert wird. Über eine Starttaste 30 wird der Motor 23' für die' Schwenkvorrichtung 21/22 in Richtung auf die Anschlagfläche 24 in Gang gesetzt und bei Anlage über den Schalter 31 abgestellt. Danach werden die Pumpe 26 und der Schwinger 14 eingeschaltet. Durch die Düse 16 hindurch wird ein Flüssigkeitsstrahl gegen die Linsenoberfläche des Ultraschall-Objektivs 12 gedrückt. Die von der Oberfläche des Objektivs abtropfende Flüssigkeit wird in dem Auffanggefäß 18 gesammelt und von der Pumpe abgesaugt. Das piezoelektrisch gewandelte Ultraschallsignal am Ausgang 32 des Objektivs 12 wird in den Mikroprozessor 29 eingegeben, der nach Vorliegen einer entsprechenden Signalgröße zunächst die Pumpe 26 und den Schwinger 14 abschaltet und danach den Motor 23

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einschaltet, der den Schwenkarm 21 gegen eine Anschlagfläche 33 schwenkt. Bei Anlage an dieser Fläche schaltet ein Schalter 34 die Reinigungsvorrichtung ab.

Da die Düsenöffnung 16, wie in Fig. 1 dargestellt,

einen sehr geringen Abstand von der zu reinigenden Frontfläche 13 hat, bleibt nach dem Ausschwenken der Reinigungsvorrichtung ein Tropfen der verwendeten Flüssigkeit an dieser Fläche haften, so daß das Objektiv automatisch benetzt ist. Da überwiegend destilliertes Wasser zur Reinigung und als Immersion benutzt wird, erfolgt somit Reinigung und Benetzung in einem Arbeitsgang.

Der Durchmesser des aus der Düse 16 austretenden Strahls ist, wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, etwas größer als der Durchmesser der als Kugelkalotte ausgebildeten Fläche 13, so daß gewisse Toleranzen beim Einschwenken der Vorrichtung zulässig sind und außerdem sichergestellt ist, daß beim Schwingen des Ultraschall-Objektivs die zu reinigende Fläche 13 immer bestrahlt wird. Die Bewegung des Objektivs quer zur Richtung des FlussigkeitsStrahls ist vorteilhaft aber nicht Voraussetzung für die Funktionsweise der Vorrichtung. Hier hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß allein ein geringer Strahldruck und die im Strahl vorhandenen

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bzw. die beim Auftreffen des Strahls auf die Linsenoberfläche durch unterschiedliche Reflexion entstehenden Wirbel die Reinigung bewirken und Luftblasen aus der Kugelkalotte herausdrücken. Außerdem konnte festgestellt werden, daß nach einer ersten Grundreinigung die erforderlichen Reinigungszeiten auch nach Betriebsunterbrechung von einigen Tagen deutlich geringer sind als bei der Grundreinigung.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel benutzt z.B. ein in Reflexion arbeitendes Ultraschall-Objektiv, das oberhalb des Objektes angeordnet ist. Die Reinigungsvorrichtung wird daher unter das Objektiv geschwenkt und die vom Objektiv abtropfende Reinigungsflüssigkeit kann einfach in einem Gefäß aufgefangen werden. Es ist jedoch auch die umgekehrte Betriebsweise möglich. Um dann zu verhindern, daß die Reinigungsflüssigkeit in die Fassung des Ultraschall-Objektivs hineinläuft, kann um die Düsenöffnung 16 herum ein Absaugkanal angeordnet werden, in dem über die Pumpe 26 ein ausreichender Unterdruck erzeugt wird, der die Reinigungsflüssigkeit vom Objektiv absaugt. Durch geeignete zeitliche Abstimmung zwischen Strahlen und Absaugen kann erreicht werden, daß auch bei Beendigung des Reinigungsvorganges noch ein Tropfen der Flüssigkeit die Frontfläche 13 benetzt.

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Bei Verwendung von Ultraschall-Objektiven, bei denen eine elektrische Messung des Ultraschallkontaktes zwischen der Frontfläche 13 und dem Übertragungsmedium nicht möglich ist, kann für den Reinigungsvorgang eine nach der Erfahrung bestimmte Zeit vorgegeben werden. Diese kann beispielsweise an dem Mikroprozessor 29 eingestellt werden. Sie liegt auf jeden Fall deutlich unter den bisher benötigten Zeiten beim mechanischen Wischen über die Linsenoberfläche.

Claims

Ansprüche

1.) Verfahren zur Reinigung und Benetzung der Frontfläche eines Ultraschallobjektivs, dadurch gekennzeichnet, daß ein feiner Strahl einer Reinigungs- und/oder Benetzungsflüs-sJLgkeit gegen die Linsenfrontfläche (13) gelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulsierender Strahl der Flüssigkeit gegen die Linsenfrctitfläche (13) gelenkt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschallobjektiv (12) während des Reinigungsvorgangs quer zum Strahl der Flüssigkeit schwingt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit destilliertem Wasser gereinigt und benetzt wird.

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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in Reflexion arbeitenden Ultraschallobjektiv (12) während des Reinigungsvorgangs das am Signalausgang entstehende elektrische Signal gemessen und in Abhängigkeit von der Signalgröße das Ende der Reinigung bestimmt wird.

6. Vorrichtung zur Reinigung und Benetzung der Frontfläche eines Ultraschallobjektivs, dadurch gekennzdchnet, daß eineauf die Linsenfrontflache (13) gerichtete Düse (15/16) vorgesehen ist, die über eine Leitung (17) mit einem Vorratsgefäß (27) für die Reinigungs- und/oder Benetzungsflussigkeit verbunden ist und in die Leitung (17) eine Pumpe (26) eingefügt ist, die die Flüssigkeit unter Druck durch die Düsenöffnung (16) preßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15/16) aufwärts gerichtet unterhalb der Linsenfrontflache (13) angeordnet und von einem Auffanggefäß (18) für die Flüssigkeit umgeben ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das Auffanggefäß (18) eine Absaugleitung (20) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (26) vorgesehen ist, die mit der

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Düsenleitung (17) und mit der Absaugleitung (20) verbindbar ist und die in der ersteren einen Überdruck und in der letzteren einen Unterdruck erzeugt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (26) einen pulsierenden Überbzw. Unterdruck erzeugt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (16) konzentrisch von einem Absaugkanal umgeben ist, in dem während des Reinigungsvorgangs ein Saugstrom erzeugt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Düse (15/16) enthaltende Teil auf einer Schwenkvorrichtung (21, 22) befestigt ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkvorrichtung (21,22) ein Anschlag (24) derart zugeordnet ist, daß die Düsenöffnung (16) bei Anlage an diesem Anschlag der zu reinigenden bzw. zu benetzenden Linsenfrontflache (13) gegenüberliegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrich-

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tung (21,22) mit einem motorischen Antrieb (23) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düsenöffnung (16) etwas größer als der Durchmesser der zu reinigenden Linsenfrontfläche (13) gewählt wird.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmablaufsteuerung (29) für einen automatischen Reinigungs· und/oder BenetzungsVorgang vorgesehen ist.