DE3122408C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung 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 piezoelek­ trischer Wandler, der an einen Hochfrequenzgenerator bzw. Empfänger angekoppelt ist. Das aus akustischer Linse und piezoelektrischem Wandler bestehende Bau­ element soll als Ultraschall-Objektiv bezeichnet wer­ den.

Der piezoelektrische Wandler erzeugt in der akustischen Linse eine ebene Schallwelle. Durch eine besondere Formgebung der Frontfläche der akustischen Linse wird die austretende Schallwelle beim Übergang in ein Medi­ um 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 µm und der Durch­ messer etwa 80 µm.

Für den Übergang der Schallwelle in das Medium mit geringerem Schallgeschwindigkeitskoeffizienten (Immer­ sion) ist es wichtig, daß ein ungestörter, inniger Kontakt zwischen Linsenfrontfläche und Immersion be­ steht. Dazu müssen insbesondere alle Niederschläge auf der Frontfläche beseitigt werden, die die Ober­ flächenspannung der Linse erhöhen, da sonst die Front­ fläche 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 Ultra­ schall-Objektivs muß vor jedem Arbeitsbeginn und Prä­ paratwechsel beim akustischen Mikroskop durchgeführt werden. Die übliche Methode besteht darin, mit einem mit destilliertem Wasser angefeuchteten Wattestäbchen so lange über die Frontfläche zu reiben, bis am Signal­ ausgang des Mikroskops ein aus der Bewegung des Watte­ stäbchens resultierendes Videosignal entsteht. Danach wird mit einer Pipette ein Tropfen der Immersion, beispiels­ weise ebenfalls destilliertes Wasser, auf die Frontfläche gegeben.

Diese Art der Reinigung und Benetzung ist mühsam und sehr zeitauf­ wendig. 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 reini­ gende Frontfläche des Ultraschall-Objektivs ist und es mehr vom Zufall abhängt, ob einzelne Fasern in die Kugelkalotte eintauchen und über die Frontfläche wischen. Neben dem großen Zeitaufwand be­ steht noch die Gefahr, daß die Vergütungsschicht beschädigt wird. Eine Automatisierung des Vorgangs mit reproduzierbaren Ergebnissen ist nicht möglich.

An sich ist die Verwendung von Flüssigkeitsstrahlen für die Rei­ nigung bekannt. So geben die DE-A 28 24 302 und DE-Z. LABO, Heft Oktober 1975, Seiten 906 bis 911 Einrichtungen zur chemischen Rei­ nigung von stabförmigen Körpern durch Flüssigkeitsstrahlen an. Der Düsenquerschnitt ist offenbar klein gegen die Körperabmes­ sungen und nach Abschluß der Reinigung muß die chemisch reini­ gende Flüssigkeit wieder von den Körpern entfernt werden, um deren Funktion zu ermöglichen.

Eine Einrichtung nach DE-OS 23 35 893 erzeugt einen pulsierenden Flüssigkeitsstrahl mit extremem Stoßdruck, welcher auf ein Ultra­ schallobjektiv zerstörend wirken müßte.

Aus der DE-OS 22 07 581 ist ein Verfahren zur Reinigung von Haus­ fassaden bekannt, bei dem ein Flüssigkeitsstrahl über die große zu reinigende Fläche hinweg bewegt wird.

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 sollte.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche 2 bis 5 und 7 bis 15.

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

Fig. 1 einen Schnitt durch die Reinigungsvorrichtung in Arbeitsstellung,

Fig. 2 eine Aufsicht,

Fig. 3 ein Blockschaltbild für eine vollautomatische Reini­ gungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist an einem Stativ 10 ein Haltearm 11 be­ festigt, der das Ultraschallobjektiv 12 mit der kon­ kav sphärisch geformten Frontfläche 13 trägt. In den Haltearm 11 ist eine Schwingvorrichtung 14 eingebaut, durch die das Ultraschall-Objektiv 12 in Schwingbe­ wegungen entlang der Pfeilrichtung versetzt werden kann.

Die Reinigungs- und Benetzungsvorrichtung besteht aus einer Düse 15, deren Öffnung 16 gegen die Front­ fläche 13 des Ultraschall-Objektivs gerichtet ist. In die Düse 15 wird über einen Schlauch 17 die Reini­ gungs- 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 Schwenk­ arm 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 Be­ netzungsvorrichtung im ausgeschwenkten Zustand neben der akustischen Mikroskopeinrichtung, zu der z. B. auch ein an dem Stativ 10 befestigter Objekttisch ge­ hört, der nicht weiter dargestellt ist, da er z. B. von dem Haltearm 11 verdeckt wird. Für den Schwenk­ arm 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.

Die Schläuche 17 und 20 sind mit einer Pumpe 26 ver­ bunden, 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 Ablaugleitung 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 vollauto­ matische Vorrichtung, die z. B. über einen Mikropro­ zessor 29 programmgesteuert wird. Über eine Start­ taste 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 abge­ stellt. 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 Ober­ fläche des Objektivs abtropfende Flüssigkeit wird in dem Auffanggefäß 18 gesammelt und von der Pumpe abge­ saugt. Das piezoelektrisch gewandelte Ultraschallsi­ gnal am Ausgang 32 des Objektivs 12 wird in den Mikro­ prozessor 29 eingegeben, der nach Vorliegen einer entsprechenden Signalgröße zunächst die Pumpe 26 und den Schwinger 14 abschaltet und danach den Motor 23 einschaltet, der den Schwenkarm 21 gegen eine An­ schlagfläche 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 Ob­ jektiv automatisch benetzt ist. Da überwiegend de­ stilliertes 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 Kugelka­ lotte ausgebildeten Fläche 13, so daß gewisse Tole­ ranzen beim Einschwenken der Vorrichtung zulässig sind und außerdem sichergestellt ist, daß beim Schwingen des Ultraschall-Objektivs die zu reinigen­ de Fläche 13 immer bestrahlt wird. Die Bewegung des Objektivs quer zur Richtung des Flüssigkeitsstrahls ist vorteilhaft aber nicht Voraussetzung für die Funktionsweise der Vorrichtung. Hier hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß allein ein ge­ ringer Strahldruck und die im Strahl vorhandenen bzw. die beim Auftreffen des Strahls auf die Linsen­ oberfläche durch unterschiedliche Reflexion ent­ stehenden Wirbel die Reinigung bewirken und Luftbla­ sen 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 Ultra­ schall-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 ab­ saugt. 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.

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

Claims (15)

1. Verfahren zur Reinigung und Benetzung der Frontflächen eines Ultraschallobjektivs, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Linsenfrontfläche (13) in geringem Abstand eine Düsen­ öffnung (16) gegenübergestellt wird, die einen etwas grö­ ßeren Durchmesser aufweist als die zu reinigende und/oder zu benetzende konkave Linsenfrontfläche (23),
• b) durch die Düsenöffnung ein feiner Strahl einer Reinigungs- und/oder Benetzungsflüssigkeit unter geringem Strahldruck gegen die konkave Fläche gelenkt wird, wobei die von dem Ultraschallobjektiv (12) abtropfende Flüssigkeit von einem um die Düse (15/16) angeordneten Auffangsystem aufgenommen wird.

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

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschallobjek­ tiv (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.

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 gekennzeichnet, daß

• a) eine Düse (15/16) vorgesehen ist, die über eine Leitung (17) mit einem Vorratsgefäß (27) für die Reinigungs- und/ oder Benetzungsflüssigkeit verbunden ist,
• b) eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die die Düsen­ öffnung (16) und die konkave Linsenfrontfläche (13) ein­ ander in geringem Abstand gegenübergestellt werden kön­ nen,
• c) die Düsenöffnung (16) einen etwas größeren Durchmesser auf­ weist als die konkave Linsenfrontfläche (13),
• d) die Düse von einem Auffanggefäß (18) umgeben ist, und
• e) 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 Linsenfrontfläche (13) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an das Auffanggefäß (18) eine Absaugleitung (20) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (26) auch mit der Absaugleitung (20) verbindbar ist und in der Düsenleitung (17) einen Überdruck und in der Absaugleitung (20) einen Unterdruck erzeugt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pumpe (26) einen pulsierenden Über- bzw. 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 Saug­ strom erzeugt wird.

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

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schwenkvorrichtung (21, 22) ein An­ schlag (24) derart zugeordnet ist, daß die Düsen­ öffnung (16) bei Anlage an diesem Anschlag der zu reinigenden bzw. zu benetzenden Linsenfrontfläche (13) gegenüberliegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrich­ tung (21, 22) mit einem motorischen Antrieb (23) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmablauf­ steuerung (29) für einen automatischen Reinigungs- und/oder Benetzungsvorgang vorgesehen ist.