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Verfahren zur Herstellung von Mikrotomschnitten Man ist bestrebt,
für die eiektronenmikroskopische Untersuchung der Struktur von stärkeren Objektschichten
möglichst dünne Schnitte von ihnen zu verwenden, da lein um so größeres Auflösungsvermögen
und um so stärkere Kontraste bei der Abbildung lerreicht werden, je dünner die untersuchten
Objektschnitte sind.
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Mit den bisher bekanntgewordenen Schneidverfahren gelingt es nicht,
Schnitte unter 10-3 mm Dicke herzustellen, insbesondere weil der Krümmungsradius
an der Schneide des Mikrotommessers und der Facettenwinkel (Winkel der an die Schneide
gelegten Tangentenfiächen) nicht beliebig verkleinert wer den können und weil auch
durch die Schaffung günstigerer Reibungsverhältnisse zwischen den angrenzenden Oberflächen
des Mikrotommessers und des geschnittenen Materials die untere Grenze für die Schnittdicke
nicht wesentlich herabgesetzt werden kann.
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Zwar hat bei sorgfältig geschärften Mikrotommessern der Krümmungsradius
an der Schneide eine Größe von 1 o-4 mm, so daß die Messerschärfe an sich ausreichen
würde, um Schnitte von etwa 10-4 mm Dicke zu ermöglichten. Indessen kommt es beim
Schneidvorgang regelmäßig zu Stauchungen und Abknickungen des Schnittes, so daß
jene Grenze praktisch nicht erreicht werden konnte.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von
Mikrotomschnitten mit Hilfe eines Mikrotoms, bei dem Einstellvorrichtungen für den
Objekthalter und das Messer vorhanden sind. Die Erfindung zeigt einen Weg, auf dem
es gelingt, Mikrotomschnitte mit weniger als. 10-3 mm Dicke herzustellen. Dabei
ist die optimal erzielbare Dicke allein durch den Krümmungsradius der Messerschneide
bestimmt. Gemäß der Erfindung läßt sich dieses Ziel im wesentlichen dadurch erreichen,
daß nach dem Auftragen einer
schnittfähigen, das Messer nicht angreifenden
Deckschicht auf die Oberfläche des vorgeschnittenen Objektes und nach einer Neigung
des Objekthalters im Sinne einer Neigung der Objektoberfläche gegen die Führungsebene
des Mikrotommessers, oder umgekehrt, um einen kleinen Winkel von beispielsweise
0° 15' der Fertigschnitt erfolgt.
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Ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird an
Hand der Zeichnungen näher erläutert.
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Gemäß Fig. 1 wird zur Erzielung einer glatten Oberfläche des Objektes
a von diesem eine Schicht b mit Hilfe des bei c angedeuteten Schnittmessers abgehoben.
Auf die nunmehr ebene Oberfläche wird alsdann gemäß Fig. 2 eine Deckschicht d aufgebracht.
Es empfiehlt sich, für diese Deckschicht ein solches Material auszuwählen, das die
gleiche Härte hat wie das Objekt und welches ferner eine möglichst geringe Beeinflussung
der Objektoberfläche entstehen läßt, z. B. Paraffin von der gleichen Schmelztemperatur
wie das zum Objekteinbetten benutzte Paraffin. Zweck: mäßig wird vor dem Aufbringen
des Paraffins auf die Objektoberfläche zunächst eine Deckschicht gebracht, die aus
in Amylacetat gelöstem Kollodium besteht.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird nunmehr der Objekthalter
und damit das Objekt gemäß Fig. 3 um einen kleinen Winkel gegen die horizontale
Lage geneigt, bevor der Fertigschnitt erfolgt. Dadurch entsteht dann beim Fertigschnitt
ein keilförmiger Ausschnitt aus dem Objekt, der durch die darüberliegende, zweckmäßig
5 bis 20 1 10-3 mm dicke Deckschicht eine große Stabilität erhält.
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Nach dem Weglösen der Deckschicht erhält man einen Objektschnitt,
aus dem für die elektronenmikroskopische Betrachtung beliebig dünne Teile ausgewählt
werden können.
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Will man das Vorschneiden vermeiden und wird Wert auf die Herstellung
voll Schnittbändern gelegt, so kann man nach der weiteren Ausgestaltung der Erfindung
das Objekt abwechselnd in horizontaler und geneigter Lage schneiden. Man erhält
in dieser Weise ein Band von Objektkeilen e, die abwechselnd von der breiten Seite
und von der Spitze aus geschnitten sind, wie sich aus den Fig. 4, 5 und 6 ergiht.
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Nicht nur die Neigung des Objektes in der Bewegungsrichtung des Schneidmessers,
sondern auch eine Neigung senkrecht dazu ergibt keilförmige Schnitte. Eine derartige
Neigung kann beispielsweise durch Schenken des Messers bei feststehendem Objekthalter
erzielt werden.
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Mit den bisher bekanntgewordenen- Schneidverfahren könnte man auch,
wenn man den hier vorgeschlagenen Kunstgriff des Auftragens einer Deckschicht auf
das Objekt benutzt, durch einen Parallelschnitt nicht eine definierte Schnittdicke
erhalten, weil in der Zwischenzeit infolge Temp eratttratisd ehnung usw. merkliche
Veränderungen. insbesondere an der Oberfläche des Ohjektes, eingetreten sind. Das
Verfahren nach der Erfindung beseitigt diesen Nachteil, und es sei an Hand eines
Zahlenbeispiels noch näher ausgeführt, was mit dem beschriebenen Verfahren praktisch
erreicht werden kann.
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Bei einer relativen Objektneigung von 1 : 200 bedeckt das Gesichtsfeld
eines Elektronenmikroskops mit einem größten Durchmesser von 10-2 mm ein Gebiet,
in dem die Objektdicke z.B. zwischen 2 @ 10-4 mm und 2,5 X lo-l mm schwankt. Eine
Abweichung der Objektdicke von ihrem Mittelwert, die hier etwa # 20% beträgt, ist
durchaus tragbar. Es ist also möglich, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung nur
2 10-4 mm dicke Schnitte für elektronenmikroskopische Arbeiten herzustellen. Begnügt
man sich mit kleineren Gesichtsfeldern und werden größere prozentuale Dickenunterschiede
zugelassen, so können nach dem Verfahren gemäß der Erfindung Schnitte hergestellt
werden, deren Dicke nur noch durch den Krümmungsradius der Messerschneide bestimmt
wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist eine Objektschwenkvorn.chtung
von sehr präziser Ausführung notwendig. Nur mit einer solchen Vorrichtung und nur
dann, wenn die übrige Mikrotomkonstruktion eine gute Stabilität aufweist und wenn
schließlich das Objekt selbst in richtiger Lage eingespannt ist, liegt der Schwenkungsmittelpunkt
im Objekt, so daß einwandfreie Keilschoitte erzielt werden können. Der Schwenkungsmittelpunkt
muß mit der größten mechanisch erreichbaren Genauigkeit liegenbleiben, besonders
wenn Serienschnitte hergestellt werden sollen. Die Güte von Einzel schnitten ist
dagegen von der Einspannung und Lage des Objektes verhältnismäßig unabhängig. Soll
die Keilspitze aus einer ganz bestimmten Zone des Objektes herausgeschnitten werden,
dann muß der Schwenkungswinkel und der Vorschub naturgemäß mit großer Genauigkeit
einstellbar sein.
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Eine Vorrichtung, die die genannten Voraussetzungen erfüllt, ist
in der Fig. 7 dargestellt. Der Objekthalterungseinsatz f eines normalen Mikrotoms
ist an einem Metallteil mit zylindrischer Führungsfläche g befestigt. Der Krümmungsmittelpunkt
dieser Zylinderfläche,4' liegt im Objekt h. Der Metallteil wird durch Federeinrichtungen
i, k gegen die konkave Führungsfläche gedrückt. Weitere Federeinrichtungen m sorgen
für einen Andruck des Schwenkteiles in den beiden anderen Raumkoordinaten.
Die
Winkelverstellung des Schwenkteiles erfolgt durch eine Druckschraube n mit feinem
Gewinde. Diese Schraube ist mit einer Teilung o versehen, so daß der Schwenkteil
um genau definierte Beträge geneigt werden kann.
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Die Mechanik der dargestellten, im wesentlichen bekannten Schwenkeinrichtung
muß so präzise sein, daß Schwenkungswinkel von weniger als I: looo einstellbar sind.
Praktisch wird man mit Schwenkungswinkeln von 1 200 arbeiten. Dieser Schwenkungswinkel
entspricht zweckmäßig gerade einer Umdrehung der Einstellschraube.