JP2014052660A - Scanning microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査装置と、検出装置と、走査顕微鏡を作動するための電子装置と、走査顕微鏡の少なくとも１つの構成要素のための冷却装置とを含んで構成される、共焦点走査顕微鏡等の走査顕微鏡に関する。 The present invention relates to a confocal scanning microscope or the like, comprising a scanning device, a detection device, an electronic device for operating the scanning microscope, and a cooling device for at least one component of the scanning microscope. The present invention relates to a scanning microscope.
上述の種類の走査顕微鏡は実用上既知である。そのような既知の走査顕微鏡は、とりわけ走査装置、検出装置及び走査顕微鏡を作動するための電子（制御）装置を有する。構成要素のなかには作動中温度が上昇するものもあるため、既知の走査顕微鏡には、走査顕微鏡の少なくとも１つの構成要素のための冷却装置が備えられることが多い。既知の冷却装置は、通常、空気を冷却媒体として作動するが、検出装置の検出器（複数）を冷却するために、付加的にペルティエ素子を使用することもままある。 Scanning microscopes of the type described above are known in practice. Such known scanning microscopes have inter alia a scanning device, a detection device and an electronic (control) device for operating the scanning microscope. Since some of the components increase in temperature during operation, known scanning microscopes are often equipped with a cooling device for at least one component of the scanning microscope. Known cooling devices usually operate with air as the cooling medium, but additional Peltier elements may still be used to cool the detector (s) of the detection device.
しかしながら、既知の冷却装置の冷却能力は十分ではないことが多い、ということが実際上明らかになった。とりわけ高速に実行されるラインスキャニング（行方向偏向操作（Zeilenablenkung））の際に、とりわけ走査装置のガルバノメータ（複数）の領域において１０Ｗ超の出力が生成し得る。そのため、冷却が不十分であると、過大な熱により走査顕微鏡の個々の構成要素が損傷し得る。更に、光電子増倍管が検出装置の検出器として使用される場合は、ダイノードの高電圧印加装置及び分圧器によって廃熱ないし余熱（不要な熱）が生成する。この場合、達成可能なＳ／Ｎ比は、検出器温度の上昇によって著しく悪化される。 However, it has become practical in practice that the cooling capacity of known cooling devices is often not sufficient. In particular, during line scanning (Zeilenablenkung) performed at high speed, an output of more than 10 W can be generated, especially in the area of the galvanometer (s) of the scanning device. Therefore, if the cooling is insufficient, individual components of the scanning microscope can be damaged by excessive heat. Further, when the photomultiplier tube is used as a detector of the detection device, waste heat or residual heat (unnecessary heat) is generated by the dynode high voltage application device and the voltage divider. In this case, the achievable S / N ratio is significantly worsened by increasing the detector temperature.
それゆえ、本発明の課題は、構造上単純な手段によって効率的な冷却が可能とされた上述の種類の走査顕微鏡を提供することである。 It is therefore an object of the present invention to provide a scanning microscope of the type described above which is capable of efficient cooling by simple structural means.
上記の課題を解決するために、本発明の一視点により、走査装置と、検出装置と、走査顕微鏡を作動するための電子装置と、走査顕微鏡の少なくとも１つの構成要素のための冷却装置とを含んで構成される、共焦点走査顕微鏡等の走査顕微鏡が提供される。この走査顕微鏡において、前記冷却装置は、液状冷却媒体によって作動可能に構成されていることを特徴とする（形態１・基本構成）。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a scanning device, a detection device, an electronic device for operating a scanning microscope, and a cooling device for at least one component of the scanning microscope are provided. A scanning microscope such as a confocal scanning microscope is provided. In this scanning microscope, the cooling device is configured to be operable by a liquid cooling medium (
本発明の独立請求項１により、上記課題に対応する効果が上述のとおり達成される。即ち、本発明の走査顕微鏡では、構造上単純な手段により顕微鏡（の構成要素）の冷却を効率的に実行可能である。
更に、各従属請求項により、付加的な効果が後述のとおりそれぞれ達成される。
According to the
Furthermore, according to the dependent claims, additional effects are achieved respectively as described below.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、上記基本構成を形態１として示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（形態１） 上掲
（形態２） 上記形態１の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、前記走査装置を冷却するよう構成されていることが好ましい。
（形態３） 上記形態１又は２の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、とりわけラインスキャニングないし行の偏向操作（Zeilenablenkung）の際に、前記走査装置の少なくとも１つのガルバノメータを冷却するよう構成されていることが好ましい。
（形態４） 上記形態１〜３の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、前記検出装置、好ましくは光電子増倍管を冷却するよう構成されていることが好ましい。
（形態５） 上記形態１〜４の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、前記電子装置、とりわけＡＤ変換器及び／又はマイクロコントローラを冷却するよう構成されていることが好ましい。
（形態６） 上記形態１〜５の走査顕微鏡において、前記走査装置及び／又は前記少なくとも１つのガルバノメータ及び／又は前記行方向偏向装置及び／又は前記検出装置及び／又は前記光電子増倍管及び／又は前記電子装置及び／又は前記ＡＤ変換器及び／又は前記マイクロコントローラ及び／又はこれら走査顕微鏡構成要素のケース（ハウジング）又は結合（連結）装置（Sockel）及び／又は走査顕微鏡のその他の構成要素のケース（ハウジング）又は結合（連結）装置は、前記冷却媒体による貫流のための１又は複数のチャンネルを有することが好ましい。
（形態７） 上記形態１〜６の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、ペルティエ冷却装置と組み合わされることが好ましい。
（形態８） 上記形態１〜７の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、好ましくは外設（外部に配設）される冷却媒体−空気熱交換装置を有することが好ましい。
（形態９） 上記形態１〜８の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、走査顕微鏡内に配設される熱交換器を有することが好ましい。
（形態１０） 上記形態１〜９の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、冷却媒体ポンプ装置を有することが好ましい。
（形態１１） 上記形態１０の走査顕微鏡において、前記冷却媒体ポンプ装置は、低振動性ないし無振動性に構成されていることが好ましい。
（形態１２） 上記形態１１又は１２の走査顕微鏡において、前記冷却媒体ポンプ装置は、メンブランポンプ（Membranpumpe）であることが好ましい。
（形態１３） 上記形態１〜１２の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、冷却部位に接触可能な１又は複数のモジュールないし冷却モジュールを有することが好ましい。
（形態１４） 上記形態１３の走査顕微鏡において、前記１又は複数のモジュールないし冷却モジュールは、冷却媒体によって貫流可能に構成されることが好ましい。
（形態１５） 上記形態１３又は１４の走査顕微鏡において、前記１又は複数のモジュールないし冷却モジュールは、金属製、好ましくは銅製であることが好ましい。
（形態１６） 上記形態１３〜１５の走査顕微鏡において、全ての前記モジュールないし冷却モジュールは、接触電圧（Kontaktspannung）を回避するために、同じ材料で製造されることが好ましい。
（形態１７） 上記形態１３〜１６の走査顕微鏡において、前記１又は複数のモジュールないし冷却モジュールは、前記冷却装置の冷却サイクル（Kuehlkreislauf）を中断することなく、前記冷却部位に接触可能又は取付け可能及び／又は取外し可能に構成されていることが好ましい。
（形態１８） 上記形態１〜１７の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、１又は複数のチューブ、好ましくはシリコーンチューブ、又は１又は複数のチューブ連結装置（Schlauchverbindungen）を有することが好ましい。
（形態１９） 上記形態１８の走査顕微鏡において、前記１又は複数のチューブ又はチューブ連結装置又は（冷却媒体の）貯蔵容器は、藻の発生（Algenbildung）及び／又は成長（増殖）を阻止するために、暗化（光遮断ないし遮光）されるか（Abgedunkelt）又は暗化された領域に配されることが好ましい。
（形態２０） 上記形態１〜１９の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、自動閉鎖式連結装置を有することが好ましい。
（形態２１） 上記形態１〜２０の走査顕微鏡において、前記冷却装置は、フィルタを有することが好ましい。
（形態２２） 上記形態１〜２１の走査顕微鏡において、前記冷却媒体は、水を含むことが好ましい。
（形態２３） 上記形態１〜２２の走査顕微鏡において、前記冷却媒体は、とりわけ熱容量を大きくするための、藻の成長（増殖）を阻止するための、腐食を阻止するための及び／又は凝固点を低下するための添加物質を含むことが好ましい。
In the following, preferred embodiments of the present invention will be described with the above basic configuration as
(Aspect 1) Above (Aspect 2) In the scanning microscope according to
(Embodiment 3) In the scanning microscope of the
(Aspect 4) In the scanning microscopes of
(Embodiment 5) In the scanning microscopes of
(Mode 6) In the scanning microscope according to any one of
(Mode 7) In the scanning microscopes of the
(Embodiment 8) In the scanning microscopes of
(Embodiment 9) In the scanning microscopes of
(Mode 10) In the scanning microscopes of
(Aspect 11) In the scanning microscope according to
(Mode 12) In the scanning microscope of the mode 11 or 12, it is preferable that the cooling medium pump device is a membrane pump (Membranpumpe).
(Mode 13) In the scanning microscope according to any one of
(Mode 14) In the scanning microscope of the mode 13, it is preferable that the one or more modules or the cooling modules are configured to be able to flow through with a cooling medium.
(Mode 15) In the scanning microscope of the mode 13 or 14, the one or more modules or cooling modules are preferably made of metal, preferably copper.
(Mode 16) In the scanning microscopes of the above-described modes 13 to 15, it is preferable that all the modules or cooling modules are made of the same material in order to avoid contact voltage (Kontaktspannung).
(Embodiment 17) In the scanning microscopes of Embodiments 13 to 16, the one or more modules or cooling modules can contact or be attached to the cooling site without interrupting the cooling cycle (Kuehlkreislauf) of the cooling device. It is preferable to be configured to be removable.
(Mode 18) In the scanning microscopes according to
(Embodiment 19) In the scanning microscope of the embodiment 18, the one or more tubes or the tube connecting device or the storage container (of the cooling medium) is used to prevent algae generation (Algenbildung) and / or growth (growth). It is preferably arranged in a darkened area (Abgedunkelt) or in a darkened area.
(Mode 20) In the scanning microscopes of the
(Form 21) In the scanning microscope of the above forms 1 to 20, the cooling device preferably includes a filter.
(Mode 22) In the scanning microscope according to
(Form 23) In the scanning microscope of the above forms 1 to 22, the cooling medium has, in particular, a large heat capacity, a growth (proliferation) of algae, a corrosion prevention and / or a freezing point. It is preferable to include an additive substance for lowering.
本発明により、第一に、空気によって作動する冷却装置は空気の熱容量が小さいため性能ないし効率が悪いということが明らかにされた。更に、本発明により、液状冷却媒体によって作動する冷却装置は遥かにより大きい冷却能力ないし効率を達成可能とするということが明らかにされた。この改善された冷却装置によって、既知の走査顕微鏡の性能ないしパフォーマンスのはっきりとした向上が達成可能である。とりわけ、Ｓ／Ｎ比は、検出装置を適切に冷却することによりはっきりと改善される。 According to the present invention, firstly, it has been clarified that a cooling device operated by air has poor performance or efficiency due to a small heat capacity of air. Furthermore, it has been made clear by the present invention that a cooling device operating with a liquid cooling medium can achieve much greater cooling capacity or efficiency. With this improved cooling device, a marked improvement in the performance of known scanning microscopes can be achieved. Among other things, the S / N ratio is clearly improved by properly cooling the detection device.
従って、本発明の走査顕微鏡により、構造的に単純な手段によって効率的な冷却が達成される走査顕微鏡が提供される。 Thus, the scanning microscope of the present invention provides a scanning microscope in which efficient cooling is achieved by structurally simple means.
冷却装置は、走査顕微鏡の複数の異なる構成要素の冷却に利用可能である。特に有利な一実施形態では、冷却装置は、具体的に、走査装置の冷却のために構成することができる。とりわけ走査装置の、走査ミラーの方向（ないし回転角度）変化に利用されるガルバノメータ（複数）の領域には、最終的に過熱損傷を惹起し得る大量の熱が生成し得るため、冷却装置は、とりわけ走査装置のラインスキャニングないし行方向偏向操作（Zeilenablenkung）の際に、走査装置の少なくとも１つのガルバノメータ（等のラインスキャナないし行方向偏向装置）の冷却を実行するよう構成することができる。 The cooling device can be used to cool a plurality of different components of the scanning microscope. In one particularly advantageous embodiment, the cooling device can be specifically configured for cooling the scanning device. In particular, in the area of the galvanometer (s) used for changing the direction (or rotation angle) of the scanning mirror of the scanning device, a large amount of heat that can eventually cause overheating damage can be generated, so the cooling device In particular, it is possible to perform cooling of at least one galvanometer (such as a line scanner or row direction deflection device) of the scanning device during a line scanning or row direction deflection operation of the scanning device.
冷却装置は、代替的又は追加的に、検出装置を冷却するよう構成することも可能である。この場合、検出装置の検出器として使用可能な１又は複数の光電子増倍管を冷却するととりわけ好都合である。というのは、このような光電子増倍管は、通常、著しく温度が上昇する（発熱する）ダイノードの高電圧印加装置及び分圧器を有するからである。このため、最終的に、検出装置の領域におけるＳ／Ｎ比の改善が達成される。 The cooling device can alternatively or additionally be configured to cool the detection device. In this case, it is particularly advantageous to cool one or more photomultiplier tubes that can be used as detectors of the detection device. This is because such a photomultiplier tube usually has a dynode high-voltage applying device and a voltage divider whose temperature rises (heats) significantly. This ultimately achieves an improvement in the S / N ratio in the area of the detection device.
更に、冷却装置は、代替的又は追加的に、電子装置を冷却するよう構成することも可能である。この場合、通常作動中に廃熱を生成するＡＤ変換器及び／又はマイクロコントローラの冷却がとりわけ実行される。この場合も、顕微鏡の構成要素を損傷を引き起こす過熱から保護することが可能であると共に、熱雑音の発生を回避することも可能である。 Further, the cooling device may alternatively or additionally be configured to cool the electronic device. In this case, cooling of the AD converter and / or the microcontroller, which generates waste heat during normal operation, is performed in particular. In this case as well, it is possible to protect the components of the microscope from overheating that causes damage and to avoid the generation of thermal noise.
顕微鏡構成要素の冷却のために、これら構成要素は、冷却媒体による貫流のための１又は複数のチャンネルを有することが可能である。この場合、冷却媒体は、貫流する冷却媒体を介して直接顕微鏡構成要素から熱を受容（吸収）する。そして、この熱は、適切な方法で冷却媒体によって運び去られる。換言すれば、冷却されるべき構成要素は、適切な方法で１又は複数のチャンネルと共に構成されるべきである。 For cooling of the microscope components, these components can have one or more channels for flow through by the cooling medium. In this case, the cooling medium receives (absorbs) heat directly from the microscope component via the flowing cooling medium. This heat is then carried away by the cooling medium in an appropriate manner. In other words, the component to be cooled should be configured with one or more channels in an appropriate manner.
具体的には、走査装置及び／又は少なくとも１つのガルバノメータ及び／又はラインスキャナ（行方向偏向装置）及び／又は検出装置及び／又は光電子増倍管及び／又は電子装置及び／又はＡＤ変換器及び／又はマイクロコントローラ及び／又はこれら走査顕微鏡構成要素のケース（ハウジング）又は結合（連結）装置（Sockel）及び／又は走査顕微鏡のその他の構成要素のケース（ハウジング）又は結合（連結）装置が、冷却媒体による貫流のための１又は複数のチャンネルを有することができる。 Specifically, a scanning device and / or at least one galvanometer and / or a line scanner (row direction deflection device) and / or a detection device and / or a photomultiplier tube and / or an electronic device and / or an AD converter and / or Or the case (housing) or coupling (coupling) device (Sockel) of the microcontroller and / or components of these scanning microscopes and / or the case (housing) or coupling (coupling) device of the other components of the scanning microscope may comprise Can have one or more channels for flow through.
非常に高性能（高効率）でかつ多方面に利用可能な冷却装置を構成するために、冷却装置は、ペルティエ冷却装置と組合せることができる。この場合、冷却装置は、選択的に、液状冷却媒体による冷却装置が作動可能であるか、ペルティエ冷却装置が作動可能であるか又はこれら２つの冷却装置が同時に作動可能であるように構成することが可能である。この場合、利用者は、使用目的に応じて、適切な冷却方法を選択することができる。 The cooling device can be combined with a Peltier cooling device in order to construct a cooling device with very high performance (high efficiency) and versatile use. In this case, the cooling device is optionally configured such that the cooling device with the liquid cooling medium is operable, the Peltier cooling device is operable, or the two cooling devices are operable simultaneously. Is possible. In this case, the user can select an appropriate cooling method according to the purpose of use.
走査顕微鏡の廃熱を確実に運び去るという観点から、冷却装置は、好ましくは外設される（顕微鏡の外部に配設される）冷却媒体−空気熱交換器を有することが可能である。尤も、特別にコンパクトな走査顕微鏡を実現するために、冷却装置は、走査顕微鏡内又はスキャンヘッド（Scankopf）内に配設される熱交換器を有することも可能である。この場合、個々の使用目的及び必要な冷却能力に適するよう構成されるべきである。 From the viewpoint of surely carrying away the waste heat of the scanning microscope, the cooling device can have a cooling medium-air heat exchanger which is preferably provided externally (disposed outside the microscope). However, in order to realize a particularly compact scanning microscope, the cooling device can also have a heat exchanger arranged in the scanning microscope or in the scan head (Scankopf). In this case, it should be configured to suit the particular purpose of use and the required cooling capacity.
走査顕微鏡の冷却されるべき領域（冷却領域）に冷却媒体を確実に供給することを保証するために、冷却装置は、冷却媒体ポンプ（供給）装置を有することができる。冷却媒体ポンプ装置は、冷却媒体の貫流量が冷却媒体ポンプ装置によって調整可能又は予め設定可能であるように構成することができる。 In order to ensure that the cooling medium is reliably supplied to the area to be cooled (cooling area) of the scanning microscope, the cooling device can have a cooling medium pump (supply) device. The cooling medium pump device can be configured such that the flow rate of the cooling medium can be adjusted or preset by the cooling medium pump device.
質的にとりわけ高度な測定結果を得るという観点から、冷却媒体ポンプ装置は、低振動的ないし無振動的に構成することができる。このため、冷却媒体ポンプ装置によって引き起こされる振動が試料（被検対象）又は走査顕微鏡の個々の構成要素に対し又は走査顕微鏡全体に対し妨害的な態様で伝達されることが回避される。 From the viewpoint of obtaining a qualitatively high level of measurement result, the cooling medium pump device can be configured with low vibration or no vibration. For this reason, it is avoided that vibrations caused by the cooling medium pump device are transmitted in a disturbing manner to the sample (test object) or to the individual components of the scanning microscope or to the entire scanning microscope.
具体的には、低振動的ないし無振動的であると共に寿命が長いメンブランポンプ（Membranpumpe）を使用することができる。（代替的又は追加的に、）これらの特性を改善するための付加的な緩衝装置を備えることも可能である。 Specifically, a membrane pump (Membranpumpe) that is low-vibration or non-vibration and has a long life can be used. It is possible (alternatively or additionally) to provide additional shock absorbers to improve these properties.
冷却装置は、冷却媒体による貫流のための冷却されるべき構成要素に形成されるべきチャンネルに対し代替的又は追加的に、冷却部位に接触（結合）可能な１又は複数のモジュールないし冷却モジュールを有することができる。このようなモジュールないし冷却モジュールは、冷却媒体によって貫流可能に構成されることが可能であり、このため、可及的良好な熱伝導経路を形成するモジュールないし冷却モジュールによって接触（結合）可能に構成された冷却されるべき構成要素から熱を運び去ることができる。 The cooling device comprises one or more modules or cooling modules that can contact (couple) the cooling site, alternatively or additionally to the channel to be formed in the component to be cooled for flow through by the cooling medium. Can have. Such a module or cooling module can be configured to be able to flow through by a cooling medium, and thus can be configured to be contacted (coupled) by a module or cooling module that forms a heat conduction path as good as possible. Heat can be carried away from the component to be cooled.
１又は複数のモジュールないし冷却モジュールは金属で形成することができるが、使用する金属としては例えば銅が好ましい。いずれにせよ、モジュールないし冷却モジュールの製造に使用される材料は可及的に大きな熱伝導性を有することが保証されるべきである。接触電圧（Kontaktspannung）を回避するためには、全てのモジュールないし冷却モジュールが同じ材料で作成されるべきである。究極的には、冷却サイクル（の実行に関与する要素ないし部材）に同じ材料のみが使用されるのが好ましい。とりわけ、冷却媒体を介した接触電圧を阻止するために、冷却器及び熱交換器が同じ材料で製造されると好都合である。 One or more modules or cooling modules can be made of metal, but the metal used is preferably copper, for example. In any case, it should be ensured that the materials used in the manufacture of the module or cooling module have as much thermal conductivity as possible. In order to avoid contact voltage (Kontaktspannung), all modules or cooling modules should be made of the same material. Ultimately, only the same material is preferably used for the cooling cycle (the elements involved in the execution). In particular, it is advantageous if the cooler and the heat exchanger are made of the same material in order to prevent contact voltage via the cooling medium.
孤立型の（別体の）モジュールないし冷却モジュールの利点は、とりわけ（複数の）モジュールないし冷却モジュールの極めてフレキシブルな使用可能性である。このため、モジュールないし冷却モジュールは、使用態様に応じて異なる位置及び冷却部位に配することができる。このため、１又は複数のモジュールないし冷却モジュールを、冷却媒体によって形成される冷却装置の冷却サイクルを中断することなく、冷却部位に接触（結合）可能ないし取付け可能及び／又は取外し可能とすることができる。このため、冷却装置のとりわけ大きな順応性（フレキシビリティ）が達成される。 The advantage of an isolated (separate) module or cooling module is, inter alia, the very flexible use of the module (s) or cooling module. For this reason, a module thru | or a cooling module can be distribute | arranged to a different position and cooling location according to a use aspect. For this reason, one or a plurality of modules or cooling modules can be contacted (coupled) to or attached to and / or removable from the cooling site without interrupting the cooling cycle of the cooling device formed by the cooling medium. it can. For this reason, a particularly great flexibility of the cooling device is achieved.
具体的には、冷却装置は、１又は複数のチューブ又は１又は複数のチューブ連結装置（Schlauchverbindungen）を有することができる。このため、それぞれの使用目的及び使用される顕微鏡に適合化されて、冷却装置のフレキシブルかつ個別の（個々に独自の）形態が実現される。このため、とりわけ、複数の異なるモジュールないし冷却モジュールの個別かつフレキシブルな配置が実現される。とりわけ好ましいチューブとして、シリコーンチューブを使用することができる。藻の発生及び／又は藻の成長（増殖）を回避するために、１又は複数のチューブ又はチューブ連結装置又は貯蔵容器（Vorratsgefaesse）を、暗化（光遮断ないし遮光）されるか（Abgedunkelt）又は暗化された領域に配することができる。この場合、上記構成要素を、更に、被覆装置によって被覆することも可能である。 In particular, the cooling device may comprise one or more tubes or one or more tube coupling devices (Schlauchverbindungen). For this reason, a flexible and individual (individually unique) form of the cooling device is realized adapted to the respective purpose of use and the microscope used. For this reason, inter alia, an individual and flexible arrangement of different modules or cooling modules is realized. As a particularly preferable tube, a silicone tube can be used. To avoid algae development and / or algae growth (proliferation), one or more tubes or tube coupling devices or storage containers (Vorratsgefaesse) are darkened (Abgedunkelt) or It can be placed in a darkened area. In this case, it is possible to further coat the above-described components with a coating apparatus.
更に、冷却装置のとりわけフレキシブルな形態の観点から、冷却装置は、自動閉鎖式連結装置を有することができる。このため、冷却装置を変形したり例えばモジュールないし冷却モジュールを交換したりする場合に、冷却装置からの冷却媒体の不測の漏出が回避される。 Furthermore, in view of the particularly flexible form of the cooling device, the cooling device can have a self-closing coupling device. For this reason, when the cooling device is deformed, for example, when a module or a cooling module is replaced, unexpected leakage of the cooling medium from the cooling device is avoided.
冷却装置を確実に機能させるという観点から、及び異物、外来物質等の蓄積を回避するために、冷却装置は、フィルタを有することができる。フィルタは、冷却装置の適切な位置に、好ましくは冷却媒体ポンプの領域に配することができる。 In order to ensure that the cooling device functions, and in order to avoid accumulation of foreign substances, foreign substances, etc., the cooling device can have a filter. The filter can be arranged in a suitable position of the cooling device, preferably in the area of the cooling medium pump.
とりわけ価格的に妥当でかつ問題なく取り扱い可能な冷却媒体としては、水を使用することができる。尤も、他の冷却媒体を使用することも可能である。 In particular, water can be used as a cooling medium that is reasonable in price and can be handled without problems. However, other cooling media can be used.
とりわけ有利な一実施形態では、冷却媒体は、とりわけ熱容量を増大するための、藻の成長を阻止するための、腐食を阻止するための及び／又は凝固点を低下するための添加物質を含むことができる。この場合、その都度の使用目的に応じて選択されるべきである。とりわけ走査顕微鏡又は冷却装置の運搬のために、凝固点を低下するための添加物質を冷却媒体に混合することができる。 In one particularly advantageous embodiment, the cooling medium may comprise additives, in particular for increasing the heat capacity, for inhibiting the growth of algae, for preventing corrosion and / or for reducing the freezing point. it can. In this case, it should be selected according to the purpose of use. Additives for lowering the freezing point can be mixed into the cooling medium, especially for transport of scanning microscopes or cooling devices.
本発明の走査顕微鏡では、とりわけ走査装置の複数の交換可能なガルバノメータを使用する場合、（１つの）冷却体（Kuehlkoerper）又は冷却モジュールは、チューブがフレキシブルであるので、一緒に運動すること（例えば、ガルバノメータを交換するとき、一緒に顕微鏡外に取り出すこと）ができる。このため、走査顕微鏡のとりわけフレキシブルな使用が実現される。 In the scanning microscope of the present invention, particularly when using a plurality of interchangeable galvanometers of the scanning device, the (one) Kuehlkoerper or cooling module moves together because the tube is flexible (e.g. When replacing the galvanometer, it can be taken out of the microscope together). This realizes a particularly flexible use of the scanning microscope.
本発明に応じて構成される冷却装置のために、顕微鏡のハウジングは、簡単な方法で、気密性に、従って十分に防振（遮音）性に構成することができる。この場合、冷却装置の本質的構成要素は、走査顕微鏡のハウジングの外部又はスキャンヘッド（Scankopf）の外部に配することができる。更に、粉塵その他の汚染物質の侵入は、冷気の移動が回避されることにより大幅に低減される。 Due to the cooling device constructed according to the invention, the housing of the microscope can be constructed in a simple manner in an airtight manner and thus sufficiently vibration proof (sound insulation). In this case, the essential components of the cooling device can be arranged outside the housing of the scanning microscope or outside the scan head. Furthermore, intrusion of dust and other contaminants is greatly reduced by avoiding the movement of cold air.
本発明の走査顕微鏡では、例えば、スキャンヘッドにおける５０Ｗの出力により生成される熱が、スキャンヘッドを貫流する１リットル／分未満の冷却媒体によりスキャンヘッドから熱が排出され、スキャンヘッドとその周囲の空気との間の温度差を１０Ｋ未満にするような冷却能力の実現が可能である。 In the scanning microscope of the present invention, for example, heat generated by an output of 50 W in the scan head is discharged from the scan head by a cooling medium of less than 1 liter / minute flowing through the scan head, and the scan head and its surroundings are discharged. It is possible to realize a cooling capacity such that the temperature difference with air is less than 10K.
本発明の教示を有利な態様で具体化及び発展させる可能性は多々ある。このため、一方では従属請求項を、他方では図面を用いて以下に説明する本発明の走査顕微鏡の好ましい実施例を参酌することができる。図面を用いた本発明の走査顕微鏡の好ましい実施例の説明と関連して、本発明の教示の一般的に好ましい実施形態及び発展形態も説明される。 There are many possibilities to implement and develop the teachings of the present invention in an advantageous manner. For this reason, the dependent claims can be referred to on the one hand and the preferred embodiments of the scanning microscope according to the invention described below with the aid of the drawings. In conjunction with the description of the preferred embodiment of the scanning microscope of the present invention using the drawings, generally preferred embodiments and developments of the teachings of the present invention are also described.
図１は、走査装置１と、検出装置２と、走査顕微鏡を作動するための電子（制御）装置３と、走査顕微鏡の少なくとも１つの構成要素を冷却するための冷却装置４とを有する走査顕微鏡の一例の模式図を示す。とりわけ効率的な冷却（の実現）という観点から、冷却装置４は液状冷却媒体を用いて作動する。
FIG. 1 shows a scanning microscope having a
この図示の実施例の冷却装置４は、電子装置３を冷却するために構成されている。尤も、冷却装置４は、走査装置１又は検出装置２又は走査顕微鏡のその他の任意の構成要素を冷却するために構成されることも可能である。
The cooling device 4 of the illustrated embodiment is configured to cool the
冷却装置４は、この実施例では水を有する冷却媒体を循環させるための冷却媒体ポンプ５を有する。冷却装置４は、電子装置３に接触結合可能な冷却モジュール６を有する。この冷却モジュール６は、冷却媒体によって貫流され、電子装置３によって生成された熱を（該冷却媒体を介して）運び去る（排熱する）。
The cooling device 4 includes a cooling
冷却装置４は、冷却モジュール６と冷却装置４のハウジングとの間に延在する複数のチューブ７を有する。冷却装置４のハウジング内には熱交換器が配されている。
The cooling device 4 has a plurality of
走査顕微鏡は、光源としてレーザ８を有し、及び例えば試料（被検対象）によって反射された光ビームのスペクトル拡開（分解）及び検出のためのプリズム９を有する。更に、走査顕微鏡は、対物レンズ１０を有する。見易さの観点から、照明光ビーム及び／又は検出光ビームの光路は図示していない。
The scanning microscope has a laser 8 as a light source, and a prism 9 for spectral expansion (decomposition) and detection of a light beam reflected by, for example, a sample (test object). Further, the scanning microscope has an
複数の冷却モジュール６は、それぞれ、走査顕微鏡の複数の異なる構成要素に接触結合することができる。この場合、それぞれの使用目的ないし使用対象に適合されるべきである。
The plurality of
本発明の走査顕微鏡の更に有利な各実施形態に関しては、繰り返しを避けるために、本書の概説部分及び添付の特許請求の範囲を参照すべきである。 For each more advantageous embodiment of the scanning microscope of the present invention, reference should be made to the overview section of this document and the appended claims to avoid repetition.
本発明の走査顕微鏡の上述の実施例は、保護が要求されている教示の単なる説明のためのものに過ぎず、本発明の教示をこの実施例に限定して理解すべきではないことを、ここに明確に指摘しておく。 It should be understood that the above-described embodiment of the scanning microscope of the present invention is merely illustrative of the teaching that protection is sought and should not be understood as limiting the teaching of the present invention to this embodiment. I point out clearly here.
１ 走査装置
２ 検出装置
３ 電子（制御）装置
４ 冷却装置
５ 冷却媒体ポンプ装置
６ 冷却モジュール
７ チューブ
８ レーザ
９ プリズム
１０ 対物レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (23)
前記冷却装置（４）は、液状冷却媒体によって作動可能に構成されていること
を特徴とする走査顕微鏡。 A scanning device (1), a detection device (2), an electronic device (3) for operating the scanning microscope, and a cooling device (4) for at least one component of the scanning microscope. In the scanning microscope
The cooling microscope (4) is configured to be operable by a liquid cooling medium.
を特徴とする請求項１に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 1, wherein the cooling device (4) is configured to cool the scanning device (1).
を特徴とする請求項１又は２に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 1 or 2, wherein the cooling device (4) is configured to cool at least one galvanometer of the scanning device (1).
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the cooling device (4) is configured to cool the detection device (2).
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 4, wherein the cooling device (4) is configured to cool the electronic device (3).
を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning device (1) and / or the detection device (2) and / or the electronic device (3) and / or the case or combination of these scanning microscope components and / or the case of other components of the scanning microscope or The scanning microscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the coupling device has one or a plurality of channels for flowing through the cooling medium.
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 6, wherein the cooling device (4) is combined with a Peltier cooling device.
を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling device (4) has an externally provided cooling medium-air heat exchange device.
を特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 8, wherein the cooling device (4) has a heat exchanger disposed in the scanning microscope.
を特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 9, wherein the cooling device (4) includes a cooling medium pump device (5).
を特徴とする請求項１０に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 10, wherein the cooling medium pump device (5) is configured to have low vibration characteristics or no vibration characteristics.
を特徴とする請求項１０又は１１に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 10 or 11, wherein the cooling medium pump device (5) is a membrane pump.
を特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 12, wherein the cooling device (4) includes one or a plurality of modules or cooling modules (6) capable of contacting a cooling site.
を特徴とする請求項１３に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 13, wherein the one or more modules or the cooling module (6) is configured to be able to flow through by a cooling medium.
を特徴とする請求項１３又は１４に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 13 or 14, wherein the one or more modules or cooling modules (6) are made of metal.
を特徴とする請求項１３〜１５の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 13 to 15, characterized in that all the modules or cooling modules (6) are made of the same material in order to avoid contact voltages.
を特徴とする請求項１３〜１６の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The one or more modules or cooling modules (6) are configured to be able to contact, attach and / or remove from the cooling site without interrupting the cooling cycle of the cooling device (4). The scanning microscope according to claim 13, wherein the scanning microscope is characterized.
を特徴とする請求項１〜１７の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 17, wherein the cooling device (4) has one or more tubes (7) or one or more tube connecting devices.
を特徴とする請求項１８に記載の走査顕微鏡。 Said one or more tubes (7) or tube connection devices or storage containers are darkened or arranged in darkened areas in order to prevent the generation and / or growth of algae. The scanning microscope according to claim 18.
を特徴とする請求項１〜１９の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 19, wherein the cooling device (4) has a self-closing coupling device.
を特徴とする請求項１〜２０の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 20, wherein the cooling device (4) includes a filter.
を特徴とする請求項１〜２１の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 21, wherein the cooling medium includes water.
を特徴とする請求項１〜２２の何れか一項に記載の走査顕微鏡。 23. The cooling medium includes an additive material for increasing heat capacity, for preventing growth of algae, for preventing corrosion, and / or for lowering a freezing point. A scanning microscope according to any one of the above.
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