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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Entfernen des Schnittabfalls, der beim Schneiden einer gefrorenen
Probe mit einem Mikrotom im Inneren des Kühlraums eines Kryostaten anfällt, mit
mindestens einer im Schneidbereich angeordneten Einsaugöffnung,
einer Saugvorrichtung, einer aus dem Kühlraum herausführenden
Transportstrecke und mindestens einem außerhalb des Kryostaten in einer Kammer
angeordneten Filter zur Aufnahme des Schnittabfalls.
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Kryostaten dienen dazu, histologische
Proben im gefrorenen Zustand zu schneiden, um möglichst saubere Gewebeschnitte
zu erhalten. Diese werden nach dem Schnitt entsprechend behandelt,
z. B. gefärbt
und eingedeckt, um sie mittels eines Mikroskops untersuchen zu können. Beim
Schneiden der histologischen Proben fällt Schnittabfall an, wobei dieser
beim Anschneiden der Probe durch die Vornahme mehrerer Schnitte
zur Erzielung einer sauberen Schnittfläche des zu untersuchenden Gewebebereichs
zunächst
in starkem Maße
anfällt.
Jedoch auch beim Herstellen der zu untersuchenden Schnitte entstehen
feine Abriebteilchen. Dieser Schnittabfall muß entfernt und entsorgt werden.
Zunächst
ist eine Absaugung aus dem Schneidbereich des Mikrotoms erforderlich,
damit weder dieses noch der Kühlraum
des Kryostaten verschmutzt werden. Da die zu untersuchenden Proben
oftmals infiziert sind, muß der
Schnittabfall aus der Absaugluft gründlich entfernt werden, um
nicht die Personen in der Umgebung zu gefährden. Dazu sind in der Regel
Filter vorgesehen. Befindet sich ein derartiger Filter in normaler
Raumtemperatur, so tritt das Problem auf, daß der Schnittabfall auftaut
und dadurch sehr schnell die Poren eines solchen Filters verstopft.
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Zur Lösung dieses Problems wurde
von der
EP 0 725 712
B1 vorgeschlagen, den Filter im Kühlraum des Kryostaten anzuordnen.
Damit ist zwar das Problem des Auftauens des Schnittabfalls gelöst, jedoch
führt diese
Lösung
dazu, daß der
Kühlraum
des Kryostaten für
einen Wechsel des Filtereinsatzes geöffnet werden muß und der
Filter dadurch schwer zugänglich
ist. Wird zur Erleichterung der Zugänglichkeit der Filter in der
Nähe des
Mikrotoms angeordnet, das durch eine Öffnungsmöglichkeit des Kühlraums zugänglich gemacht
ist, so ist der Filter bei Arbeiten am Mikrotom, beispielsweise
bei Probenwechsel, Messerwechsel oder Reinigung, im Weg. Wird eine Anordnung
an einer anderen Stelle des Kühlraums gewählt, macht
dies den Filter jedoch noch schwerer zugänglich oder es muß eine zusätzliche Öffnungsmöglichkeit
des Kühlraums
vorgesehen sein, was bedienerunfreundlich und mit Kälteverlusten
verbunden ist. In jedem Fall ist es jedoch umständlich, zuerst durch eine Öffnung des
Kühlraums
an das Filtergehäuse
zu gelangen und dann auch noch das Filtergehäuse im Kühlraum zu öffnen und den Filtereinsatz zu
wechseln.
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Zur Vermeidung aller vorgenannten
Nachteile wurde von der Firma MICROM International GmbH der Kryostat
MICROM Cryo-Star HM 560 mit einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art ausgestattet, wobei die Kammer mit dem Filter und die Zuleitung
zu diesem isoliert sind und eine derartige Luftströmung aufrechterhalten
wird, daß es
nicht zum Aufschmelzen des Schnittabfalls kommt. Bei diesem Gerät ist der
Filter ohne Öffnung
des Kühlraums durch
ein ausziehbares Teil an der Geräteaußenseite zugänglich.
Allerdings ist die Aufrechterhaltung der Kühlung des Filters damit verbunden,
daß der
kalte Luftstrom immer aufrechterhalten werden muß. Da eine Temperatur von unterhalb –10°C gefordert
wird, ist dies nicht unproblematisch, insbesondere, wenn eine Öffnung des
Kühlraums
für Arbeiten
am Mikrotom erfolgen muß.
In einem solchen Fall kann ein zusätzlicher Filterwechsel erforderlich
sein. Es kommt außerdem
durch den dauernden Luftstrom zu einer stärkeren Luftverwirbelung im
Kühlraum
und trotz Rückführung der
gekühlten
Luft nach dem Filterdurchlauf zu einem verstärkten Zutritt von Außenluft mit
der Folge einer erhöhten
Vereisungsgefahr.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten,
daß der
Filter bei leichter Zugänglichkeit
immer in ausreichendem Maß gekühlt ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammer
mit dem Filter eine Kühlkammer
mit einer Kühleinrichtung
ist.
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Auf diese Weise läßt sich eine ausreichende Kühlung des
Filters unabhängig
von der Luftströmung
realisieren, es ist also nicht erforderlich, diese immer aufrechtzuerhalten.
Die Luftströmung
kann auch unterbrochen werden, wenn beispielsweise gerade keine
Probe geschnitten wird. Es wird kein Raum innerhalb des Kühlraums
für den
Filter beansprucht und er ist deshalb bei Arbeiten in diesem auch
nicht im Weg. Der Filter läßt sich
ohne weiteres an einer beliebigen Stelle des Kryostaten anbringen, vorzugsweise
so, daß er
auf bedienungsfreundliche Weise zugänglich ist. Je nach Ausgestaltung
ist es auch möglich,
den Filter unabhängig
vom Kryostaten zu kühlen
oder über
eine gewisse Zeitspanne unabhängig
vom Kühlraum
kalt zu halten, um dadurch beispielsweise zu vermeiden, daß der Filtereinsatz öfter, als
durch seine Füllung
mit Schnittabfall nötig,
gewechselt werden muß.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung
sieht vor, daß die
Kühleinrichtung
derart ausgebildet ist, daß sie
die Kälte
unabhängig
von der Kälteerzeugung
des Kryostaten erzeugt. Dies hat den Vorteil, daß die Kälteerzeugung des Kryostaten,
welche wegen der relativen Größe des Kühlraums
aufwendig ist, abgeschaltet werden kann und lediglich die Kühleinrichtung
für die
Kühlkammer
dafür sorgt,
daß der
Schnittabfall nicht schmilzt. Auf diese Weise ist auch eine längere Betriebsunterbrechung
des Kryostaten unter Aufrechterhaltung der Kühlung des Filters möglich, so
daß dieser
bei einer Wiederinbetriebnahme des Kryostaten nicht gewechselt werden
muß.
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Der unabhängige Betrieb der Kühleinrichtung
für die
Kühlung
der Kühlkammer
kann durch ein separates Kompressorkühlsystem vorgenommen werden,
was jedoch relativ aufwendig ist. Darum wird als vorteilhafte Ausgestaltung
der Kühleinrichtung vorgeschlagen,
daß die
Kühlkammer
mit mindestens einem Peltierelement ausgestattet ist. Solche Elemente
lassen sich deshalb günstig
einsetzen, weil die Kühlkammer
mit dem Filter relativ klein ist und dadurch der geringere Wirkungsgrad
von Peltierelementen im Verhältnis
zu Kompressorkühlsystemen nicht
entscheidend ins Gewicht fällt.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Kühleinrichtung
derart ausgebildet ist, daß sie von
der Kälteerzeugung
des Kryostaten mitversorgt wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Kühleinrichtung
von einem Kompressor für
die Kälteerzeugung
für den
Kryostaten mit Kältemittel
mitversorgt wird. Dabei ist es möglich,
daß die
Kühleinrichtung der
Kühlkammer
zur Kühleinrichtung
des Kryostaten in Reihe oder parallel geschaltet ist.
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Außer der unmittelbaren Versorgung
der Kühleinrichtung
der Kühlkammer
mit Kältemittel
kann jedoch auch vorgesehen sein, daß durch ein kälteleitendes
Element Kälte
der Kälteerzeugung
des Kryostaten zur Versorgung der Kühleinrichtung abgezweigt wird.
Dies ist dadurch möglich,
daß das
kälteleitende
Element Kälte
aus dem Kühlraum
des Kryostaten in die Kühlkammer
transportiert oder daß das kälteleitende
Element Kälte
aus einem Kältespeicher, der
von der Kälteerzeugung
des Kryostaten versorgt wird, zur Kühlkammer transportiert. Die
letzte Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Versorgung der Kühlkammer
unabhängig
von der Temperatur des Kühlraums
ist, und daß außerdem aufgrund
der Speicherkapazität
des Kältespeichers
auch Unterbrechungen im Betrieb der Kälteerzeugung des Kryostaten überbrückbar sind.
Damit ist es möglich,
die oben genannten Vorteile einer unabhängigen Kälteerzeugung trotz der Abhängigkeit
von der Kälteerzeugung für den Kryostaten
zumindest über
einen gewissen Zeitraum zu gewährleisten.
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Das kälteleitende Element weist vorzugsweise
Einrichtungen zur Aufnahme und zur Abgabe der Kälte auf. Dies können beispielsweise
Lamellen oder andere flächige
Elemente sein. Bezüglich
der Kühlkammer
ist die Einrichtung zur Kälteabgabe
vorzugsweise eine Innenwandung der Kühlkammer aus gut wärmeleitendem
Material.
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Insbesondere bei der vorgenannten
Ausgestaltung der Kühlkammer,
jedoch auch bei allen anderen Ausführungsformen, ist es zweckmäßig, wenn die
Kühlkammer
außen eine
Wärmeisolation
aufweist. Lediglich bei der Anordnung von Peltierelementen muß natürlich deren
heiße
Seite möglichst wärmeabführend angeordnet
sein. Auch das kälteleitende
Element weist außen
zweckmäßigerweise
eine Wärmeisolation
auf, um die Verluste gering zu halten.
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Das kälteleitende Element kann auf
verschiedene Weise ausgebildet sein. Eine einfache Ausgestaltung
besteht darin, daß es
aus einem gut wärmeleitenden
Material besteht. Dies könnte
beispielsweise Kupfer oder Silber sein. Die Kälteleitung kann jedoch noch
effektiver ausgestaltet werden, indem das kälteleitende Element eine Heatpipe
ist, in der ein wärmetransportierendes
Medium zirkuliert. Dazu ist die Heatpipe innen hohl, mit dem wärmetransportierenden
Material gefüllt
und weist eine schrägliegende
oder eine vertikale Anordnung auf. Die Heatpipe ist vorzugsweise
an Ihren Enden im Inneren mit Einrichtungen ausgestattet, die der
Verdampfung und der Kondensation des wärmetransportierenden Mediums
dienen. Dabei kann es sich um Lamellen an den jeweiligen Enden des
Innenraums handeln.
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Die Kühlkammer wird vorzugsweise
an einer Außenseite
des Kryostaten zum Wechsel des Filtereinsatzes des Filters öffenbar
angeordnet. Dabei ermöglicht
die Erfindung eine relativ unabhängige
Anordnung, die dadurch unter dem Gesichtspunkt der Bedienfreundlichkeit
vorgenommen werden kann.
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Selbstverständlich ist es auch bei der
Erfindung möglich,
mehrere Filter anzuordnen, wobei nachfolgende Filter gekühlt oder
ungekühlt
sein können.
Vorzugsweise wird vorgesehen, daß dem mindestens einen gekühlten Filter
mindestens ein ungekühlter
Feinfilter nachgeordnet ist. Dieser dient dann zur Aufnahme feinster
Partikel, insbesondere auch der Aufnahme von Bakterien. Da nicht
viel Material in diesen Filter gelangt, dauert es relativ lange,
bis die Poren verstopft sind und der Filtereinsatz gewechselt werden
muß. Daher
ist auch das Problem des Aufschmelzens nicht so relevant, daß eine Kühlung erforderlich
ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen
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1 ein
Ausführungsbeispiel
mit einem kälteleitenden
Element zwischen Kühlraum
und Kühlkammer,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
mit einem kälteleitenden
Element zwischen Kältespeicher
und Kühlkammer,
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3 ein
verbessertes kälteleitendes
Element,
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4 ein
schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel,
bei dem die Kühlung
. des Kühlraums und
der Kühlkammer
mittels eines Kompressors erfolgt, und
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5 ein
Ausführungsbeispiel
mit einer Kühlkammer,
die mit einer eigenständigen
Kühleinrichtung
ausgestattet ist.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei ein Kryostat 1 dargestellt ist, in
dessen Kühlraum 4 ein
Mikrotom 3 angeordnet ist, welches zum Schneiden einer
histologischen Probe 2 dient. Bei diesem Schneiden fällt im Schneidbereich 5 Schnittabfall
an, der mittels einer Einsaugöffnung 6 abgesaugt
und mittels einer Transportstrecke 8 und einer Saugvorrichtung 7 aus
dem Kühlraum 4 entfernt
wird. Die Transportstrecke 8 ist als Schnittabfalleitung 28 ausgebildet,
welche durch einen Filter 10 hindurchführt, der den Schnittabfall
aus der Luft herausfiltert.
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Erfindungsgemäß ist der Filter 10 in
einer Kühlkammer 9 angeordnet,
damit der Schnittabfall nicht auftaut und die Poren des Filters 10 verstopft. Um
die Kühlkammer 9 zu
kühlen,
ist eine Kühleinrichtung 11 angeordnet,
welche aus einer Einrichtung 17 zur Aufnahme der Kälte im Kühlraum 4,
einem kälteleitenden
Element 15 und einer Einrichtung 17' zur Abgabe der Kälte in der
Kühlkammer 9 aufweist.
Um diese Leitung der Kälte
effektiv auszugestalten und eine entsprechende Kühlung der Kühlkammer 9 zu gewährleisten,
weist sowohl das kälteleitende
Element 15 als auch die Kühlkammer 9 eine Wärmeisolation 20 bzw.
19 auf. Weiterhin ist die Einrichtung 17 zur Aufnahme der
Kälte mit
Lamellen ausgestattet und über
das kälteleitende
Element 15 mit einer Einrichtung 17' zur Abgabe- der Kälte verbunden,
die aus einem wärmeleitenden
Material besteht und die Innenwandung 18 der Kühlkammer 9 bildet.
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Die Saugvorrichtung 7 befördert die
gereinigte Luft wieder in den Kühlraum 4 zurück. Dadurch
zirkuliert die kalte Luft und es tritt keine warme Luft hinzu. Außerdem sorgt
eine Isolation 29 des Kühlraums 4 dafür, daß keine
Kälte verlorengeht.
Der Kühlraum 4 wird
mittels einer Kühleinrichtung 14 des
Kryostaten 1 gekühlt,
welche einen Kompressor 13, eine Kühlmittelleitung 27 und
eine Kühleinrichtung 14 aufweist.
Letztere ist als Verdampfer ausgebildet und entzieht dem Kühlraum Wärme. Der
Zweck dieser Kühlung
besteht darin, daß histologische
Proben 2 in gefrorenem Zustand sauber geschnitten werden
können.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das zusätzlich
einen Kältespeicher 16 aufweist.
Dabei transportiert der Kompressor 13 mittels der Kühlmittelleitung 27 das
Kühlmittel
zuerst in den Kältespeicher 16,
welcher gleichzeitig diese Kälte
an die Einrichtung 17 und das kälteleitende Element 15 abgibt
und zusätzlich
eine gewisse Kältekapazität aufweist,
um eine Unterbrechung der Kühlmittelförderung überbrücken zu
können.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kühlkammer 9 auch bei
Unterbrechungen des Antriebs des Kompressors 13 über einen
gewissen Zeitraum weiter mit der im Kältespeicher 16 gespeicherten
Kälte versorgt
wird. Zusätzlich zur
Darstellung in 1 ist
hier nach dem Filter 10 ein Feinfilter 25 angeordnet,
der nicht gekühlt
ist. Dieser dient dazu, feinste Partikel und Bakterien aus der Luft
herauszufiltern. Ansonsten entsprechen die Bezugszeichen dem bereits
zu 1 erläuterten
mit den dort erläuterten
Funktionen.
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3 zeigt
ein verbessertes kälteleitendes Element 15,
das als Heatpipe 21 ausgebildet ist. Auch dieses kälteleitende
Element 15 ist mit einer Einrichtung 17 zur Aufnahme
der Kälte
ausgestattet, das in einem Kühlraum 4 oder
in einem Kältespeicher 16 angeordnet
ist. Am anderen Ende der Heatpipe 21 befindet sich eine
Einrichtung 17' zur
Abgabe der Kälte
an die Kühlkammer 9 mit
dem Filter 10, wobei diese als eine Innenwandung 18 der
Kühlkammer 9 ausgebildet
ist, welche aus gut wärmeleitenden
Material, beispielsweise Silber oder Kupfer, besteht. Heatpipe 21 und
die Innenwandung 18 der Kühlkammer 9 sind von
Wärmeisolationen 20 und 19 umgeben.
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Die Heatpipe 21 ist hohl
ausgebildet und mit einem wärmetransportierenden
Medium 22 gefüllt. Dabei
ist die Heatpipe 21 schräg oder vertikal ausgerichtet,
damit das wärmetransportierende
Medium 22 in Richtung der Pfeile 30 zirkulieren
kann. Dabei nimmt das wärmetransportierende
Medium 22 an einer Einrichtung 23 zur Kondensation
des wärmetransportierenden
Mediums 22 die Kälte
auf und gibt sie am anderen Ende an einer Einrichtung 24 zur
Verdampfung des wärmetransportierenden
Mediums 22 an die Kühlkammer 9 ab.
Die Einrichtungen 23 und 24 können beispielsweise als Lamellen
ausgebildet sein, welche von dem wärmetransportierenden Medium 22 durchströmt werden.
Eine derartige Heatpipe 21 arbeitet wesentlich effektiver
als ein kälteleitendes Element 15,
das lediglich aus einem Stab aus gut wärmeleitenden Material besteht.
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4 zeigt
ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel einer alternativen
Ausgestaltung der Erfindung, bei der der Kompressor 13 zusätzlich zur
Kühleinrichtung 14 für den Kryostaten 1 auch
die Kühlkammer 9 mit
Kälte versorgt,
indem auch dort eine Kühleinrichtung 11 angeordnet
ist, die beispielsweise als Verdampfer ausgebildet, den Filter 10 kühlt. Bei
dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, daß die Kühlmittelleitung 27,
welche der Kühlung
des Kühlraums 4 dient,
mittels einer Absperrung 31 unterbrochen werden kann, so
daß bei
einer Arbeitsunterbrechung des Kryostaten 1 auch der Filter 10 in
der Kühlkammer 9 für sich weitergekühlt werden
kann, um einen Wechsel des Filtereinsatzes bei einer Wiederinbetriebnahme
des Kryostaten 1 zu vermeiden. Bei der schematischen Darstellung
wurden zur Vereinfachung Mikrotom 3 und Schnittabfalleitung 28 weggelassen
und auch die übrigen
Elemente lediglich bezüglich
ihrer Funktionsanordnung dargestellt. Selbstverständlich ist
auch eine Ausge staltung möglich,
bei der die Kühleinrichtung 11 der Kühlkammer 9 mit
der Kühleinrichtung 14 des
Kryostaten 1 in Reihe geschaltet ist.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Kühlung
der Kühlkammer 9 völlig unabhängig von
der Kühlung
des Kühlraums 4 des
Kryostaten 1 ausgebildet ist. Zu diesem Zweck wurde die
Kühleinrichtung 11 der
Kühlkammer 9 des
Filters 10 als Peltierelemente 26 ausgebildet,
die bei einer Beaufschlagung mit elektrischem Strom auf der Innenseite kalt
und auf der Außenseite
heiß werden.
Auf diese Weise kann der Filter 10 gekühlt werden und die außen produzierte
Wärme wird
abgeführt,
vorzugsweise auch mittels Lamellen und/oder einer Beblasung. Der
Vorteil einer solchen Ausgestaltung ist der, daß der Filter 10 gekühlt werden
kann, ohne daß der Kompressor 13 des
Kryostaten 1 weiterbetrieben werden muß.
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Die aufgezählten Möglichkeiten zur Realisierung
der Erfindung sind selbstverständlich
nur beispielhaft, es wäre
ebenso denkbar, die Kühlkammer 9 des
Filters 10 mit einem separatem Kompressor 13 mit
Kühlmittel
zu versorgen. Auch beliebige Kombinationen aller vorgenannten Elemente
sind denkbar, um für
den jeweiligen Bedarf eine optimale Kühlung des Filters 10 zu
erzielen, beispielsweise auch eine Kombination eines kälteleitenden
Elements 15 und von Peltierelement 26, um letztere
nur dann zu betreiben, wenn die Kälteerzeugung 12 der
Kryostaten 1 abgestellt ist.
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- 1
- Kryostat
- 2
- Probe
- 3
- Mikrotom
- 4
- Kühlraum
- 5
- Schneidbereich
- 6
- Einsaugöffnung
- 7
- Saugvorrichtung
- 8
- Transportstrecke
- 9
- Kühlkammer
- 10
- Filter
- 11
- Kühleinrichtung
der Kühlkammer
des Filters
- 12
- Kälteerzeugung
des Kryostaten, z. B. Kompressor
- 13
- Kompressor
- 14
- Kühleinrichtung
des Kryostaten
- 15
- kälteleitendes
Element
- 16
- Kältespeicher
- 17,
17'
- Einrichtungen
zur Aufnahme (17) und Abgabe (17')
der Kälte,
z. B. Lamellen
- 18
- Innenwandung
der Kühlkammer
- 19
- Wärmeisolation
der Kühlkammer
- 20
- Wärmeisolation
des kälteleitenden
Elements
- 21
- Heatpipe
- 22
- wärmetransportierendes
Medium
- 23
- Einrichtung
zur Kondensation des wärmetransportierenden
Mediums
- 24
- Einrichtung
zur Verdampfung des wärmetransportierenden
Mediums
- 25
- Feinfilter
- 26
- Peltierelement
- 27
- Kühlmittelleitung
- 28
- Schnittabfalleitung
- 29
- Isolation
des Kühlraums
- 30
- Pfeile:
Zirkulation des wärmetransportierenden
Mediums in der Heatpipe
- 31
- Absperrung