-
Heiz- und Kühleinrichtung für mikroskopische Präparatehalter Die Erfindung
betrifft eine Heiz- und Kühleinrichtung für mikroskopische Präparatehalter, wie
Objektträger, Deckgläschen, Durchströmungsgefäße und Kulturflaschen u. a., an einem
Mikroskop, wobei unter Verwendung von Immersionsflüssigkeiten die Oberfläche des
Präparatehalters mit dem Mikroskopobjektiv und/oder die Unterseite des Präparatehalters
mit dem Kondensor verbunden ist. Diese Einrichtung beheizt oder kühlt Mikroskoptische
und/oder Mikroskopobjektive und ermöglicht die Beobachtung mikroskopischer Objekte
bei konstanten Temperaturen in der Objektebene über der Tischöffnung.
-
Für biologische Untersuchungen sind gewöhnlich konstante Temperaturen
um 37° C nötig, wobei eine Temperaturschwankung des Präparatehalters im allgemeinen
nicht mehr als ± 0,3° C betragen soll. Zur Abkühlung und Unterkühlung mikroskopischer
Objekte sind gleichfalls konstante Temperaturen erforderlich.
-
Bekannte Heiz- und Kühleinrichtungen, die auf den Mikroskoptisch aufzusetzen
sind, vergrößern den Abstand Kondensorfrontlinse-Objektebene so stark, daß die Schnittweite
eines Kondensors nicht ausreicht, um die exakte Einstellung eines gewöhnlichen Phasenkontrastkondensors
und eine einwandfreie Dunkelfeldbeleuchtung mit einem Kardioidkondensor zu erzielen.
-
In einem ebenfalls bekannten Heiz- und Kühltisch, der an Stelle des
normalen Mikroskoptisches auf die Tischhalterung aufgesetzt wird, sind eine Glasschlange
und Heizspirale übereinander angeordnet. Dadurch ist eine schnelle Wärmeleitung
zur Heiztischdeckplatte nicht gewährleistet, die Tischhöhe wird vergrößert und das
Wandern eines eingestellten Objektpunktes auf dem Präparatehalte im Sehfeld der
Mikroskopokulare um mehrere tausendstel Millimeter in einer Richtung ist nicht ausgeschlossen,
so daß beispielsweise mikrokinematographische Zeitrafferaufnahmen unscharf werden.
Weiterhin erfolgt eine Abkühlung des Präparatehalters durch die umgebende Raumtemperatur.
Ferner ist ein Konstanthalten der Temperatur auf dem Präparatehalter bei Verwendung
der Immersionsobjektive und bei Auftragen von Immersionsflüssigkeit zwischen Objektträger
und Kondensorfrontlinse unmöglich, da eine schnelle Wärmeableitung an die stets
kälteren Mikroskopteile erfolgt, wie unter anderem Messungen mit Thermoelementen
ergaben.
-
Eine andere Art der Beheizung mikroskopischer Präparatehalter erfolgt
mittels einer elektrisch leitenden, transparenten Schicht. Eine solche Beheizung
ist für Reihenuntersuchungen, bei denen z. B. 50 Objektträgerkulturen keine Seltenheiten
sind, ungeeignet. Ein wesentlicher Nachteil solcher Objektträger besteht aber unter
anderem neben dem Lichtverlust, den die transparente Schicht verursacht, darin,
daß eine Abkühlung der Oberfläche der beheizbaren Objektträger durch die Umgebungstemperatur
und durch die Verwendung von Immersionsflüssigkeit nicht zu vermeiden ist.
-
Bekannt sind ferner Heizkästen für Mikroskope, die jedoch für die
Benutzung der in der mikroskopischen Technik üblichen Hilfseinrichtungen und Nebenapparate,
wie Noniuseinteilung am Kreuztisch, Durchströmungseinrichtungen, Mikromanipulator,
Lumineszenzeinrichtung usw., nicht geeignet sind bzw. bei deren Gebrauch keine ausreichend
konstante Temperatur erzielt wird.
-
Die wichtigsten Mängel aller bekannten Konstruktionen von Heiz- und
Kühltischen und beheizbaren Objektträgern lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Beobachtungen mikroskopischer Objekte mit der Phasenoptik, dem Kardioid- sowie Hellfeldkondensor
bei einer konstanten Temperatur in dem Bereich der Objektebene, der von den Mikroskopobjektiven
erfaßt wird, ist nicht möglich. Die Temperaturschwankungen und die Abkühlung des
Präparatehalters in der Objektebene sind bei Verwendung von Immersionsflüssigkeiten
besonders stark. Die beheizbaren Objektträger und Heizkästen sind für die Kühlung
der Präparatehalter ungeeignet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen
und eine universell verwendbare Heiz- und Kühleinrichtung für mikroskopische Präparatehalter
zu schaffen, die es gestattet, eine bestimmte willkürlich zu wählende Temperatur
unabhängig
von der umgebenden Raumtemperatur für lange Zeit mit
ausreichender Genauigkeit in der vom Mikroskopobjektiv erfaßten Objektebene
auf dem Präparatehalter konstant zu halten, ohne Einschränkung der Verwendbarkeit
bekannter Mikroskoptypen, optischer Systeme, Nebenapparate, Zusatzgeräte, Hilfs-
und Beleuchtungseinrichtungen, wobei die Temperaturschwankung in der Objektebene
auch bei Verwendung von Immersionsflüssigkeiten nicht mehr als ± 0,2° C betragen
soll.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung zum Heizen
und Kühlen mikroskopischer Präparatehalter auf einem Mikroskoptisch, wobei unter
Verwendung von Immersionsflüssigkeiten die Oberfläche des Präparatehalters mit dem
Mikroskopobjektiv und/oder die Unterseite des Präparatehalters mit dem Kondensor
verbunden ist, dadurch gelöst, daß auf das Mikroskopobjektiv eine Objektivkammer
aufzustecken ist, die elektrisch heizbar bzw. mit gasförmigen oder flüssigen Stoffen
heiz- und kühlbar ist, während im Mikroskoptisch eine Heiz- und eine Kühlschlange
nebeneinander in einer Metallscheibe angeordnet sind. Die obere Fläche der Schlangen
liegt satt an der Deckplatte an. Die Objektivkammer kann mit Dichtungsflächen versehen
sein, die auf einer Seite parallel oder schräg zur Richtung der optischen Achse
des Mikroskopes mit Öffnungen zum Gasaustritt versehen sind.
-
Zur Temperaturregulierung und -konstanthaltung dienen beispielsweise
ein über ein Relais geschaltetes Kontaktthermometer oder ein Bimetallelement, die
im oder am Heiztisch sowie in der Objektivkammer am Objektiv angeordnet sind. Zur
Dauerheizung des Tisches ist zweckmäßigerweise eine parallel zum Relais geschaltete
technische Widerstandsdekade vorgesehen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 a die Draufsicht auf den Heiz- und Kühltisch teilweise
im Schnitt nach Fig. l b,
Fig.1 b den Heiz- und Kühltisch im Schnitt nach
Fig. 1 a, Fig.2 die Objektivkammer.
-
Der Heiz- und Kühltisch (im folgenden Text nur Tisch genannt) gemäß
Fig. l a, 1 b ist beispielsweise rund, besitzt eine zentrale Öffnung 8 und
setzt sich aus der planen Deckplatte 1, einer Zwischenplatte 3 und einer Grundplatte
2 zusammen. In. der Zwischenplatte 3 sind eine isolierte Heizspirale 4 und daneben
eine Rohrschlange 6 angeordnet, deren Anchlußöffnungen 7 zweckmäßigerweise gegenüber
der elektrischen Zuleitung 5 liegen. Die Zwischenplatte 3 liegt mit ihrer oberen
Fläche satt, also ohne Luftpolster, an der Deckplatte 1 an, so daß eine schnelle
Wärmeleitung an die Deckplatte erfolgt. Die Platten bestehen aus einem gut wärmeleitenden
Material.
-
Der Tisch kann auch als einteilige Platte ausgeführt sein. Die Paß-
und Anschlußmaße zum Einsetzen des Tisches in die Tischhalterung sind den jeweiligen
Mikroskoptypen angepaßt, so daß sich ihre Beschreibung erübrigt. Der erforderliche
Arbeitsabstand zur Objektebene ist mit allen Kondensortypen erreichbar, ohne die
Beweglichkeit des Präparatehalters oder die Verwendung optischer Systeme, Nebenapparate
usw. einzuschränken.
-
Gemäß Fig. 2 ist die Objektivkammer 9 auf das jeweilig benutzte Objektiv
aufschiebbar. Zwischen der Wand der Objektivkammer und dem Objektiv befindet sich
ein hohlzylinderartiger Raum. Für die Zufuhr des Heiz- oder Kühlmediums ist an der
Kammerwand ein konisches Ansatzstück 12 angebracht. Die Objektivkammer 9 weist Verschlußringe
10 auf, die an einer Seite Öffnungen 11 zum Gasaustritt besitzen. Für die Verschlußringe
10 sind Gummimembranen besonders geeignet, da die Objektivkammer 9 dann auch für
Objektive mit verschiedenem Durchmesser benutzbar ist. Bei elektrischer Beheizung
ist in der Objektivkammer 9 eine Heizspirale angeordnet. Für die Verwendung flüssiger
Kühlmittel befindet sich in der Objektivkammer 9 eine Kühlschlange.
-
Zur Erzeugung der Warmluft werden an sich bekannte Vorrichtungen verwendet.
-
Die Wirkungsweise der Heiz- und Kühleinrichtung ist folgende: Der
Präparatehalter wird gleichzeitig sowohl von seiner Auflagefläche als auch von seiner
dem Mikroskopobjektiv zugekehrten Seite her geheizt oder gekühlt. An seinen beiden
Auflageenden ist in besonderen Fällen ein feiner Ölfilm aufgetragen, so daß ein
besserer Kontakt zur Deckplatte des Tisches besteht.
-
Zur Konstanthaltung der Temperatur auf der Deckplatte dient em über
ein Relais geschaltetes Kontaktthermometer, das mit seiner Quecksilberfüllung waagerecht
auf der Deckplatte aufliegt. Das Kontaktthermometer kann auch in die Seitenwand
des Tisches direkt unter der Deckplatte eingesetzt werden. An Stelle eines Kontaktthermometers
eignet sich zur Steuerung der Heizung auch ein Bimetallelement oder ähnliches, das
sich auf dem Tisch oder direkt unter der Deckplatte befindet. In besonderen Fällen
kann mit Hilfe einer parallel zum Relais geschalteten technischen Widerstandsdekade
ständig ein geringer Dauerheizstrom bei ausgeschaltetem Relais fließen, und der
Tisch kühlt sich nur sehr langsam ab. Die Temperatur auf dem Tisch und auf dem Präparatehalter
schwankt maximal nur um ± 0,2° C.
-
Zum Kühlen des Tisches werden gekühlte oder kälteerzeugende flüssige
oder gasförmige Stoffe benutzt, die durch die eingebaute Kühlschlange strömen. Die
Temperatur des Tisches stellt sich dabei auf die Eigentemperatur des Kühlmittels
ein. Ein schneller Temperaturausgleich zwischen Kühlschlange und Heiztisch ist durch
die enge Verbindung zwischen dem Oberteil des Tisches und der Kühlschlange gewährleistet.
Die Höhe des Heiz- und Kühltisches ist durch die eingebauten Teile nicht verändert.
-
Die Erwärmung des Mikroskopobjektives und der Oberfläche des Präparatehalters
erfolgt mit einer in der Objektivkammer angebrachten elektrischen Heizspirale oder
mittels erwärmter Luft, die von dem Warmlufterzeuger durch ein Verbindungsstück
zur Objektivkammer geleitet wird. Beim Gebrauch der Immersionsobjekte wird die Kammer
so auf diese Objektive geschoben, daß sich die Löcher oben befinden. Sind die Löcher
seitlich angebracht, dann kann auch beim Gebrauch der Immersionsobjektive ein Warmluftstrom
auf den Präparatehalter treffen, ohne daß die Immersionsflüssigkeit durch den Luftstrom
bewegt wird. Bei Gebrauch der Trockenobjektive wird die Kammer mit ihren Öffnungen
nach unten auf das Objektiv geschoben, so daß der Luftstrom den Präparatehalter
trifft.
-
Die Heizung kann ebenfalls mit einem am Objektiv befestigten Kontaktthermometer
oder Bimetallstreifen
gesteuert werden. Der Erwärmung der Objektive
sind durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Linsenkittes Grenzen gesetzt.
Die Temperatur am Objektiv und auf dem Präparatehalter bleibt um ± 0,2° C konstant.
-
Zum Kühlen des Objektives dienen gasförmige und flüssige Kühlmittel.
Während bei gasförmigen Kühlmitteln die beschriebene Anordnung der Objektivkammer
beibehalten wird, muß bei Verwendung von flüssigen Kühlmitteln die Kammer mit einer
Kühlschlange versehen sein, durch die das Kühlmittel strömt. Kommt es bei Verwendung
flüssiger Kühlmittel auf eine große Temperaturkonstanz an, ist die Beobachtung nur
mit Immersionsobjektiven vorzunehmen, um eine Erwärmung der Oberfläche des auch
vom Tisch gekühlten Präparatehalters zu vermeiden.
-
Mit der beschriebenen Heiz- und Kühleinrichtung können alle mikroskopischen
Untersuchungsmethoden, wie z. B. der Gebrauch spezieller Kondensortypen, und alle
Beobachtungen von Objekten auf dem Präparatehalter, beispielsweise Deckglas, Objektträger,
Durchströmungseinrichtungen, Kulturflaschen usw., bei konstanten Temperaturen angewandt
werden, wobei alle optischen Systeme, Nebenapparate usw. ohne Einschränkung wie
beim Gebrauch eines normalen Mikroskops zu benutzen sind, und zwar innerhalb eines
großen, nach erfolgter Einstellung weitestgehend konstant gehaltenen Temperaturbereiches.
Die Temperatur auf dem Präparatehalter schwankt unabhängig von der Raumtemperatur
auch bei Verwendung von Immersionsflüssigkeit um weniger als ± 0,2'° C. Eine Verschiebung
eines einmal fixierten Objektpunktes auf dem Präparatehalter im mikroskopischen
Sehfeld während der Temperaturschwankungen ist auch bei stärkster mikroskopischer
Vergrößerung nicht zu registrieren.
-
Eine Isolierung der Tischhalterung des Mikroskops gegen das Stativ
ist unnötig.