DE1130615B - Heating and cooling device for microscopic preparation holders - Google Patents
Heating and cooling device for microscopic preparation holdersInfo
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Description
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.Heating and cooling device for microscopic specimen holders The invention relates to a heating and cooling device for microscopic specimen holders, such as Slides, coverslips, flow-through vessels and culture flasks, among others, on one Microscope, with the use of immersion liquids, the surface of the Specimen holder with the microscope objective and / or the underside of the specimen holder connected to the condenser. This device heats or cools microscope stages and / or microscope objectives and enables the observation of microscopic objects at constant temperatures in the object plane above the table opening.
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.For biological studies, temperatures are usually constant around 37 ° C, with a temperature fluctuation of the preparation holder in general should not be more than ± 0.3 ° C. For cooling and subcooling microscopic Objects also require constant temperatures.
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.Known heating and cooling devices that can be placed on the microscope stage increase the distance between the condenser front lens and the object plane so much that the back focus of a condenser is not sufficient for the exact setting of an ordinary phase contrast condenser and to achieve perfect dark field lighting with a cardioid condenser.
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.In a well-known heating and cooling table that replaces the normal microscope stage is placed on the stage holder, are a glass snake and heating coil arranged one above the other. This ensures rapid heat conduction to the heated table top is not guaranteed, the table height is increased and that Wandering of a set object point on the specimen holder in the field of view of Microscope eyepieces by several thousandths of a millimeter in one direction is not excluded, so that, for example, micro-cinematographic time-lapse recordings are blurred. Furthermore, the specimen holder is cooled down by the ambient room temperature. Furthermore, the temperature on the preparation holder must be kept constant during use the immersion objectives and when applying immersion liquid between slides and condenser front lens impossible, since a fast heat dissipation to the always colder microscope parts, such as measurements with thermocouples, among other things revealed.
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.Microscopic specimen holders are heated in a different way by means of an electrically conductive, transparent layer. Such heating is for mass examinations in which z. B. 50 slide cultures are not uncommon are unsuitable. However, there is a major disadvantage of such microscope slides in addition to the loss of light caused by the transparent layer, that a cooling of the surface of the heated slide by the ambient temperature and cannot be avoided through the use of immersion liquid.
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.Also known are heating boxes for microscopes, but for the Use of the auxiliary equipment and ancillary equipment customary in microscopic technology, such as vernier graduation on the cross table, flow devices, micromanipulator, Luminescent device, etc., are not suitable or insufficient when used constant temperature is achieved.
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.The main shortcomings of all known constructions of heating and Cooling tables and heated slides can be summarized as follows: Observations of microscopic objects with phase optics, cardioid and bright field condensers at a constant temperature in the area of the object plane that is exposed to the microscope objectives is not possible. The temperature fluctuations and the cooling of the Specimen holder in the object plane are when using immersion liquids especially strong. The heated slides and heating boxes are for cooling the specimen holder is unsuitable.
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.The invention is based on the object of eliminating these shortcomings and of creating a universally usable heating and cooling device for microscopic specimen holders, which allows a certain arbitrary temperature to be selected independently of the ambient room temperature for a long time with sufficient accuracy in the range of the micr To keep the object plane recorded by the microscope objective constant on the specimen holder, without restricting the usability of known microscope types, optical systems, auxiliary devices, auxiliary devices, and lighting devices, whereby the temperature fluctuations in the object plane do not exceed ± 0.2 ° C, even when immersion liquids are used target.
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.According to the invention, the object is achieved with a device for heating and cooling microscopic specimen holders on a microscope stage, with under Using immersion liquids, the surface of the specimen holder with the Microscope objective and / or the underside of the specimen holder with the condenser is connected, solved in that an objective chamber on the microscope objective is to be attached, which can be heated electrically or with gaseous or liquid substances Can be heated and cooled, while the microscope stage has a heating and a cooling coil are arranged side by side in a metal disc. The upper surface of the snakes lies snugly against the cover plate. The lens chamber can be provided with sealing surfaces be that on one side parallel or oblique to the direction of the optical axis of the microscope are provided with openings for gas outlet.
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.For temperature regulation and maintenance, for example a contact thermometer switched via a relay or a bimetal element that are arranged in or on the heating table and in the lens chamber on the lens. To the Continuous heating of the table is expediently connected in parallel to the relay technical resistance decade provided.
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.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. It shows Fig. 1a the plan view of the heating and cooling table partially in section according to Fig. 1b, Fig.1b the heating and cooling table in section according to Fig. 1a, Fig.2 the lens chamber.
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.The heating and cooling table (hereinafter referred to as text only table) shown in Fig. L a, 1 b, for example circular, has a central opening 8 and comprises the flat cover plate 1, an intermediate plate 3 and a base plate 2 together. In. the intermediate plate 3 is an insulated heating coil 4 and next to it a coil 6, the connection openings 7 of which are expediently opposite the electrical supply line 5. The upper surface of the intermediate plate 3 lies snugly against the cover plate 1, that is to say without an air cushion, so that rapid heat conduction to the cover plate takes place. The plates are made of a material that conducts heat well.
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.The table can also be designed as a one-piece plate. The passport and connection dimensions for inserting the table into the table holder are the respective Microscope types adapted so that their description is superfluous. The required Working distance to the object plane can be achieved with all types of condenser, without the Mobility of the specimen holder or the use of optical systems, auxiliary equipment etc. to restrict.
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.According to Fig. 2, the lens chamber 9 is on the lens used in each case postponable. Between the wall of the lens chamber and the lens is located a hollow cylinder-like space. For the supply of the heating or cooling medium is at the Chamber wall a conical extension piece 12 attached. The lens chamber 9 has locking rings 10, which have openings 11 on one side for gas outlet. For the locking rings 10 rubber membranes are particularly suitable, since the lens chamber 9 then also for Lenses with different diameters can be used. With electrical heating a heating coil is arranged in the lens chamber 9. For using liquid Coolant is located in the lens chamber 9, a cooling coil.
Zur Erzeugung der Warmluft werden an sich bekannte Vorrichtungen verwendet.Devices known per se are used to generate the warm air.
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.The mode of operation of the heating and cooling device is as follows: The The preparation holder is at the same time both from its support surface and from his The side facing the microscope objective is heated or cooled. Both of his In special cases, a fine oil film is applied to the ends of the support, so that a there is better contact with the top of the table.
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.To keep the temperature constant on the cover plate, em is used a relay-switched contact thermometer, which is horizontal with its mercury filling rests on the cover plate. The contact thermometer can also be installed in the side wall of the table can be used directly under the cover plate. Instead of a contact thermometer a bimetallic element or the like is also suitable for controlling the heating is on the table or directly under the cover plate. In special cases can be done with the help of a technical decade resistor connected in parallel to the relay constantly a low continuous heating current flow when the relay is switched off, and the The table cools down very slowly. The temperature on the table and on the specimen holder only fluctuates by a maximum of ± 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.Chilled or cold-generating liquids are used to cool the table or gaseous substances that flow through the built-in cooling coil are used. the The temperature of the table is set to the own temperature of the coolant a. A quick temperature equalization between cooling coil and heating table is through ensures the close connection between the top of the table and the cooling coil. The built-in parts do not change the height of the heating and cooling table.
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.The heating of the microscope objective and the surface of the specimen holder takes place with an electric heating coil or installed in the lens chamber by means of heated air coming from the warm air heater through a connector is directed to the lens chamber. When using the immersion objects, the chamber pushed onto these lenses so that the holes are on top. Are the holes Mounted on the side, a stream of warm air can then also be used when using the immersion objectives hit the specimen holder without the immersion liquid flowing through the air stream is moved. When using the dry objectives, the chamber with its openings pushed down onto the lens so that the airflow hits the specimen holder meets.
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.The heater can also be operated with a contact thermometer attached to the lens or bimetal strips being controlled. The heating of the lenses are limited by the physico-chemical properties of the lentil cement. The temperature on the objective and on the specimen holder remains constant by ± 0.2 ° C.
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.Gaseous and liquid coolants are used to cool the lens. While with gaseous coolants the described arrangement of the lens chamber is maintained, the chamber with a liquid coolant must be used Be provided cooling coil through which the coolant flows. It comes with use liquid coolant to a large temperature constancy, the observation is only with immersion objectives to make a heating of the surface of the also to avoid the specimen holder cooled from the table.
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.With the heating and cooling device described, all microscopic Investigation methods, such as B. the use of special types of condensers, and all Observations of objects on the specimen holder, e.g. cover slip, microscope slide, Flow devices, culture bottles, etc., applied at constant temperatures be, with all optical systems, auxiliaries, etc. without restriction such as are to be used when using a normal microscope, within one large temperature range kept largely constant after setting. The temperature on the specimen holder fluctuates independently of the room temperature even when using immersion liquid by less than ± 0.2 ° C. A shift a once fixed object point on the specimen holder in the microscopic Field of view during temperature fluctuations is even at the strongest microscopic Not registering magnification.
Eine Isolierung der Tischhalterung des Mikroskops gegen das Stativ ist unnötig.An isolation of the table mount of the microscope from the stand is unnecessary.
Claims (4)
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