Устройство для микроскопических исследований объектов Советский патент 1989 года по МПК F25D3/10 G02B21/28 

СО 00 00

со

гв

ф(/р 1

Изобретение относится к устройствам лля криомикроскопическ1гх ис- следовашш объектов при низюгх температурах и может найти применение в биологии, медицине, сельском хозяйстве.

Цель изобретения - повышение точности исследованш путем обеспечения высоких скоростей охлаждения и обо- грепа об7:,екта D широком диапазоне температур,

Па фиг. 1 изображет1а камера предлагаемого устройства; на Лиг. 2 - предлагаемое устройство ;у1Я микроско пических исследований объектов; на фиг. 3 - график изменения температур при работе устройства.

Устройство соде)жит герметичную цилиндрическую каг-геру 1, в ког. которой коаксиально расположен герметичный кольцевой тенлообметнгик 2 с входным 3 и выходным 4 патрубк ши для хладагента, сообщающимися с полостью теплообменника 2, соединен- ного гатоками 5, проходящими через уплот)енные отверстия 6 в дншце 7, с. помощью скобы 8 и приводом 9, например электромагнитным. Входной патрубок 3 через крьш1ку Ю фланца 11 подсоеди 1яется к системе 12 1 одачи хладагента, например жидкого азота, а выходной патрубок 4 через крышку 13 фланца 14 - к системе 15 отвода хладагента. Часть дншда 7, крьппка 16 и крыши 10 л 13 (шанцев 11 и 14 выполнены из эластичного материала, например, в виде сипьс онов. Крышка 15 и дшпда 7 Ш1еют отверстия для объектива 17 микроскопа и осветительного приспособления 18. На днище 7 установлен держатель 19 предметного стекла 20 с опорной поверх- HocTiiio, распо;гожеш1ой под теплообменником 2.

YcTpoiicTBo снабжено нагрепателем 21 предметного стекла 20 и системой регулирования температуры последнего, включающей компаратор 22, после

допательно установленные задатчик 23 закона изменения Teh-mepaTypbt, сравнивающее устройство 24 и регулятор 25 мощности, а также схему И 26, блок 27 управления системой подачи и отвода хладагента и датчики 28 и 29 соответственно предметного стенла 20 и теплообменника 2, при этом вход компаратора 22 связан с датчиком 29 температуры теплообменника, один

0

5

0 5

30

35

40

45

50

55

выход компаратора 22 с задатчиком 23 зако)1а измене1Н1я температуры, а другой выход компаратора 22 - с первым входом cxeMi i И 26, второй вход которой связан с блоком 27 управления системы подачи хладагента, а выход - с приводом 9 теплообменника 2. Датчик 28 температуры предметного стекла связан с входом сравнивающего устройства 24, выход регулятора 25 мощности связан с нагревателем 21 предметного стекла 20. Нагреватель 21 выполнен в ви,це ко;п5ца и расположен на предметном стекле 20 под теплообменником 2,

Работу с устройством осугцествля- ют с,педующ1 м образом.

Устройство устанавливается на столик микрос1:опа и крепится npii помощи крепежных элементов микроскопа, при этом в днище 7 вводится осветительное приспособление 18. Входной патрубок 3 тегшообменншса 2 подсо- едгшяется к системе подвода хладагента, например жидкого азота, а выход 101 г патрубок 4 - к системе 15 отвода хладагента. 16 кожуха 1 одевается на обт ектип 17 микроскопа. На пре;т;метное стекло 20 укладывается объект, затем подводится объектив 17 микроскопа, на которьш одевается крьдика 16. Таким образом, осуществляется герметизация внутренней полости камеры.

В режиме охлаждения в начальный момент времени теплообменinw 2 не соприкасается с предмет}1ым стеклом 20. На второй вход компаратора 22 нодается опорньй С1:гнал ,, определяющий температуру Т теплообменника 2, при которой начинается процесс программного охлаждения. На первьй вход компаратора 22 поступает сигнал от датчика 29 температуры. На вход системы 12 подачи хладагента и второй вход схемы 1126 пост тгает сигнал, включaJOp ий систем, подачи хладагента и разрешаюь щй прохождение сигнала от компаратора 22 чере: схему И 26. Однако до тех пор, пока сигнал от датчика 29 температуры больше , , с выхода компаратора 22 через схему И 26 на привод 9 поступает сигнал Выключено, при этом теплообменник 2 не касается предметного стекла 20. Одновременно через систему 12 подачи хладагента постл - пает максимальное количество хлад5

агента н теплообменник 2 li с пько- да задатчикл 23 закона изменения температуры на второй вход устройства 24 сравнения поступает сигнал, эквивалеятнь.яЧ начально температуре Тр объекта (напр1Р-1ер, ), л на первьш его вход сигнал от датчика 28 температ фы. Сигнал рассогласования с вьгхода сравнивающего устройства 24 на регулятор 25 мощности, обеспе гивающий подачу необходимого количества энерт Ш для нагревателя 21 и стабилизиру лчи температуру столика на -ровне Т. Происходит охлажде1. ие теплообменника 2 до температурм Т но закону, показанному 1 на фиг. 3. Температура Т и эквивчлеитный ей сигнал U(j определяются мaкc гIaльiIoй скоростью охлаждения в заданном диапазоне тег перат ф (чем больше скорость, тем нгеке Т,). Пги достижении теплообменником 2 температуры Т сигнг1л датчика 29 температу1-)ы становится равным I ori срабатывает KONmapaTop 22, включая задат гик 23 закона изменения температуры и чере схему И 26 пр1шоц 9, прижимающий теплообменник 5 к предметному стеклу 20, обеспечивая интенс11вньп1 отто тепла от него. Однако сигнал рассогласования, определяемглй разностью между сигналами с задатчика 23 закона изменения тe fflepaтypы и датчика 28 температуры, поступает на ре- гу:тято 5 25 мощности, обеспеч1гоаю111ий подачу энергии для агревателя 21, а следовательно, и приток тепла таким образом, что температура предметного стекла 20 с объектом изменяется по заданном закону, при это подача хладагента не прекращается.

Линией 3 (фиг, 3) показан линей- закон изменения температуры предметного стекла 20 за время от t 1 до t в диапазоне те пературы от Тр до Т с установкой начальной температуры Т теплообменника 2, а линией 2 - линейный закон изменения темпсрат т ы с максимально возможной скоростью охлаждения без предвари- те:;ьного охлаждения теплообменника 2 в том же диапазоне температур. Скорость охлаждения предметного стекла 20 в первом случае гораздо выше, чем во втором (фиг. 3).

В режиме программного отогрева со второго входа схемы И26 и систе-

ТН/(9

Мы 12 подачи хладаг ентл снимается сигнал разре1 1ения. Подача хладагента в теплообменник 2 прекраг1ается и одновременно он отходит от предметfj

ного стекла 20. В остальном устройство работает аналоп-гчпо режиму охлаждения с той разниц, что теперь задатчик 23 закона изменения темпе10 ратуры формирует программу отогрева, и сравнивающее устройство 24, регу лятор мощности 24 и нагреватель 25 обеспечива)т слежение за ним.

Предлагаемое устройство для мик15 роскопических исследованшЧ объектов позволяет значительно увеличить скорости охлаждения и отогрева объектов в широком диапазоне TeMnepiiT Ti,

20 Формула изобретения

Устройство для тикроскопических исследованю объектов, содержащее герметичную камеру с отверстиями в

25 крьшке и днище для объектива микроскопа и осветительного приспособления, коаксиально установленньп в камере кольцевой полый теплообменник, сообщенньй с системой подачи и

30 отвода хладагента, и гтредметное стекло из материала с высоким коэф(шци- ентом теплопровод 1ости, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения точгости исследований пу- тем обеспечения высоких скоростей охлаждения и отогрева объекта в широком диапазоне температур, устройство снабжено приводом, связанным с теплообменником для перемещения

Q последнего в вертикально плоскости, установленн1,м в камере держателем предметного стекла с опорной поверхностью, расположенной над теплообменником, нагревателем предметного

g стекла и системой регулирования температурь последнего, включающий компарггтор, последовательно уста- новлен} ые задатчик закона изменения температур, сравнивающее устройство и регулятор мощности,- а также схему И, блок управ: ения системой подачи и отвода хладагента и датчики температуры предметного стекла и теплообменника, при этом один вход компаратора связан с датчиком температуры теплообменника, один выход - с задатчиком закона изме 1ения TeNt- пературы, а другой - с первым входом схемы И, второй вход гкоторой связан

с блоком управления системы подачи хладагента, а выход - с приводом теплообменника, при этом датчик температуры предметного стекла связан с входом сравнивающего устроила

ства, а выход регулятора мощности - с нагревателем, причем последний выполнен в виде кольца и расположен на предметном стекле над теплообменником.

0кР2

Изобретение относится к устройствам для микроскопических исследований объектов при низких температурах и может найти применение в биологии, медицине, сельском хозяйстве. Целью изобретения является повышение точности исследований путем обеспечения высоких скоростей охлаждения и обогрева объекта в широком диапазоне температур. Объект укладывают на предметное стекло 20 и полость камеры 1 герметизируется. Пропускают хладагент через полость теплообменника 2. Система регулирования температуры предметного стекла 20 обеспечивает изменение расхода хладагента, проходящего через полость теплообменника 2, перемещение теплообменника относительно предметного стекла 20, а также включение или отключение нагревательного элемента 21, выполненного в виде кольца и расположенного на предметном стекле под теплообменником 2. 3 ил.

в

-50 Ti -WO

Г -160

Гз -7Л -

3