Ультрамикротом Советский патент 1982 года по МПК G01N1/06 

(54) УЛЬТРАМИКРОТОМ

1

Изобретение относится к ультрамикротомам и может быть использовано в приборостроительной промь1шленности и в отрасли медицинского оборудования.

Известен ультрамикротом, позволяющий получать срезы толщиной от 50 до 1000 А. Для подачи объекта на нож используется термическое расширение металлического стержня, а зазор между объектом и ножом создается за счет прогиба основания или круговых движений объекта. Изменение величины подачи (толщины срезов) осуществляется за счет изменения количества подводимого тепла 1.

Однако больщая. инерционность тепловой подачи не позволяет градуировать величину подач непосредственно в единицах длины и требует сложных специальных механизмов, исключающих задевание объекта на нож во время обратного движения объекта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультрамикротом, состоящий из неподвижной станины, суппорта с ножом, металлического стержня с пьезострикционным устройством подачи, концевых выключателей схемы управления

ультрамикротомом, источника питания, устройства, ступенчато нарастающего напряжения, светочувствительного элемента и осветителя.

В известном ультрамикротоме для подачи объекта на нож (во время среза) и создания зазора между объектом и ножом (при обратном ходе коромысла) используется безынерционная обратная пьезострикция (деформация под действием приложенного электрического напряжения) пьезоэлектри10ческих пластин, которая устраняет недостатки инерционной тепловой подачи.- При производстве срезов на пьезоэлектрические пластинки, вмонтированные в разрез коромысла, подается электрическое напряжение, снимаемое с делителя напряжения. При каждом последующем срезе напряжение на пьезобатарее увеличивается на заданную величину (ступень) ди, которая определяется величиной сопротивлений, составляющих делитель (как правило одинаковых по ве20

личине), и током делителя. Изменяя ток, протекающий через делитель, изменением сопротивления, .включенного последовательно с делителем, можно менять величину ступеньки напряжения AU и таким образом менять толщину срезов. Для создания зазора между ножом и объектом при обратном ходе коромысла с пьезопластин снимается электрическое напряжение 2. Однако выпускаемый промышленностью ультрамикротом УМТП-3 обладает следующим основным недостатком, который обусловлен используемым принципом работы устройства получения ступенчатого напряжения. При изменении толщины среза (напряжения ступени ди), после производства нескольких срезов, величина изменения суммируется или вычитается из величины первого среза, т. е. толщина первого среза после изменения толщины среза с величины а на в, если до этого изменения сделано п срезов, равна: в 0-f (в-а) п. Так, например, если до изменения толщины среза было сделано 30 срезов толщиной по 300 А°, а дальще необходимо делать срезы толщиной 350 А°, то первый после изменения срез в 350+(350-300)730 1850А°, вместо заданных 350 А° Если производится регулирование в сторону снижения толщины, наоборот образуется большой зазор и несколько движений ультрамикротом сделает без срезов. Это создает больщие неудобства при эксплуатации ультрамикротомов и особенно при выборе режимов резания. Цель изобретения - возможность получения плавного изменения толщины срезов в процессе производства. Указанная цель достигается тем, что в ультрамикротоме, состоящем из неподвижной станины, суппорта с ножом, металлического стержня с пьезострикционным устройством .подачи, концевых выключателей, схемы управления ультрамикротомом, источника питания, устройства ступенчато нарастающего напряжения,светочувствительного элемента и осветителя, причем устройство формирования ступенчато нарастающего напряжения выполнено в виде усилителя постоянного тока, выход которого подключен к пьезострикционному устройству подачи, а выход соединен с формирователем ступени, выполненным в виде многоборотного потенциометра, кинематически связанного с электродвигателем и фазоимпульсным преобразователем, а схема управления электродвигателем функционально соединена с схемой управления ультрамикротомом и нуль-органом, соединенньш с фазоJ тимпульсным преобразователем через задатчик угла поворота формирователя ступени. Кроме того, задатчик угла поворота выполнен в виде однозвенной резистивно-емкостной интегрирующей цепи с регулируемой постоянной интегрирования. Причем фазоимпульсный преобразователь угла поворота выполнен в виде перфорированного диска, кинематически связанного с формирователем ступени и электродвигателем, при этом светочувствительный элемент установлен соосно с осветителем и отверстиями перфорированного диска и соединен с входом формирователя импульсов. На чертеже изображена функциональная схема ультрамикротома. Ультрамикротом имеет неподвижную станину 1, суппорт 2 с ножом, металлический стержень (коромысло) 3 с пьезострикционными устройствами 4 и 5, выполненными в виде набора пьезокерамических дисков, соединенных параллельно электрически и последовательно механически, концевые выключатели 6 нижнего и верхнего положений, источник 7 питания, схему 8 управления, устройство ступенчато нарастающего напряжения А, состоящее из усилителя 9 постоянного тока, нагруженного на пьезоустройство 5, формирователя напряжения ступеней 10, представляющего собой многооборотный потенциометр, электродвигателя 11, кинематически соединенного с формирователем 10 ступеней и схемой 12 управления электродвигателем, функционально связанной с схемой 8 управления ультрамикротомом, нуль-органа 13, представляющего собой операционный усилитель, сравнивающий опорное напряжение и напряжение, полученное в результате интегрирования импульсов, поступающих через задатчик 14 угла поворота с формирователя 15 импульсов, задатчик 14 угла поворота, представляющий собой однозвенную интегрирующую цепь с регулируемой постоянной интегрирования, фазоимпульсного преобразователя 5 угла поворота, состоящего из формирователя 15 импульсов, представляющего собой ждущий мультивибратор, на вход которого включен светочувствительный элемент 16, преобразующий световые импульсы, попадающие от осветителя 17 через отверстия вращающегося перфорированного диска 18, кинематически связанного с электродвигателем 11 и формирователем 10 ступеней и имеющего отверстия, выполненные с постоянным щагом. Ультрамикротом работает следующим образом. В нижнем положении коромысла 3 схемой 8 управления снимается напряжение источника 7 питания с пьезоустройством 4 и при движении коромысла с объектом вверх между объектом и ножом создается зазор. ,- о Одновременно схемой 8 управления подаетPaPMrUanUQDV ШЛИОТЛЛЛ о. .г.-г.пглгил тж.™ ся сигнал на включение электродвигателя 11, кинематически связанного с формирователем ступеней 10 и перфорированным диском 18. При пересечении диском 18 светового потока осветителя 17 светочувствительный элемент 16 подает сигнал в формирователь 15 импульсов, формирующий импульсы строго определенной амплитуды и длительности, которые поступают в задатчик 14 вала электродвигателя. Проинтегрированный в задатчике 14 сигнал в нуль-оргаие 13 сравнивается с опорным напряжением и при достижении заданного уровня нуль-орган через схему управления 12 дает команду на отключение электродвигателя 11. Величина ступени напряжения определяется углом поворота формирователя 10 ступеней, дающего сигнал на вход усилителя 9 постоянного тока. Изменяя -постоянную интегрирования задатчика угла поворота можно установить любую из предусмотренных схемой величину ступени напряжения без изменения толщины первого среза после регулирования. Ультрамикротом с пьезоподачей обладает рядом преимуществ перед тепловой подачей как по параметрам, так и по технологичности изготовления, однако невозможность плавного изменения толщины срезов в процессе их производства значительно снижает эффективность пьезоподачи. Использование предложенного устройства подачи исключает недостатки, присущие ультрамикротомам. Формула изобретения 1. Ультрамикротом, содержащий неподвижную станину, суппорт с ножом, металлический стержень с пьезострикционным устройством подачи, концевые выключатели, схему управления ультрамикротомом, источник питания, устройство ступенчато нарастающего напряжения, светочувствительный элемент и осветитель, отличающийся тем, что, с целью возможности получения плавного изменения толщины срезов в процессе их производства, устройство ступенчато нарастающего напряжения выполнено в виде усилителя постоянного тока, выход которого подключен. к пьезострикционному устройству подачи, вход соединен с формирователем ступени снабженным задатчиком угла поворота и выполненным в виде многооборотного потенциометра, кинематически .связанного с электродвигателем и фазоимпульсным преобразователем, а ультромикротом снабжен схемой управления электродвигателем, функционально соединенной с схемой управления ультрамикротомом, нуль-органом, и-соединенным с ним через задатчик угла поворота формирователя ступени фазоимпульсным преобразователем имлульсов. 2.Ультрамикротом по п. 1, отличающийся тем, что задатчик угла поворота выполнен в виде однозвенной резистивно-емкостной интегрирующей цепи с регулируемой постоянной интёгрирования. 3.Ультрамикротом по п. I, отличающийся тем, что фазоимпульсный преобразователь угла поворота выполнен в виде перфорированного диска, кинематически связанного с формирователем ступени и электродвигателем, а светочувствительный элемент установлен соосно с осветителем и отверстиями перфорированного диска и соединен с входом формирователя импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3007806, кл. 106-50, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 148549, кл. G 01 N 1/06, 1969.