Ультрамикротом

 

ОГ1ИСАНИ Е

ИЗОЬГЕт ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l9243I

Союз Соввтскив

Социалистическими

Реслувлик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл, 42h, 16/01

Заявлено 19.1.1963 (№ 814394j26-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 06.11.1967, Ьюллстень № 5

МПК 6 02d

УДК 535.825.23 (088.8) Комитет оо делам иаоаретекий и открытий ори Совете ввииистрав

СССР

Дата опубликования описания 7.IV 1967

Лвтор изобретения

Иностранец Герхард Май (Германская Демократическая Республика) Заявитель

УЛ ЬТРАМИ КРОТОМ

Известны ультрамикротомы с оптическим устройством для наблюдения и механической подачей на нож объекта, закрепленного в об ьектодержателе, приводимом в движение, например, рычажной передачей. Общеизвестно также применение кривошипного вала для перемещения объектодержателя.

В предлагаемом ультрамикротоме объектодер>катель укреплен при помощи подшипника или универсального шарнира на пружинящей детали, сопряженной с другой пружинящей деталью меньшей жесткости при помощи укрепленного на последнем подающего шпинделя, движение на который передается от кривошипного вала, перемещающего собственно объектодержатель. Пружинящие детали могут быть выполнены в виде односторонне или двухсторонне закрепленных несущих элементов. Соответственно подающий шпиндель укрепляется или на свободном конце пружинящей детали меньшей жесткости, или в ee середине. Такая конструкция ультрамикротома позволяет перемещать объект на величину порядка сотен ангстрем.

На фиг. 1 изобра>кен описываемый прибор в двух проекциях; на фиг. 2 — схемы возможного выполнения пружинящих деталей; на фиг. 3 и 4 — приводной механизм подающего шпинделя в различных положениях; на фиг.

5 — устройство, регулирующее ширину среза; на фнг. 6 — устройство прекращения подающего движения; на фиг. 7 — оптическое устройсгво для установки ножа; на фпг. 8— схема установки ножа.

Пружинящие детали 1 и 2 из металла нлн другого пружинящего материала крепятся на раме 8. Они отжимаются друг от друга шпинделем 4, например прецизионным. На детали 1 расположен подшипник б, например универсальный шарнир, для поворотного объектодержателя б. В него спереди с помощью зажнмного патрона 7 вставляется проба 8, подвергающаяся срезу. На раме 8 закреплены пластины 9 и 10, в которых располагается

1 кривошипный вал 11, несущий на одном конце приводное колесо 12 с ручкой 18, а на другом — эксцентрик 14. Цапфы крнвошипного

Вала слу?кат подшипником для шатуна 1э, который связан опорными штифтами 1б с дер20 >кателем б. При вращении приводного колеса

12 предметный держатель получает с помощью шатуна 15 колебательное движение.

Приводное колесо вращается от руки ручкой

18 или от мотора в случае его выполнения в

25 виде ременного шкива.

Шпиндель 4 установлен безлюфтно в гайке

17, закрепленной на детали 2. Один конец шпинделя находится в динамической связи с пружинящей деталью 1, а на свободном конЗО це его располо>кено храповое колесо 18 и ци192431 линдрическая шестерня 19. Храповое колесо

18 вращается от собачки 20, связанной с кареткой 21. Передача движения от приводного колеса 12 осуществляется с помощью эксцентрика 14, находящегося на конце кривошипного вала П, ползунов 22 и двуплечего рычага 28. Величина подачи зависит от числа зубьев храпового колеса 18, взаимодействующих с собачкой при каждой подаче каретки вперед.

При шаге нарезки винта шпинделя 4, например, 0,5 л л и при 500 зубьях храпового колеса 18 расстояние отжима пружинящих деталей составляет при взаимодействии одного зуба 1 мк.

Прогиб пружинящих деталей при движении шпинделя определяется по формуле р з

3EI где P — действующая сила; l — длина дета- 20 ли; 1 — момент инерции; Š— модуль упругости.

Если для обеих пружин выбран одинаковый материал и одинаковые размеры, то для P, l и Е можно поставить одинаковые значения.

При неодинаковой толщине h< и h деталей 1 и 2 при остальных равных условиях прогиб деталей зависит от их момента инерции.

Если, например, выбраны моменты инерции

У, 99 h 20 .,- 30 — — и — = —, то упругйе изменения длины

I> 1 hz 4 3

fl 1 — — . Но это означает, что при подаче

99 шпинделя на 1 л к подшипник б и проба 8, 35 которая подвергается срезу, продвигаются на.

10 нанометров вперед. Движение шпинделя 4 может повторяться любое количество раз, сколько это позволяет прочность деталей 1 и 2. 40

Пружинящие детали могут зажиматься и с двух сторон. Шпиндель 4 в гайке 17 крепится тогда в середине пружинящей детали 2.

Остальные управляющие части являются одинаковыми как при односторонне зажимаемых 45 пружинящих деталях. Прогиб определяется по формуле

Р, Iç

192Е

Возможно также выполнение пружинящих деталей в виде мембран различной толщины.

Пружинящая деталь 2 может также крепиться на пружинящей детали 1. Слабая вспомогательная пружина при этом воспринимает большую часть давления, достигаемого с помощью винта, и таким образом происходит передача движения. Пружинящая деталь 1 может быть выполнена и разделенной на отдельные части. 60

Регулировка нужной подачи осуществляется с помощью поворотной головки 24, находящейся на валу 25, ксторый имеет кулачковый диск 2б. С диском связан полоз 27, закрепленный на установочной рейке 28. При вращении 65 поворотной головки производится изменение положения по высоте установочной рейки 28 с полозом 27. При опускании каретки 21 собачка храповика входит в зацепление с соответствующим зубом храпового колеса 18.

Диапазон подачи составляет 1 — 20 зубьев при каждом обороте приводного колеса 12, что соответствует значениям подачи от 100 до

2000 ангстрем, по 100 ангстрем в ступени. Так как пружинящие детали, исходя из конструктивных особенностей и особенностей внутреннего строения, не могут отжиматься на любую величину, предусматривается ограничение длины хода. Для этой цели шпиндель 4 имеет цилиндрическую шестерню 19, которая находится в зацеплении с шестерней 29, установленной на детали 2. Ее ось 80 выступает сзади из прибора и снабжена маховичком 81.

При перемещении храпового колеса 18 собачкой 20 вращается также шестерня 19 и передает вращение шестерне 29 до тех пор, пока упорный штифт 82, находящийся в шестерне

29, двигается по направлению к рычагу 88.

При взаимодействии штифта с рычагом 88 последний выталкивает собачку 20 из зубцов храпового колеса 18, вращение прекращается.

С рычагом 88 жестко связан перекидной рычаг 84, который взаимодействует с винтовой пружиной 85. При набегании упорного штифта на рычаг 88 винтовая пружина растягивается, рычаг опрокидывается (положение П на фиг. 3) и препятствует дальнейшему продвижению шпинделя 4. Возвращение в исходное положение осуществляется с помощью маховичка 81. При этом штифт 8б, находящийся на шестерне 29, вращается в направлении рычага 88, повернутого в положение О, и возвращает его в исходное положение (положение 1 на фиг. 3) . Собачка 20 храповика при этом входит опять в зацепление с зуоьями храпового колеса 18, т. е. приоор готов к работе.

Передаточное число цилиндрической шестерни 19 и шестерни 29 выбрано, к примеру, так, что может производиться приблизительно

1500 отдельных зацеплений зубьев храпового колеса 18, что соответствует трем оборотам.

Если, например, шпиндель 4 за каждый оборот приводного колеса 12, т. е. за каждый срез, подается на два зуба храповика 18, то можно беспрерывно произвести 750 срезов, при подаче на три зуба — 500 срезов и т, д.

На кривошипном валу 11 прикреплен кулачковый диск 87 (фиг. 5). Он управляет передаточным рычагом 88, укрепленным на опорном болте 89, и нажимным рычагом 40.

Кулачковый диск 87 установлен так, что его кулачки в момент, когда проба 8 проходит наверх мимо лезвия ножа, вращают передаточный и нажимной рычаги по направлению часовой стрелки. Благодаря этому установочный винт 41, укрепленный на нажимном рычаге 40, приходит в соприкосновение с деталью 1 и отжимает ее назад на 1 лк Поэтому лезвие ножа не касается пробы. Для реше192431 ния определенных научных задач требуется производить гпереме)кку со срезами проб, также направленные срезы для микроскопических наблюдений. Для таких срезов переключение на 20 зубьев для каждого периода среза не является достаточным. Поэтому создается возмо>кность складывать отдельные подачи и произво,ч ITb срез согласно некоторому числу сложений. Для этой цели на раме 8 находится распределительный вал 42 с установочным кулачком 48 и головкой 44. От вращения установочного кулачка 48 с помощью на)«п >IHOI 0 IIITrI >T3 45 110;IHHAIBPTCSI р1.1ча>кна)1 система 38, 40 и пружинящая четаль 1 блокируется установочным винтом 41. Благодаря этому пружинящая деталь 2 прп приведении в действие привоmoro колеса 12 проделывает весь путь подпру>кинивания. Если достигнута желаемая общяя подача, то с помощью головки 44 леблокируется пру>киняща.я деталь 1 и детали 1, 2 приходят в поло>кение равновесия, соответстгующее от>катив с помощью шпинделя 4.

8 ручке 18 приводного колеса 12 размещается пружинящий стопорный болт 46 (см. фиг. 6) с установочной головкой 47, который входит в выемку 48 на раме 3. Этому стопорному положению приводного колеса 12 соответствует определенное положение об.ьектолер>кателя б с зажимной пробой 8. Если прооа зафиксирована в опречеленном положении, то срез происходит всегча г, одинаковой позиции, удобной для эксплуатации предметного держателя. При самом срезе установочная головка 47 со стопорным болтом 46 подана назад и стопорится в ручке 18.

Оптическая установка ножа 49 по высоте и углу а ппопзводптся так, что требуются только,чва направления дви)KåíèI обычного стеклянного или алмазного ножа, зажатого для производства среза в крестово>п суппорте 50, а именно к пробе 8 и поперек пробы. Для этой цели на поворотном рычаге 51 размещается лупа 52 для наблюдения. Этот рычаг установлен поворотно в корпусе 58, прикрепленном винтами к раме 8. С помощью пово5 ротной головки 54 лупа может поворачиваться приблизительно на 10= в обе стороны от вертикали. Угол погорота можно прочесть на шкале 55. Ось вращения поворотного рычага

51 с лупой 52 прохочит через середину пробы и через вертикальную плоскость среза. Для установки ножа положение держателя 6 фиксируется, и угол и устанавливается по шкале

55. После этого но>к 49 поворачивается от руки и закрепляется на уровне пробы 8, закрывающей заднюю поверхность 56 ножа.

Предмет изобретения

1. Ультрамикротом с оптическим устройством для наблюдения и механической подачей на но>к объекта, закрепленного в объектодержателе, or,ãè÷àþùèéñÿ тем, что, с целью обеспечения перемещения объекта на величину порядка сотен ангстрем, объектолер>катель

20 укреплен при помощи подшипника или универсального шарнира на пружинящей детали, сопря>кенной с другой пружинящей деталью меньшей жесткости при помощи укрепленного на послечней подающего шпинделя, движение на который передается от кривошппного вала, перемещаюгцего собственно объектодержатель.

2. Ультрамикротом IIO п. 1, отличиюгггггйся тем, что оое пружинящие детали жестко за30 креплены на раме прибора с одной стороны, а подающий шпиндель укреплен на свободном конце пружинящей детали меньшей >кесткости.

"). Ультрамикротом 110 п. I, от.гичаюигийся

35 тем, что пружпняющие детали жестко зажаты с двух сторон, а подающий шпиндель закреплен в середине пружинящей детали меньшей жесткости.

192431

Ф7/2. 7

Составитель Ю. М. Ферштман

Редактор Н. С. Коган Текред А. A. Камышникова Корректоры: Н. M. Самыгина и В. В. Крылова

Заказ 795 13 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр. пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2