CN106662735B - 用于冷冻显微术的带有样本台的光学显微镜 - Google Patents

Abstract

一种用于冷冻显微术的光学显微镜(1)，包括至少一个物镜(2)和样本台(3)，该样本台带有用于可冷却的用于样本载体支架的保持器8的凹口(7)，其中，所述凹口(7)被盖件(6)盖住，所述样本台(3)在两个水平方向(4)上是可移动的，所述盖件(6)浮动地位于所述样本台(3)上，所述物镜(2)穿过在所述盖件(6)中的与所述物镜(2)对应的凹口(12)。一种用来冷却在用于冷冻显微镜的光学显微镜(1)中用于样本载体支架的保持器(8)的方法，使得液态氮流过所述保持器(8)中的在至少一端开口的冷却导管(15)，其特征在于，如下地配给液态氮的量，使得在所述冷却导管(15)的至少一个开口端(16)所有的氮以气态形式存在。

Description

用于冷冻显微术的带有样本台的光学显微镜

技术领域

本发明涉及一种用于冷冻显微术的光学显微镜，其包括至少一个物镜和样本台，该样本台带有用于可在显微镜上冷却的用于样本载体支架的保持器(Halter)的凹口，其中，该凹口被盖件盖住。

背景技术

冷冻固定是一种在电子显微术中经常采用的样本制备方法。在此，把含有水的样本非常迅速地冷冻(冷冻固定)至低于-150℃的温度，也就是说，该样本为了避免形成冰晶而被非常迅速地冷却。已表明，冷冻固定尤其适合于结构生物学研究。待研究的对象，比如细胞、酶、病毒或脂质分子层，由此被植入玻璃化的薄冰层中。冷冻固定的巨大优势在于，生物结构能保持其原生状态。另外，通过冷冻固定能把生物过程停止在任一时间点，并在这种玻璃化的状态下，例如在冷冻电子显微镜中予以研究，但也可以在具有相应的样本冷却的光学显微镜中予以研究，其中，冷冻光学显微术主要用于找到样本中的相关区域，这些区域被预先记下，随后在冷冻电子显微镜中予以仔细观察。

冷冻的样本往往位于公知的电子显微的样本载体中，比如位于小网格(Netzchen)/栅格或用于扫描电子显微术的探针中，这些样本必须处于所谓的深冷条件下，并且避免水进入到相应的样本载体支架中，因此可以把样本载体支架带到所述显微镜中的适配的保持器内。用于结合本发明应用的典型的样本载体支架例如由文献US 8,395,130 B2已知，就其而言，作为样本载体承载着深冷样本的小网格可以用夹子部件固定至相应的支架。为此，把液态氮例如暂时保存在聚苯乙烯容器中，在该容器中进行必要的操作步骤，用于将小网格带到样本载体支架中。通过由液态氮形成深冷的氮气，一方面保证了所需要的低温，另一方面提供了无水的环境，从而防止样本被水污染，进而防止被冰晶污染。

为了不损害冷冻的样本的质量，非常重要的是，将其冷却，并且在所用的处理器(比如冷冻固定设备、冰冻断裂装置、涂层装置)或分析器(尤其是这里的冷冻光学显微镜与冷冻电子显微镜)之间无污染地转移。

真空冷冻转移***例如是莱卡微***制造商的“Leica EM VCT100”***，利用这种***可以把样本载体支架从利用液态氮冷却的操作容器中取出，并将其带到电子显微镜的同样利用液态氮冷却的观察腔中。

还可以利用这种仪器将样本载体支架转移至冷冻光学显微镜的被冷却的样本台。对于本领域技术人员来说不言而喻的是，术语“可冷却”结合本发明意味着，标明为可冷却的构件利用设置在显微镜上或者与该显微镜连接的专用的冷却***是能够被冷却，以保证在利用显微镜进行观察时对深冷的样本予以冷却。

显然的是，在为了冷冻显微术制备样本时，要付出相当大的努力，以避免样本被水污染，进而避免被冰晶污染。这一点，在把样本或样本载体或样本载体支架转移到冷冻光学显微镜的工作区域中之后，显然也必须要得到保证，为此在现有技术中有用于光学显微镜的具有凹口的样本台可供使用，用于样本载体支架的可冷却的保持器位于该凹口中。除了保持器的冷却之外，就这种已知的样本台而言，把液态氮或深冷的氮气供应给凹口或者用其冲洗凹口，其中，该凹口用盖件盖住，以便限制氮需求，并防止来自空气的湿气侵入，其方式为，利用输入的氮气或者利用由液态氮产生的氮气建立起略微的超压，从而防止从凹口压出环境空气或者流入环境空气。在这种已知的解决方案中，盖件是透明的，因为盖件位于光学显微镜的光路中。然而，冷冻光学显微镜的物镜只能被直接输送至盖件，由此在物镜与样本之间产生了不小的距离，这又导致较小的孔径，进而导致较低的分辨率。

发明内容

因此，本发明的目的在于，克服冷冻光学显微术的现有技术的缺点，且在可靠地保护样本免受湿气的情况下实现在观察时的较大的孔径。

为了实现这个目的，根据本发明对开篇所述类型的光学显微镜进行如下改进：使得样本台可在两个水平方向上移动，盖件浮动地位于样本台上，并且物镜穿过在盖件中的与物镜对应的凹口。通过盖件的浮动设置，尽管物镜穿过盖件，仍然可以保持样本台的水平可移动性，以便把物镜直接带至样本，以实现较大的孔径。

根据本发明的优选实施方式，盖件中的凹口是圆形的孔，该孔的直径小于2mm，大于物镜的要穿过盖件的部分的直径。这种尺寸允许在把盖件放置到样本台中的凹口上之后无需很大的力气就能使得物镜穿过盖件中的凹口，同时在有合理的氮需求时建立足够大的超压，以便可靠地保持湿气远离样本。

如已述，在冷冻光学显微术中，在样本台的凹口中设置了用于样本载体支架的被冷却的保持器。为了避免热量从样本台的区域辐射到样本上，优选对本发明的光学显微镜进行如下改进：使得样本台可冷却。通过这种方式也可靠地使得样本的周围得到冷却，并持久地保持样本的所希望的状态。

样本台和/或用于样本载体支架的保持器优选地具有氮-内部冷却件。这种冷却基于的是，液态氮或者深冷的气态氮通过相应的冷却导管被引到相关部分的内部，由此对这些部分进行非常高效的冷却。在此，通过氮的流速和电加热，可以精确地调节冷却。

样本台优选具有开口，用于将样本载体支架输送至用于样本载体支架的保持器。这种开口优选设置在样本台的旁侧，且允许把样本或样本载体支架推入到样本台中。

但为了即使当未推入到样本台中时也防止潮湿的空气到达操作容器中的样本，优选对本发明进行如下改进：用于输入样本载体支架的开口能够借助封闭设备而被封闭。该封闭设备在此可以优选构造成滑板、活门或类似物。

尽管样本台中的凹口被盖住这种情况，但对于使用者来说重要的是，能对观察区域进行视觉检查。因此优选对本发明进行如下改进：盖件具有透明的双层玻璃片。透明允许能透过盖件观测，而设置双层玻璃片能防止由于样本台内部与外界之间的温度差导致的并非所愿的冷凝问题。

附图说明

下面借助附图中示意性地示出的实施例详述本发明。其中：

图1为本发明的冷冻光学显微镜的总视图；

图2为本发明的冷冻光学显微镜的样本台的立体图，并且样本台上的凹口未被盖件盖住；

图3为本发明的冷冻光学显微镜的样本台的立体图，并且在样本台上的凹口被盖件盖住；

图4为穿过盖件的物镜的局部剖视图；和

图5为用于样本载体支架的保持器的局部剖视图。

具体实施方式

图1中用1表示本发明的冷冻光学显微镜，其还包括物镜2和样本台3。样本台3不仅可以在高度上移动，而且可以按照箭头4在两个水平方向上移动，以便在样本台3中找到样本的相关区域。样本台具有开口5，用来把样本载体支架输送至图2中所示的用于样本载体支架的保持器8。盖件6浮动地位于样本台3上，因而可以在该样本台上自由移动。物镜2穿过盖件6中的凹口，并在样本台3沿着箭头4的方向移动时带动该盖件。盖件6包括透明的双层玻璃片6’。

在图2中可看到样本台3中的凹口7，用于样本载体支架的保持器8位于该凹口中。用于样本载体支架的保持器8具有夹子部件9，这些夹子部件用于夹紧地固定未示出的样本载体支架。用于样本载体支架的保持器8具有用于深冷的氮的输入部10和输出部10’，以便能够冷却用于样本载体支架的保持器8。这将结合图5予以详述。在图2中还可看到用于引入样本载体支架的开口5。用于封闭开口5的封闭设备11被设计成滑板11的形式。

在图3中现在能看到，盖件6完全盖住了样本台3中的凹口7，以便保持从外界进入的湿气尽可能地少。盖件6中的凹口12能够使得图1中所示的物镜2穿过盖件6的平面，进而直接到达在用于样本载体支架的保持器8中的样本。轴圈13被装配至凹口12，进一步提高了物镜2与盖件6之间的密封效果。因为盖件6浮动地位于样本台3上，所以盖件能直截了当地被物镜2带动，进而能够在样本台3上移动。

图4示出物镜2穿过凹口12。轴圈13略微贴靠在物镜2上，由此提高了物镜2与盖件6之间的密封效果。在图4中还可看到，盖件6具有双层玻璃片6’，以预防冷凝问题。

在图5中可看到，氮导管14穿过输入部10，从而能把深冷的液态氮引入到用于样本载体支架的保持器8的冷却导管15中。该冷却导管15具有开口端16，金属玻璃料17被装配至该开口端。氮经由输出部10’离开凹口7。在用于样本载体支架的保持器8中的所述的氮-内部冷却件负责可靠地冷却样本，并排出外界湿气。

附图标记清单

1 冷冻光学显微镜

2 物镜

3 样本台

4 箭头

5 开口

6 盖件

6’ 透明的双层玻璃片

7 凹口

8 样本保持器

9 夹子部件

10 输入部

10’ 输出部

11 封闭设备/滑板

12 凹口

13 轴圈

14 氮导管

15 冷却导管

16 开口端

17 金属玻璃料。

Claims (9)

1.一种用于冷冻显微术的光学显微镜(1)，包括至少一个物镜(2)、用于样本载体支架的可冷却的保持器(8)和样本台(3)，该样本台带有用于可冷却的用于所述样本载体支架的所述保持器(8)的凹口(7)，其中，所述凹口(7)被盖件(6)盖住，其特征在于，所述样本台(3)能够在两个水平方向(4)上移动，所述盖件(6)浮动地位于所述样本台(3)上，以便可在所述样本台(3)上自由地移动，并且所述物镜(2)穿过所述盖件(6)的平面且穿过在所述盖件(6)中的与所述物镜(2)对应的凹口(12)并且在所述样本台(3)移动时带动所述盖件(6)，从而把所述物镜(2)直接带至样本。

2.如权利要求1所述的光学显微镜，其特征在于，所述盖件(6)中的所述凹口(12)是圆形的孔，该孔的直径小于2mm，大于所述物镜(2)的要穿过所述盖件(6)的部分的直径。

3.如权利要求1或2所述的光学显微镜，其特征在于，所述样本台(3)是可冷却的。

4.如权利要求1所述的光学显微镜，其特征在于，所述样本台(3)和/或用于所述样本载体支架的所述保持器(8)具有氮-内部冷却件。

5.如权利要求1所述的光学显微镜，其特征在于，所述样本台(3)具有开口(5)，该开口用于将所述样本载体支架输送至用于所述样本载体支架的所述保持器(8)。

6.如权利要求5所述的光学显微镜，其特征在于，用于输入所述样本载体支架的所述开口(5)能够借助封闭设备(11)被封闭。

7.如权利要求1所述的光学显微镜，其特征在于，所述盖件(6)具有透明的双层玻璃片(6’)。

8.一种用来冷却在根据权利要求1～7中任一项所述的用于冷冻显微镜的光学显微镜(1)中用于样本载体支架的保持器(8)的方法，使得液态氮流过所述保持器(8)中的在至少一端开口的冷却导管(15)，其特征在于，如下地配给液态氮的量，使得在所述冷却导管(15)的至少一个开口端(16)所有的氮以气态的形式存在。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，把金属玻璃料(17)装配至所述冷却导管(15)的所述至少一个开口端(16)。