Mikroskop Steuerung

Motorisierte und elektronische Komponenten zur System Automatisierung

Die Reproduzierbarkeit einer spektroskopischen Messung kann deutlich verbessert werden, wenn man die anfallenden Arbeitsabläufe automatisiert. Hierzu bieten alle Hersteller beim Kauf eines Mikroskops motorisierte Stative an. Funktionen wie motorisierter z-Fokus, elektronische Koordination von Revolvern und TV Ausgängen sowie des Kondensors beeinflussen aber das spektroskopische Ergebnis nicht.

Schaltbare Blenden

Interessant sind dagegen die Möglichkeiten des Licht-Managements. Die Einstellungen von Apertur- und Leuchtfeldblende verändern in starkem Maße den Streulichtanteil und damit auch die Dynamik des Signals. Bei motorisierten Stativen werden Blendensteuerung und Spektroskopie synchronisiert. Speziell durch die Leuchtfeldblendensteuerung kann es dann zu einer Beschleunigung des Arbeitsablaufs kommen. Dennoch bleibt eine gewisse Unstetigkeit, denn die Blende ist ein mechanisch bewegtes Element, bei dem der Bewegungsvorgang Zeit kostet und die Positionierung ständig geprüft werden sollte.

Eine Alternative ist das Licht Management Modul von A.S. & Co.. Es basiert auf einer Trennung der Beleuchtungsarten und positioniert das Messlicht hinter der Leuchtfeldblende. Gleichzeitig sitzt ein Zusatzlicht vor der Leuchtfeldblende. Während die Messanordnung aus Leuchtfeldblende und Beleuchtung nicht mehr bewegt werden muss, kann mit Hilfe des Zusatzlichtes die Probenpositionierung über das gesamte mikroskopische Sehfeld hinweg ohne Kontrastverlust durchgeführt werden.

Die Systemkoordination erfolgt durch einen Controller von A.S. & Co.. Er kann mit jedem Mikroskop, also auch an manuellen Stativen problemlos genutzt werden. Dabei resultiert eine Präzision für die Messblenden Positionierung, die so hoch ist, dass Beugungsfiguren von Nanopartikeln spektroskopisch analysiert werden können.

Mikroskop DUV Licht-Management-Modul Externe Rechteckeckblende DUV Licht-Management-Modul extern an das Mikroskop gekoppelt

DUV Licht-Management-Modul mit integrierter Messblende und Zusatzbeleuchtung zur externen Kopplung an das Mikroskop

  • die Beleuchtung zur spektroskopischen Vermessung des Objektes erfolgt hierbei über fasergekoppelte externe Lampen.
  • die Synchronisation wird vom A.S. & Co. Controller übernommen.
  • die Faser kann durch eine separate x/y Positionierung auf die optische Achse des Systems angepasst werden.
  • als Blende steht eine rechteckige Form zur Verfügung, deren Kantenlänge individuell durch 4 Stellelemente festgelegt wird.
  • bei einer Vergrößerung von 1600x kann ein Bereich < 2x2 μm beleuchtet werden.
  • die Rechteckform kann exakt in die optische Achse von modernen Lichtmikroskopen zentriert werden.
  • fest im Strahlengang montiert, d.h. keine beweglichen Teile im Messstrahlengang
  • Anwendungsvorteile:

    • präzise Eingrenzung des Anregungslichts auf die Probe
    • Streulicht wird ausgeblendet
    • optimale Positionierung der Probe unter Vermeidung jeglicher Dejustierungen, denn es müssen keine Teile im Messstrahlengang bewegt werden.

    Anwendungsbeispiele:

    • Messung kleinster Strukturen,
    • Untersuchung von Dispersed Organic Matter (DOM)

Elektronisch gesteuerte Filter und Verschlüsse

Auch die elektronischen Verschlüsse und die Möglichkeit zur Steuerung der Beleuchtungsstärke sind wichtige Kriterien. Lichtverschlüsse leisten einen Beitrag zum Schutz des Mikroskops gegen hochenergetische Strahlung und unterstützen die automatisierte Dunkelstrommessung. Die Regelung der Beleuchtungsintensität ist zwar über die Modulation der Versorgungsspannung möglich, wird allerdings den spektroskopischen Erwartungen nicht gerecht. Denn für die Spektroskopie muss eine vom PC vorbestimmte Helligkeit reproduzierbar innerhalb eines vertretbaren Zeitraums herzustellen und auch stabil zu halten sein. Ansonsten können farbmetrische Veränderungen resultieren. Es ist daher sinnvoll, ein schaltbares Abschwächfilter als Alternative zur Spannungsmodulation für die Änderung zwischen Beobachtungs- und Messintensität einzusetzen. Hat man sich für ein voll motorisiertes Mikroskopstativ entschieden, dann können die intergierten Filterräder diese Aufgabe lösen, während die Funktion in einem semiautomatisierten Gerät nicht zur Verfügung steht.

Hier bietet die A.S. & Co. System Automatisierung extern angebrachte, motorisierte Filter und Magnetverschlüsse als Alternative. Sie eignen sich auch für manuelle Mikroskope oder Photometer mit älterer Elektronik, bei denen der Einsatz von heute handelsüblichen Control Boards keinen Erfolg mehr garantiert. Das Ergebnis sind konstante Beleuchtungsbedingungen unabhängig von Netz- und Elektronikschwankungen bei Arbeiten in Auf- und Durchlicht. PC kontrolliert sorgen sie für

  • die Vermeidung von schädigender UV Strahlung

  • das Einschwenken von Wärmeschutzfiltern bei NIR Systemen im Ruhestand
  • das PC getriggerte Schließen des Strahlengange für den Fall, dass vor jeder Messung ein neue 
Dunkelstromerfassung individuell berücksichtigt werden soll.

Externe Steuerungssysteme

Auch hier ist der System Controller von A.S. & Co. Controller der zentrale Baustein. Er wird in vier Varianten angeboten, die neben den beschriebenen Anwendungen eine Reihe von Zusatzfunktionen erlauben.

A.S. & Co. Standard Controller

Rückseite des A.S. Standard Controllers mit den Steckausgängen zur Integration der Systemkomponenten
© A.S. & Co. GmbH

Während die einfachen PC Boards und Spektrometer Platinen nur wenige Optionen für die Basis Steuerung übernehmen, lassen sich die komplexer gestalteten A.S. & Co. Stand-Alone Controller mit unterschiedlichsten Zusatzplatinen beliebig erweitern. Die aufgeführte Gegenüberstellung zeigt die funktionellen Unterschiede

Leistungsumfang A.S. & Co. Controller Standard A.S. & Co. Controller Light A.S. & Co. Controller Board PC A.S. & Co. Controller Board Spectro
Anzahl Hilfsbeleuchtungen 2 2 1 1
Steuerung über PC oder manuell 2/2 2/2 1/-- 1/1
Anzahl externer Filterwechsler und Verschlüsse 2 2 1 1
Anzahl anderer Tools (bsw. Schaltspiegel) 2 -- -- --
externe Deuterium o. Deuterium-Halogen Kombilampe 1 1 -- --
Ext. Halogen o XBO Mess-Beleuchtung 1 -- -- --
TTL XBO-Blitz- Steuerung 1 1 -- --
Integrierte stabilisierte Spannungsversorgung 5V, 12V, 15V, 24V 24V 5V 24V
         
Anzahl Schaltkreise        
D/A TTL out 12 24 0 0
optional +24 -- -- --
Analog out 2 -- -- --
optional +8 -- -- --
         
PC Anbindung PCI/PCIe USB2 USB2 Ethernet
         
optionale Boards        
Galvo- Monochromator über Analog Out X -- -- --
Piezo z-Drive X -- -- --
AOTF Modulation X -- -- --
Photomultiplier Integration X      
Mikroskop Photometer ältere Bauart X