Kryopräparations-System PP3010T für die Elektronenmikroskopie

von Quorum Technology

Das Kryo-REM erlaubt die Analyse von wasserhaltigen Proben mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) bei Temperaturen bis zu -190 °C.

Bei der Kryopräparation werden die Proben eingefroren und mit einer Transfereinheit unter Vakuum in die Präparationskammer eingeschleust. Die Präparationskammer steht unter Hochvakuum und verfügt über einen Kühltisch auf dem die Probe während der Manipulation wie Gefrierbruch, Sublimation von Oberflächeneis oder Metall-/Kohlebeschichtung gelagert wird. Anschließend wird die Probe in die REM-Kammer überführt und kann unter Tieftemperaturbedingungen analysiert werden.

Anwendungen findet die Kryopräparation in der Lebensmittelindustrie, Kosmetikindustrie, Biologie, Chemie, Pharmazie und vielen anderen Bereichen. Besonders interessant ist die Kryopräparation in Kombination mit FIB- oder Dual-Beam-Mikroskopen.

Features
Gasgekühlte Kryo-Präparationskammer
Effiziente Kühlung bis zu -190 °C
Bis zu 24 h Laufzeit mit einer Stickstofffüllung
Einfache Bedienung über Touchscreen
Automatikfunktion für Sputtern und Sublimation, etc.

Bei der  PP3010 Kryo-Präparationsanlage handelt es sich um eine „an der Säule“ Präparationseinheit. Das hat den Vorteil, dass bei einer weiteren Optimierung der Probenoberfläche wie Wassersublimation, Gefrierbruch an anderer Stelle, Nachbeschichtung mit Edelmetall oder Kohlenstoff, die Probe nicht erneut in die Transfereinheit (mit schlechtem Vakuum) muss.

Das System verfügt über eine Softwaresteuerung die viele Arbeitsschritte automatisieren kann. Es erlaubt das Erstellen, Modifizieren, Laden und Speichern von Rezepten und Einstellungen.

PP3010T kühlt mit Stickstoffgas. Dieses wird durch einen Wärmetauscher mit flüssigem Stickstoff heruntergekühlt. Der Einsatz von Gas hat den Vorteil einer absolut vibrationsfreien Kühlung.

Alle gekühlten Einheiten (Kühlfalle, Kühltisch Präparationskammer und Kühltisch in der Mikroskopkammer) werden unabhängig voneinander gekühlt und kontrolliert. Das ist sehr wichtig für z.B. das Sublimieren von Oberflächenwasser. Durch die intelligente Konstruktion ist die Kühlfalle immer die kälteste Stelle in der Präparationskammer oder im  Mikroskop. Die Falle kann frei in der Mikroskopkammer positioniert werden. Die Kälteentkopplung Probenbühne (ungekühlt) / Probenhalter (aktiv gekühlt) wird über drei Keramikkugeln gelöst. Die Schwalbenschwanzaufnahme des Probenhalters ist für die einfache Bestückung optimiert.

Beobachten kann man seine Arbeit durch mehrere Sichtfenster oder mittels der Wiedergabe einer CCD-Kamera auf dem berührungsempfindlichen Monitor.

Sowohl in der Präparationskammer wie auch in der REM-Kammer befindet sich eine CCD-Kamera für die Bildwiedergabe. Dies erleichtert das Beladen des Kühltisches im REM mit der Transfereinheit. LED Lampen in der Präparationseinheit und in der Mikroskopkammer erzeugen ein kaltes Licht und erleichtern die optische Kontrolle.

Die Präparationseinheit verfügt über ein aktiv gekühltes Stahlmesser um die Probe zu brechen. Der Gefrierbruch findet stets an den Stellen statt, wo der geringste Widerstand oder die geringsten Bindungskräfte vorhanden sind. Mit einer Mikrometerschraube (Option) am Messer kann die Höhe einstellen werden. Damit kann die Stelle (Z-Achse) für den Gefrierbruch am Präparat eingestellt und kontrolliert werden - nicht aber wo das Präparat dann tatsächlich bricht. Auf keinen Fall ist diese Einrichtung (auch nicht von Mitbewerbern) als Mikrotomersatz verwendbar.

Für die Hochauflösung wird gerne Platin zur Beschichtung genommen. Für das Sputtern benötigt man Argon, das nicht auf flüssig-N2-Temperatur gekühlt werden kann, da es sonst gefriert. Je mehr und länger Argon eingesetzt wird, desto höher steigt die Temperatur in der Präparationskammer - ein absolut unerwünschter Effekt. Bei PP3010T wird das Argongas direkt in den Magnetronsputterkopf geleitet.

PP3010T verfügt über einen sehr aufwendigen Sputter-Kopf. Wichtig hierbei ist, dass das Plasma durch die Kopfkonfiguration möglichst konzentriert unter dem Target bleibt und die bei der Ionisierung entstehenden Elektronen von der Probe weggelenkt werden. Durch die angelegte Spannung werden freie Elektronen auf das Präparat beschleunigt und erwärmen dieses durch ihre kinetische Energie, die beim Aufprall auf das Präparat entsteht - ein Effekt der absolut zu vermeiden bzw. zu minimieren ist. Mit einem Pt-Target kann man leicht mehr als 100.000x Vergrößerung erreichen.

Innerhalb des Mikroskop
Gasgekühlter Kühltisch  mit integrierter Heizung und Temperaturfühler
Gasgekühlte Kühlfallevariabel positionierbar, einschließlich Temperatursensor. Form, Größe und Einbaulage kann an das Mikroskop angepasst werden
Kühltisch und Falle können auf bis zu - 190 °C innerhalb von 10 Minuten abgekühlt werden. Temperaturstabilität <1 °C. Maximale Temperatur des Kühltisches > 100 °C
CCD-KameraBildausgabe über Kontrollmonitor (nur verfügbar, wenn es die Mikroskopgeometrie erlaubt)
Aufbewahrungsmöglichkeit für den Kühltisch nur wenn es die Kammergeometrie ermöglicht
Kühlsystem für REM Kühltisch/Falle und Kryo-Präparationskammer
CHE3010 off-column21 l Stickstoff-Dewar und Wärmetauscher. Zur Temperierung des Kühlgases und der Versorgung von allen Kühltischen und Kühlfallen, in der Regel bis zu 24 Stunden ohne Nachfüllung bei normalen Betriebstemperaturen.
Unabhängige Kreisläufe für REM Kühltisch und REM Kühlfalle
Elektronische Gasdurchflussregelventile mit Durchflusssensoren
Außerhalb des Mikroskops
Durchführungfür Kühlgas
Adapterflansch für die Kryo-Präparationskammer
aQuilo Kryo-Präparationskammer
aQuilo Kryo-Präparationskammerwird direkt an das REM über einen geeigneten Flansch montiert
Integrierte Ventile mit Magnetverriegelung um unbeabsichtigtes Öffnen zu verhindern
Nitrogen gas cooled cold stage with heater and temperature sensor integrated into the cold stage to give variable temperature control from > +100 °C to less than -190 °C
Stickstoffgas-gekühlte Probenbühne mit integrierter Heizung und Temperatursensor für variable Temperaturregelung von > +100 °C bis -190 °C
Stickstoffgas-gekühlte Kühlfallen rund um die Probe zum Ausfrieren von Wasserdampf. Tiefsttemperatur gleich der von flüssigem Stickstoff
CCD-Kamera zur Beobachtung der Probenaufnahme sowie des Gefrierbruchs
Gefrierbrucheinrichtungaktiv gekühltes Skalpell (mit austauschbaren Klingen, Klingen nicht im Lieferumfang enthalten), Option: starres Gefrierbruchmesser, aktiv gekühlt, über Manipulator in Mikrometern (z-Achse) einstellbar
Große Frontscheibe 150 mm x 78 mm und zwei Fenster auf der Kammeroberseite
Integrierter, automatischer, hochauflösender Sputter CoaterStandardtarget Platin (Pt) Ziel (E7400-314C). Andere Targets wie  Au, Au / Pd, und Ir sind optional erhältlich
Mehrbereichsvakuummessröhre direkt mit der Kammer verbunden
Kammerbeleuchtung drei helle LED-Lampen auf den Probentisch fokussiert
Schalter für Schleusensteuerung und LEDsbefinden sich auf Kryo-Präparationskammer
Pumpsystem
Stand alone turbo stack 70 l/s
Basisvakuum1-6 mbar
Edelstahl-Faltenbalg-Schlauchverbunden mit Präparationskammer
Vorvakuumpumpe 5 m3/h  (erforderlich, bitte separat bestellen)

Typical applications can be found in the food and cosmetics industry, biology, chemistry, pharmacy, and other sectors. Cryo preparation is particularly interesting in conjunction with FIB or DualBeam microscopes.

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