Versuch eines Eigenbau-Mikrotoms

[michael_r]

Hallo zusammen,

Ich habe mich zwar schon im Oktober 2015 im Forum angemeldet und auch kurz vorgestellt, war aber lange nicht aktiv. Zur Aktualisierung habe ich eine ,,Neuvorstellung" eingestellt....

Ich wäre gerne in der Lage reproduzierbar dünne Schnitte von Pflanzenmaterial herzustellen und versuche mich deshalb am Selbstbau eines Mikrotoms. Den Artikel von Jürgen (jcs) fand ich sehr interessant, wollte für meine eigenen Versuche aber zunächst überwiegend auf Material zurückgreifen, das von anderen Projekten bereits vorlag. Das Ziel ist aber dasselbe, ein kompaktes Mikrotom zu realisieren, das kein Vermögen kostet und zuverlässig funktioniert.

Nachdem ich sorgfältig studiert hatte wie aufwendig es ist ein Mikrotommesser ordentlich zu schärfen wollte ich zunächst mit Einmal-Mikrotomklingen arbeiten und habe mich nach einem Klingenhalter umgesehen. Über ebay konnte ich dann einen Halter für Klingen von feather erstehen, den ich mit zwei Klemmen, die eigentlich für die Wandmontage eines kleinen Glasregals konstruiert wurden, stabil an einem 9x9 Nutprofil aus dem Bestand befestigt habe. Die Idee ist das zu schneidende Objekt an einem fest eingebauten Messer vorbeizuführen Bild 1). Für die Führung habe ich einen bereits vorliegenden Schlitten mit vier Gleitern (Bild 2), die in den Nuten geführt werden etwas abgeändert und einen newport Linearschlitten mit Mikrometerschraube, den ich ebenfalls in der Schublade hatte, darauf montiert (so, daß die Schraube gegen die Probe drückt). Die Führung ist zwar nicht ganz spielfrei, da ich beim Führen des Schlittens aber eine Kraftkomponente senkrecht zur Nut anwende wird der Schlitten sauber gegen die (in Vorschubrichtung) rechte Wand der Nut geführt und sollte deshalb auf einer reproduzierbaren Bahn laufen (die Hoffnung stirbt zuletzt). Der Aufbau ist noch recht provisorisch, ich habe bisher nur Versuche mit halbierten Rasierklingen und einer Klinge von einem Bastelmesser gemacht, und auch die Probenbefestigung ist eher ,,aus der la mäng" (Bild 3).

Das Versuchsergebnis ist noch nicht so wie ich mir das vorstelle. Schnitte sind sofern überhaupt etwas abgeschnitten wird, zu dick, aber in Scheiben homogener Dicke. Das kann natürlich mehrere Ursachen haben. Das Spiel der Führung ist das eine, als Arbeitshypothese will ich aber zunächst davon ausgehen, daß ich das durch gut gerichtete Kraftauswirkung kompensieren kann (der Aufwand auf einen kugelgelagerte Linearführung umzusteigen ist eben hoch und erfolgt deshalb nur wenns nicht anders geht als letzter Schritt).

Ich habe bisher noch keine feather-Klingen gekauft, da ich zuvor sicherstellen wollte, daß ich auch die Richtigen bestelle. Deshalb meine Fragen:

1. Sind die S35-Klingen die ich ausgekuckt habe für Pflanzenschnitte die richtige Wahl oder gibt es da bessere Alternativen?

2. Sind Inklination und Deklination der Klinge wie sie sein sollen. Durch die Neigung des Messerhalters ergibt sich eine Inklination von ca. 14 grad, die ich aber verändern könnte. Und: Habe ich die Deklination sinnvoll gewählt oder sollte ich das Messer flacher (für einen mehr ziehenden Schnitt) ausrichten?

3. Ich habe mein Versuchsobjekt (Nadel einer Schwarzkiefer) in Wachs eingegossen und dazu übrig gebliebenes Kerzenwachs eingeschmolzen und zusammen mit der Nadel in ein kleines U-Profil gegossen aus dem ich den Wachspfropfen dann später herausgelöst habe (Bild 4). Kann man diese Vorgehensweise verbessern (z.B. anderes Wachs?). Welcher Querschnitt für den Wachsquader wäre denn optimal?

4. Die aktuelle Probenbefestigung auf dem Schlitten ist einem Versuchsaufbau angemessen und sicherlich verbesserungswürdig. Gibt es eigentlich geeignete ,,Miniaturschraubstöcke" (vielleicht für Modellbauer?), die sich leicht zur Probenfixierung auf einen Linearschlitten montiern lassen?

Und eine letzte Frage:

5. Ich habe aktuell kein Stereomikroskop, brauche für die Probenpräparation aber etwas in die Richtung. Nur zur Probenpräparation (erfordert nicht allerhöchste Abbildungsqualität - für qualitativ hochwertige Abbildungen habe ich dann ja mein oly). Von Bresser gibt es ein Stereomikroskop mit akzeptablem Preis (ca. 250 €), das aber nur eine Vergrößerung von 40 x aufweist. Ist das ausreichend für die Probenpräparation? Wenn ich die Probe mit dem 5x anschaue (also bei 50-facher Vergrößerung), sehe ich doch recht wenig Details des Nadelquerschnitts. Hier würde mich mal interessieren bei welchen Vergrößerungen die Experten ihre Objekte auf den Träger basteln.

Vielen Dank für eventuelle Antworten und einen schönen Abend wünscht

Michael

[3nzo]

Hallo Michael,
Vielleicht könnten Sie eine stabilere Objektbahn erreichen, indem Sie einen Schwalbenschwanzschlitten vom Arm (oder Tisch) eines ausgedienten Mikroskops verwenden. Sie brauchen keinen so langen Weg.
Mit freundlichen Grüßen.

Enzo

[Herbert Dietrich]

Hallo Michael,

zu Punkt 3:  gib doch mal als Suchbegriff "einbetten in PEG" ein,
da bekommst Du eine gute Anleitung von Dr. Ralf Wagner.

zu Punkt 5: da sende ich Dir eine PN

Herzliche Grüße

Herbert

[unkenheini]

Moin Michael,
Ich habe mir ein Satorius Gefriermikrotom umgebaut.Als Klingenhalter habe ich HSS Elektrohobelmesser umgebaut,es passen jetzt alle mögliche Klingen rein.Meine Proben blocke ich auf Einbettkasetten auf.Den Kasettenhalter habe ich aus eine Fotostativ Schnellkupplung von Mengs gefertigt(nur eine Tasche eingefräst).Proben in PEG1500 oder Paraplast eingebettet gehen bis 25mü gut zu schneiden.Klingen zur Zeit Cutterklingen von Olfa die ich vor Gebrauch einmal kurz über ein Leder abziehe.(Die schwarzen EXTRA SCHARF)VON A....n.
Vielleicht war eine Idee für dich dabei.
Ich hätte ja gerne Foto angehangen,habe aber noch keinen Plan wie ich die am Samsung Tablett auf Forumsgrösse bekomme
Mit freundlichen Grüßen Jörg

[Nochnmikroskop]

Hallo Jörg,
Bilder kannst Du z.B mit der App Photo Reziser verkleinern.
LG Frank

[unkenheini]

Moin Frank,
Vielen Dank für den Tipp. Ich werde morgen mein Glück probieren.
Noch ein schönes Wochenende.
Viele Grüße Jörg

[Nochnmikroskop]

Hallo Michael,
ein vernünftiges Schlittenmikrotom selbst zu bauen, Respekt.

Bei Deiner Konstruktion ist mir als erstes aufgefallen, dass der ziehende Schnitt zur Probe von unten nach oben geht. Das scheint mit unpraktisch und wackelig zu sein. Wenn die Schneide zuerst oben an der Probe "drückt", dann wird alles an die feste Auflage gedrückt. Dann fällt allerdings der Abschnitt in den Messerhalterung .... Also sollte die Messerhalterung lieber oben sitzen, dann fällt der Schnitt in eine kleine Schale / Wasserschale, ist glaube ich auch etwas sicherer im Umgang.
Das Messer steht m.M.n. etwas weit über, für leicht zu schneidende Objekte wird es so wohl gehen, aber dickere, holzigere Proben könnten die Schneide verbiegen, oder sich zumindest etwas beim Schnitt bewegen.

Zur besseren Führung des Schlittens könntest Du ggf. mal bei 3D-Drucker Zubehör gucken. Da laufen ja V-Führungsrollen in einem Sytemprofil. Dein Profil ist viel stabiler, und hat vermutlich eine größere Nute, aber ein Versuch wäre es wert. Die Laufrollen können dann halbwegs spielfrei in Langlöchern justiert werden.

Zu den Winkeln haben wir hier im Forum schon öfters diskutiert, Beispiel https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=40506.msg298728#msg298728
Die Schneiden sind zumindest bei einigen Klingen 2 x angeschliffen, es gibt also manchmal mehrere Winkel zu beachten. Ggf. kannst Du deinen Messerhalter im Winkel verstellbar gestalten.

Kleine Schraubstöcke gibt es z.B. bei https://www.wabeco-remscheid.de/schraubstocke-spannmittel.html?product_list_limit=32.

EIn Stereomikroskop ist sicherlich vorteilhaft, dabei ist vermutlich für Deinen Verwendungszweck ein Greenough Mik gut geeignet, da es bei den benötigten Vergrößerungen einen guten 3D Effekt bietet. Für die Probenvorbereitung brauchst Du wohl keine 40x Vergrößerung, ein stufenloser Zoom ohne den Fokus zu verstellen kann aber helfen.
Mein Prinzip diesbezüglich: wer billig kauft, kauft zweimal. (eigene Erfahrung, kommt aber auch etwas auf die Ansprüche an). Also nicht billig, sondern günstig kaufen, ggf. was gebrauchtes hier im Forum, mit Rückgabemöglichkeit.

LG Frank

Anm. ich bin kein Mikrotom Experte, ich arbeite nur mit Handmikrotom, dabei bin ich aber auch noch Anfänger.

Edit: hier wurde auch schon einmal ein Eigenbau realisiert, nur mal zur Info
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=37762.msg277669#msg277669

 

[Bob]

Hallo Michael,
einen prima Eigenbau zeigst Du da. Zu den erlebten Schwierigkeiten: Man kann das Pflanzenmaterial entweder frisch bzw. stückfixiert scheiden, festgehalten in Karotte, Holundermark oder wie bei Dir Wachs. Dabei scheide ich so zwischen 30 und 100mü dick. Wichtig dabei: Ein Schnitt, also das Scheibchen, ist das Ergebis von zwei gelungenen Schneidevorgängen. Versucht man es zu dünn, schneidet es abwechselnd nicht und dann doch, aber die Schnitte sehen dann nicht gut aus. Ich verwende einen deutlich stärker ziehenden Schnitt.

Die zweite Methode wäre das infiltrieren des fixierten Materials mit Paraffin. Da kann man z.B. auch 10mü dick schneiden, und das Messer muss gar nicht oder nur leicht schräg stehen.

Irgendwo in der Mitte wären das Einbetten in Glycerinseife oder PEG.

Die Schnittkräfte wirken bei Deiner Konstruktion mit einem eher langen Hebelarm auf die schmale und nicht allzu straffe Führung. Das könnte eine gewisse Beschränkung der Konstruktion darstellen.

Bei ebay gibt es LED Nähmaschinenleuchten mit biegsamem Arm. Die sind praktisch für gute Sicht auf den Schnitt.

Viele Grüße,

Bob

[unkenheini]

Moin Michael,
Ich hänge ein paar Fotos von meinem Umbau an.
Satorius Gefriermikrotom umgebaut mit Kasettenhalter.
Kasettenklemme aus Fotostativ Schnellwechselbasis von Mengs
Klingenhalter aus HSS Hobelmesser
Giessform aus Abformsilikon mit Holzkernen geformt
Vielleicht ist eine Anregung für dich dabei.
Viele Grüße Jörg

[jcs]

Hallo Michael,

eine elegant-minimalistische Lösung, gefällt mir! Halt uns am Laufenden, wie Du damit zurechtkommst.

Kiefernadeln sind in meinen Augen ein recht schwieriges Material: Bedingt durch den kleinen Durchmesser benötigt man eine recht hohe Vergrößerung am Mikroskop, d.h. eventell vorhandene Fehlstellen werden deutlich sichtbar. Außerdem muss die Schnittdicke wegen der geringen Tiefenschärfe bei den höheren Vergrößerungen noch dünner sein als bei etwas größeren Objekten (z.B. Stängel einer Pflanze, Blattstiele, etc.).

Wenn's also nicht gleich klappt, eventuell auf leichter zu mikroskopierende Objekte umsteigen, z.B. Blattstiel des Efeus:

http://www.mikroskopie-bonn.de/bibliothek/botanische_mikrotechnik/303.html

LG

Jürgen

[michael_r]

Vielen lieben Dank an Enzo, Herbert, Jörg, Frank, Bob und Jürgen für die für mich hilfreichen Antworten und die aufschlußreichen Bilder und Hinweise. Daß es da Optimierungsbedarf an verschiedenen Punkten gibt ist klar. Als nächstes werde ich die Probenfixierung verbessern, an der Einbettung arbeiten (PEG 1500), Mikrotomklingen von feather besorgen und vielleicht zunächst etwas größere Objekte schnibbeln - die Nadelquerschnitte sind tatsächlich etwas klein. Sobald es Berichtenswertes gibt halte ich Euch auf dem Laufenden.

LG

Michael

[unkenheini]

Moin Michael.
Mein Vorgehen bei der PEG1500 Einbettung. Alkohol zu PEG1500
1.Schrittb3:1
2. Schritt 1:1
3. Schritt 1:3
4. Schritt PEG1500 plus einige Tropfen Glycerin
Bei mir waren die PEG Blöcke die ich ca 2 Wochen mit Silicagel in luftdichten Gefrierdosen gelagert hatte viel besser und gleichmäßiger zu scheiden
Meine Pflanzen um das einbetten zu testen waren Tulpen und Löwenzahn. Gab es reichlich und gut zu verarbeiten.
Zur Zeit probiere ich noch das färben mit FSA und FCA.
Ich wünsche viel Spaß und gutes Gelingen.
Mit freundlichen Grüßen Jörg

[michael_r]

Hallo zusammen,

ich habe von Euch ja viele Anregungen und Denkanstöße bekommen - wofür ich mich nochmals recht herzlich bedanken möchte - auch wenn ich noch nicht alles umgesetzt habe. Aber ein paar Fortschritte kann ich schon vermelden. Jedenfalls kann ich mit meinem Gemüsehobel mittlerweile sauber dünne Schnitte anfertigen, wenngleich die Reproduzierbarkeit noch nicht ganz so gut ist, wie ich mir das mal vorgestellt habe. Ist aber akzeptabel: Mit dem Stereomikroskop muß ich ohnehin brauchbare Schnitte herausfiltern und diese dann weiter verarbeiten.

Zur Probenpräparation habe ich mittlerweile das Bresser Analyth angeschafft (gabs unlängst für 199 € beim Discounter) und wüsste aktuell nicht, was ich an dem Gerät auszusetzen hätte. Es ist klein, ordentlich verarbeitet, hat eingebautes Auflicht- und Durchlicht und deckt, mit den drei Vergrößerungen 10x, 20x und 40x den Bereich ab, der mir für die Probenpräparation (und eventuelle andere kleinteilige Bastelarbeiten) relevant scheint. Es ist sicher kein High End Stereomikroskop, aber letztlich benötige ich ein solches ja auch nicht.

Mittlerweile habe ich N35 Klingen von Feather im Einsatz (immer noch die erste) und die Schnittergebnisse sind recht ordentlich. Daß die Klinge - nicht nur wegen der Arbeitssicherheit - eher nach unten gerichtet sein sollte als nach oben und der Schnitt eventuell mehr ziehend hat mir eingeleuchtet, und ich habe die Vorrichtung entsprechend umgebaut - einschl. Auffangschale fürs Schnittgut. Ich hatte noch eine 4.5 x 9 - Schiene im Bestand und den langen Schlitten von den ersten Experimenten in zwei Schritten verkürzt, so daß das Gerät mittlerweile ziemlich kompakt ist. Die Fotos zeigen die kürzeste Schlittenvariante - trotz des Spiels des Schlittens in der Führung läßt sich dieser wie ich meine sauber entlang der Nut führen.

Probleme konnte ich aber mit der Probenbefestigung identifizieren: Ich habe einen kleinen Schraubstock vom Wabeco als Klemmvorrichtung beschafft und ein etwas größeres U-Profil eingesetzt um ideal auf die Spannbacken abgestimmte Wachsquader zu erhalten. Sieht gut aus ist aber m.E. noch nicht ganz ideal. Zum einen wird der Aufbau relativ hoch und das Hantieren mit dem Inbusschlüssel zur Probenbefestigung ist etwas mühsam. Das Hauptproblem aber sind die glatten Oberflächen der Spannbacken. Durch den Druck den das Messer auf die Probe ausübt rutschte der Wachsquader nämlich leicht durch, was einem sauberen Probenvorschub im Weg steht. Habe ich mittlerweile durch Strukturierung der Spannbackenoberflächen mit einer kleinen Trennscheibe an der Dremel behoben, aber ideal wären natürlich Spannbacken die strukturiert sind wie ein Waffeleisen. Da hat der von Jörg gezeigte Aufbau (danke für die instruktiven Bilder) klare Vorteile, da der Druck auf die Bodenplatte der Befestigung kein Ausweichen der Probe erlaubt. Den Ansatz könnte ich mit einem L-Winkel auch adaptieren (Abformsilikon habe ich sogar schon), wollte aber zunächst noch an meinen quaderförmigen Proben festhalten. Mit einer zusätzlichen Schraube könnte ich da vermutlich auch das Durchrutschen weiter erschweren.

Also: es gibt noch Entwicklungspotential, aber der Status quo liefert durchaus bereits Ordentliches. Ich habe noch drei Bilder angehängt (5x, 10x und 20x, fotografiert mit Vollformat-Nikon und Vergrößerung 2x am Vergrößerungswechsler) meines ersten Färbeversuchs des Querschnitts durch einen Trieb der Blauraute. Gut: wurde hier schon besser gezeigt, aber es ist ja auch mein allererster Färbeversuch, und mit der Bildbearbeitung habe ich jetzt auch keinen besonderen Aufwand getrieben.

Ich habe mit den Morphisto Färbset gefärbt, das ich vor einiger Zeit erworben hatte. Dabei werden zwei ,,Spüllösungen" verwendet, deren Zusammensetzung mir nicht bekannt ist. Als ich einige Schnitte aus Spüllösung 2 mit dem Marderhaarpinsel in ein Schälchen mit Wasser bringen wollte haben diese regelmäßig im Wasser einen richtigen Sprung gemacht - wie elektrostatisch aufgeladen. Hat einer von Euch eine Idee was da passiert?

Liebe Grüße und einen schönen Abend

Michael

Edit: Blauraute habe ich zwar auch im Garten - und entsprechend viele Bienen zu Besuch - der Querschnitt ist aber vom Blauregen (Glycine).

[Gerd Schmahl]

Hallo Michael,

Als ich einige Schnitte aus Spüllösung 2 mit dem Marderhaarpinsel in ein Schälchen mit Wasser bringen wollte haben diese regelmäßig im Wasser einen richtigen Sprung gemacht - wie elektrostatisch aufgeladen. Hat einer von Euch eine Idee was da passiert?

Die Spülungen von SafeLine, die über Morphisto vertrieben werden, riechen für mich sehr alkoholisch. Wenn Du einen Tropfen hochprozentigen Alkohol in Wasser tropfst, gibt es eine fast explosionsartige Vermischung, die zu heftigen Verwirbellungen führt. Eventuell wird das noch durch ein Tensid zusätzlich beschleunigt. So ganz genau weiß wohl nur Herr Heim, was da drin ist, aber eine Alkoholreihe macht schon Sinn.
LG Gerd
EDIT: ich habe mir mal die Datenblätter angesehen:
Spüllösung 1 : Wasser
Spüllösung 2: Ethanol 95...100%
Spüllösung 3: Ethanol 60..65%
Spüllösung 4: Ethanol 85..90%

[Nochnmikroskop]

Hallo Michael,

danke für das Update.
Das Ergebnis kann sich sehen lassen.
Für einen guten Niederdruck der Proben im Schraubstock könntest Du da ggf. einen "Schnellspanner" einsetzen? Da gibt es unterschiedliche Größen, die recht einfach zu justieren sind.
Der Schnellspanner wäre vielleicht auch ein halbwegs passabler Griff zum Schieben.

LG Frank