DE2906153C2 - Kühlkammer zur Aufnahme von zu bearbeitenden Objekten, insbesondere biologischen Objekten - Google Patents

Kühlkammer zur Aufnahme von zu bearbeitenden Objekten, insbesondere biologischen Objekten

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DE2906153C2 DE2906153A DE2906153A DE2906153C2 DE 2906153 C2 DE2906153 C2 DE 2906153C2 DE 2906153 A DE2906153 A DE 2906153A DE 2906153 A DE2906153 A DE 2906153A DE 2906153 C2 DE2906153 C2 DE 2906153C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlkammer zur Aufnahme von zu bearbeitenden Objekten, insbesondere biologischen Objekten für mikroskopische oder eiektronenmikroskopische Untersuchungen, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Kryopräparation von Objekten der vorstehend angegebenen Art benötigt man Kühlkammern, bei denen die Objekte wie auch die Bearbeitungswerkzeuge reproduzierbar auf tiefen Temperaturen gehalten werden können, ohne infolge des Niederschlags von Luftfeuchtigkeit zu vereisen. Dabei ist es aufgrund der hohen Kosten der als Kryogen verwendeten verflüssigten Gase (flüssiger Stickstoff oder flüssiges Helium) erwünscht, den Kryogenverbrauch möglichst niedrig zu halten. Auch ist es zur Präparation der unterschiedlichsten Objekte notwendig, im Kühlkammerrraum Temperaturen innerhalb eines relativ breiten Temperaturbereiches von etwa —200C bis unter — 150°C einzustellen. Die genannten tiefen Temperaturen werden häufig bei bestimmten biologischen Objekten, aber auch bei der Schnittpräparation von zähelastischen Kunststoffen mit sehr niedrigen Glaspunkten (beispielsweise Tetrafluoräthylen) benötigt. Schließlich muß das Kühlkammervolumen im Hinblick darauf, daß die Bearbeitungswerkzeuge und ggf. Manipuiationshiifen in der Kammer Platz finden müssen, in der Regel mindestens ein Liter betragen und die Kühlkammer muß von oben her zugänglich sein.
Bei einer bekannten Kühlkammer der vorstehend angegebenen Art (SE-AS 3 28 426: Journal of Cell Biology Vol.51 (1971) S. 772 ff) sind diese Forderungen nicht zufriedenstellend erfüllt. Die bekannte Kühlkammer besitzt Kammerwände aus einem thermisch isolierenden Kunststoff, die da; Objekt und die Bearbeitungswerkzeuge praktisch vollständig umgeben, und die gewünschte niedrige Temperatur der Kammeratmosphäre wird dadurch erzeugt, daß unmittelbar in den Kammerinnenraum ein Strom kalten Stickstoffgases eingeleitet oder flüssiger Stickstoff darin zürn Verdampfen gebracht wird. Die obere Öffnung der Kühlkammer ist zum Großteil durch einen Deckel aus transparentem Kunststoff abgedeckt, so daß imolge der unvermeidlichen Vereisung durch die verbleibende öffnung hindurch nur ein Minimum an Beobachtbarkeit und Manipulationen ausführbar ist. Der Objekthalter, beispielsweise eines Ultramikrotoms, mit dem die Kühlkammer verbunden ist, und die Bearbeitungswerkzeuge enthalten Heizwiderstände, wobei elektronische Regelkreise den in den Kammerinnenraum eingeführten Strom kalten Stickstoffes und/oder die Heizleistung der Heizwiderstände thermostatisch auf die gewünschte Objekt- und Bearbeitungswerkzeug-Temperatur einregeln.
;o Nachteilig an dieser bekannten Kühlkammer irt, daß die gewünschten Solltemperaturen nicht mit der notwendigen Konstanz eingehalten werden können, weil der elektronische Regelkreis andauernd entscheidende Parameter verändert und Unruhe in Form von Regelschwingungen in das System bringt. Auch hat sich gezeigt, daß Temperaturen unter —150°C, die sehr häufig erforderlich sind, auch bei stärkstem Kryogenverbrauch nicht oder nur auf senr kurze Zeit erreichbar oder gar konstant einstellbar sind. Das hat aber zur Folge, daß beispielsweise bei der Verwendung der Kühlkammer in Verbindung mil einem Ultramikrotom einwandfreie Dünnstschnitte infolge der thermischen Längenänderungen aufgrund schwankender Temperatur nicht ausgeführt werden können. Schließlich ist mit dieser be-
h5 kannten Kühlkammer der Verbrauch an Stickstoff, insbesondere bei Einhaltung tiefer Temperaturen, außerordentlich hoch.
Es sind auch bereits Kühlvorrichtungen bekannt, die
zur Aufnahme kleiner elektronischer Objekte oder Geräte, z. B. von Germaniumdetektoren, eine Kammer mit metallischen Kammerwänden aufweisen, deren Außenseite durch ein flüssiges Kryogen auf einer entsprechend niedrigen Temperatur gehalten ist (vgL GB-PS 9 55 320; US-PS 28 16 232; DE-AS 20 10967). Diese Kammern sind jedoch verhältnismäßig klein und, da eine Bearbeitung in ihnen nicht ausgeführt werden muß, auch vollständig verschlossen. Auch ist die Einstellung einer Temperatur in einem verhältnismäßig großen Temperaturbereich nicht erforderlich, da lediglich erwünscht ist, die eingebrachten Gegenstände oder Geräte auf einer stets gleichbleibenden tiefen Temperatur zu halten.
Es ist auch bereits ein Kühlbad bekannt, das zum Schockgefrieren von biologischen Objekten dient, welche anschließend bearbeitet und für eine elektronenmikroskopisd.e Untersuchung präpariert werden sollen (DE-OS 23 49 585). Dieses Kühlbad weist einen Kühlbadbehälter für flüssigen Stickstoff auf, dessen Wandung aus gut wärmeleitendem Metall, z. B. Kupfer, besteht und der in einem weiteren Gefäß aufgenommen ist, welches ebenfalls flüssigen Stickstoff, jedoch von tieferer Temperatur, enthält Infolge der wärmcfeitenden Verbindung zwischen dem flüssigen Stickstoff innerhalb und außerhalb der Kühlkammerwand soll erreicht werden, daß das Kühlbad eine Temperatur in der Nähe des Festpunktes des Stickstoffes einnimmt. Hierbei kommt es auf eine sehr exakte Konstanthaltung der Kühlbadtemperatur nicht an, sofern diese nur ausreichend unter dem Siedepunkt des Stickstoffes liegt, und es ist weder daran gedacht noch möglich, Kühlbadtemperaturen in einem verhältnismäßig großen Temperaturbereich einzustellen. Im Hinblick darauf, daß die zu untersuchenden Proben auch winzig sind, hat der Kühlbadbehälter ein entsprechend kleines Volumen, das eine Bearbeitung von darin befindlichen Proben nicht erlauben würde.
Ausgehend von den bekannten Kühlkammern der gattungsgemäjen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlkammer zu schaffen, die auf einfache Weise eine exakte Konstanthaltung der Temperatur sowohl der Kühlkammeratmosphäre als auch der im Kühlkammerraum angeordneten Elemente ohne Auftreten von Regelschwingungen ermöglicht, dabei diese Temperatur aber auf unter — 1500C abgesenkt werden kann und trotzdem ein geringerer Stickstoffverbrauch als bei den bisher bekannten Kühlkammern vorliegt
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dent Kennzeichen des Patentanspruches 1.
Bei der trfindungsgemäuen Kühlkammer sind die Kühlkammerwände nicht aus wärmeisolierendem Material ausgebildet, sondern bestehen zumindest überwiegend aus einem gut wärmeleitenden Metall und sind auf ihrer Außenseite durch flüssigen Stickstoff auf eine entsprechende Temperatur abgekühlt. Durch Konvektion stellt sich daher im Kühlkammerraum eine entsprechend niedrige Temperatur ein, die erheblich tiefer eingestellt werden kann, als dies bei den bekannten Kühlkammern der Fall ist. Denn infolge der Kühlung der Kühlkammerwände durch flüssigen Stickstoff wird dessen wesentliches Kältereservoir, die Verdampfungswärme, voll zur Kühlung mit herangezogen. Weiterhin wird die Konstanz der erwünschten Temperatur am Objekt bzw. den Bearbeitungswerkzeugen und der Kühlkammeratmosphäre durch eir.c »steadystate«-Wärmezufuhr zu den im Objekthalter und den Bearbeitungswerkzeugen befindlichen Heizwiderständen erreicht, wobei sich zwischen der konstant zugeführten Wärme und der über die Katnmeratmosphäre und die Kühlkammerwände an den flüssigen Stickstoff abgeführten Wärme ein thermisches Fließgleichgewicht einstellt Dadurch können die Temperaturen mit erheblich geringeren Schwankungen auf dem jeweils erforderlichen Wert eingehalten werden, obwohl die Kühlkammer über ihren ganzen Querschnitt nach oben hin offen ist, um die
ίο Bearbeitung und Manipulation zu erleichtern. Dabei liegt im Bereich der sehr tiefen Temperaturen der Verbrauch an flüssigem Stickstoff um etwa den Faktor 0,5 bis 0,1 unter demjenigen der bekannten Kühlkammern. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Teile der Kühlkammerwand zugleich Wandflächen des Stickstoffbehälters, d. h. dieser wird durch eine doppelwandige Ausbildung der Kühlkammerwandung einstückig gebildet Hierdurch ist die Einhaltung einer gleichmäßigen tiefen Temperatur der Kühlkammerwandungen besonders leicht erreichbar.
Bei einer schachtel- oder quaderförn ^n Ausbildung der Kühlkammer bietet es sich an, den Stic'-istoffbehälter aus mehreren symmetrisch angeordneten Einzelbehältern an den Seitenwänden der Kühlkammer auszubilden. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Einzelbehälter miteinander kommunizieren, um einen gleichen Füllstand der Einzelbehälter und damit eine gleichmäßige Kühlung zu gewährleisten und auch die Füllung zu erleichtern.
Die Temperatureinstellung des Objektts und der Bearbeiiungswerkzeuge kann sowohl durch die Heizwiderstände als auch durch im Kühlkammerraum angeordnete Kühlkörper beeinflußt werden. So kann zum raschen Erhöhen der Temperaturen den Heizwiderständen zeitweise eine maximale Heizleistung zugeführt werden, während durch die verschiebbar oder verdrehbar angeordneten metallischen Kühlkörper ein Thermokontakt zwischen der Kühlkammerwand und dem Objekthalter bzw. dem Bearbeitungswerkzeug hers,:ellbar ist. durch den die Temperatur des Fließgleichgewichf; verändert wird. 1st bei zunächst maximaler Heizleistung die gewünschte Temperatur erreicht, so erfolgt wieder die Umschaltung auf die »steadystatew-Leistung. Entsprechend kann auch der Kontakt zwischen Objekthalter und Bearbeitungswerkzeug und Kühlkörper nur solange aufrechterhalten bleiben, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist, die im Fließgleichgewicht eingehalten werden soll.
Der Kryogenverbrauch durch abdampfenden Stickso stoff kann dadurch abgesenkt werden, daß der oder die Stickstoffbehälter von einer thermisch isolierten Zwischenschicht umgeben ist bzw. sind, die von einem auf Raumtemperatur gehaltenen Außenmantel aus wärmeleitendem Material umschlossen ist. Hierdurch wird auch die Bildung von Kondenswasser oder Eisnied?:rschlägen auf der Außenseite der Kühlkammer vermeiden. Schließlich kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung in der Kühlkammerwand eine Schleuse zum Einführen oder Entnehmen des Objekts oder eines Teils davon vorgesehen sein, die einen Kryotransfer, beispielsweise vom oder zum Elektronenmikroskop, ohne ein umständliches Hantieren mit der Transfereinrichlung ermöglicht, so daß Störungen des Kühlkammerzustandes auf ein Minimum beschränkt bleiben.
Ausführungsbeispit-ie der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. I eine schematische Seitenansicht, teilweise im
Schnitt, einer Kühlkammer für ein Ultramikrotom nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt in Vorderansicht einer Kühlkammer in einer Ausstattung zur Kryofixatiovi und Nachbearbeitung kryofixierier Objekte; und
F i g. 3a eine Seiten-; und
F i g. 3b eine Vorderansicht im schematischen Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Kühlkammer für ein Ultramikrotom, wobei in Fig.3b die Mcsserhalterung abgenommen ist.
Der Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Kühlkammer an einem Ultramikrotom ist herkömmlicher Art. Seitenwände 1,1' und Boden 2 der an dem Kreuzsupport 3 am Sockel des Ultramikrotoms 4 befestigten Kühlkammer bestehen aus einem schlecht wärmeleitenden Kunststoff. Die obere Kammeröffnung ist mit einem Deckel 5 aus durchsichtigem Kunststoff größtenteils abgedeckt, der lediglich Schlitze zum Beobachten des Schneidevorganges mit einem Stereomikroskop 6 freiläßt, welches gemeinsam mit einer Kaltlichtquelie 7 über einen in den Pfeilrichtungen verschiebbaren sowie um die Achse 8 drehbaren Optikträger 9 befestigt ist.
Durch Drehen eines Handrades 10 oder durch einen eingebauten Motorantrieb ist der Präparatträgerarm 11 mit dem daran befestigten Objekt 12 in eine schwingende Auf-Ab-Bewegung versetzbar, wobei die Vorschubmechanik des Uitramikrotoms die Abnahme von Schnitten am Messer 13 bewirkt. Die Halterungen des Objektes 12 am Präparatträgerarm 11 sowie des Messers 13 am Kammerboden 2 können jeweils einzeln und unabhängig voneinandc, durch einen Strom kalten Stickstoffgases (N2g) aus Zuleitungsrohren 14 bzw. 15 abgekühlt werden. Die Temperaturen von Objekt 12 und Messer 13 können mit Hilfe von nicht dargestellten Sensoren gemessen werden, welche sich in den Halterungen befinden. Die Temperatur der Halterungen kann durch Heizwiderstände angehoben werden, welche sich ebenfaiis darin befinden. Die Heizwiderstände und die Temperatursensoren und/oder die den Stickstoffstrom regelnden Ventile oder Verdampfer bewirken eine Einstellung der Temperatur des Objektes 12 sowie des Messers 13 auf vorgewählte Sollwerte. Zusätzlich kann die Temperatur und Zusammensetzung der Kammeratmosphäre durch Verdampfen von in einen Kunststoffbehälter 16 über eine Zuleitung 17 eingefüllten Ν2Π mittels eines Flachheizkörpers 18 beeinflußt werden. Ein Ausfließen der kalten Kammeratmosphäre durch die Öffnung 11' zur Aufnahme des Präparatträgerarms 11 in der Hinterwand Γ der Kühlkammer wird durch eine dünne Folie 19 verhindert Ähnliche Kühlkammern dienen in prinzipiell ähnlicher Weise, jedoch unabhängig von Mikrotomen oder Ultramikrotomen, zur Bearbeitung von Objekten für die mikroskopische oder elektronenmikroskopische Untersuchung, insbesondere zur Kryofixation biologischer Objekte auf tiefgekühlten Metallfiächen, sowie zur spanabhebenden Bearbeitung tiefgekühlter biologischer oder technischer Proben.
Die F i g. 2 und 3a, b zeigen Ausführungsformen, die unter anderem für den Bereich von Objekt 12 und Messer 13 eines Ultramikrotomes 4 gemäß Fig. 1, darüber hinaus jedoch unabhängig von einem Mikrotom, Ultramikrotom oder anderen Zusatzgeräten eingesetzt werden können:
Die Kühlkammer gemäß F i g. 2 besteht aus einer oben offenen quaderförmigen Schachtel 20 aus gut wärmeleitendem Metallblech, weiche über Füße 2; an einem gleichfalls quaderförmigen und oben offenen größeren Behälter 22 aus Blech oder einem anderen geeig neten, kryogcndichlen und tieftemperaturbeständigen Material befestigt ist. welcher mit Nifl bis zur eingezeichneten Höhe gefüllt ist wobei die Niveauregulierung und Nachfüllung, durch Sensoren 23 und 24 gesteuert, über eine isolierte Zuleitung 25 erfolgt. Größere Kryogen- bzw. Wärmeverluste werden durch fsoiationsschichten 26, vorzugsweise aus geschäumtem Kunststoff, ein Vereisen der Behälterwand durch einen mittels Heizpatronen 27 sowie eines Temperatursensor 28 thermostatisch auf Raumtemperatur erwärmten Außenmantel 29 aus gut wärmeleitendem Metall verhindert.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt zusätzlich zu dem allgemein anwendbaren Kammeraufbau eine Spezialausstattung zum rapiden Schockgefrieren (»Kryofixation«) sowie zum nachfolgenden Bearbeiten gefrorener biologischer Objekte. Zur Aufnahme des Objektes 30 dient hierbei zunächst ein Injektor 31, welcher beispielsweise mit einer Vakuumhalterung versehen ist und nach Entfernen eines Wärmeschutzschildes 32 sowie eines Frostschutzdeckeis 33 autumaiiscli nach Lösen der Sperrklinke 34 mit dem Objekt in die Kühlkammer fällt. Das Objekt trifft hierbei auf die hochglanzpolierte Oberfläche eines Metallblockes 35 auf, welcher über Füße 36 mit dem Boden der Kühlkammer 20 verbunden ist. Soweit die Kryofixation bei der Temperatur des im Behälter 22 befindlichen N2H stattfinden soll, erfolgt die Abkühlung des Metallblocks 35 über Füße 36 sowie die Kammeratmosphäre. Sofern eine Kryofixation bei weiter reduzierter Temperature erfor-
derlich ist kann der Metallblock 35, beispielsweise durch flüssiges Helium (Hen), zusätzlich gekühlt werden. Nach der Kryofixation kann das gefrorene Objekt 30' durch einen in eine Nut des Metallblocks 35 eingesteckten starren Halter 39 im Verein mit einem federnden Halter 40 ortsfest gehaltert und in dieser Stellung mittels eines über Triebe 41 und 42 bewegten motorbetriebenen Fräsers 43 von überschüssigem Material befreit und dadurch für nachfolgende Präparsiicnen {Abnahme von Schnitten in der Kühlkammer eines Ultramikroto mes, Gefrierätzung und -replikation, Kryosubstitution, Gefriertrocknung) vorbereitet werden. In allen genannten Fällen hängt der Erfolg der nachfolgenden Präparation davon ab. daß das Volumen des Objektes auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt und gegebenen-
falls durch Zerteilen bei tiefer Temperatur mit einer nicht dargestellten Säge nach Möglichkeit unter 10 mm3 reduziert wird.
Die Ausführungsform nach F i g. 3a, b ermöglicht die Montage der Kühlkammer am Kreuzsupport 3 eines
Ultramikrotomes 4. Der thermostatisch beheizte Außenmantel 29a wird hierbei über eine elastische Zwischenlage 44 auf einer Trägerplatte 45 angeschraubt welche ihrerseits am Kreuzsupport 3 starr befestigt ist Die Kühlkammer wird mittels einer Schraube 46 gegen die Trägerplatte 45 gepreßt
Der Messerhalter besteht aus einem Fußteil 47 sowie einem gegen diesen Fußteil um eine zentrale Achse 48 drehbaren Teller 49, an dem mehrere, bei Bedarf unterschiedliche Messer zum Vorschneiden (»Trimmen«) so- wie Ultradünnschneiden (unter Umständen wahlweise Diamant- und Glasmesser) befestigt und ohne Änderung der Temperatur durch Drehen des Tellers 4a gegeneinander austauschbar sind. Der Messerhalter 47, 48, 49 ist auf drei Füßen 50 befestigt welche starr mit der Trägerplatte 45 verbunden sind. Ein Abfluß der kalten Kammeratmosphäre durch die für die Füße 50 sowie für die Schraube 46 vorgesehenen Öffnungen wird durch die Zwischenlage 44 verhindert, welche als Dich-
lung funktioniert und das Messer 13 gegen Manipulationskräfte abschirmt, welche auf die Kühlkammer während der Schnittpräparation einwirken. Die Kühlkammerwände 20a werden durch in zwei an beiden Längsseiten symmetrisch angeordnete Behälter 22a eingefüll- ·> ten Njfl gekühlt. Die Behälter 22a kommunizieren durch eine Querverbindung 51. Diese Teile sind gemeinsam von e.r.er Schaumisolation 26a und dem thermostatisch beheizten Außenmantel 29a umgeben.
Sowohl der Messerhalter 47, 48, 49 wie der an einer CHRISTENSEN-Brücke 52 thermisch weitgehend isoliert montierte Objekthalter 53 können durch Kühlkörper 54 bzw. 55 rasch von höheren auf tiefere Temperaturen abgekühlt werden. Hierzu wird bei der Messerkühlung der am Kammerboden ruhende Kühlkörper 54 is mittels eines Schiebers 54' in Pfeilrichtung verschoben, bis er dem Fußteil 47 anliegt. Ebenso kann der Kühlkörper 55 um 90° in Pfeilrichtung gedreht werden, so daß er bei dem durch ein Drehen des Handraücü 10 bewirkten Absenken des Objektes 12 mit der Unterseite des Objekthalters 53 in thermischen Kontakt kommt. Da die Kühlkörper 54 und 55 wesentlich höhere Wärmekapazitäten als die Halter des Objektes und der Messer aufweisen und mit den beiden Kühlkammerwänden 20a in dauernden Flächenkontakt stehen, bewirken sie eine ra· sehe Abkühlung des Objektes 12 sowie der Messer 13. Soweit das Objekt im normalen Fließgleichgewicht zuviel Wärme über die Brücke 52 aufnimmt, kann über eine flexible Kupferlitze 56 ein direkter thermischer Kontakt zu der Kühlkammerwand hergestellt werden, jo welcner das Fließgleichgewicht in einen niedrigeren Temperaturbereich verschiebt.
Die Kühlkammerwand und der AuDcnmantel 29a weist an der Vorderseite eine Schleuse 57 auf. Die Schleusenöffnung kann im einfachsten Fall durch zwei Stopfen 59 und 60 von innen sowie außen abgedichtet werden. Durch ein sukzessives öffnen und Schließen der beiden Stopfen 59,60 können Objekte oder Objektteile in die Kühkammer eingeführt bzw. aus ihr ausgeschleust werden, ohne daß kalte Kammeratmosphäre in störendem Umfang austritt.
Die anhand der F i g. 2 und 3 beschriebenen Einrichtungen können im Rahmen der Erfindung in verschiedenen Variationen und Kombinationen verwirklicht werden. So ist es möglich, als Kryogen in den Tanks teilwei- se verfestigten Stickstoff (»Nj-Slush«) mit einer Temperatur von —2100C zu verwenden. Die Art und Herstellung der Schaumisolation kann ebenso variiert werden wie die Montage der Kammer am Ultramikrotomsupport sowie die Montage des Objektes und Messers. Hierbei können beispielsweise alle über die Temperatur der Kammeratmosphäre erwärmten Teile der Objektoder Messerhalterung ebenso wie in gleicher Weise erwärmte Werkzeuge und Hilfsmittel zur Vermeidung von störenden Thermokonvektionsströmungen in der Kammeratmosphäre teilweise mit einer entsprechenden Isolation, beispielsweise einer dünnen Polystyrolschicht, überzogen werden. Schließlich bleibt unerheblich, in welcher Weise die elektrische Temperaturregelung der Kammeraußenwand erfolgt sowie welche zu- e> sätzlichen Hilfsmittel in derartigen Kammern verwendet werden und welche Geräte im Verein mit derartigen Kühlkammern zur Vorbereitung von Objekten für eine mikroskopische oder elektronenmikroskopische Untersuchung betrieben werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 PatentansprQche:
1. Kühlkammer zur Aufnahme von zu bearbeitenden Objekten, insbesondere biologischen Objekten für mikroskopische oder elektronenmikroskopische Untersuchungen, mit einem von oben für eine Präparation zugänglichen und beobachtbaren, mit trokkenem Gas gefüllten Kühlkammerrauro von ringsum konstanter Höhe, der gegenüber einem Ausfließen der kalten Kühlkammeratmosphäre nach unten dicht ist, und mit in dem Kühlkammerraum angeordneten Bearbeitungswerkzeugen für das Objekt und einem Objekthalter, wobei die Bearbeitungswerkzeuge und der Objekthalter mit dem Objekt zur Einstellung optimaler Temperaturen durch Heizwiderstände beheizbar sind und die Temperaturen durch Sensoren erfaßbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkammerraum über seinen ganzen Kammerquerschnitt stets frei zugänglich ist, daß die Kühlkammerwände (20, 20a; zumindest überwiegend aus einem gut wärmeleitenden Metall bestehen und auf ihrer Außenseite durch flüssigen, in einem Behälter (22, 22a) befindlichen Stickstoff gekühlt sind, und daß die Temperaturen der Bearbeitungswerkzeuge (13, 47; 43) und des Objekthalters (53; 39,40) mit dem Objekt (12,30) dadurch einstellbar sind, daß die von den Hehwiderständcn aufgebrachte Wärme im Fließgleichgewicht kontinuierlich über die Kühlkammeratmosphäre und die Kühlkammerwände (20, 20a; an den flüssigen Stickstoff abgegeben wird.
2. Kühlktnmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Kühlkammerwand (20, 20a; zugleich Wandflächen des Stickstoffbehälters (22,22a; sind.
3. Kühlkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffbehälter (22a; sich aus mehreren Einzelbehältern zusammensetzt, die miteinander (bei 51) kommunizieren.
4. Kühlkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß verschiebbare oder drehbare metallische Kühlkörper (54, 55) vorgesehen sind, bei deren Verschieben oder Drehen ei/i wärmeleitender Kontakt zwischen der Kühlkammerwand (20a; und dem Bearbeitungswerkzeug (13, 47) bzw. dem Objekthalter(53) herstellbar ist.
5. Kühlkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stickstoffbehälter (22, 22a; von einer thermisch isolierenden Zwischenschicht (26,26a; umgeben ist bzw. sind, die von einem auf Raumtemperatur gehaltenen Außenmantel (29, 29a; aus wärmeleitendem Material umschlossen ist.
6. Kühlkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten von aus dem oder den Stickstoffbehältern (22, 22a; verdampftem Stickstoff im Außenmantel (29,29a; Kanäle vorgesehen sind.
7. Kühlkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kühlkammerwand (20a; eine Schleuse (57,59,60) zum Einführen oder Entnehmen des Objekts (12) oder eines Teils davon vorgesehen ist.
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