AT521439A1 - Aufbewahrungsvorrichtung für Rastermikroskop-Messsonden - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt ist eine Vorrichtung (100-1400) zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden (419) für ein Rastersondenmikroskop, wobei die Vorrichtung aufweist: für jede der einen oder mehreren Messsonden (419), Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417), die jeweils einen, insbesondere tunnelförmigen Aufnahmeraum (109, 409) mit einer Aufnahmeraum- Längsrichtung (421) begrenzen, in den eine Messsonde (419) derart aufnehmbar ist, dass eine Messsonden-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) ausgerichtet ist, wobei die Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417) ausgebildet sind: eine Verschiebung der Messsonde (419) entlang der Messsonden-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) nach vorn und/oder nach hinten zu erlauben und eine Verschiebung quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) zu verhindern.

Description

Zusammenfassung

Aufbewahrungsvorrichtung für Rastermikroskop-Messsonden

Bereitgestellt ist eine Vorrichtung (100-1400) zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden (419) für ein Rastersondenmikroskop, wobei die Vorrichtung aufweist: für jede der einen oder mehreren Messsonden (419), Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417), die jeweils einen, insbesondere tunnelförmigen Aufnahmeraum (109, 409) mit einer Aufnahmeraum10 Längsrichtung (421) begrenzen, in den eine Messsonde (419) derart aufnehmbar ist, dass eine Messsonden-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) ausgerichtet ist, wobei die Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417) ausgebildet sind: eine Verschiebung der Messsonde (419) entlang der Messsonden-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) nach vorn und/oder nach hinten zu erlauben und eine Verschiebung quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) zu verhindern.

(Figur 4A)

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- 1 Aufbewahrungsvorrichtung für Rastermikroskop-Messsonde

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden für ein Rastersondenmikroskop, betrifft ferner ein Messsonden-Magazin und betrifft ferner ein Mikroskop-System, welches ein Rastersondenmikroskop, insbesondere Rasterkraftmikroskop, und ein Messsonden-Magazin aufweist.

Hintergrund

Ein Typ eines Rastersondenmikroskops ist z.B. ein Rasterkraftmikroskop, welches verwendet wird, um Oberflächen lateral abzutasten und dabei deren Topographie hochaufgelöst zu bestimmen. Dazu wird eine Messsonde über die zu untersuchende Oberfläche lateral geführt (z.B. gerastert) und eine Auslenkung der Messsonde, welche von der Wechselwirkung einer Messspitze mit der zu untersuchenden Oberfläche herrührt, wird z.B. optisch bestimmt. Die Messsonde umfasst z.B. eine Blattfeder oder allgemein einen Biegebalken (Cantilever), der an einem Cantilever-Chip (Plättchen) montiert ist und an einem Ende eine Messspitze, insbesondere nanoskopisch kleine Nadel aufweist. Die Auslenkung der Messspitze bzw. des Biegebalkens wird positionsabhängig bestimmt bzw. die Nachführung der Sonde (z.B. mittels vertikaler Verschiebung) um z.B. eine Kraft konstant zu halten, wird registriert. Die Auslenkung des Biegebalkens bzw. der Messspitze kann kapazitiv oder piezoelektrisch oder mit Hilfe von optischen Sensoren gemessen werden. Die Rasterkraftmikroskopie kann dabei eine Strukturuntersuchung der zu untersuchenden Oberfläche bis hin zur atomaren Auflösung ermöglichen.

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- 2 Der für die Messung verwendete Ausleger oder Biegebalken (auch Cantilever genannt) samt Sonden- oder Messspitze kann auf einem typischerweise wenige mm²-großen Cantilever-Chip montiert sein, der auch als Sondenkörper oder als Plättchen bezeichnet wird. Alternativ können Cantilever-Chip und Cantilever in einem Stück gebildet sein. Das Plättchen oder der CantileverChip muss vor einer Untersuchung mittels des Rasterkraftmikroskops in eine dafür vorgesehene Ausnehmung eines Cantilever-Halters bzw. MesssondenHalters eingeführt werden. Diese Tätigkeit wird herkömmlicherweise manuell durchgeführt und stellt hohe Anforderungen an die Erfahrung und Geschicklichkeit eines Benutzers, damit eine Beschädigung und/oder ein Verlust der Messsonde bzw. des Cantilevers bzw. auch des MesssondenHalters vermieden werden.

Messsonden (insbesondere Chips samt Cantilever), die zur manuellen Montage (in einem Messsonden-Halter eines Rasterkraftmikroskops) vorgesehen sind, werden herkömmlicherweise in sogenannten „Gel-Transportboxen gelagert. Dabei liegt die Messsonde, insbesondere der Cantilever-Chip, auf einem sehr weichen Gel und wird von diesem geschützt. Die Entnahme der Messsonde erfolgt von Hand mittels einer Pinzette.

Alternativ kann die Messsonde (Cantilever samt Chip) auf einem (Messsondenfalter vormontiert sein. Damit entsteht ein größeres Bauteil, dessen Handhabung durch einen Benutzer einfacher ist als die Handhabung der Messsonde ohne den Messsonden-Halter.

Ferner gibt es herkömmlich automatisierte Vorrichtungen, bei denen eine Abtast-Einheit des Rasterkraftmikroskops den vorgefertigten MesssondenHalter samt Messsonde aus einer Kassette entnimmt. Die Kopplung zwischen dem Messsonden-Halter (insbesondere Cantilever-Halter) und der AbtastEinheit kann beispielsweise pneumatisch oder magnetisch erfolgen. Diese Lösungen sind jedoch aufwendig und kostspielig und erfordern die Vormontage der Messsonde auf einem Messsonden-Halter.

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- 3 US 7,692,138 Bl offenbart eine Kombination eines konfokalen und eines Abtastmesssonden-Mikroskop-Systems, wobei ermöglicht ist, eine selbe Probenposition mit beiden Mikroskopen zur selben Zeit zu beobachten. Eine Sondenmodulkassette ist an einer Bühne montiert und hält mehrere Messsonden-Baugruppen, welche auch einen Messsonden-Halter umfassen. Bei Bedarf eines Messsondenaustauschs wird eine Messsonde aus einer entsprechenden Kassettenstation angehoben.

US 6,093,930 A offenbart einen automatischen Austausch einer Messsonde in einem Abtast-Messsondenmikroskop. Ein Messsondenpuffer ist in einer Probenbühne umfasst, wobei auf der Probenbühne die Probe inspiziert wird. Ein Messsondenmagazin hält eine Anzahl von Messsonden-Baugruppen, welche wiederum Messsonden-Halter umfassen.

WO 2001/003157 Al offenbart ein Objekt-Inspektionssystem, insbesondere ein Abtast-Sondenmikroskop-System, wobei Messsonden neben einer Probenbühne zur Lagerung angeordnet sind. Die Sonden können auf einen Abtastkopf von den vertikalen und horizontalen Messsonden-Zuführsystemen geladen werden bzw. montiert werden.

WO 2015/019090 Al offenbart einen Messsonden- und ProbenAustauschmechanismus für ein Abtast-Messsondenmikroskop, welches ausgebildet ist, die Messsonde, welche von dem Mikroskop getragen ist, durch eine neue Messsonde zu ersetzen. Eine Kassetten-Pufferstation ist ausgebildet Messsonden zu tragen. Die Pufferstation hat einen Kassettentrog mit einer Reihe von acht Ausschnitten, so dass bis zu acht Messsondenkassetten von dem Trog getragen werden können. Dabei wird die Messsonde in die Ausschneidung positioniert, um eine Beschädigung der Messsonde zu vermeiden. Greifelemente werden verwendet, um die Messsonden zu entnehmen.

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- 4 US 7,709,791 B2 offenbart ein Abtast-Messsondenmikroskop mit einer automatischen Messsonde-Ersetzungsfunktion. Ein Trog ist ausgebildet, eine Ersatz-Messsonde zu speichern, welche an den Ersatz-Trägerangebracht ist.

WO 9708733 Al offenbart ein Abtast-Messsondenmikroskop mit einem automatischen Messsonden-Austausch und -Ausrichtungssystem. Messsondentaschen halten Messsonden auf dem Probentisch.

Herkömmliche Systeme und Vorrichtungen zum Aufbewahren von Messsonden für ein Rastersondenmikroskop erfordern somit zusätzlichen Raum neben einer Probenbühne eines Rastersondenmikroskops, was die Rastersondenmikroskope voluminöser und aufwendiger macht. Andere Probleme betreffen die Schwierigkeit einer Entnahme der Messsonden aus einem Aufbewahrungssystem und das geeignete Verbringen in einen Messsonden-Halter eines Rastersondenmikroskops. Mehrere herkömmliche Aufbewahrungs- bzw. Speichersysteme für Messsonden erfordern ein vorheriges Montieren der Messsonde auf einem Messsonden-Halter, was somit eine große Anzahl von Messsonden-Haltern erfordert.

Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden für ein Rastersondenmikroskop, ein Messsonden-Magazin, sowie ein Mikroskopsystem bereitzustellen, in dem die Komplexität vermindert ist, eine Aufbewahrung von Messsonden, insbesondere ohne Messsonden-Halter ermöglicht ist, und eine Handhabung der aufbewahrten Messsonden, insbesondere zum Einführen bzw. Einsetzen in einen Messsonden-Halter vereinfacht ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magazin (eine Kassette oder eine sogenannte Cartridge) bereitzustellen, in welchem die Messsonde(n) inklusive eines Cantilever-Chips, eines Biegebalkens und einer Spitze gelagert werden können und bei Bedarf mittels eines Benutzers oder mittels einer Handhabungs- oder Manipulations-Vorrichtung, eines sogenannten Exchange-Tools, in einen Messsonden-Halter (insbesondere Cantilever-Halter) eingeführt werden

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- 5 können. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen und sicheren Wechsel einer Messsonde eines Rastersondenmikroskops zu ermöglichen, welcher auch von ungeübten Benutzern durchgeführt werden kann, so dass Beschädigungen des Cantilevers, der Messsonde oder des Messsonden-Halters möglichst vermieden werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden mit MesssondenLängsrichtung für ein Rastersondenmikroskop bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist: für jede der einen oder mehreren Messsonden, Begrenzungsoberflächen, die jeweils einen, insbesondere tunnelförmigen, Aufnahmeraum mit einer Aufnahmeraum-Längsrichtung begrenzen, in den eine Messsonde derart aufnehmbar ist, dass die Messsonden-Längsrichtung zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung ausgerichtet ist, wobei die Begrenzungsoberflächen ausgebildet sind: eine Verschiebung der Messsonde entlang der Messsonden-Längsrichtung zumindest lokal parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung nach vorn und/oder nach hinten zu erlauben und eine Verschiebung quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung zu verhindern.

Die Vorrichtung zum Aufbewahren kann auch als Magazin oder Kassette oder Cartridge bezeichnet werden und kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein, wie unten erläutert wird. Bei der Vorrichtung kann es sich um eine rein mechanische Vorrichtung, ohne elektrische oder elektronische Elemente oder Bauteile handeln. In anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung z.B. einen oder mehrere Elektromagnete umfassen, um ein oder mehrere Barrieren betätigen zu können. Die Vorrichtung kann z.B. im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt sein, z.B. Polymethylmetacrylat (PMMA) , aus einem Kunstharz oder ähnlichem.

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- 6 Das Rastersondenmikroskop kann z.B. ein Rasterkraftmikroskop oderein Rastertunnelmikroskop umfassen. Die Messsonde kann z.B. eine Kraftmikroskop-Messsonde oder eine Tunnelmikroskop-Messsonde sein.

Die Vorrichtung weist einen oder mehrere Aufnahmeräume auf, wobei jeder Aufnahmeraum für genau eine Messsonde (z.B. Plättchen, Biegebalken und Messspitze umfassend) dimensioniert sein kann. Jeder Aufnahmeraum ist durch ihm zugeordnete Begrenzungsflächen (z.B. durch eine Gehäuse aus einem oder mehreren Teilen gebildet) begrenzt. Begrenzungsoberflächen für jeden Aufnahmeraum können gleich beschaffen sein, so dass jeder Aufnahmeraum einen gleichen Rauminhalt und auch Raumgeometrie aufweisen kann. Die Geometrie der Begrenzungsoberflächen und somit die Geometrie des Aufnahmeraums ist auf die jeweilige Messsonde abgestimmt.

Die Messsonde-Längsrichtung kann z.B. parallel zu einer Richtung eines Biegebalkens (oder Cantilever) ausgerichtet sein. Entlang der MesssondeLängsrichtung kann die Messsonde eine größere Ausdehnung haben als quer zu der Messsonde-Längsrichtung.

Der Aufnahmeraum kann parallel zu oder entlang der AufnahmeraumLängsrichtung eine größere Ausdehnung haben als quer dazu. Die Aufnahmeraum-Längsrichtung (und somit z.B. auch der Aufnahmeraum in Draufsicht) kann geradlinig sein oder krummlinig sein, z.B. eine oder mehrere verschiedene Krümmungen aufweisen, oder z.B. nur abschnittsweise geradlinig. Bei krummliniger Aufnahmeraum-Längsrichtung kann die Messsonde-Längsrichtung zumindest lokal parallel zu der AufnahmeraumLängsrichtung sein, indem eine Tangente an die krummlinige AufnahmeraumLängsrichtung (nur) an der Stelle genommen, wo sich die Messsonde befindet, parallel zu der Messsonde-Längsrichtung ausgerichtet ist. Bei geradliniger Aufnahmeraum-Längsrichtung kann die Messsonde-Längsrichtung zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung sein, indem die geradlinige

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- 7 Aufnahmeraum-Längsrichtung parallel zu der Messsonde-Längsrichtung ausgerichtet ist.

Die Messsonde kann formschlüssig mittels der Begrenzungsoberflächen auf eine Bewegung lediglich parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (d.h. auch entlang der der Messsonde-Längsrichtung) beschränkt sein. Eine Bewegung der Messsonde parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung kann aufgrund der Begrenzungsoberflächen nach vorn oder nach hinten (bezogen auf die Messsonde) verhindert sein, d.h. die Bewegung kann nur nach einer Seite hin erfolgen. Weitere (z.B. bewegliche) Elemente können die Bewegung weiter einschränken, um z.B. während einer Lagerung eine Bewegungsmöglichkeit parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung nach vorn und nach hinten zu verhindern.

Wenn die Verschiebung der Messsonde lediglich entlang deren MesssondenLängsrichtung und auch zumindest lokal parallel zu der AufnahmeraumLängsrichtung ermöglicht ist, sodass eine Verschiebung quer dazu weitestgehend unterbunden wird, kann die Handhabung der Messsonde, z.B. zum Einbringen bzw. Ausbringen aus der Aufbewahrungsvorrichtung und/oder Einbringen bzw. Ausbringen in einen Sonden-Halter eines Rastersondenmikroskops vereinfacht sein. Selbst wenn versehentlich durch einen Benutzer oder eine weitere Hilfsvorrichtung oder Manipulationsvorrichtung oder wegen eines Aufpralls unbeabsichtigt eine Kraftausübung quer zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung auf die in der Aufbewahrungsvorrichtung platzierte Messsonde ausgeübt würde, würden die Begrenzungsflächen eine Verschiebung quer zu der AufnahmeraumLängsrichtung weitestgehend verhindern. Damit kann die Messsonde wirkungsvoll gegen Beschädigung geschützt werden, ohne von einem Benutzer besondere manuelle Geschicklichkeit zu verlangen.

Auch kann die Aufbewahrungsvorrichtung ein Einsetzen der Messsonde in einen Messsonden-Halter für ein Rastersondenmikroskop erleichtern, wenn

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- 8 z.B. ein Messsonden-Halter, beispielsweise durch eine weitere ManipulationsVorrichtung, in geeigneter Orientierung angeordnet ist, so dass die Messsonde entlang der Messsonden-Längsrichtung und entlang der AufnahmeraumLängsrichtung aus der Aufbewahrungsvorrichtung herausbewegt werden kann, um auf oder in dem Messsonden-Halter platziert zu werden. Durch die Aufbewahrungsvorrichtung kann ein sicheres Aufbewahren von Messsonden erreicht werden sowie ein einfaches Be- und Entladen von Messsonden, ohne besonderes Geschick eines Benutzers zu erfordern.

Die Begrenzungsoberflächen können, müssen jedoch nicht mittels durchgehender Wände gebildet sein. Stattdessen kann z.B. ein Gitter, Strebenwerk, oder Rahmenwerk zum Bilden von unterbrochenen Begrenzungsoberflächen vorhanden sein.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Begrenzungsoberflächen (oder zumindest Teile davon) zum Teil oder zur Gänze (z.B. durchgehend oder unterbrochen) auf allen vier Seiten parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung ringsherum um die Messsonde, und bewirken eine formschlüssige Beschränkung der Bewegungsmöglichkeit der Messsonde quer, insbesondere senkrecht zur Aufnahmeraum-Längsrichtung. Die Begrenzungsoberflächen erstrecken sich jedoch insbesondere nicht ringsherum quer zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung. Ferner ist aufgrund der Begrenzungsoberflächen eine formschlüssige Beschränkung der Bewegungsmöglichkeit der Messsonde bewirkt. Somit kann die Messsonde im Wesentlichen kräftefrei in dem Aufnahmeraum innerhalb der Aufbewahrungsvorrichtung platziert und gelagert werden. Eine Beschädigung der Messsonde kann somit vermieden werden. Insbesondere müssen während der Lagerung innerhalb der Aufbewahrungsvorrichtung auf die Messsonden keine Vorspannkräfte, die durch elastische Elemente hervorgerufen werden, einwirken, auch wenn in anderen Ausführungsformen elastische Elemente vorgesehen sein können, welche eine (reversible) Fixierung ermöglichen können. Wenn sich die Begrenzungsoberflächen teilweise oder ganz

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- 9 ringsherum um die Messsonde zumindest lokal parallel zur AufnahmeraumLängsrichtung erstrecken, kann auch ein Herausfallen der Messsonde effektiv verhindert werden. Auch kann die Messsonde vor Einflüssen eines Außenraums, etwa Verschmutzung, ferngehalten werden. Wenn z.B. die Aufbewahrungsvorrichtung Stößen in verschiedenen Richtungen ausgesetzt ist, kann die Messsonde vorteilhafterweise durch Begrenzungsflächen oben/unten und seitlich an einem definierten Aufbewahrungsplatz innerhalb des Aufnahmeraums durch formschlüssige Begrenzung gehalten werden.

Die Begrenzungsoberflächen können z.B. eine oder mehrere obere Begrenzungsoberflächen, eine oder mehrere untere Begrenzungsflächen und eine oder mehrere seitliche Begrenzungsflächen umfassen. Insbesondere können die Begrenzungsflächen spiegelsymmetrisch konfiguriert sein, wobei die Spiegelebene durch eine Mittellängsachse verlaufen kann, so dass die Spiegelsymmetrie bezüglich einer vertikal ausgerichteten Spiegelebene bestehen kann. Oben, unten und seitlich ist in diesem Zusammenhang in Bezug auf die Messsonde zu verstehen, der eine obere Seite, eine untere Seite, eine vordere Seite und eine Rückseite zugeordnet werden kann. Selbstverständlich kann die Aufbewahrungsvorrichtung in allen drei Raumrichtungen bewegt werden, so dass die oben erwähnte „Vertikalrichtung nicht immer mit der Vertikalrichtung übereinstimmt, welche in Bezug auf die Erde definiert ist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Begrenzungsoberflächen im Wesentlichen ebene (insbesondere durchgehende, nicht unterbrochene) Oberflächen auf. Dadurch kann eine Herstellung der Vorrichtung vereinfacht werden und ferner kann eine Verschiebung oder Bewegung der Messsonde parallel von zumindest Teilen der Begrenzungsoberflächen ermöglicht oder erleichtert werden. Während eines Einbringens bzw. Ausbringens der Messsonde aus dem jeweiligen Aufnahmeraum der Aufbewahrungsvorrichtung können zumindest Teile von ebenen Oberflächenteilen z.B. eines Plättchens der Messsonde entlang von

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- 10 Teilen der (ebenen) Begrenzungsoberflächen parallel gleiten. Damit kann eine einfache Handhabung der Messsonde gewährleistet werden und eine Bewegung kann gezielt entlang der ebenen Oberflächen geführt werden, so dass die Bewegung lediglich parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung erfolgen kann, wobei eine Bewegung quer dazu verhindert sein kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Begrenzungsoberflächen ausgebildet, in dem Aufnahmeraum eine Messsonde aufzunehmen, die ein Plättchen, insbesondere mit größerer Ausdehnung in Messsonde-Längsrichtung als in einer Richtung quer dazu, aufweist, an dem ein entlang der Messsonde-Längsrichtung verlaufender Biegebalken, insbesondere an einer Oberseite, insbesondere über eine vordere Kante des Plättchens überhängend, angebracht ist, an dessen äußerem Ende eine, insbesondere nach oben weisende, Messspitze vorgesehen ist, wobei die Messsonde insbesondere frei von einem Halter für das Rastersondenmikroskop ist.

Das Plättchen kann auch als Messsonden-Chip bezeichnet werden und kann z.B. aus Kunststoff oder aus einem Halbleitermaterial wie Silizium gefertigt sein. Das Plättchen kann ein ausschließlich mechanisches Element umfassen, ohne eine elektronische Schaltung zu umfassen. Das Plättchen kann im Wesentlichen dazu vorgesehen sein, den Biegebalken (auch als Cantilever bezeichnet) zu haltern. Der Biegebalken kann derart an dem Plättchen angebracht sein, dass sich eine Längsrichtung des Biegebalkens in Längsrichtung der Messsonde nach vorne erstreckt. Während einer Untersuchung einer Oberfläche einer Probe kann sich der Biegebalken aufgrund der Wechselwirkung der Messspitze mit der Oberfläche der Probe verbiegen, kann somit flexibel ausgebildet sein, etwa aus einem HalbleiterWerkstoff oder einem Metall gefertigt sein. Während der Verwendung in einem Rastersondenmikroskop kann sich insbesondere der Biegebalken in einer vertikalen Richtung senkrecht zu der Messsonde-Längsrichtung verbiegen. Der Biegebalken zusammen mit der Messspitze kann also sowohl vertikal oberhalb

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- 11 einer oberen Oberfläche des Plättchens angeordnet sein sowie über ein vorderes Ende des Plättchens in Messsonde-Längsrichtung über die Ausdehnung des Messplättchens hinausragen. Damit kann die Messsonde in herkömmlich verfügbaren Rastersondenmikroskopen vorteilhaft eingesetzt werden, indem die Wechselwirkung der Spitze mit der Oberfläche der Probe vertikal und in Längsrichtung beabstandet von den Plättchen stattfindet.

Die Messspitze kann eine elektrisch leitende Messspitze oder eine elektrisch nicht leitende Messspitze umfassen, je nach verwendetem Rastersondenmikroskop-Typ. Die Messsonde ist nicht auf einem MesssondenHalter montiert in der Aufbewahrungsvorrichtung aufbewahrt. Somit braucht nicht für jede Messsonde ein damit vormontierter Messsonden-Halter vorhanden sein, was die Anzahl der benötigten Messsonden-Halter reduzieren kann. Somit sind herkömmlich verwendbare Messsonden durch die Aufbewahrungsvorrichtung unterstützt.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Plättchen der Messsonde einen trapezförmigen oder rechteckigen Querschnitt und/oder einen trapezförmigen oder rechteckigen Längsschnitt und/oder einen (im Wesentlichen) rechteckigen Grundriss (d.h. Querschnitt in Draufsicht) auf. Damit können auch herkömmlich verwendbare Messsonden in der Aufbewahrungsvorrichtung aufbewahrt werden. Ferner kann eine derartige Geometrie des Plättchens eine definierte Führung während eines Einbringens und Ausbringens und eine definierte Lagerung während der Aufbewahrung innerhalb der Aufbewahrungsvorrichtung vereinfachen. Aufgrund des trapezförmigen Querschnitts können z.B. Kontaktkanten gebildet sein, welche mit entsprechenden Teilen von Begrenzungsoberflächen des Aufnahmeraums zumindest zeitweise in Kontakt stehen können, um eine definierte Führung bzw. Platzierung innerhalb des Aufbewahrungsraums der Messsonde zu ermöglichen. Die Messsonde, insbesondere das Messplättchen, kann an einer Unterseite durch eine ebene untere Plättchen-Oberfläche begrenzt sein, welche mit einer unteren Begrenzungsoberfläche, insbesondere ebene

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- 12 Begrenzungsoberfläche des Aufnahmeraums der Aufbewahrungsvorrichtung in Kontakt stehen kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berühren Kontaktflächen und/oder Kontaktkanten des Plättchens der Messsonde Teile der Begrenzungsoberflächen zur Führung der Messsonde, insbesondere während eines Einbringens und/oder Ausbringens aus der Aufbewahrungsvorrichtung, zumindest zeitweise. Die Kontaktflächen können insbesondere eben sein und/oder die Kontaktkanten des Plättchens können insbesondere geradlinig sein. Damit kann eine gezielte Führung des Plättchens während des Einbringens und/oder Ausbringens gewährleistet werden. Wenn die Kontaktflächen eben und/oder die Kontaktkanten gerade sind, kann eine Reibung während des Aufbringens vermindert sein, insbesondere wenn die korrespondierenden Begrenzungsflächen ebenfalls zumindest teilweise eben sind. Die Begrenzungsflächen und/oder die Kontaktflächen und/oder Kontaktkanten können insbesondere eine geringe Rauheit aufweisen, um eine Reibung gering zu halten. Damit kann eine schnelle und einfache Handhabung der Messsonde erreicht werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist aufgrund der Oberflächen-Geometrie des Plättchens und der Geometrie der Begrenzungsoberflächen eine Kollision, insbesondere während der Aufbewahrung und/oder während des Einbringens und/oder des Ausbringens, zwischen dem Biegebalken und/oder der Spitze der Messsonde und irgendeiner der Begrenzungsflächen verhindert. Dies kann gewährleistet werden, auch wenn die Aufbewahrungsvorrichtung z.B. äußeren Stößen aus verschiedenen Richtungen ausgesetzt sein sollte. Unabhängig von einer Richtung einer unbeabsichtigt einwirkenden äußeren Kraft oder eines äußeren Stoßes kann die aufgrund ihrer Trägheit verweilende Messsonde durch Berührung oder Kontakt mit einer der Begrenzungsoberflächen an ihrem beabsichtigten Aufbewahrungsplatz gesichert sein, da nur vergleichsweise stabile, feste Teile der Messsonde, insbesondere des Plättchens,

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- 13 Begrenzungswände des Aufnahmeraums berühren bzw. kontaktieren bzw. daran stoßen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass eine obere Begrenzungsoberfläche durch zwei äußere ebene obere Streifen sowie einen mittleren oberen, insbesondere ebenen, Streifen gebildet ist, der oberhalb der zwei äußeren oberen Streifen liegt, sodass unterhalb des mittleren oberen Streifens eine obere Aussparung gebildet ist, wobei die zwei äußeren oberen Streifen zum Kontaktieren von äußeren Abschnitten der Oberseite des Plättchens ausgebildet sind, wobei laterale Ausdehnung sowie vertikale Positionierung des mittleren oberen Streifens derart gewählt sind, dass der Biegebalken und die Spitze innerhalb der oberen Aussparung angeordnet sind.

Wenn die zwei äußeren oberen Streifen im Wesentlichen eben sind, kann eine Verschiebung der Messsonde parallel dazu und entlang der AufnahmeraumLängsrichtung leicht erfolgen. Die obere Aussparung hüllt vorteilhaft den Biegebalken zusammen mit der Messspitze ein, ohne dass die obere Aussparung bildende Wandflächen (teilweise durch den oberen Streifen gebildet) mit dem Biegebalken oder Messspitze in Kontakt kommen. Seitlich kann die Messsonde über Kontaktkanten des Plättchens mit seitlichen Begrenzungsflächen, insbesondere ebenen seitlichen Begrenzungsflächen, in Berührung kommen, um eine Führung in Längsrichtung zu erzwingen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass der Aufnahmeraum an mindestens einer der beiden Stirnseiten nach außen offen ist und zumindest eines der Folgenden umfasst: einen Aufbewahrungsplatz, in dem die Messsonde aufbewahrbar ist; einen Transportraum, über den die Messsonde von außen in den Aufbewahrungsraum verbringbar ist und/oder über den die Messsonde aus dem Aufbewahrungsraum nach außen, insbesondere in einen Messsonden14/56

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- 14 Halter für das Rastersondenmikroskop, verbringbar ist; und einen Zugangsraum, insbesondere für ein Werkzeug.

Der Aufbewahrungsplatz kann für eine Speicherung bzw. Aufbewahrung der Messsonde über einen längeren Zeitraum vorgesehen sein, etwa zwischen einer Woche und mehreren Jahren. Der Transportraum kann lediglich zum Einbringen oder Ausbringen der Messsonde von der Messsonde durchlaufen werden, insbesondere nur für einen kurzen Zeitraum zwischen 1/10 Sekunde und 1 Minute. Vorteilhafterweise kann das Einbringen der Messsonde in den jeweiligen Aufbewahrungsplatz von außerhalb der Aufbewahrungsvorrichtung und das Ausbringen der auf dem Aufbewahrungsplatz befindlichen Messsonde nach außerhalb der Aufbewahrungsvorrichtung über denselben Transportraum erfolgen. Es müssen somit nicht zwei verschiedene Wege zum Einbringen oder Ausbringen der Messsonde vorgesehen sein, was die Vorrichtung vereinfachen kann.

Insbesondere kann die Messsonde zunächst mit einer Vorderseite (an der auch der Biegebalken mit der Messspitze überhängt) und dann mit einer Rückseite durch den Transportraum auf den Aufbewahrungsplatz geführt werden, um die Messsonde in die Aufbewahrungsvorrichtung einzubringen. Eine weitere Verschiebung entlang der Aufnahmeraum-Längsrichtung in der Einbringrichtung kann durch Begrenzungsoberflächen eines Gehäuses oder eines oder mehrerer weiterer Elemente verhindert sein. Wenn die Messsonde in einen Messsonden-Halter eines Rastersondenmikroskops platziert werden soll, kann die Messsonde aus dem Aufbewahrungsplatz dadurch herausgeführt werden, dass zunächst ein Rückende der Messsonde, insbesondere des Plättchens durch den Transportraum geführt wird, dann das Vorderende der Messsonde durch den Transportraum nach außen geführt wird. Der Transportraum kann somit „hinter (in Bezug auf Vorder- und Hinterseite der am Aufbewahrungsplatz positionierten Messsonde definiert) dem Aufbewahrungsplatz vorgesehen sein.

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- 15 Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen auch Verfahren zum Ein- oder Ausbringen einer Messsonde in die bzw. aus der Aufbewahrungsvorrichtung bereit.

Ferner kann der Zugangsraum „vor dem Aufbewahrungsplatz vorgesehen sein, um Zugang zu der Messsonde zu halten, was etwa Zugang von einem Benutzer, oder von einem Benutzer geführten Werkzeug oder von einem durch an eine weitere Handhabungsvorrichtung geführten Werkzeug, wie etwa Pinzette, Zugvorrichtung, Schiebevorrichtung oder ähnliches umfassen kann. Ein Werkzeug kann (nur) von einer definierten Seite, insbesondere der Vorderseite der Messsonde, zum Ansetzen an der Messsonde hereingeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ferner auf mindestens ein bewegliches Element (oder z.B. zwei oder mehr bewegliche Elemente) auf, das in Aufnahmeraum-Längsrichtung außerhalb des Aufbewahrungsraums vorgesehen ist, wobei das bewegliche Element in einer ersten Positionierung eine Bewegungsmöglichkeit der Messsonde in Aufnahmeraum-Längsrichtung durch teilweise formschlüssige Kontaktierung und/oder elastische Fixierung verhindert und in einer zweiten Positionierung Bewegungsmöglichkeit der Messsonde in AufnahmeraumLängsrichtung freigibt.

Das bewegliche Element kann auch als Barriere bezeichnet werden. Bei der ersten Positionierung kann die Verhinderung der Bewegung in AufnahmeraumLängsrichtung ausschließlich durch Verbringung des beweglichen Elementes in Teile des Aufbewahrungsplatzes bzw. in einen Teil des Transportraumes und/oder des Zugangsraums gegeben sein. Das bewegliche Element kann z.B. von einer unteren Begrenzungsfläche nach oben, von einer seitlichen Begrenzungsfläche zur Mitte hin oder von einer oberen Begrenzungsfläche nach unten verschoben werden, um eine Bewegung in AufnahmeraumLängsrichtung zu verhindern. Vorteilhaft ist eine Anordnung des beweglichen

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- 16 Elementes bei einer unteren Begrenzungsfläche, um eine formschlüssige Beschränkung der Bewegung des Plättchens allein zu bewirken, ohne den Biegebalken und/oder die Messspitze zu berühren.

Eine elastische Fixierung kann optional z.B. durch ein oder mehrere Federn bewirkt werden, welche z.B. von unten und/oder oben und/oder seitlich Teile des Plättchens elastisch kontaktieren und gegen gegenüberliegende Teile von Begrenzungsflächen pressen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht das bewegliche Element in der ersten Positionierung über Kontaktflächen mit einem Teil einer Vorderseite des Plättchens und/oder einem Teil einer Rückseite des Plättchens in Kontakt. Das Element steht vorteilhafterweise weder mit dem Biegebalken noch mit der Messspitze in Kontakt.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass das bewegliche Element mittels einer quer, insbesondere senkrecht, zur Aufnahmeraum-Längsrichtung wirkenden Kraft, insbesondere einer mechanischen oder einer magnetischen Kraft, quer, insbesondere senkrecht, zur Aufnahmeraum-Längsrichtung bewegbar ist. Falls eine elastische Fixierung vorgesehen ist, ohne eine formschlüssige Fixierung durch ein oder mehrere bewegliche Elemente zu umfassen, kann durch Ausübung einer ausreichenden Kraft in Längsrichtung die Kraft der elastischen Fixierung überwunden werden, ohne eine explizite Entriegelung durch eine Kraft quer oder senkrecht zur Längsrichtung zu erfordern. In anderen Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich eine quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung wirkende Kraft das bewegliche Element aus dem Transportraum herausbewegen, um eine Bewegung in AufnahmeraumLängsrichtung freizugeben. Dies kann durch Motoransteuerung, Magnetkraft oder eine anders erzeugte Kraft durchgeführt werden.

In anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr bewegliche (oder fixe) Elemente vorhanden sein, die z.B. vor und hinter der Messsonde angeordnet

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- 17 sein und jeweils ausgebildet und angeordnet sein oder durch Merkmale charakterisiert sein können, wie das zuvor für das mindestens eine bewegliche Element beschrieben ist. Insbesondere kann ein fixes Element vorgesehen sein.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ferner einen Klemmmechanismus auf, der ausgebildet ist, die Messsonde, insbesondere einen Teil des Plättchens, zumindest wenn sie im Aufbewahrungsraum angeordnet ist, gegen einen Teil der Begrenzungsoberflächen zu drücken, um eine Fixierung der Messsonde zu bewirken. Der Klemmmechanismus kann ein Wackeln der Messsonde innerhalb des Aufbewahrungsplatzes vermindern oder gar verhindern, um die Messsonde weiter zu schützen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Klemmmechanismus eine Klemmfeder insbesondere bei einer unteren Begrenzungsoberfläche auf, welche eine nach oben gerichtete elastische Kraft auf eine Unterseite des Plättchens ausübt. Alternativ weist der Klemmmechanismus eine Klemmfeder bei eineroberen Begrenzungsfläche auf, welche eine nach unten gerichtete elastische Kraft auf eine Oberseite des Plättchens ausübt. Die Klemmfeder kann z.B. als eine Spiralfeder ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass der Klemmmechanismus ein Federblech bei einer unteren Begrenzungsoberfläche aufweist, das sich insbesondere übereine gesamte Länge des Aufbewahrungsplatzes und zumindest einen Teil der Länge des Transportraumes und/oder des Zugangsraumes erstreckt, wobei das Federblech eingerichtet ist, eine nach oben gerichtete elastische Kraft auf eine Unterseite des Plättchens auszuüben. In einer alternativen Ausführungsform weist der Klemmmechanismus ein Federblech bei einer oberen Begrenzungsoberfläche auf, wobei das Federblech eingerichtet ist, eine

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- 18 nach unten gerichtete elastische Kraft auf eine Oberseite des Plättchens auszuüben.

Das Federblech kann bewirken, dass die Messsonde, wenn sie auf dem Aufbewahrungsplatz positioniert ist, mit einer Vorspannkraft gegen Teile der Begrenzungsflächen gepresst wird, um eine Bewegung selbst in Längsrichtung nur dann zu erlauben, falls eine ausreichend große Kraft (z.B. Schub oder Zug) in Aufbewahrungsraum-Längsrichtung aufgebracht wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ferneraufeine Schiebevorrichtung, insbesondere Schiebenadel, welche ausgebildet ist, ein Vorderende des Plättchens zu kontaktieren und einen, insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten, Schiebedruck von vorn auf das Plättchen auszuüben, um die Messsonde nach hinten, insbesondere durch den Transportraum hindurch, aus dem Aufnahmeraum, insbesondere Aufbewahrungsplatz, nach außen, insbesondere in einen Halter eines Rastersondenmikroskop oder in eine Handhabungsvorrichtung, auszubringen.

Die Schiebevorrichtung kann z.B. in der Form beschaffen sein, dass ein Kontakt weder mit der Messspitze noch mit dem Biegebalken möglich ist. Dazu kann die Schiebevorrichtung z.B. zwei hervorragende Stifte aufweisen, welche lateral voneinander beabstandet sind, so dass sie außerhalb des Biegebalkens und der Messspitze an einem Vorderende oder einer Vorderkante des Plättchens ansetzen oder angreifen können.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung fernereine Zugvorrichtung auf, insbesondere einen Haken aufweisend, die ausgebildet ist, an einer hinteren Seite des Plättchens, insbesondere hinteren Kante, einzugreifen, um die Messsonde mittels eines, insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten, Zuges nach vorn zu

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- 19 bewegen und, insbesondere durch den Transportraum hindurch, in den Aufnahmeraum, insbesondere den Aufbewahrungsplatz zu verbringen.

Auch die Zugvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie von der Vorderseite über den Zugangsraum eingeführt werden kann, ohne die Spitze oder den Biegebalken zu berühren. Die Zugvorrichtung kann (ähnlich wie die Schiebevorrichtung) Elemente, wie etwa Stäbe aufweisen, die es erlauben die Zugvorrichtung nur so über den Zugangsraum in die Aufbewahrungsvorrichtung einzuführen, dass ein Kontakt mit dem Biegebalken und der Messspitze nicht möglich ist.

Auch die Schiebevorrichtung kann zum Ausbringen der Messsonde aus der Aufbewahrungsvorrichtung von dem Vorderende her über den Zugangsraum in das Innere der Aufbewahrungsvorrichtung eingeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind oder ist die Schiebevorrichtung und/oder die Zugvorrichtung von einer Vorderseite des Aufbewahrungsplatzes über den Zugangsraum an der Messsonde ansetzbar.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegen Längsrichtungen aller Aufnahmeräume parallel, insbesondere in einer Ebene. Damit kann die Aufbewahrungsvorrichtung vereinfacht werden und eine Entnahme bzw. ein Einbringen der Messsonden in die Vorrichtung kann vereinfacht sein.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung ausgebildet als eines von: einem Einzelmagazin, in dem ein einzelner Aufnahmeraum angeordnet ist; einem Stabmagazin, in dem AufnahmeraumLängsrichtungen aller Aufnahmeräume parallel zueinander in mindestens einer Ebene verlaufen; einem Karussell, in dem sich AufnahmeraumLängsrichtungen aller Aufnahmeräume in einem Mittelpunkt schneiden und in mindestens einer Ebene angeordnet sind; einem Stapel, in dem

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- 20 Aufnahmeraum-Längsrichtungen aller Aufnahmeräume parallel zueinander in verschiedenen vertikal beabstandeten Ebenen verlaufen; einer Trommel, in der Aufnahmeraum-Längsrichtungen aller Aufnahmeräume parallel zueinander um einen gemeinsamen Mittelpunkt verlaufen, insbesondere in Umfangsrichtung gleich beabstandet sind; einem Ketten-Magazin, oder Tape and Reel-Magazin, in dem Aufnahmeraum-Längsrichtungen aller Aufnahmeräume parallel zueinander verlaufen und die Aufnahmeräume mittels Gelenken und/oder aufgrund eines flexiblen die Begrenzungsflächen verschiedener Aufnahmeräume verbindenden Materials verschwenkbar sind, um eine hohe Packungsdichte der Aufnahmeräume zu erreichen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ein Oberteil und ein Unterteil auf, welche insbesondere aus Kunststoff gefertigt sind, welche, insbesondere mittels Schnapphaken, Rastelementen oder Schrauben, verbindbar sind, um im Inneren einen oder mehrere Aufnahmeräume zu bilden. Die Begrenzungsoberflächen können teilweise oder zur Gänze durch das Oberteil und/oder das Unterteil gebildet sein.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein MesssondenMagazin bereitgestellt, welches eine Vorrichtung gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist und eine oder mehrere Messsonden, die in dem Aufnahmeraum oder den Aufnahmeräumen der Vorrichtung platziert sind.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein MikroskopSystem bereitgestellt, welches ein Rastersondenmikroskop, insbesondere Kraftmikroskop, und ein Messsonden-Magazin gemäß einer vorangehend beschriebenen Ausführungsform, insbesondere räumlich und/oder körperlich getrennt von dem Rastersondenmikroskop, aufweist, wobei die Messsonden in einem Messsonden-Halter des Rastersondenmikroskops einsetzbar sind. Das Messsonden-Magazin braucht nicht Teil des Rastersondenmikroskops sein, z.B.

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- 21 braucht nicht darin integriert sein, z.B. nicht an oder auf einem Messtisch angeordnet sein.

Es sollte verstanden werden, dass Merkmale, welche im Zusammenhang mit irgendeiner Ausführungsform einer Vorrichtung erwähnt sind, individuell oder in irgendeiner Kombination auch für eine andere Ausführungsform z.B. eines Verfahrens anwendbar sind.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren (insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung zum Aufbewahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung) zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden für ein Rastersondenmikroskop bereitgestellt, wobei das Verfahren für jede der einen oder mehreren Messsonden aufweist: Aufnehmen der Messsonde in einem, insbesondere tunnelförmigen, durch Begrenzungsoberflächen begrenzten Aufnahmeraum mit einer AufnahmeraumLängsrichtung derart, dass eine Messsonden-Längsrichtung zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung ausgerichtet ist, indem die Messsonde entlang der Messsonden-Längsrichtung zumindest lokal parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung verschoben wird, wobei die Verschiebung quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung verhindert ist.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Verfahren zum Ein- oder Ausbringen in eine bzw. aus einer Vorrichtung zum Aufbewahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ein- oder Ausbringen einer Messsonde in einen oder aus einem Messsondenhalter, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung zum Aufbewahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bereitgestellt, wobei die Bewegung der Messsonde entlang der MesssondenLängsrichtung parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung erfolgt und Bewegungen der Messsonde quer, insbesondere senkrecht, zur

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- 22 Aufnahmeraum-Längsrichtung durch Begrenzungsoberflächen eingeschränkt bzw. verhindert werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 illustriert in einer perspektivischen Darstellung eine

Vorrichtung zum Aufbewahren mehrerer Messsonden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 illustriert in einer perspektivischen Darstellung eine

Vorrichtung zum Aufbewahren mehrerer Messsonden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fign. 3A, B illustrieren in einer Querschnittansicht von vorn bzw.

einer Querschnittansicht von oben jeweils einen Teil einer

Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fign. 4A und 4B illustrieren in einer Schnittbild-Seitenansicht und in einer Schnittbild-Stirnansicht einen Aufnahmeraum mit Messsonde einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fign. 5A und 5B illustrieren in einer schematischen QuerschnittsLängsansicht und in einer schematischen Draufsicht eine Messsonde, welche zur Aufbewahrung in einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung platziert werden kann;

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- 23 Fig. 6 illustriert in einer teilweise weggeschnittenen Ansicht einen

Teil einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 illustriert in einer schematischen Längsschnittansicht einen

Aufnahmeraum einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Ausbringen der Messsonde;

Fig. 8 illustriert in einer schematischen Längsschnittansicht einen

Aufnahmeraum einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Einbringen der Messsonde;

Fign. 9 bis 14 illustrieren in schematischen Schnittansichten Aufbewahrungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 15 illustriert in perspektivischer schematischer Darstellung eine Manipulationsvorrichtung, in welcher eine Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist.

Detaillierte Beschreibungen von einigen bevorzugten Ausführunosformen

Die in einer schematischen Perspektiven Darstellung in Fig. 1 illustrierte Vorrichtung 100 zum Aufbewahren mehrerer Messsonden für ein Rastersondenmikroskop ist als ein Stab-Magazin ausgebildet, in dem Aufnahmeraum-Längsrichtungen 101 von Aufnahmeräumen 109 für Messsonden parallel zueinander in einer einzigen Ebene verlaufen. Die Vorrichtung 100 umfasst dabei ein Oberteil 103 (auch Oberschale genannt) und ein Unterteil (auch Unterschale genannt) 105, welche insbesondere aus transparentem Kunststoff gefertigt sind und mittels Schrauben 107 so

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- 24 verbindbar sind, dass in dem Inneren der beiden Schalen 103, 105 mehrere Aufnahmeräume, insbesondere zehn Aufnahmeräume 109 gebildet sind, in denen jeweils eine Messsonde für ein Rastersondenmikroskop aufgenommen werden kann.

Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Aufnahmeräume 109 an Stirnseiten nach außen offen, so dass eine Messsonde ein- und wieder ausgebracht werden kann. Eine obere Oberfläche des Unterteils 105 bildet teilweise eine untere Begrenzungsfläche eines jeweiligen Aufnahmeraums 109. Das Oberteil 103 bildet in seinem Inneren seitliche Begrenzungsflächen sowie obere Begrenzungsflächen, um den jeweiligen Aufnahmeraum 109 für eine Messsonde zu begrenzen.

Fign. 3A, B illustrieren in einer Querschnittansicht von vorn bzw. einer Querschnittansicht von oben jeweils einen Teil einer Aufbewahrungsvorrichtung 200 bzw. 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der in Fig. 3A illustrierten Aufbewahrungsvorrichtung 200 umschließen die Begrenzungsoberflächen 215, 217 die Messsonde 219 nicht vollständig, verhindern aber eine Bewegung quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung 221. Der Aufnahmeraum 209 ist nach oben und unten teilweise offen.

In der in Fig. 3B illustrierten Aufbewahrungsvorrichtung 300 ist der Aufnahmeraum 309 in Draufsicht gekrümmt, und die AufnahmeraumLängsrichtung 321 ist krummlinig. An der Position 320, wo sich die Messsonde 319 befindet, ist die Tangente 321' an die (gekrümmte) AufnahmeraumLängsrichtung 321 parallel zur Messsonden-Längsrichtung 353. Die Aufnahmeraum-Längsrichtung 321 ist also lokal parallel zur MesssondenLängsrichtung 353.

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- 25 Der Aufnahmeraum 409 einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einer schematischen Längsschnittansicht in Fig. 4A und in einer schematischen Stirnschnittansicht in Fig. 4B illustriert. Für jede der mehreren (z.B. zwischen 5 und 30) Messsonden ist ein solcher Aufnahmeraum bereitgestellt.

Der Aufnahmeraum 409 ist durch untere und obere Begrenzungsoberflächen 411, 413 sowie seitliche Begrenzungsflächen 415 und 417 begrenzt. Dabei ist die untere Begrenzungsfläche 411 durch die Unterschale 405 gebildet und die obere Begrenzungsfläche 413 sowie die seitlichen Begrenzungsflächen 415 und 417 sind durch die Oberschale 403 gebildet. Die Begrenzungsoberflächen 411, 413, 415 und 417 beschränken die Bewegungsfreiheit der Messsonde 419 derart, dass sich die Messsonde 419 nur entlang der AufnahmeraumLängsrichtung 421 bewegen kann. Wie aus Fig. 4B ersichtlich ist, erstrecken sich die Begrenzungsoberflächen 411, 415, 413, 417 ringsherum um die Messsonde 419 parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung 421 und bewirken eine formschlüssige Beschränkung der Bewegungsmöglichkeit der Messsonde 419. Dabei sind die Begrenzungsoberflächen im Wesentlichen ebene Oberflächen.

Wie ferner aus Fign. 4A und 4B ersichtlich ist, hat ein Plättchen 423 der Messsonde 419 sowohl einen trapezförmigen Querschnitt als auch einen trapezförmigen Längsschnitt. Ferner ist auf dem Plättchen 423 ein Biegebalken 425 montiert, an dessen äußerem Ende eine Messspitze 427 vorgesehen ist.

Die obere Begrenzungsfläche 413 ist durch zwei äußere ebene obere Streifen 413b sowie einem mittleren oberen insbesondere ebenen Streifen 413a gebildet, der oberhalb der zwei äußeren oberen Streifen 413b liegt, so dass unterhalb des mittleren oberen Streifens 413a eine obere Aussparung 429 gebildet ist. Die zwei äußeren oberen Streifen 413b sind zum Kontaktieren von äußeren Abschnitten der Oberseite des Plättchens 423 ausgebildet und die laterale Ausdehnung sowie die vertikale Positionierung des mittleren oberen

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- 26 Streifens 413a ist derart gewählt, dass der Biegebalken 425 und die Messspitze 427 der Messsonde 419 innerhalb der oberen Aussparung 429 angeordnet sind.

Der Aufnahmeraum 409 umfasst in einem Bereich 431 einen Aufbewahrungsplatz 430, in dem die Messsonde 419 aufbewahrbar ist. Ferner umfasst der Aufnahmeraum 409 einen Transportraum 433, über den die Messsonde von außen in den Aufbewahrungsraum, insbesondere Aufbewahrungsplatz 430, verbringbar ist und über den die Messsonde aus dem Aufbewahrungsplatz 430 nach außen verbringbar ist. Ferner weist der Aufnahmeraum einen Zugangsraum 435 auf, um z.B. mittels eines Werkzeugs Zugang zu der Messsonde 419 zu erlangen und diese z.B. zu bewegen oder allgemein zu manipulieren.

Wie in Fign. 4A und 4B weiter ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 400 ferner pro Aufnahmeraum zwei bewegliche Elemente 437a, 437b, die an einer Rückseite bzw. an einer Vorderseite der Messsonde 419 deren Bewegungsfreiheit einschränken. Dazu sind die beweglichen Elemente 437a, 437b innerhalb von Aussparungen 439a, 439b (in der Unterschale 405) in vertikaler Richtung 441 beweglich, um in einer ersten Positionierung, welche in Fig. 4A und Fig. 4B illustriert ist, eine Bewegungsmöglichkeit der Messsonde 419 in der Aufnahmeraum-Längsrichtung 421 durch teilweise formschlüssige Kontaktierung zu verhindern. In einer zweiten (nicht illustrierten) Positionierung sind die beweglichen Elemente 437a, 437b vertikal nach unten in die Aussparung 439a, 439b bewegt (z.B. durch Elektromagneten oder andere Aktuatoren), um die Bewegungsmöglichkeit der Messsonde in Aufnahmeraum-Längsrichtung 421 freizugeben. In anderen Ausführungsformen ist nur ein Element beweglich, das andere ist fest.

Wie in Fig. 4A ersichtlich, weisen die beweglichen Elemente 437a, 437b Abschrägungen 443 auf, um eine formschlüssige Kontaktierung zu erlauben und damit sicherzustellen, dass bei jeglicher Bewegung der Messsonde die

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- 27 Barriere immer zuerst den Chip und niemals den Cantilever berührt. Über die Abschrägungen 443 können somit die beweglichen Elemente 437a, 437b in Kontakt stehen mit einem Teil einer Vorderseite des Plättchens und einem Teil der Rückseite des Plättchens 423.

Die in Fig. 4A illustrierte Ausführungsform umfasst weiter einen Klemmmechanismus 445, der ausgebildet ist, die Messsonde 419, insbesondere einen Teil des Plättchens 423, gegen einen Teil der oberen Begrenzungsfläche 413b zu drücken, um eine Fixierung der Messsonde 419 zu bewirken. Der Klemmmechanismus 445 ist in der illustrierten Ausführungsform in Fig. 4A durch eine Klemmfeder (z.B. Spiralfeder) 447 ausgeführt, welche in einer Vertiefung (in der Unterschale 405) bei der unteren Begrenzungsoberfläche 411 aufgenommen ist und eine vertikale, d.h. in vertikaler Richtung 441, nach oben gerichtete elastische Kraft auf eine Unterseite des Plättchens 423 ausübt.

Fign. 5A und 5B illustriert in einer schematischen Längsschnittansicht bzw. in einer Draufsicht eine Messsonde 519, welche in einem Aufnahmeplatz 430 einer Aufbewahrungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufbewahrt werden kann. Die Messsonde 519 umfasst ein Plättchen 523 mit einer Oberfläche 524 an der Unterseite und einer Oberfläche 526 an der Oberseite sowie mit einer Rückseite 528 und einer Vorderseite 532. An der Oberfläche 526 der Oberseite ist ein Biegebalken 525 angebracht, an dessen äußerem Ende eine Messspitze 527 vorgesehen ist. Das Plättchen 523 hat ferner eine Seitenfläche bzw. Seitenkante 551. Eine Messsonde-Längsrichtung 553 ist parallel zu der Erstreckungsrichtung des Biegebalkens 525 ausgerichtet.

Somit wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Messsonden-Magazin vorgeschlagen, in welchem das Plättchen (auch als Chip bezeichnet) der Messsonde definiert gelagert ist und definiert geführt werden kann, d.h. insbesondere entlang der Messsonde-Längsrichtung, welche mit der Aufnahmeraum-Längsrichtung zusammenfällt oder zumindest parallel ist. Das

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- 28 Magazin kann dabei eine lineare Form, die Form eines Kreissegments oder einer Trommel („Revolver) oderauch andere Ausgestaltungen aufweisen, wie später im Detail erläutert wird. Insbesondere kann eine Aufbewahrungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere AFM- (atomic force microscope) -Messsonden in einem Magazin aufnehmen, das die Cantilever-Chips (d.h. Plättchen) zusammen mit Biegebalken und Messspitze ohne zusätzlichen Trägerkörper aufnehmen und halten kann. Die Form des Magazins kann so gewählt werden, dass der Chip sicher geführt werden kann und nie die Gefahr besteht, dass der Biegebalken oder die Spitze eine Begrenzung des Magazins berühren. Dies kann sowohl während des Transports des Cantilevers (bzw. der gesamten Messsonde) im Magazin als auch während des Entnehmens aus dem Magazin gelten. Die Messsonde kann entnommen werden, ohne dass zuvor eine Abdeckung entfernt werden müsste und der Schutz des Cantilevers (bzw. der gesamten Messsonde) damit geschwächt würde. Der Cantilever-Chip (bzw. die gesamte Messsonde) kann entlang der Cantilever-Längsrichtung (d.h. Messsonden-Längsrichtung) aus dem Magazin geschoben werden. Dies ist vorteilhaft, weil der Cantilever-Chip in dieser Richtung die größte Länge und den kleinsten Querschnitt aufweist, was für eine gleitende Führung von Vorteil ist. Außerdem kann eine derartige Führung weder Biegebalken noch Spitze berühren. Speziell in Kombination mit einem entsprechenden Cantilever-Halter (bzw. Messsonden-Halter) am Messgerät ist der Cantilever (bzw. die Messsonde) damit in seiner Lage ständig formschlüssig bestimmt.

In Ausschieberichtung (d.h. in Aufnahmeraum-Längsrichtung, welche parallel ist zur Messsonde-Längsrichtung) kann die Messsonde durch eine federnde, bewegliche Barriere, die beim Ausschieben der Messsonde selbständig ausweicht, in ihrer Bewegung eingeschränkt werden. In Ausschieberichtung kann die Messsonde durch eine bewegliche Barriere gehalten werden, die vor dem Ausschieben der Messsonde durch eine externe Kraft entfernt werden muss. Die bewegliche Barriere kann als speziell geformtes Federblech gestaltet sein. Wird das Magazin aus Kunststoff, insbesondere in Kunststoffdruckguss,

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- 29 hergestellt, kann die bewegliche Barriere direkt aus dem Magazin geformt werden. Die bewegliche Barriere bzw. die beweglichen Barrieren können so gestaltet werden, dass sie den Cantilever-Chip nicht einklemmen sondern seine Bewegungsfreiheit auf ein sicheres Maß beschränken. Die bewegliche Barriere kann so geformt sein, dass sie die Bewegungsfreiheit des CantileverChips bzw. der Messsonde sicher beschränkt, ohne dabei Biegebalken oder Spitze berühren zu können. Ein Magazin kann aus einer Vielzahl von identischen Einzelplätzen oder gleichen Einzelplätzen bestehen. Das Plättchen der Messsonde kann eine Größe von 1,6 mm x 3,4 mm aufweisen. Die Aufbewahrungsvorrichtung kann auch verwendet werden, um ein Einsetzen in eine Handhabungsvorrichtung zu erleichtern, welche wiederum das Einsetzen der Messsonde in einen Messsonden-Halter für ein Rastersondenmikroskop erleichtern kann.

Die Aufbewahrungsvorrichtung (auch als ein Trägersystem bezeichnet) kann aus einer beliebigen Anzahl von identischen bzw. gleichen Einzelplätzen bestehen und ein Magazin bilden. Jeder Einzelplatz (auch als Aufbewahrungsplatz 430 bezeichnet) kann aufgrund der Begrenzungsflächen eine formschlüssige, „kanalförmige Begrenzung für die Messsonde bilden, was sicherstellt, dass nur das Plättchen, nicht aber Biegebalken oder Spitze während der Aufbewahrung oder auch während des Transports berührt werden können.

Längs der Messsonde-Längsrichtung 553 parallel zur AufnahmeraumLängsrichtung 421 wird die Bewegung der Messsonde 419 über bewegliche Barrieren 437a, 437b eingeschränkt. Auf diese Weise ist die Messsonde 419 in ihrer Lage soweit bestimmt, dass sie weder aus dem Trägersystem fallen noch in einer Art verschoben werden kann, die Biegebalken oder Spitze gefährdet. Zusätzlich zu den Barrieren 437a, 437b kann eine Feder 447 vorgesehen sein, die die Messsonde 419 klemmt. Die Klemmung ersetzt nicht die formschlüssige Beschränkung, sondern kann dafür sorgen, dass die Messsonde immer spielfrei an einer Begrenzungsfläche (z.B. Fläche 413) anliegt. Im Fall

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- 30 extremer Beschleunigungen der Aufbewahrungsvorrichtung (z.B. beim Herunterfallen) kann die Klemmung durch die Federden Biegebalken und die Messspitze vor einer Beschädigung schützen.

Zum Entnehmen oder Einsetzen der Messsonde 419 kann eine bewegliche Barriere 437a oder 437b aus dem Weg der Messsonde bewegt werden, insbesondere vertikal nach unten in die Aussparung 439a bzw. 439b. Daraufhin kann die Messsonde 419 entlang der Aufnahmeraum-Längsrichtung 421 aus der Aufbewahrungsvorrichtung 400 herausgeschoben (oder gezogen) werden. Aufgrund der Geometrie des Kanals ist auch hier eine Beschädigung verhindert. Die Elemente, mit denen die Messsonde aus oder in den Träger geschoben wird, sind dabei vorzugsweise nicht Teil des Magazins, sondern können zu einer externen Manipulationseinrichtung gehören.

Das Entfernen einer der Barrieren 437a, 437b kann entweder explizit durch eine externe Kraft oder implizit durch die Messsonde im Zuge der Bewegung erfolgen. Zum Beispiel kann die Barriere 437a, 437b durch eine externe Anregung (z.B. Entriegelungsstift, Magnetfeld, etc.) aus dem Weg der Messsonde bewegt werden. Alternativ kann bei der impliziten Entriegelung die Messsonde gegen die Barriere gedrückt werden und diese aus dem Weg schieben. Bei dieser Variante kann die Barriere derart ausgelegt sein, dass sie einerseits die Messsonde sicher im Träger hält, ihr aber beim Entnehmen nur den minimal nötigen Widerstand entgegenhält.

Die in Fign. 1 und 2 illustrierte Vorrichtung 100 zum Aufbewahren von Messsonden ist als Stab-Magazin mit 10 Einzelplätzen bzw.

Aufbewahrungsplätzen ausgelegt und hat eine Größe von 7,5 cm x 1 cm x 0,5 cm. Die Oberschale 103 ist aus einem transparenten Kunststoff gefertigt und bildet den größten Teil der Begrenzungsoberflächen der kanalförmigen Aufnahmeräume 109. Eine untere Begrenzungsfläche ist durch die Unterschale 105 gebildet.

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- 31 Fig. 6 illustriert in einer schematischen perspektivischen Darstellung einen Teil einer Aufbewahrungsvorrichtung 600 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in teilweise weggeschnittener Darstellung. Die Aufbewahrungsvorrichtung 600 umfasst dabei die Oberschale 603 und die Unterschale 605, welche in ihrem Inneren Messsonde-Aufnahmeräume 609 bilden, von denen einer in Fig. 6 gezeigt ist. In dem Aufbewahrungsplatz 630 innerhalb des Aufnahmeraums 609 ist die Messsonde 619 mit dem Plättchen 623 und dem nicht illustrierten Biegebalken mit der Messspitze aufgenommen. In der in Fig. 6 illustrierten Ausführungsform ist ferner ein Federblech 655 bei einer unteren Begrenzungsoberfläche 611 vorgesehen, das sich über eine gesamte Länge des Aufbewahrungsplatzes 630 und zumindest einen Teil der Länge des Transportraumes 633 und einen Teil des Zugangsraums 635 erstreckt. Das Federblech 655 ist eingerichtet, eine nach oben gerichtete elastische Kraft auf eine Unterseite (z.B. 524 in Fig. 5A) der Messsonde 619 auszuüben, um diese gegen eine obere Begrenzungsfläche (z.B. 413b in Fig. 4B) des Aufnahmeraumes 609 zu drücken, sowie gleichzeitig eine bewegliche Barriere zu bilden. Der Zugangsraum 635 ist an einer Vorderseite der Messsonde 619 und der Transportraum 633 ist an einer Hinterseite der Messsonde 619 angeordnet, wenn die Messsonde 619 auf dem Aufbewahrungsplatz 630 ansässig ist.

In dieser Ausführungsform wird die untere Begrenzungsfläche des Aufnahmeraums 609d nicht durch eine Oberfläche des Unterteils 605 gebildet sondern durch die obere Begrenzungsfläche des Federblechs 655.

Fign. 7 und 8 illustrieren die in Fig. 6 illustrierte Vorrichtung 600 zum Aufbewahren einer Messsonde während einer Entnahme bzw. während eines Einbringens einer Messsonde 619 in den Aufbewahrungsplatz 630. Zum Ausbringen der Messsonde 619 aus dem Aufbewahrungsplatz 630 innerhalb des Aufnahmeraums 609 wird über den Zugangsraum 635 eine Schiebevorrichtung 657 entlang der Aufnahmeraum-Längsrichtung 621 eingebracht, bis Stifte oder Hervorstehungen der Schiebevorrichtung eine vordere Kante oder vordere Fläche (z.B. die vordere Fläche 532 der Fig. 5A)

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- 32 der Messsonde 619 kontaktieren. Während Druck auf die Schiebevorrichtung 657 ausgeübt wird, verformt sich das Federblech 655, um den Weg der Messsonde 619 durch den Transportweg 633 hindurch entlang einer Entnahmerichtung 659 freizugeben. Damit weder während des Aufbewahrens noch während des Entnehmens die Spitze 627 oder der Biegebalken 625 beschädigt wird, ist die obere Aussparung 629 vorgesehen, welche mit Bezug auf Fign. 4A und 4B beschrieben wurde. Somit verformt die Schiebevorrichtung 657, insbesondere als Schiebenadel ausgeführt, zuerst eine der Zungen des Federblechs 655 bis dieses den Weg zur Messsonde freigibt und beginnt dann das Plättchen 623 aus dem Magazin 600 zu schieben. Die Messsonde wird im Zuge dessen gegen die zweite Zunge des Federblechs 655 gedrückt und verformt diese, bis sie die Messsonde passieren lässt. Danach kann die Messsonde widerstandslos aus dem Magazin befördert werden.

Fig. 8 zeigt die in Fig. 6 illustrierte Vorrichtung, während eine Messsonde 619 auf den Aufbewahrungsplatz transportiert wird. Dazu wird eine Zugvorrichtung 663, insbesondere als Haken 663 ausgeführt, von dem Zugangsraum 635 her in den Aufnahmeraum 609 eingeführt, und zwar insbesondere in der oberen Aussparung 629. Die Zugvorrichtung 661 weist an ihrem äußeren Ende einen Haken 633 auf, welcher über die Messsonde hinweg durch den Aufnahmeraum hindurchgeführt wird, an einer hinteren Kante 667 des Plättchens 623 angreift und Zug ausübt. Zunächst verformt das Plättchen 623 eine erste Zunge des Federblechs 655 und gelangt bei fortschreitendem Ziehen der Zugvorrichtung 661 entlang der Zugrichtung 667 in den Aufbewahrungsplatz 630.

Insbesondere wird der Haken 663 der Zugvorrichtung 661 zunächst von vorne, d.h. von dem Zugangsraum 635 her, entlang der AufnahmeraumLängsrichtung 621 in den Aufnahmeraum 609 oberhalb der Messsonde 619 hinein geführt und nach Passieren der hinteren Kante 665 des Plättchens 623 abgesenkt, um an der hinteren Kante 665 einzugreifen. Danach kann durch Ausübung von Zug auf die Zugvorrichtung 661 die Messsonde 619 in den

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- 33 Aufnahmeraum 609, insbesondere in den Aufbewahrungsplatz 630, befördert werden. Anschließend wird der Haken 663 angehoben und vollständig aus dem Aufnahmeraum 609 der Aufbewahrungsvorrichtung 600 gezogen. Wie mit Bezug auf Fign. 4A und 4B beschrieben wurde, ist die Oberschale 603 mit der oberen Aussparung 629 ausgestattet, die dem Haken 663 den benötigen Freiraum gibt.

Sowohl die Schiebevorrichtung 657, welche in Bezug auf Fig. 7 beschrieben wurde, als auch die Zugvorrichtung 661, welche in Bezug auf Fig. 8 beschrieben wurde, können Teil einer separaten Handhabungsvorrichtung sein, in die die Aufbewahrungsvorrichtung 600 eingesetzt werden kann, woraufhin die Schiebevorrichtung und/oder die Zugvorrichtung betätigt werden können, insbesondere durch Elemente der Handhabungsvorrichtung.

Die Oberschale kann bevorzugt transparent ausgeführt sein, um prüfen zu können, welche Einzelplätze mit Messsonden besetzt sind. Ferner kann eine optische Linse innerhalb der Oberschale oberhalb jedes Aufbewahrungsplatzes vorgesehen sein, so dass auch im Detail der Zustand des Biegebalkens und/oder der Messspitze optisch geprüft werden können. Sowohl Oberschale als auch Unterschale können aus Kunststoff gefertigt sein. Sie können auch farblich gekennzeichnet sein in Abhängigkeit der darin enthaltenen Messsonden-Typen. Die Vorrichtung kann auch mit einer Markierung versehen werden, die von einer weiteren Handhabungsvorrichtung automatisch ausgelesen oder beschädigt werden kann, wenn die Messsonde zum ersten Mal entnommen wird. So kann erkannt werden, welche Messsonden bereits in Verwendung waren. In einer weiteren Ausgestaltung kann jeder Aufbewahrungsplatz mit einer elektronisch lesbaren und/oder einzigartigen Markierung (Barcode, QR-Tag, RFID-Tag, etc.) versehen sein. Auf diese Weise kann z.B. mittels eines entsprechend ausgerüsteten Zusatz- oder Hilfsgerätes und AFMs die komplette Verwendungsgeschichte sowie der aktuelle Lageort einer jeden Messsonde nachverfolgt werden.

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- 34 Mehrere Aufbewahrungsvorrichtungen, etwa Magazine, können zu größeren Gesamtmagazinen zusammengesetzt werden. In alternativen Ausführungsformen können bewegliche Elemente, insbesondere bewegliche Barrieren auch direkt aus Teilen der Oberschale bzw. Unterschale geformt werden. An der Vorderseite des Aufbewahrungsplatzes braucht keine bewegliche Barriere vorgesehen sein, da die Be- und Entladung der Mikrosonde von der anderen Seite her, d.h. überden Transportweg allein erfolgen kann. Die Barriere braucht somit an einem Vorderende des Aufbewahrungsplatzes nicht beweglich sein, sondern kann fix, d.h. unbeweglich sein. Die Messsonde kann lediglich durch eine Klemmfeder gesichert sein, ohne überhaupt Barrieren zu umfassen. Wenn eine bewegliche Barriere durch eine äußere Kraft bewegt wird, kann dies eine mechanische elektromagnetische oder pneumatische Kraft umfassen.

Fign. 9 bis 15 illustrieren schematisch andere Aufbewahrungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung, ohne Details der Aufnahmeräume zu zeigen. Diese können ähnlich oder gleich denen sein, die mit Bezug auf Figuren 1 bis 8 erläutert wurden. Dabei sind Elemente, welche strukturell oder funktional identisch oder ähnlich sind, mit Bezugszeichen bezeichnet, welche sich in den letzten beiden Ziffern gleichen.

Die in Fig. 9 illustrierte Aufbewahrungsvorrichtung 900 ist dabei als ein StabMagazin ausgebildet, wobei Aufnahmeraum-Längsrichtungen 921 alle parallel zueinander in einer Ebene verlaufen. Jeder Aufnahmeraum 909 fasst eine Messsonde 919 mit einem Plättchen 921, einem Biegebalken 925 und einer Nadel 927. Seitliche Begrenzungsoberflächen 915, 917 begrenzen die Bewegungsmöglichkeit der Messsonde 919 auf lediglich entlang der Aufnahmeraum-Längsrichtung 921. Barrieren 937 können die Messsonde 919 während der Aufbewahrung auch an einer Bewegung längs der Aufnahmeraum-Längsrichtung 921 hindern.

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- 35 Die in Fig. 10 illustrierte Aufbewahrungsvorrichtung 1000 ist als ein Karussell ausgebildet, wobei Aufnahmeraum-Längsrichtungen 1021 von Aufnahmeräumen 1009 sich in einem gemeinsamen Mittelpunkt 1010 schneiden und in mindestens einer Ebene angeordnet sind. Das KarussellMagazin 1000 umfasst Aufnahmeräume, welche in derselben Ebene liegen. Das Karussell kann als ein voller Kreis oder als ein Kreissegment ausgebildet sein.

Die in Fig. 11 illustrierte Vorrichtung 1111 ist als eine Trommel ausgebildet, wobei Aufnahmeraum-Längsrichtungen 1121 aller Aufnahmeräume 1109 parallel zueinander um einen gemeinsamen Mittelpunkt bzw. eine Mittelachse 1104 verlaufen und in Umfangsrichtung 1150 gleich beabstandet sind.

Das Trommel-Magazin 1100 kann eine kreisrunde Form haben und kann als kompletter Kreis bzw. als ein Ringsegment ausgebildet sein.

Die in Fig. 12 illustrierte Aufbewahrungsvorrichtung 1200 ist als ein

Kettenmagazin mit Kettengliedern 1260 ausgebildet, wobei die Kettenglieder 1260 jeweils einen Aufnahmeraum 1209 aufweisen und um eine Achse 1270 parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung 1221 verschwenkbar sind. Das Ketten-Magazin 1200 kann sich dadurch auszeichnen, dass die relative Lage der verschiedenen Aufbewahrungsplätze zueinander nicht oder nur teilweise fixiert ist.

Die in Fig. 13 illustrierte Aufbewahrungsvorrichtung 1300 ist als „Tape and Reel-Magazin (Band-Rolle-Magazin) ausgebildet, wobei ein flexibler Träger 1380 erlaubt, Elemente 1390, welche jeweils einen Aufnahmeraum 1309 aufweisen, zu verschwenken oder aufzurollen, insbesondere um eine Achse, welche parallel oder nahezu parallel zu einer Aufnahmeraum-Längsrichtung 1321 ist. Das „Tape and Reel-Magazin kann eine besonders kostengünstige Bauform sein.

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- 36 Die Aufbewahrungsvorrichtung 1400, welche in Fig. 14 illustriert ist, ist als ein

Stapel ausgebildet, in welchem Aufnahmeräume 1409 vorgesehen sind, deren Aufnahmeraum-Längsrichtungen 1421 alle parallel liegen, jedoch vertikal übereinander gestapelt sind in Etagen 1410.

Fig. 15 illustriert eine Handhabungsvorrichtung 1592, in weichereine Aufbewahrungsvorrichtung 600 aufgenommen wird, um z.B. eine Messsonde zu entnehmen oder eine Messsonde zu beladen. Die Handhabungsvorrichtung 1592 kann z.B. die Zugvorrichtung und/oder die Schiebevorrichtung aufweisen, welche mit Bezug auf Fign. 7 und 8 beschrieben wurden.

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Claims (23)

1. Ansprüche

   1. Vorrichtung (100-1400) zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden (419) für ein Rastersondenmikroskop, wobei die Vorrichtung aufweist:

   für jede der einen oder mehreren Messsonden (419), Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417), die jeweils einen, insbesondere tunnelförmigen, Aufnahmeraum (109, 409) mit einer AufnahmeraumLängsrichtung (421) begrenzen, in den eine Messsonde (419) derart aufnehmbar ist, dass eine Messsonde-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) ausgerichtet ist, wobei die Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417) ausgebildet sind:

   eine Verschiebung der Messsonde (419) entlang der MesssondeLängsrichtung (553) zumindest lokal parallel zur AufnahmeraumLängsrichtung (421) nach vorn und/oder nach hinten zu erlauben und eine Verschiebung quer zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) zu verhindern.
2. 2. Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei sich die Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417) jeweils zum Teil oder zur Gänze an allen vier Seiten parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung ringsherum um die Messsonde erstrecken und eine formschlüssige Beschränkung der Bewegungsmöglichkeit der Messsonde (419) quer, insbesondere senkrecht zur Aufnahmeraum-Längsrichtung bewirken.
3. 3. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsoberflächen (413a, 413b, 411, 415, 417) im Wesentlichen ebene Oberflächen aufweisen.
4. 4. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsoberflächen (413a, 413b, 411, 415, 417) ausgebildet sind, in dem Aufnahmeraum eine Messsonde (419) aufzunehmen, die ein Plättchen (423), insbesondere mit größerer Ausdehnung in Messsonde-Längsrichtung als in

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   - 38 einer Richtung quer dazu, aufweist, an dem ein entlang der MesssondeLängsrichtung (553) verlaufender Biegebalken (425), insbesondere an einer Oberseite, insbesondere über eine vordere Kante (532) des Plättchens (423) überhängend, angebracht ist, an dessen äußerem Ende eine, insbesondere nach oben weisende, Messspitze (427) vorgesehen ist, wobei die Messsonde insbesondere frei von einem Halter für das Rastersondenmikroskop ist.
5. 5. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Plättchen (523) der Messsonde (519) einen trapezförmigen oder rechteckigen Querschnitt und/oder trapezförmigen oder rechteckigen Längsschnitt und/oder einen rechteckigen Querschnitt in Draufsicht aufweist.
6. 6. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Kontaktflächen (524, 526, 528, 532) und/oder Kontaktkanten (551) des Plättchens (523) der Messsonde Teile der Begrenzungsoberflächen (413a, 413b, 411, 415, 417) zur Führung der Messsonde, insbesondere während eines Einbringens und/oder Ausbringens aus der Vorrichtung, zumindest zeitweise berühren.
7. 7. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aufgrund der Oberflächengeometrie des Plättchens (423) und der Geometrie der Begrenzungsoberflächen (413a, 413b, 411, 415, 417) eine Kollision, insbesondere während der Aufbewahrung und/oder während des Einbringens und/oder Ausbringens, zwischen dem Biegebalken (425) und/oder der Messspitze (427) der Messsonde und irgendeiner der Begrenzungsoberflächen (413a, 413b, 411, 415, 417) verhindert ist.
8. 8. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine obere Begrenzungsoberfläche (413) durch zwei äußere ebene obere Streifen (413b) sowie einen mittleren oberen, insbesondere ebenen, Streifen (413a) gebildet ist, der oberhalb der zwei äußeren oberen Streifen (413b) liegt, sodass

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   - 39 unterhalb des mittleren oberen Streifens eine obere Aussparung (429) gebildet ist, wobei die zwei äußeren oberen Streifen (413b) zum Kontaktieren von äußeren Abschnitten der Oberseite (526) des Plättchens (523) ausgebildet sind, wobei laterale Ausdehnung sowie vertikale Positionierung des mittleren oberen Streifens (413a) derart gewählt sind, dass der Biegebalken (425) und die Messspitze (27) innerhalb der oberen Aussparung (429) angeordnet sind.
9. 9. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (409) an mindestens einer der beiden Stirnseiten nach außen offen ist und zumindest eines der Folgenden umfasst:

   einen Aufbewahrungsplatz (430), in dem die Messsonde aufbewahrbar ist;

   einen Transportraum (433), über den die Messsonde von außen in den Aufbewahrungsraum verbringbar ist und/oder über den die Messsonde aus dem Aufbewahrungsraum nach außen, insbesondere in einen MesssondenHalter für das Rastersondenmikroskop, verbringbar ist; und einen Zugangsraum (435), insbesondere für ein Werkzeug.
10. 10. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

    mindestens ein bewegliches Element (437a, 437b), das in Aufnahmeraum-Längsrichtung außerhalb des Aufbewahrungsraums, insbesondere innerhalb des Transportraumes (433), vorgesehen ist, wobei das bewegliche Element (437a) in einer ersten Positionierung eine Bewegungsmöglichkeit der Messsonde in Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) durch teilweise formschlüssige Kontaktierung und/oder elastische Fixierung verhindert und in einer zweiten Positionierung Bewegungsmöglichkeit der Messsonde in Aufnahmeraum-Längsrichtung freigibt.

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11. 11. Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei das bewegliche Element in der ersten Positionierung über mindestens eine Kontaktfläche mit einem Teil einer Vorderseite des Plättchens und/oder einem Teil einer Rückseite des Plättchens in Kontakt steht.
12. 12. Vorrichtung gemäß einem der zwei vorangehenden Ansprüche, wobei das bewegliche Element (437a, 437b) mittels einer quer, insbesondere senkrecht, zur Aufnahmeraum-Längsrichtung wirkenden Kraft, insbesondere eine mechanische oder eine magnetische Kraft, quer, insbesondere senkrecht, zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) bewegbar ist.
13. 13. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

    einen Klemmmechanismus (445), der ausgebildet ist, die Messsonde (419), insbesondere einen Teil des Plättchens (423), zumindest wenn sie im Aufbewahrungsplatz (430) angeordnet ist, gegen einen Teil der Begrenzungsoberflächen (413) zu drücken, um eine Fixierung der Messsonde zu bewirken.
14. 14. Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei der Klemmmechanismus (445) insbesondere eine Klemm-Feder (447) bei einer unteren Begrenzungsoberfläche (411) aufweist, welche eine nach oben gerichtete elastische Kraft auf eine Unterseite des Plättchens (423) ausübt.
15. 15. Vorrichtung gemäß einem der zwei vorangehenden Ansprüche, wobei der Klemmmechanismus (445) ein Federblech (655) bei einer unteren Begrenzungsoberfläche (611) aufweist, das sich übereinen gesamte Länge des Aufbewahrungsplatzes (630) und zumindest einen Teil der Länge des Transportraumes (633) und/oder des Zugangsraumes (635) erstreckt, wobei das Federblech (655) eingerichtet ist, eine nach oben gerichtete elastische Kraft auf eine Unterseite (524) des Plättchens (623) auszuüben.

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16. 16. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

    eine Schiebevorrichtung (657), insbesondere Schiebenadel, welche ausgebildet ist, ein Vorderende (532) des Plättchens (623) zu kontaktieren und einen, insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten, Schiebedruck von vorn auf das Plättchen (623) auszuüben, um die Messsonde (619) nach hinten, insbesondere durch den Transportraum (633) hindurch, aus dem Aufnahmeraum (609), insbesondere Aufbewahrungsplatz (630), nach außen, insbesondere in einen Halter eines Rastersondenmikroskop oder in eine Handhabungsvorrichtung, auszubringen.
17. 17. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend:

    eine Zugvorrichtung (661), insbesondere einen Haken (663) aufweisend, die ausgebildet ist, an einer hinteren Seite (665) des Plättchens (623), insbesondere hintere Kante, einzugreifen, um die Messsonde (619) mittels eines, insbesondere von einem Benutzer aufgebrachten, Zuges nach vorn zu bewegen und, insbesondere durch den Transportraum (633) hindurch, in den Aufnahmeraum (609), insbesondere den Aufbewahrungsplatz (630), zu verbringen.
18. 18. Vorrichtung gemäß einem der zwei vorangehenden Ansprüche, wobei die Schiebevorrichtung (657) und/oder die Zugvorrichtung (661) von einer Vorderseite des Aufbewahrungsplatzes (630) über den Zugangsraum (635) an der Messsonde ansetzbar sind.
19. 19. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist als eines von:

    einem Einzelmagazin, in dem ein einzelner Aufnahmeraum angeordnet ist

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    - 42 einem Stabmagazin (100, 900), in dem AufnahmeraumLängsrichtungen aller Aufnahmeräume parallel zueinander in mindestens einer Ebene verlaufen;

    einem Karussell (1000), in dem sich Aufnahmeraum-Längsrichtungen (1021) aller Aufnahmeräume in einem Mittelpunkt (1010) schneiden und in mindestens einer Ebene angeordnet sind; einem Stapel (1400), in dem Aufnahmeraum-Längsrichtungen (1421) aller Aufnahmeräume parallel zueinander in verschiedenen vertikal beabstandeten Ebenen verlaufen;

    einer Trommel (1100), in der Aufnahmeraum-Längsrichtungen (1121) aller Aufnahmeräume parallel zueinander um einen gemeinsamen Mittelpunkt (1104) verlaufen, insbesondere in Umfangsrichtung (1150) gleich beabstandet sind;

    einem Ketten-Magazin (1200), oder Tape and Reel-Magazin (1300), in dem Aufnahmeraum-Längsrichtungen (1221, 1321) aller Aufnahmeräume (1209, 1309) parallel zueinander verlaufen und die Aufnahmeräume mittels Gelenken (1270) und/oder aufgrund eines flexiblen die Begrenzungsflächen verschiedener Aufnahmeräume verbindenden Materials verschwenkbar, insbesondere rollbar, sind, um eine hohe Packungsdichte der Aufnahmeräume zu erreichen.
20. 20. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein Oberteil (103) und ein Unterteil (105), insbesondere aus Kunststoff gefertigt, aufweist, welche, insbesondere mittels Schnapphaken, Rastelementen oder Schrauben (107), verbindbar sind, um im Innern einen oder mehrere Aufnahmeräume zu bilden.
21. 21. Messsonden-Magazin, aufweisend:

    eine Vorrichtung (100-1400) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche; und eine oder mehrere Messsonden (419), die in dem Aufnahmeraum (409) oder den Aufnahmeräumen (409) der Vorrichtung platziert sind.

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22. 22. Mikroskopsystem, aufweisend:

    ein Rastersondenmikroskop; und ein Messsonden-Magazin gemäß dem vorangehenden Anspruch, insbesondere räumlich getrennt von dem Rastersondenmikroskop, wobei die Messsonden in einem Messsonden-Halter des Rastersondenmikroskops einsetzbar sind.
23. 23. Verfahren zum Aufbewahren einer oder mehrerer Messsonden (419) für ein Rastersondenmikroskop, wobei das Verfahren für jede der einen oder mehreren Messsonden (419) aufweist:

    Aufnehmen der Messsonde (419) in einem, insbesondere tunnelförmigen, durch Begrenzungsoberflächen (413, 411, 415, 417) begrenzten Aufnahmeraum (109, 409) mit einer AufnahmeraumLängsrichtung (421) derart, dass eine Messsonden-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zu der Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) ausgerichtet ist, indem die Messsonde (419) entlang der Messsonden-Längsrichtung (553) zumindest lokal parallel zur Aufnahmeraum-Längsrichtung (421) verschoben wird, wobei die Verschiebung quer zur AufnahmeraumLängsrichtung (421) verhindert ist.

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