CN107076956A - 用于对准真空中的光学元件或样品的调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调节系统(3)，用于对准用于投射处于高达硬X射线范围的太赫兹范围内的电子辐射的真空中的光学元件和/或样品，所述调节系统包括：至少一个真空室(3”)、沿空间方向可调节的至少一个反射镜(3’)和/或沿空间方向可调节的至少一个光学元件或沿空间方向可调节的至少一个样品，其中设置有处于未偏转状态(空闲状态)的平移致动器(X1、X2、Z1、Z2、Z3)用于在最多三个基本相互垂直的空间方向(X、Y、Z、y、y、z)调节沿空间方向可调节的至少一个反射镜(3’)和/或沿空间方向可调节的至少一个光学元件或沿空间方向可调节的至少一个样品的对准。根据本发明，所述真空室(3”)中的沿空间方向(X、Y、Z、y、y、z)可调节的至少一个反射镜(3’)和/或沿空间方向(X、Y、Z、y、y、z)可调节的至少一个光学元件或样品相对于所述真空室(3”)安装在固定位置，其中所述真空室(3”)直接或间接地与所述平移致动器(X1、X2、Z1、Z2、Z3)相连接以用于对准所述反射镜和/或所述光学元件或所述样品的空间位置。该构造有助于真空室的非常紧凑和小巧的设计，并且实现了非常高精度的对准。

Description

用于对准真空中的光学元件或样品的调节系统

技术领域

本发明涉及一种用于对准真空中的光学元件(反射镜、光栅、晶体、透镜)或样品的调节系统，所述调节系统包括至少一个真空室、沿空间方向可调节的至少一个光学元件和/或沿空间方向可调节的一个样品，其中，设置处于未偏转状态(空闲状态)的平移致动器以用于在基本相互垂直的最多三个空间方向上调节沿空间方向可调节的至少一个光学元件和/或沿空间方向可调节的至少一个样品的对准。

背景技术

将处于高达硬X射线辐射范围的太赫兹辐射范围中的电磁辐射理想地投射到目标或光学元件上所需的辐照的位置准确度(“精度”)具有非常高的重要性。因此，为了将辐射经由光学元件或甚至经由若干后续的光学元件引导至正确位置，不仅需要将光学元件或样品在旋转的三个自由度中可再现地移动弧秒的几分之一，而且还要在平移的三个自由度中可再现地移动几纳米。为了实现这样的精度，不仅需要所提供的设备免于外部振动(例如由附近经过的车辆产生的极小的地震振动)，或免于由变化的风载荷引起的建筑物的自然振动。而且，还需要设备(提供以用于精确对准)免于在操作期间由热负载产生的内部机械应力，所述内部机械应力可以导致精确对准的几乎不可预测的失准。最后，需要设备避免机械本征频率处于50Hz或60Hz的国际上通用的电源频率之内或之下，并且设备还需免于可以由前述频率引起的谐波。

对于真空室中的光学元件和/或样品的精确对准已知几种观点，所述真空室被抽真空并且与辐射源相连接。为了使设备尽可能不受低频本征频率的影响(即指的是不受在高达50Hz或60Hz范围内的自然振动的影响或任何相应的谐波的影响)，驱动器(致动器)以及反射镜和致动器之间的连接元件被保持为尽可能得短，以避免低频处的本征模式。

为了便于在三个平移自由度中的精确对准，已知串联式运动机构将机动滑动平台或机动滑动件结合以允许反射镜和/或光学元件和/或样品沿相互垂直的空间方向移动。采用串联式运动机构，每个自由度被分配给正好一个致动器。

由于在串联式运动机构中致动器的影响将以矢量相加的方式累积，串联式运动机构的非常大的好处在于提供了非常简单的控制。为了便于高达六个自由度的空间对准，使用了旋转驱动器和平移驱动器的组合。然而，对于不同的驱动器的每种组合，机械间隙均不可避免。

与此处描述的目的相关的串联式运动机构的非常大的缺点在于对于不同的对准机构的每种组合，其对准公差在最佳情况下相加，在最极端情况下对准公差受到上述共振或热失准的影响。最后，还可能的是机械间隙导致数量级为待对准的反射镜的公差的静不定(static indeterminacy)。

所谓的Stewart/Gough/Cappell平台(在技术术语中经常被描述为“六足设备”)是自从20世纪50年代以来已知的用于六个自由度中的精确对准的机构。在这种并联式运动机构中，作为线性驱动器或液压装置的六个支腿以围绕圆布置的三个三角形的形式连接，每个三角形均由两个线性驱动器/液压装置构成。这三个三角形的三个末端在第二圆形路径上相交，使得六个支腿形成共六个三角形，即立于基板上的三个三角形，以及立于其位于立于基板上的所述三角形之间的末端上的三个三角形。通过改变两个圆形路径在六个自由度的任何组合中朝向彼此的相对空间位置，六个支腿的长度被明确地确定。

并联式运动机构的好处在于可以通过其他致动器补偿一个致动器的任何的公差引起的引导误差。然而，这也意味着由于所有支腿的长度的变化在空间上重叠，并联式运动六足机构中的两个圆的位置是机械地超定的(over determined)，或换言之：由于六个支腿未垂直地相互对准，不能独立地实施六个支腿彼此之间的长度变化。并联式运动机构所需的控制设备在一定程度上需要高度复杂的计算算法以便计算致动器的相互的相关性。

来自分析几何的研究结果确定：目标在六个自由度中的位置变化与六个相互独立的长度变化不相容。因此，通过任何数量的相互正交的平移运动不可能实现六个自由度。这种不可能性是基于结论：虽然沿相互垂直的空间方向的平移可以换向(commutate)，但对于围绕相互垂直的空间方向的旋转来说却不能换向。因此，其他相同运动的运动顺序确定了位置的空间变化的结果。

为了在六足设备的帮助下对准光学元件和/或样品以用于在前述辅助条件下(包括但不限于，没有共振)利用处于与本发明相关的能量范围中的电磁辐射的辐照，因此需要将六个支腿相对于布置在圆中的三角形的所述圆的直径非常短。结果是各个支腿的运动非常强烈地重叠，这意味着运动控制必须提供非常复杂的计算算法以用于六个支腿的并行控制。每个支腿的长度变化与至少一个相邻支腿中的具有几乎相同幅度的寄生长度变化相关联，导致需要计算其他五个支腿的各个位置变化的相关性以用于运动控制。对于此处描述的目的，六足设备的另一几乎没有优势的特性在于可再现实现的位置在空间中的分布。六足设备的可实现的位置的空间分辨率是相对于六个支腿的支腿长度的可再现分辨率的非线性变换。可再现实现的平移位置不是均匀地在空间中分布的，而是以高度非线性的方式在空间中分布。还必须考虑另一方面，即，对于此处所述的目的，支腿的长度变化所需的精度非常高使得在六足设备的不同位置中，两个或更多个相应的支腿的长度变化的对准将导致非常高的机械应力。这种相互相对的机械应力可能随着热负载而增加，从而降低所需的对准精度。

期望的是能够将串联式运动机构的优点和并联式运动机构的优点组合起来，在所述串联式运动机构中，每个自由度被正好分配给一个致动器，在所述并联式运动机构中，每个致动器均作用在空间可调节的元件的位置上。

在德国专利DE10042802C2中公开了用于这种目的的第一种方法。该公开涉及一种用于精确对准用于同步加速器波束的反射镜的系统，其中，三个相互垂直的线性驱动器直接作用在反射镜上。所述三个相互垂直的线性驱动器布置在笛卡尔轴中并且具有笛卡尔原点作为其相交的连结点。相互垂直的线性驱动器中的两个成对，其中，至少一个线性驱动器与这两个线性驱动器平行布置以便产生静定，并且还实施旋转。该机构使得能够通过单个驱动器在围绕休止点的非常窄的范围内的运动或通过两个线性驱动器在围绕休止点的非常窄的范围内的成对运动实施六个自由度中的运动的几乎任何组合。对于每种平移运动，两个其他线性驱动器经受剪切运动，这不得不由接头以及一定的长度变化(尽管非常小)来补偿。然而，由于非常紧密地间隔的线性驱动器，非常小的寄生运动(沿相对于线性驱动器的方向的横向方向)就足够使该构造负载非常高的机械应力。该机械应力可能被传递到反射镜，反射镜由此可能表现出应力引起的二向色性并且可能迫使反射的射线产生不希望的偏振变化。此外，需要使用连结杆和真空防护波纹管将致动器从所需的真空室中引出，这将极大地降低整个构造的抗共振性；或机械致动器必须被布置在真空室内，这将非常费力，并且产生关于真空质量的问题。

发明内容

本发明的目的是提高用于精确对准光学元件和/或样品的设备的精度、可再现性和寿命。

通过将沿空间方向可调节的至少一个反射镜和/或沿空间方向可调节的至少一个光学元件和/或样品相对于真空室稳固地固定在真空室中来实现本发明的目的，其中真空室间接或直接地与用于对准反射镜和/或光学元件或样品的空间位置的平移致动器相连接。

本发明因此设置为：真空室中的反射镜和/或光学元件和/或样品相对于真空室布置在固定位置。在本申请的框架内的“固定位置”应当指的是光学元件和/或样品的空间定向不会相对于真空室的空间定向发生变化。为了改变光学元件和/或样品相对于处于高达硬X射线辐射范围的太赫兹范围中的电磁辐射的空间定向，它们共同与真空室一起对准。真空室在一侧与辐射源相连接，所述真空室包封反射镜、光学元件和/或样品并且使其免受空气的影响；如果目标是真空室中的反射镜和/或光学元件，则真空室在另一侧与所述目标相连接。所述连接以真空密封的金属波纹管的形式柔性连接。由于真空室的外部外壳与真空室中存在的反射镜和/或光学元件和/或样品都必须平稳地且精准地对准，因此需要致动器从外部作用在真空室上。一方面如果外壳与其内部部件一起必须被精确地对准，则这最初似乎是有问题的。由于真空室的大的接触表面，这种类型的对准似乎对于外部影响非常敏感。然而，另一方面，这种构造有助于真空室的非常小且紧凑的设计，而在使用用于移动反射镜和/或光学元件和/或样品的复杂机构的其他系统中，真空室相对较大，由此展现出不期望的大的共振表面。

此外，此处描述的组件有助于极度精确的对准，因为致动器朝向反射镜和/或光学元件和/或样品的重心或中心点或作用点远程地并且以相当大的杠杆起作用。例如，如果致动器具有每步小于20nm的定位下限，则对于约20cm的杠杆，可以达到ArcSin(20nm/20cm)约0.02”(弧秒)的角分辨率，这意味着对于反射镜或光学元件与目标之间的20m的距离，可以达到2μm的空间分辨率。

相比其中致动器直接作用在反射镜上的已知解决方案，本发明的构造提供了大的好处：真空室没有位于该真空室中的影响真空质量的元件，存在更少的可能对共振振动敏感的馈通部，以及可以达到迄今为止几乎从未实现的精确对准，同时空间对准的公差非常小。

本发明的这种构造的另一优势方面在于，致动器自身可以直接安装在包括处于小于100Hz的范围内的低频率的高内阻尼的大块材料，所述材料例如为矿物材料，像花岗岩、合成花岗岩或混凝土或金属。这种构造连同短的致动器长度有助于高的耐共振振动性。

为了确保不存在任何机械间隙(这是实现这样的高精度所需要的)，根据本发明的实施例，本发明的意图是平移致动器经由弯曲部与真空室相连接。弯曲部优选地为万向弯曲部，所述万向弯曲部提供用于补偿非常小的寄生运动并且保证整个构造的非常高的刚度。

以有利的方式，致动器具有联接杆，每个联接杆均具有两个万向弯曲部，致动器经由所述联接杆与真空室机械地相连接。联接杆中的两个万向弯曲部有助于将寄生运动补偿到在此调节光学元件或样品所需的行程范围。

作为本发明的一实施例，其意图是：对于第一平移对准和第一旋转对准，设置第一对两个平移致动器，所述两个平移致动器在未偏转状态(空闲状态)下基本相互平行；以及对于第二平移对准和第二旋转对准，设置第二对两个其他平移致动器，所述两个其他平移致动器在未偏转状态(空闲状态)下基本相互平行，其中在未偏转状态(空闲状态)，第一对平移致动器的空间方向相对于第二对平移致动器的空间方向基本相互垂直；并且对于第三旋转对准，设置另一平移致动器，所述另一平移致动器在未偏转状态(空闲状态)下的空间方向基本平行于第一对平移致动器或第二对平移致动器的空间方向，其中，最多两个致动器的轴线形成相交的连结点。如上所述，术语“平行”和“垂直”指的是致动器的行程轴线。

与现有技术所提供的不同，用于三个平移自由度的平移致动器不以三者形成相交的连结点的方式作用在待调节的目标上，而是设置成致动器作用在假想的长方体的角部上，所述长方体的容积容纳待调节的反射镜和/或光学元件和/或样品，不过也被包封在真空室中。在未偏转状态(空闲状态)下平行的两个致动器作用在假想的长方体的接合处第一边缘的不同角部上，其中平行的两个致动器的行程轴线与长方体的第二边缘和第三边缘中的每一个共线。另一对致动器沿垂直的方向重复所述两个致动器的这个动作作用在假想的长方体上。通过两对致动器的动作，所作用的长方体可在两个平移自由度上以及在两个旋转自由度上调节，其中，在所述两对致动器中，处于未偏转状态(空闲状态)下的每对致动器中的致动器平行对准，处于未偏转状态(空闲状态)下的两对致动器之间垂直于彼此对准。为了实施平移运动，相互平行的一对致动器通过一致的运动沿所期望的方向移动假想的长方体。为了实施旋转运动，相互平行的一对致动器通过沿相反方向的运动围绕所期望的旋转轴线移动假想的长方体。虽然可以使第三对致动器(所述第三对致动器相互彼此平行并且朝向其他致动器垂直地对准)作用在长方体上，这样的第三对致动器将不再能够独立于已经起作用的致动器对而起作用。导致平移的任一一致的运动将与另一对致动器的旋转运动相冲突，反之亦然。第三对致动器(所述第三对致动器相互平行且相对于已经存在的致动器对垂直地对准)的引入将至少在未偏转状态(空闲状态)附近破坏致动器的相互独立性。本发明的实施例设置为：对于第三旋转对准，设置另一平移致动器，其中，所述另一平移致动器在未偏转状态(空闲状态)下的空间方向与第一对致动器和第二对致动器的空间方向基本平行。由此，为了覆盖共五个自由度，设置有一个致动器三元件和一个致动器对。致动器三元件不完全相互独立，但是可被认为在围绕未偏转状态(空闲状态)的限制内近乎独立。

对于空间中的静定，有利的是，设置作为第六元件的至少一个联接杆，所述联接杆在其每一端部处均具有一个万向弯曲部，所述联接杆与大约位于平坦的凸起部的中间的一个空间固定点相连接，所述空间固定点由两对致动器的平移轴线限定。所述空间固定点可以为与基部稳固地相连的锚固件。作为替代，如果需要纵向平移的第六自由度，则将第六元件设计为另一平移致动器。

对于特别高的分辨率，已经证实有利的是，致动器每个均包括主轴驱动器，所述主轴驱动器通过马达经由无游隙齿轮箱驱动并且经由至少一个弯曲件将移位传递到真空室的位置上。通过合适地选择主轴间距、齿轮箱的齿数比和马达的旋转角度分辨率，可以在平移致动器中实现位于每步几nm范围内的分辨率。

为了避免低于100Hz范围内的本征频率，具有至少一个弯曲部(FG)的联接杆(K1、K2、K3、K4、K5和K6)优选地应当具有最大30cm的长度，否则联接杆可能会经受低频(小于100Hz)共振振荡。

为了提供用于更好地避免低频本征频率的方法，致动器(X1、X2、Z1、Z2、Z3)优选地应当容纳在质量介于100kg和3t之间的大质量基部中。

附图说明

使用下列附图更详细地描述本发明。

图1是示出了电磁辐射源(此处为同步加速器1)、根据本发明的真空室和目标的示意图，但是，为了简化起见，已经大大修改了三个元件的比例；

图1’是类似图2的示意图，但是，使用了激光作为辐射源；

图1”是类似图2的示意图，但是，使用了伦琴射线(X射线)源作为辐射源；

图2是真空室组件，其中，真空室以点划线画出，联接杆和致动器处于基部中；

图3是从下方观察图2的真空室组件的透视图；

图4是图2和图3的真空室组件的分解图；

图5是用于示出寄生运动的示意图；

图6是用于示出致动器的动作的示意图。

具体实施方式

图1示出了其中电磁辐射源被描述为第一元件E1的示意图。电磁辐射源2的出口与作为第二元件E2的调节系统3相连接，其中，所述调节系统在真空室3”中拥有光学元件3’，所述光学元件用于将虚拟辐射源点投射到作为第三元件E3的远程目标4上，这里远程目标包括光栅5和光圈6。非常精确且可调节地对准根据本发明的真空室3”以用于将虚拟辐射源点非常精确地偏转并投射到目标4上。本发明的目的是尽可能简单地设计对准，同时降低对于共振的敏感性、减少机械间隙并且提高组件的寿命。图1的调节系统3和光学元件一起在图2中详细地示出。

图2示出了根据本发明的调节系统的一个构造。调节系统3在每一端部处均具有一个金属波纹管5和一个金属波纹管6，从而在一侧处将真空室3”真空密封地与电磁辐射源1的出口相连接。在另一侧处，真空室与辐射目标相连接，在当前示例中，真空室与单色仪的光栅/光圈组件相连接。具有非常小开口角度的电磁波束7击中调节系统3的真空室3”中存在的反射镜3’。为了精确地对准电磁波束7，使用相互平行的致动器对X和相互平行的致动器对Z来对准整个真空室3”。在下文中，X、Y、Z的大写字母表示笛卡尔坐标系中的分别沿x、y、z方向的平移运动，x、y、z的小写字母表示笛卡尔坐标系中的分别围绕轴x、y、z的旋转运动。

第一对致动器X由两个相互平行的致动器X1和致动器X2构成，其中，这两个致动器自身作为主轴驱动器STX1和STX2稳固地安装在稳固基部8中，所述稳固基部由具有处于小于100Hz的范围内的低频率的高内阻尼的材料制成，所述材料例如为矿物材料，像花岗岩、合成花岗岩或混凝土或金属。致动器X1和致动器X2经由联接杆K1和K2与保持架10相连接，所述保持架自身形成为长方体并且稳固地环绕真空室3”。联接杆K1和联接杆K2每个均具有两个万向弯曲部，所述万向弯曲部可以吸收不期望的、但是不可避免的寄生运动。在图5中更详细地解释了寄生运动和通过联接杆对寄生运动的补偿。

作为第二对致动器Z，两个致动器Z1和致动器Z2与长方体保持架10相连接，其中，致动器Z1和致动器Z2也相互平行；但是这些致动器Z1和致动器Z2相对于致动器X1和致动器X2垂直地对准。所有的致动器X1、X2、Z1和Z2在围绕其未偏转状态(空闲状态)的小的调节范围内均独立地可调节，而不会存在第一个致动器的重新调节必然导致第二个致动器的重新调节。当一个致动器偏转时，其他致动器和它们的联接杆必须补偿可能的寄生运动。然而，系统仍然是静不定的。

可以增加第三对致动器，但不得不牺牲致动器的独立性。

为了围绕所示的x轴旋转，安装有另一单个致动器Z3，该致动器在所有致动器处于未偏转状态(空闲状态)时平行于第二对致动器Z对准，由此与第二对致动器形成三元件。设置这个致动器Z3用于调节对于所示的电磁波束7的波束路径较不重要或较小影响所示的电磁波束7的波束路径的分量。如果单独移动这个致动器Z3，则通过围绕所示的x轴的旋转以及沿z轴的平移两者来修改真空室3”中存在的反射镜3’的对准。为了保持围绕x轴旋转和沿z轴平移之间的独立性，致动器对Z和致动器Z3必须沿相反的方向移动。但是，由于在用于控制致动器的控制器中准确的相反的运动不需要复杂的算法，这种类型的联接作为一种容易处理的联接仍是可以接受的。

对于第六自由度，即沿y轴的平移，设置有具有两个万向弯曲部的联接杆Y，该联接杆也旨在接受其他五个自由度的移动。由于在此处示出的示例中的具有反射镜的真空室的沿y轴的平移(基本遵循电磁波束7的轻微偏转的波束路径)对于电磁波束7的波束路径具有最小的影响，联接杆Y经由锚固件A与基部8稳固地相连接，由此作为提供空间中的静定性的最后一个元件，确保了调节系统3在空间中的稳固和不可移动的定位。

图3示出了形成三元件的三个致动器Z1、Z2和Z3在长方体保持架10上的动作。此外，示出了安装作为反向支承(counter bearing)的联接杆Y如何大约在两个联接杆Z1和Z2之间作用在保持架10上以及如何在大约位于反射镜3’的反射镜中心下方处与锚固件A相连接，所述锚固件自身安装在基部8上。

为了示出整个组件的构造，图4示出了根据本发明的调节系统3连同真空室3”、致动器X1、X2、Z1、Z2、Z3以及Y、相对应的联接杆K1、K2、K3、K4、K5、K6和保持架10的分解图。各个致动器X1、X2、Z1、Z2、Z3稳固地安装在形成角度的基部8中的对应的孔中。致动器自身由马达SMX1、SMX2、SMZ1、SMZ2、SMZ3驱动。通过具有齿轮箱的主轴驱动器STX1、STX2、STZ1、STZ2、STZ3，致动器移动对应的联接杆K1、K2、K3、K4和K5并且最终移动真空室3”的相连接的保持架10。通过致动器X1、X2、Z1、Z2、Z3在长方体保持架10的角部上的动作，在系统的机械限位内移动或旋转整个真空室3”，由此空间对准反射镜3’，所述反射镜的位置相对于真空室3”固定，从而与真空室3”一起移动。通过真空密封的金属波纹管5和6来补偿真空室的运动，这两个金属波纹管在每侧上装配有一个凸缘。

为了示出寄生运动，图5示出了装配有两个万向弯曲部FG1和FG2的处于未偏转状态的联接杆K如何经受由横向行程T施加的剪切应力(在该图中放大)。联接杆K通过偏移到围绕横向行程T的一侧作出反应。这样做，必须接受在联接杆的端部处的寄生运动。然而，靠近空闲位置，寄生运动p相对于横向行程T来说非常小，并且其取一级近似与1减去所示的角度α的差值成比例。

两个万向弯曲部FG1和FG2之间的距离越大，在所示的横向行程T处的角度α就越小，并且在沿横向行程T偏转时的寄生运动p就越小。然而，对于高达最大5mm的横向行程，联接杆K中的万向弯曲部的距离可以达到约10cm，而不会有寄生运动太强烈地影响由寄生运动干扰的偏转。鉴于这些比例，寄生运动小于空闲状态下的剪切动作的横向行程的(1-95％)。为横向行程T给定5mm作为最大横向行程，寄生运动p约为2.5mm并且通过其他致动器上的运动来补偿。然而，如果在光学元件/样品上仅需要几μm的小的致动，则寄生运动变得可忽略，因此无需其他致动器的补偿运动。

图6最终示出了在本发明中起作用的致动器的示意图，其中，致动器仅示出为平移致动器。应当结合下表阅读图6。

对于沿X、Y和Z方向的平移运动，如下是需要的，

-对于沿X方向的运动(平移-X)，需要沿同一方向(均为+1)移动致动器X1和X2，

-对于沿Y方向的运动(平移-Y),需要单独移动致动器Y(+1)，而该致动器将对波束路径仅产生非常小的影响，

-对于沿Z方向的运动(平移-Z)，需要沿同一方向(均为+1)移动致动器Z1、Z2和Z3，

-对于围绕x轴的旋转(旋转-x)，需要沿同一方向移动致动器对Z(由致动器Z1和致动器Z2构成)并且沿相反方向移动致动器Z3，

-对于围绕y轴的旋转(旋转-y)，需要沿相反方向移动致动器对Z(由致动器Z1和致动器Z2构成)，以及

-对于围绕z轴的旋转(旋转-z)，需要沿相反方向移动致动器对X(由致动器X1和致动器X2构成)。

附图标记列表

1 电磁辐射源

2 电磁辐射源的出口

3 调节系统

3’ 反射镜

3” 真空室

4 目标

5 光栅

6 光圈

7 波束

8 基部

10 保持架

A 锚固件

E1 元件

E2 元件

E3 元件

FG1 弯曲部

FG2 弯曲部

K 联接杆

K1 联接杆

K2 联接杆

K3 联接杆

K4 联接杆

K5 联接杆

K6 联接杆

X 致动器对

X1 致动器

X1’ 主轴驱动器

X2 致动器

X2’ 主轴驱动器

Y 联接杆

Z 致动器对

Z1 致动器

Z2 致动器

Z3 致动器

S 波束路径

SMX1 马达

SMX2 马达

SMZ1 马达

SMZ2 马达

SMZ3 马达

STX1 主轴驱动器

STX2 主轴驱动器

STZ1 主轴驱动器

STZ2 主轴驱动器

STZ3 主轴驱动器

T 横向行程

p 寄生运动

Claims (10)

1.一种用于对准真空中的光学元件和样品以便投射光学辐射或电磁辐射的调节系统(3)，所述调节系统包括：

至少一个真空室(3”)，

沿空间方向可调节的至少一个反射镜(3’)，和/或

沿空间方向可调节的至少一个光学元件，和/或

沿空间方向可调节的至少一个样品，

其中，所述调节系统设置有处于未偏转状态(空闲状态)的平移致动器(X1，X2，Z1，Z2，Z3)，用于在最多三个基本相互垂直的空间方向(X，Y，Z，y，y，z)上调节所述沿空间方向可调节的至少一个反射镜(3’)和/或所述沿空间方向可调节的至少一个光学元件或所述沿空间方向可调节的至少一个样品的对准，其特征在于，

所述真空室(3”)中的所述沿空间方向(X，Y，Z，y，y，z)可调节的至少一个反射镜(3’)和/或所述沿空间方向(X，Y，Z，y，y，z)可调节的至少一个光学元件和/或所述沿空间方向可调节的至少一个样品相对于所述真空室(3”)安装在固定位置，

其中，所述真空室(3”)直接或间接地与用于对准所述反射镜和/或所述光学元件或所述样品的空间位置的平移致动器(X1，X2，Z1，Z2，Z3)相连接。

2.根据权利要求1所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，所述平移致动器(X1，X2，Z1，Z2，Z3)经由弯曲部(FG)与所述真空室(3”)相连接。

3.根据权利要求2所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，所述平移致动器(X1，X2，Z1，Z2，Z3)具有联接杆(K1，K2，K3，K4，K5)，并且经由所述联接杆与所述真空室(3”)相连接，所述联接杆每个均具有两个万向弯曲部(FG)。

4.根据权利要求1至3之一所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，对于第一平移(X)对准和第一旋转(z)对准，设置第一对(X)平移致动器(X1，X2)，所述第一对平移致动器在未偏转状态(空闲状态)下基本相互平行，和

对于第二平移(Z)对准和第二旋转(y)对准，设置第二对(X)其他平移致动器(Z1，Z2)，所述第二对其他平移致动器在未偏转状态(空闲状态)下基本相互平行，其中，在未偏转状态(空闲状态)下，所述第一对(X)平移致动器的空间方向朝向所述第二对(Z)其他平移致动器的空间方向基本垂直地对准，和

对于第三旋转对准(x)，设置另一平移致动器(Z3)，其中，在未偏转状态(空闲状态)下，所述另一平移致动器的空间方向与所述第一对(X)平移致动器或所述第二对(Z)其他平移致动器的空间方向基本平行，并且

其中，最多两个致动器(X2，Z1)的轴线形成相交的连结点。

5.根据权利要求4所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，设置作为第六元件(Y/K6)的至少一个万向弯曲部，所述第六元件与大约位于平坦的凸起部中间的一个空间固定点(A)相连接，所述空间固定点由两对致动器(X，Z)的平移轴线限定。

6.根据权利要求5所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，设置作为第六元件的平移致动器(Y)，所述平移致动器与大约位于平坦的凸起部中间的一个空间固定点(A)相连接，所述空间固定点由所述两对致动器(X，Z)的平移轴线限定，其中，在未偏转状态(空闲状态)下，所述第六元件的平移轴线的空间方向与所述两对致动器(X，Z)的对准方向基本垂直地对准。

7.根据权利要求1至6之一所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，所述反射镜(3’)或所述光学元件布置在所述真空室(3”)中，并且与所述真空室(3”)一起能够沿空间方向调节。

8.根据权利要求2至7之一所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，所述致动器(X1，X2，Z1，Z2，Z3)均包括一个主轴驱动器(STX1，STX2，STZ1，STZ2，STZ3)，所述主轴驱动器通过马达(SMX1，SMX2，SMZ1，SMZ2，SMZ3)经由齿轮箱驱动并且将所述主轴驱动器的移位经由至少一个弯曲部(FG)均传递到所述真空室(3”)的位置上。

9.根据权利要求3至8之一所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，具有至少一个弯曲部(FG)的所述联接杆(K1，K2，K3，K4，K5和K6)的长度最大为30cm。

10.根据权利要求9所述的用于对准真空中的光学元件和样品的调节系统，其特征在于，所述致动器(X1，X2，Z1，Z2，Z3)容纳在质量介于100kg和3t之间的大质量的基部(8)中。