CN107957507A - 定义地可切换的且磁性的保持设备 - Google Patents

Abstract

一种特别地用于扫描探针显微镜(1)的、用于可拆卸地保持磁性的试样固定器(52)或者试件(6)的保持设备(50)，其中保持设备(50)包括用于接收磁性的试样固定器(52)或者试件(6)的接收装置(54)、磁场引导装置(56)以及磁场切换装置(58)，其中磁场引导装置设置为在保持模式中将用于施加磁保持力的磁场引导至用于保持容纳在接收装置(54)中的磁性的试样固定器(52)或者试件(6)的接收装置(54)，而磁场切换装置设置为，在磁场引导装置(56)和磁场切换装置(58)之间的至少两种相对布置之间进行切换，以便选择性地设定保持模式或者释放模式，其中在释放模式中，磁性的试样固定器(52)或者试件(6)被释放，以从接收装置(54)上取下。

Description

定义地可切换的且磁性的保持设备

技术领域

本发明涉及一种保持设备、一种扫描探针显微镜以及一种用于可拆卸地保持扫描探针显微镜的磁性的试样固定器或试件的方法。

背景技术

原子力显微镜(Atomic Force Microscope(原子力显微镜)，ATF)主要有助于表面的横向或者说竖直高分辨率的研究(特别是表面的地形研究)。在此，具有纳米级小针(也被称为测量探头尖或测量探针探头尖)的测量探针(例如悬梁臂，其也被称为悬臂)被引导过(即扫描或者说读出)表面，并且基于悬臂与表面的交互作用探测悬臂的偏转。根据试样的表面特性，根据位置地记录悬臂的偏转或者说记录探针的跟踪。可以电容性地(特别是压电地)或者借助于光学传感器测量悬臂或者说探头尖的偏转。该方法使得高达原子级分辨率的试样表面的结构研究成为可能。能够极精确地设定悬臂到待研究试样的表面的距离。因此，能够实现例如接触模式(contact mode)、非接触模式(non contact mode)、扫描AFM模式(Tapping Mode(轻敲模式))等的不同测量方法。在US 5,406,832 A中描述了AFM的构造。

出于试样准备的目的，应该用原子力显微镜测量的试件被放置在试样固定器上。该试样固定器随即连同试件被固定在测量仪中。在测量开始前，试件或者说试样固定器需要固定在保持设备的接收装置上。此类程序常规上是昂贵的。

US 8,302,456 B2公开了一种用于AFM的试样固定器或者说传感器固定器，通过该试样固定器或者说传感器固定器能够测量特别小的结构。用于真空抽吸的示例被用于Keysight销售的设施5600LS AFM中。根据JP 2003-329562 A，试样固定器包括固定的部分和能驶入或者说驶出的永磁体，其借助于弹簧和卡口式连接件样式得以固定。US 5,260,577公开了一种试样模盒，其借助于多个磁铁固定在位于其上的板上。EP 0,373,742 B1具有试样平台上的试样，其反过来位于辅助平台上。可转动的磁铁围绕其各自轴线偏转90°地位于两个平台中。

固定方式的另一常规变体是测量仪中铁磁的试样固定器和一个或多个永磁体的组合。该解决方案的缺点在于，用户被迫通过施加相当大的人力，以对抗起作用的磁力，来将试样固定器拉出测量仪。这导致在扫描探针显微镜的敏感部件以及敏感且小的试件的范围内的损坏危险并且并非使用友好的。

发明内容

当前发明的目的在于，完成快速、简单、错误可靠地且精确地进行试件到扫描探针显微镜上的安装的可能性。

该目的通过具有根据独立权利要求的特征的主题得以实现。进一步的实施例示出在从属权利要求中。

根据当前发明的一种实施例，完成了一种(特别地用于扫描探针显微镜或者用于另一测量仪的)用于可拆卸地保持磁性的试样固定器(其也能够被称为试样模盒)或者磁性的试件的保持设备，其中磁性的试样固定器也即具有磁性材料(特别是铁磁材料、亚铁磁材料、顺磁材料和/或永磁材料)或者由此构成的试样固定器，而磁性的试件也即具有磁性材料(特别是铁磁材料、亚铁磁材料、顺磁材料和/或永磁材料)或者由此构成的试件(在这种情况下，在没有试样固定器时也可以安装试件)，其中保持设备包括用于接收磁性的试样固定器或者磁性的试件的接收装置(例如安装板的使用或者凹处)、磁场引导装置以及磁场切换装置，其中磁场引导装置设置为在保持模式中将用于施加磁保持力的磁场引导至用于保持容纳在接收装置中的磁性的试样固定器或者试件的接收装置，而磁场切换装置设置为，在磁场引导装置和磁场切换装置之间的至少两种相对布置之间进行切换，以便选择性地设定保持模式或者释放模式，其中在释放模式中，磁性的试样固定器或者试件被释放，以从接收装置上取下。例如也可以通过保持设备的朝向试样固定器或者说试件的面形成接收装置。

根据当前发明的另一实施例，提供了一种用于借助于扫描地感测试件的表面来确定关于试件的表面信息的扫描探针显微镜，其中扫描探针显微镜包括用于保持试件的磁性的试样固定器或者无试样固定器的磁性的试件，以及具有上述用于可拆卸地保持磁性的试样固定器或者试件的特征的保持设备。

根据另一示例性实施例，完成了一种用于可拆卸地保持磁性的试样固定器或磁性的试件(特别是扫描探针显微镜)的方法，其中在该方法中，磁性的试样固定器或者试件容纳在接收装置上，用于施加磁保持力(特别是吸引的磁保持力)的磁场在保持模式中借助于磁场引导装置被引导至用于保持容纳在接收装置中的磁性的试样固定器或者试件的接收装置，并且在磁场引导装置和磁场切换装置之间的至少两种相对布置中从一个相对布置向另一个相对布置进行转换，以便从保持模式设定至释放模式，在释放模式中，磁性的试样固定器或者试件被释放，以从接收装置上取下(特别地通过完全或者至少很大程度上在接收装置处消除磁力，或者通过将在保持模式中吸引的磁力转换为在释放模式中排斥的磁力)。

在当前申请的框架下，术语“磁场引导装置”理解为至少部分地为磁性的结构，其(特别地由于其成型和/或材料组合)能够以可预设的方式在空间上引导(例如由磁场切换装置)提供的磁场，即以定义的方式影响该磁场的磁力线的路径、趋势方向或者轨道。在此，磁场引导装置可以设计为，在保持模式中，将磁力线引导穿过接收装置，并且在释放模式中，将磁力线引离接收装置。

在当前申请的框架下，术语“磁场切换装置”理解为至少部分地为磁性的结构，其(特别地由于其成型和/或材料组合)能够产生由磁场引导装置在空间上引导的磁场，并且在(至少两个)不同的切换状态中设定磁性场力线的引导路径，其中不同的切换状态特别地配属于整个磁场切换装置或者磁场切换装置的一部分的不同位置。

在当前申请的框架下，术语“相对布置”特别地理解为，一方面磁场引导装置(整体抑或其单个部件)与另一方面磁场切换装置(整体抑或其单个部件)之间的相对空间布置。特别地，在上下文中，相对布置可以理解为，磁场引导装置关于磁场切换装置的相对位置或者说磁场引导装置关于磁场切换装置的相对定向。但是，也可以通过将磁场引导装置或者磁场切换装置的部件相对于磁场引导装置或者磁场切换装置的对应剩余部分以及相对于磁场引导装置和磁场切换装置中的相应另一个来运动，改变磁场引导装置和磁场切换装置之间的相对布置，以有选择地设定保持模式或释放模式。

在当前申请的框架下，术语“切换”特别地理解为，从一个恰当定义的切换状态过渡至另一恰当定义的切换状态。因此，在上下文中，术语“切换”不仅理解为从一种运行模式到另一运行模式的无级过渡，还理解为其定义的且不连续的过渡。

在当前申请的框架下，术语“扫描探针显微镜”特别地理解为一种显微镜，对于该显微镜，不通过光学或者电子光学的成像(即在使用透镜的情况下)，而是经由测量探针与试件的交互作用，来产生试件的图像或其它表面信息。借助于该测量探针，在扫描过程中，逐点地探测待研究的试样表面。为每个单独的点产生的测量值随后可以组合成图像或者以另外的方式进行评估。

根据本发明的一种示例性实施例，完成了一种保持设备，其能够定义地在磁场切换装置和磁场引导装置之间的至少两个恰当定义的相对布置之间切换。在对应于保持模式的第一相对布置中，一方面接收装置上的磁性的试样固定器或试件以及另一方面磁场引导装置和磁场切换装置的组合形成将试样稳固地固定在接收装置上的磁保持机构。在对应于释放模式的第二相对布置中，此类磁力尽可能地或者完全地去激活，或者至少强烈地降低，或者甚至其符号完全相反。这可以在切换过程后，通过磁场引导装置和磁场切换装置的配合来偏转或反转之前吸引的磁场来实现。因此，根据一种示例性实施例，提供了一种简单设计且能简单地操作的保持机构，其基于例如永磁磁场的产生并且引起在关于试样的空间范围内能够关断或逆转的磁力。在磁性试样固定器/试件处的磁力激活或者说关断或者说逆转在此优选地纯机械地实现，并且此外，仅要求极低的致动力。此类架构在构造方面是紧凑、简单、在运行中无振动且坚固的。除此之外，有利地，通过保持设备的运行，没有出现在此提及的不期望的热量形成。区别于最好用于较小试样固定器的不可关断的永磁体，即便对于较大的试样固定器或者说试件，本发明的示例性实施例也能在安装或者拆卸时使得安全运行成为可能。不顾在保持时必需的磁吸引力，根据本发明的一种示例性实施例，能够在转换磁力后贫力地取下试样固定器，使得在所属切换状态中，试样固定器能够在降低了的、消除了的或者甚至转向了的保持力下从接收装置上取下。

此外，描述了保持设备、扫描探针显微镜和方法的附加示例性实施例。

根据本发明的一种实施例，磁场切换装置可以包括用于产生(在保持状态中吸引的且在释放状态中引离的、减小的或者排斥地极性变换的)磁场的磁铁，特别是永磁体。因此，磁场切换装置可以同时设计为磁场产生装置。上述磁铁也可以是上述磁场的来源。产生浪费且不期望的废热的电磁铁的运行可以在预设永磁体时就会变得多余。以此方式，能够在没有电能供应的情况下运行磁场切换装置。然而，根据替换的实施例，也可以特别地为了电磁铁的运行而预设电能供应源。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置包括能够磁化的材料，特别是铁磁材料，或者由此构成。在存在例如借助于磁场切换装置而产生的磁场的情况下，该材料可以有针对性地在空间上影响该磁场并且将磁通量引导穿过定义的路径或者说使其转向。

根据本发明的一种实施例，在释放模式中，磁场可以被引离接收装置。换言之，当磁场切换装置占据释放位置时，能够通过磁场引导装置的材料，在空间上引导由磁场切换装置产生的磁场或者使其转向，使得其不再在接收装置的范围内，对磁性试样固定器或试件施加磁性吸引力，而是在另一空间范围内发挥磁性作用。

根据本发明的一种实施例，磁场切换装置可以设置为，借助于磁场切换装置的至少一部分的纵向运动，特别是借助于线性运动，在两个(或者多于两个)相对布置之间切换。纵向或者说线性运动特别地可以理解为，精确地或者至少基本上或者说主要地直线延伸并且(例如在一定的公差范围内)也能够具有微不足道的非直线部分的运动。通过完全引导简单的纵向运动来在不同运行模式之间进行这样的切换，有可能以很低的花费定义地设定定义的切换位置。平移的切换运动同样有利于设定定义的切换状态。然而，替换地，也可以有旋转的切换运动。

根据本发明的一种实施例，磁场切换装置可以设置为，纯机械地在至少两种相对布置中进行切换。此类纯机械的过渡可以例如通过用户施加人力来进行，该用户可以为了切换的目的操纵操作元件或者使杠杆换向。由此，通过操纵保持设备，使得简单的运行成为可能，使得避免对于测量仪可能会造成不期望的伪迹的、不期望的电废热。保持设备的操纵可以借助于合适的工具或者也可以无工具地进行。在当前申请的框架下，术语“无工具地可操纵”特别地理解为，出于操纵保持设备，以安装及取下磁性试样固定器或试件的目的，用户无需使用任何工具(例如螺丝刀)或者保持设备外的其它辅助工具。然而，替换由用户所定义的转换，还可以进行保持设备的机械操纵。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置和磁场切换装置可以设置为，在释放模式中关断用于将容纳在接收装置中的试样固定器或试件保持在接收装置中的磁保持力。以此方式，能够基本上完全无需力地且不用克服巨大磁力地将试样固定器连同试件从测量仪的安装基座上取下(即仅需要克服较小的重力)。由此，使得尤其使用友好且安全的运行成为可能。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置和磁场切换装置可以设置为，在保持模式中，穿过接收装置上的试样固定器或试件形成磁场力线，并且在释放模式中，穿过替换路径延展地形成磁场力线。通过单纯的磁场转向，可以由此以简单的方式实现保持模式和释放模式之间的过渡。这呈现了选择性地将试样固定器固定在接收装置上或者说将其从接收装置上松开的尤其节能、简单且使用友好的形式。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置和磁场切换装置可以设置为，在保持模式中，穿过接收装置上的试样固定器或者试件形成磁性锁，并且在释放模式中，在接收装置上的试样固定器或者试件旁形成替换的磁性锁。在上下文中，术语磁性锁理解为在对应的空间范围内形成封闭的磁场力线。在保持模式中，高密度磁力线在试样固定器或者试件的范围内延伸或者集中在该区域，以产生高磁保持力，而高密度磁力线在释放模式中能被引离试样固定器并且被导向穿过替换路径。在后一种运行状态中，磁性试样固定器或者试件随即实际上再也感受不到任何磁性的紧固力。

根据本发明的一种实施例，磁场切换装置可以设置为磁通量的来源(特别地配备有永磁体)，其磁通量能够借助于在至少两种相对布置之间的切换，被引导通过至少两个不同的磁路径，而这些磁路径能够借助于磁场引导装置进行定义。磁场切换装置的磁通量的来源可以通过磁场切换装置的至少一个永磁体获得。随后，磁场引导装置可以达到该目的，即为了产生磁紧固力而将磁通量对准接收装置，或者为了释放磁性试样固定器或者试件而将其引离接收装置。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置和磁场切换装置可以设置为，在至少两种相对布置之间进行转换的过程中，两个磁路径的磁阻总和基本上恒定。以此方式，保持设备在保持模式和释放模式之间的贫力的转换成为可能，因为在整个磁场引导装置中的磁通量不变化或者只有微小的变化。这提高了保持设备的使用友好性。

根据本发明的一种实施例，至少两种相对布置(特别是相对位置)中的至少一个可以配属于磁场切换装置的所属止挡位置，该止挡位置在磁场引导装置内部的空隙的分界壁处。如果磁场切换装置或者其中的部件(例如磁滑块)由此碰撞磁场切换装置的空隙的端面(例如磁场切换装置的磁极掌的空隙的端面)，则这为用户呈现了直观的触觉反馈，即设定了期望的切换状态(特别是释放模式)。此外，通过机械止挡，确保了实际上实现了稳定的切换状态。

然而，替换地或者补充地，也可以通过到端面的止挡定义保持模式。换而言之，也可以通过在其中一个模式中(特别是在保持模式中)没有外力的情况下，预紧装置(例如弹簧)预张紧磁场切换装置或者其中的一部分(例如磁滑块)，定义其中一个模式(特别是保持模式)。根据本发明的一种实施例，保持设备可以由此包括预紧装置(例如弹簧、橡胶块或者两个同类充电且彼此电隔离的主体)，其可以设计用于将磁场切换装置机械地预张紧至两种相对布置中的一个，尤其有利地预张紧至保持模式。通过预设此类预紧装置，可以确保在不存在外力的情况下，系统停留在其中一个恰当定义的切换状态中。优选地，在不存在外力时且由于预紧装置的作用，保持设备预张紧至保持模式，以避免不期望地松开试样固定器。因此，不可能无意地释放试样固定器或试件(例如通过在保持设备的环境中非特定的摇动或振动)。换言之，为了释放目的，用户必须完成积极操作，以便能够将磁性的试样固定器或试件从接收装置上取下。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置可以包括具有空隙的(特别是盘状)磁极掌，并且磁场切换装置可以包括为了在空隙内移动而安装磁滑块。空隙内的磁滑块的往复移动可以对应于在保持模式和释放模式之间的切换，因为磁滑块的磁体可以实现高密度磁场力线在接收装置范围和与此不同的范围之间的转换。

根据本发明的一种实施例，磁极掌可以在基本上垂直于磁滑块的移动或移位方向的方向上包括借助于非磁性或无磁性材料(特别是一个或多个间隙，优选磁极掌中的一对间隙)定义的磁屏障。此类磁屏障(例如磁极掌的局部薄段)可以在能量上使得其中延伸而过的磁路径不再可能并且促进另一路径，沿着该路径能够在保持模式和释放模式之间推移高密度的磁场力线。

根据本发明的一种实施例，磁滑块的永磁组块可以具有接触面，该接触面具有在释放模式中位于磁屏障一侧上的空隙的邻接壁的第一接口面和/或具有在保持模式中位于磁屏障的另一侧上的空隙的邻接壁的第二接口面。该接触面作为永磁组块的对应接合面可以小于第一接口面和/或小于第二接口面，特别地最高是第一接口面的90％，优选地最高是其80％，尤其优选地最高是其70％和/或最高是第二接口面的90％，优选地最高是其80％，尤其优选地最高是其70％(参见图15)。通过预设相对于接触面而言明显更大的接口面，可以完成一种保持设备，其对于永磁体的定位精确性具有极高的容忍度，而不会在此类位置偏差或者不精确时离开其相应的已定义的切换状态(特别是保持模式或释放模式)。与接触面定位在相应接口面上的何处无关，可以由此保留一个以及同一切换状态。因此，即便在恶劣条件下且在存在公差时，此类保持设备仍是尤其错误可靠的(fehlerrobust)。

根据本发明的一种实施例，磁极掌可以在朝向接收装置的表面上具有由磁性材料构成的两个极凸起。一个或至少三个极凸起也是可能的。举例而言，两个基本上圆柱形或者柱形极凸起可以相对于磁极掌的另外的平面凸起，并且由此定义出高密度磁场力线在其中一种运行模式中(特别地在保持模式中)定义地穿过其中的区域。

根据本发明的一种实施例，磁滑块可以包括永磁组块，该永磁组块(在一侧或两侧上)在磁滑块的非磁性材料上模制而成。磁滑块可以是例如活塞状的主体，其能够往复地在磁极掌的空隙中来回移动。举例而言，活塞状主体的正面范围可以由特别是永磁的材料形成，与此相反，活塞状主体的背面范围可以由非磁性材料形成。

根据本发明的一种实施例，磁场引导装置和磁场切换装置可以设置为，借助于改变磁场引导装置作为整体与磁场切换装置作为整体之间的距离来在至少两种相对布置之间进行切换。根据此类设计方案，可以通过将磁场切换装置从磁场引导装置或者说从接收装置处移开，来减弱接收装置范围内的磁场强度，由此可以激活释放模式。反过来说，通过使磁场切换装置接近接收装置，可以激活保持模式。

根据本发明的一种实施例，磁场切换装置(或者磁场引导装置)可以设置为，借助于将子磁铁区段与磁场切换装置(或者磁场引导装置)的剩余磁铁区段分离来在至少两种相对布置之间进行切换。通过将磁性部件与磁场切换装置或者磁场引导装置之一分离，同样可以使磁场力线转向，使得由于该分离，引发了在保持模式和释放模式之间的过渡。

根据本发明的一种实施例，磁场切换装置(或者磁场引导装置)可以设置为，借助于将附加磁铁区段添加到磁场切换装置(或者磁场引导装置)的基本磁铁区段来在至少两种相对布置之间进行切换。通过装配磁场切换装置或者磁场引导装置的磁性部件，同样可以使磁场力线转向，使得由于该装配，引发了在保持模式和释放模式之间的过渡。

根据本发明的一种实施例，保持设备可以设计为能量上独立的保持设备，特别地在没有电能输入的情况下能够运行(例如纯粹借助于人力)。以此方式，既能避免保持设备的以及由此试样固定器上的试件的不期望的振动(这例如可以在真空系统运行时产生)，又能避免其不期望的加热(这例如在电能供应装置运行时可以出现)。由此能够高精度地且无伪迹地进行试件上的测量。

根据本发明的一种实施例，保持设备可以包括具有上述特征的至少一个另外的磁场引导装置和至少一个另外的磁场切换装置，其中磁场引导装置和磁场切换装置以及至少一个另外的磁场引导装置和至少一个另外的磁场切换装置可以设置为，共同作用于同一接收装置(参见图6和图7)。为了能够施加期望的或者要求的保持力，可以在保持设备的框架下成对地组合任意数量的磁场引导装置和磁场切换装置。特别地，可以成批地运行这些对。

根据本发明的一种实施例，保持设备可以包括(特别是刚性的)控制体，其能够驱动为，同时作用于磁场切换装置和至少一个另外的磁场切换装置。以此方式，能够可选地通过共同的操纵，将保持设备的若干或者所有产生保持力的部件过渡至期望的状态，特别是过渡至保持模式或者释放模式。借助于控制体，同样可能操纵所有磁性锁或者仅操作一部分的磁性锁。

根据本发明的一种实施例，控制体可以设计为控制盘，该控制盘能够转动地驱动，以便由此同时作用于磁场切换装置和至少一个另外的磁场切换装置，其能够至少部分地连同磁场引导装置和至少一个另外的磁场引导装置在周长上围绕控制盘布置(替换地或者补充地，也可以布置在控制盘内)。通过转动控制盘，位于控制盘外部(和/或内部)周长上的从动结构可以作用于相应的磁场切换装置，并且由此同时将所有磁场切换装置转换至期望的运行模式。通过磁场切换装置连同所属磁场引导装置围绕控制盘的周长上的布置，可以对磁性试样固定器或者试件施加基本上均匀的固定力。

根据一种替换实施例，控制体可以设计为不同于控制盘。由此，根据此类替换实施例，例如可以用控制杆操纵磁性锁的线性布置。此类控制杆可以同时作用于例如多个线性布置的保持设备的多个磁场切换装置。

根据本发明的一种实施例，扫描探针显微镜可以包括测量探针，该测量探针设置为用于扫描地感测磁性试样固定器上或者直接位于接收装置上的试件的表面。以此方式，测量探头尖或者测量探针可以感测试件的表面并且由此提供关于试件的表面状态的信息。

根据本发明的一种实施例，扫描探针显微镜可以设计为原子力显微镜。原子力显微镜(也被称为原子的力显微镜或者原子力显微镜(AFM))是专门的扫描探针显微镜。它用作表面化学或者说表面特性中的工具，并且用于机械地感测表面且在纳米标尺上测量原子力。

附图说明

接下来，参考接下来的附图，详细地描述当前发明的示例性实施例。

图1示出了具有根据本发明的一种示例性实施例的保持设备的扫描探针显微镜。

图2示出了具有根据本发明的一种示例性实施例的、设计为磁性锁的保持设备的三维视图。

图3以根据保持模式的切换状态示出了根据图2的保持设备的竖直截面视图。

图4以根据保持模式的切换状态示出了根据图2的保持设备的水平截面视图。

图5以根据释放模式的切换状态示出了根据图4的保持设备的水平截面视图。

图6示出了具有根据图2至图5的多个磁场切换装置和磁场引导装置与控制体组合的布置的保持设备，其中控制体用于在根据释放模式的切换状态中同时操纵所有磁场切换装置。

图7以根据保持模式的另一切换状态示出了图6的布置。

图8以根据保持模式的切换状态示出了根据另一示例性实施例的保持设备的示意性侧视图。

图9以根据释放模式的另一切换状态示出了根据图8的保持设备，其中借助于添加磁场切换装置的部件设定释放模式。

图10以根据保持模式的切换状态示出了根据另一示例性实施例的保持设备的截面视图，其具有磁场切换装置的两个永磁体。

图11以根据释放模式的切换状态示出了根据图10的保持设备的截面视图。

图12示出了根据本发明的另一示例性实施例的保持设备的示意图。

图13示出了根据本发明的另外的示例性实施例的保持设备的示意图。

图14示意性地图解了根据本发明的一种示例性实施例的保持设备的切换程序。

图15对于根据图2至图5的实施例图解了对应于图12的示意图。

具体实施方式

不同附图中的相同或相似部件用相同的附图标记标识。

在参考附图描述本发明的示例性实施例之前，还应阐述本发明的若干通用方面以及基础技术：

对于常规扫描探针显微镜，为了将待测量的试样(其也被称为试件)单独地或者连同试样固定器一同固定在试样平台上，使用例如固定地安装的或者能手动松开的永磁体。其磁场不可关断，导致必须花费大量力气来抵抗磁场地使磁铁抑或试样固定器运动。特别是在大试样固定器的情况下，磁吸引力大到仅能花费大量力气或者甚至不再可能简单地拉出或者说移开。

替换地，使用吸引力能够接通或者说关闭的常规电磁铁。除了高成本和浪费的布线，此类配置还有另一缺点，即保持电流造成的不期望的温度上升。

另外，也使用真空抽吸机构，来将试样固定器固定在扫描探针显微镜的安装基座上。然而，真空抽吸机构是浪费且昂贵的，需要附加的软管管路并且还造成振动，而振动会反过来以尤其不期望的方式歪曲测量。

基于此类常规附加件，本发明的一种实施例完成了一种保持设备，通过该保持设备，可以安全、稳定地将磁性试样固定器或者磁性试件固定在平台上，而不会对测量造成干扰性的影响，并且对于该保持设备，可以在进行测量后轻松且安全地移除试样固定器或试件。

根据本发明的一种示例性实施例，磁场切换装置的位于试样平台中的至少一个永磁体可以在至少两个定义的、彼此明确划定边界的切换位置之间来回运动。通过一个或多个铁磁部件的合适布置，磁场力线在可以对应于保持模式的第一位置中延展通过试样固定器或试件并且对其进行固定，其中在铁磁部件之间有非磁性的材料(例如间隙)。在可以对应于释放模式的第二位置中，可以通过同样的铁磁材料为磁场力线预设替换路径，使得在该模式中，没有或者仅有极少的磁吸引力作用于试样固定器或试件。在释放模式中，可以不费力地移除磁性试样固定器或试件，与此相反，其在保持模式中被强烈的磁力固定在保持设备的接收装置上。

根据本发明的示例性实施例，此类保持设备可以应用于任意测量装置，对于该测量装置，重要的是，在测量期间稳定地固定试样固定器或试件并且在测量后轻松地将其松开。然而，尤其有利的是，为扫描探针显微镜使用此类保持设备，因为无振动、无加热以及稳定且可靠的工作状态尤其好地满足了扫描探针显微镜的要求。

因此，根据本发明的一种示例性实施例，完成了一种用于借助于磁作用力来可拆卸地固定试件或者说试样固定器的保持设备，对于该保持设备，可以使用下列部件：

-基板或安装板，在其上可以预设有用于接收试样固定器或者试件的接收装置并且其也可以被称为试样平台；磁场引导装置和磁场切换装置可以建立与接收装置的作用连接并且参与到磁保持力的产生和空间引导

-试样固定器，其也可以设计为试样板，以及

-至少一个永磁体，其例如可以设计为磁场切换装置或磁场切换装置的一部分。

通过此类布置，可以通过在永磁体和接收装置之间的相对运动使得磁性试样固定器或者试件的固定或者说松开成为可能，由此可以生成磁场的替换回路。

尽管此类保持设备可以用于不同的测量仪，根据本发明的一种示例性实施例，尤其有利的是，将此类保持设备应用于扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope(SPM))或者说原子力显微镜(Atomic Force Microscope(AFM))，因为在这种应用下，保持设备的特别优点发挥尤其强烈的作用。

举例而言，所描述的磁铁的运动可以线性或者近似线性地实现。这有利地使得在清楚地彼此隔开的切换位置之间的运动成为可能，其中切换位置由磁屏障彼此地隔开。

抗弹簧力的移位虽然不是强制要求的，但最起码是有利的。原则上，磁铁也可以在没有预紧装置的情况下前后运动(例如通过按压或者说拉拔)。特别地，对于根据图6和图7显示的实施方式，通过弹簧力或其它预紧力确保尤其舒适、简单且精确地返回起始位置，其中在该实施方式中，借助于被转动的楔形件(特别是优选地设计为控制盘的控制体)实现进给。在替换实施方式中，例如有可能在另一侧上预设配对楔形件，其随即引发返回运动。有利地，在弹簧松弛状态下，给出“试样固定器或试件已固定”的状态(对应于上述保持模式)。这意味着，随后为了松开试样固定器或试件要积极地对抗弹簧力，即抗弹簧地进给磁铁。由此确保，磁性试样固定器或者说磁性试件不会不期望地从保持设备上脱落，因为对此要求积极克服预紧力。

尤其有利地，根据本发明的一种实施例，可以预设常规布置的多个保持设备(参见例如图6和图7)。因此，既可以提高保持力，保持力还尤其均匀或均质。

图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的扫描探针显微镜1(Scanning ProbeMicroscope，SPM)，其设计为原子力显微镜(Atomic Force Microscope(AFM))。

对于扫描探针显微镜1，借助于光学传感器机构，检测悬臂偏转，即测量探针11(其也被称为悬臂)的位置改变或者说形状变化。在此，电磁辐射源2(例如激光源)通过聚焦装置12(其也可以设计为一个或多个光学透镜的布置)，将电磁初级射线13(特别是光束)发送至测量探针11。由测量探针11反射的电磁次级射线3传播到光电敏感且位置敏感的检测器10(特别地，电磁次级射线3可以借助于偏转镜14或者另一光学偏转元件偏转至位置敏感的检测器10)。如果测量探针11通过执行元件4(其可以实现在根据图1竖直的z方向上的位置改变)进行运动和/或测量探针11改变其形状，则可以在位置敏感的检测器10上检测激光的改变。根据测量探针11的测量探头尖5(也被称为悬臂探头尖)与待研究或者说待表征的、在根据本发明的一种示例性实施例的保持设备50上或中的试样固定器52上的试件6交互作用，测量探针11的偏转变化并且检测器10上的所属范围被电磁次级射线3击中。随后可以在评估单元8中处理检测器信号。随后可以借助于显示设备9显示试件6表面的对应的高分辨率图像。可以用测量探头尖5(即测量探针11的敏感探头尖)感测试件6的表面。试样台17是借助于执行元件18，在根据图1的水平面上(即在与z轴正交的x方向和y方向上)可运动的。因此，扫描探针显微镜1用于借助于经由测量探针11扫描地感测试件6的表面来确定关于试件6的表面信息。

已经提及的用于可拆卸地保持磁性试样固定器52与安置于其上的试件6的保持设备50由接收装置54、磁场引导装置56和磁场切换装置58构造而成。参考图2至图15，详尽地描述保持设备50的示例性实施例。替换在磁性试样固定器52上预设试件6，也可以将磁性试件6直接(即无试样固定器52)安置在接收装置54上。磁保持力随后在磁性试件6和保持设备50之间起作用。

图2示出了具有根据本发明的一种示例性实施例的、设计为磁性锁的保持设备50的三维视图。图3以根据保持模式的切换状态示出了根据图2的保持设备50的竖直截面视图。图4以根据保持模式的切换状态示出了根据图2的保持设备50的水平截面视图。图5示出了根据图4的保持设备50的水平截面视图，但是是以根据释放模式的切换状态进行显示。

根据图2至图5的保持设备50用于可拆卸地保持包括磁性材料的试样固定器52，在其上可以布置有待测量的试样或者可以显示待测量的试样(参见图1，图2至图5中未显示)。保持设备50可以尤其有利地实施在扫描探针显微镜1中，例如根据图1的扫描探针显微镜。

保持设备50包括同样未在图2中显示的接收装置54(参见图1)，其设计用于接收磁性试样固定器52。如图2所示，接收装置54明显位于保持设备50的部件上方。接收装置54可以例如是试样台17或者用于试样固定器52的其它安装平台的凹处或者以其它方式结构化地定义或者空间上限定界限的表面范围。在一种简单的情况下，例如通过保持设备50的朝向试样固定器52或者说试件6的面形成接收装置。用户可以将试样固定器52连同布置在其上或其旁的待测量试件6一同安装在接收装置54上。

在所示实施例中关于试样台17位置固定且配置为不可动的磁场引导装置56可以完全或部分地由磁性材料(例如铁磁材料)形成并且定位为与接收装置54作用连接。磁场引导装置56用于在保持模式中，在空间上将用于施加磁保持力的磁场引导至接收装置54。其后果是，该保持力使得磁性地保持容纳在接收装置54中的磁性试样固定器52成为可能。

另外，对于保持设备50，预设了在所示实施例中部分地由永磁材料(例如铁磁材料)形成且配置为可动的磁场切换装置58。磁场切换装置58设置为，在磁场引导装置56和磁场切换装置58之间的两个相对位置之间进行切换，以便选择性地设定保持模式或者释放模式。在释放模式中，磁性试样固定器52被释放，以从接收装置54上取下，因为在保持模式中穿过试样固定器52且吸引该试样固定器的磁场现在空间上从试样固定器52处引开，并且不再在试样固定器52上施加任何磁吸引力或任何值得一提的磁吸引力。磁场引导装置56和磁场切换装置58彼此共同起作用，使得其能够选择性地在两个相对位置中彼此相对地切换。在此，在图2至图4中显示的第一相对位置对应于保持模式，在保持模式中，磁性试样固定器52借助于对应地产生的磁力磁性地固定在接收装置54上。该磁力通过磁场引导装置56和磁场切换装置58之间的配合产生并且在空间上进行控制。反之，在图5中显示的第二相对位置对应于保持设备50的释放模式。在该释放模式中，不同于保持模式，磁性试样固定器52被释放，以从接收装置54上取下，因为不再有吸引的磁力作用于其上。这在第二相对位置中通过磁场引导装置56和磁场切换装置58之间的配合完成，在该第二相对位置中，由磁场切换装置58产生的磁场在空间上明显偏转，以便不再在接收装置54的范围内产生值得一提的磁场。由此，使得对于用户而言，在释放模式中不花费大力气地将试样固定器52从保持设备50上取下。

如图4和图5之间的对比所示，磁场引导装置56和磁场切换装置58设置为，借助于磁场切换装置58的线性水平纵向移位，在两个相对位置之间切换保持设备50。在根据图4的无需外部机械力而产生的状态中，在此设计为螺旋弹簧的预紧装置64迫使或者说挤压保持设备50进入保持模式。预紧装置64也可以实现为(例如机械的)复位弹簧，其安装为将磁场切换装置58机械地预紧至保持模式。只有通过克服由预紧装置64施加到磁场切换装置58上的预紧力(其中该克服例如通过施加人力或机械地实现)并且通过迎着预紧力，将磁场切换装置58进给至空隙62内的前止挡位置处，可以激活释放位置。以此方式，保持位置(无外部作用力的保持设备50的状态)和释放位置(抗弹簧力地将磁场切换装置58进给至前止挡)都属于保持设备50的部件的恰当定义的空间位置。

有利地，磁场引导装置56和磁场切换装置58被设置为，纯机械地在两个相对位置中进行切换或被切换。因此，为了切换保持设备50，不需要任何电驱动能量以及任何真空力，使得既不会出现测量运行中不期望的加热，也不会出现极其干扰测量运行的振动。因此，保持设备50可以设计为能量上独立的，并且由此设计为紧凑的。为了在保持模式和释放模式之间转换保持设备50，单纯地使磁场切换装置58移位就已足够。

对于根据图2至图5的实施例，磁场引导装置56和磁场切换装置58被设置为，在释放模式中关断用于将容纳在接收装置54中的磁性试样固定器52保持在接收装置54中的磁保持力。这可以根据磁场力线98识别，其中磁场力线在根据图3的保持模式中在适宜性显示的接收装置54的范围内延伸并且在此变稠，反之，磁场力线98在根据图5的释放模式中被定位至其它位置。换言之，在保持模式中，磁场力线98设计为穿过接收装置54上的试样固定器52，反之，在释放模式中，磁场力线98设计为穿过替代路径延展并且从接收装置54处弯远。磁场引导装置56和磁场切换装置58在保持模式中形成穿过接收装置54上的试样固定器52的磁性锁，并且在释放模式中形成在接收装置54上的试样固定器52旁形成替换的磁性锁。因此，磁场切换装置58设置为磁通量源，其磁通量能够借助于在一方面根据图2至图4及另一方面根据图5的两个相对位置之间的切换，被引导通过两个不同的磁路径，该磁路径借助于磁场引导装置56的形状进行定义。

有利地，磁场引导装置56和磁场切换装置58设计为，在两个相对位置之间进行转换的过程中，两个磁路径的磁阻总和基本上恒定。以此方式，可以贫力地实现图4和图5之间的过渡，因为基本上只需克服预紧装置62的预紧力，然而无需完成任何值得一提的附加工作，来重新配置磁场力线98的分布。

此外，图2至图5中还可见，释放模式还分配有磁场切换装置58的位于磁场引导装置56内部的空隙62的端面上的所属止挡位置。这允许精确地调整释放模式，因为在磁场切换装置58转换至释放模式的过程中，如果该转换结束，则用户会获得触觉反馈。

更确切地说，根据图2至图5的磁场引导装置56被配置为盘状铁磁的磁极掌66，其具有设计为槽形通孔的空隙62。以对应的方式，磁场切换装置58包括磁滑块68，其为了在空隙62内纵向移动而安装。磁极掌66在基本上垂直于磁滑块68的移动方向的方向上包括借助于非磁性材料定义的磁屏障70，该磁屏障在所显示的实施例中设计为一对间隙71。更精确地表达，用于磁场的屏障通过磁极掌66的边缘和间隙71之间的相应薄段96形成。

如最好地在图3中可以识别的，磁极掌66在朝向接收装置54的平坦表面上具有由磁性材料构成的两个极凸起72(其也可以被称为极)。磁屏障70和极凸起72用于控制磁场力线98的走向或者说在保持设备50在保持模式和释放模式之间转换时控制其漂移运动。

在所显示的实施例中，磁滑块68包含永磁组块76，在其两侧上模制成型了磁滑块68的非磁性材料78。永磁组块76以及非磁性材料78共同形成活塞状磁滑块68，其能够借助于人力且借助于预紧装置64的预紧力在空隙62中来回运动。

在图2至图5中示出的组件可以被称为磁性锁。它由导向或者引导磁通量的铁磁的磁极掌66、包含永磁组块76的磁滑块68以及设计为复位弹簧的预紧装置64形成。

图3和图4以截面示出磁性锁。永磁组块76产生或者说引发磁场，该磁场绝大部分地通过两个极或者说极凸起72导向通过磁极掌66的几何形状(主场)。如果现在使两个极凸起72接触铁磁的试样固定器52或者试件6，则在此产生磁吸引力。场的一小部分通过磁屏障70(或者说薄段96)和分路94导向(这可以被称为次场)。对于保持力的产生而言，该小且通常可忽略的部分消失。

然而，如果现在磁滑块68连同永磁组块76抗预紧装置64的复位力地在磁屏障70(或者说薄段96)旁进给，则场分布相反。这显示在图5中。由于对于次场而言，现在通过分路94产生不再引导通过磁屏障70(或者说附图标记96)的路径，由此场的该部分变得具有决定作用。相反，可以忽略主场。试样固定器52或者试件6与磁性锁之间的磁吸引力消失。

在磁滑块68(包括永磁组块76)在根据图4和图5所示的两个位置或者说相对布置之间移位的过程中，用于主场和次场的两个路径的磁阻总和近似相同。因此，为了永磁组块76的移位，除了设计为复位弹簧的预紧装置64的弹簧力之外，几乎不需要任何致动力。

通过根据图2至图5所描述的实施例，试样固定器52的固定成为可能，而不会由于不期望的温度变化(例如在使用保持电流电磁铁时)和/或不期望的振动(例如在真空固定的情况下)而对AFM测量造成干扰影响。

如另外从图2至图5中可见，通过所示配置，磁性锁的线性致动成为可能。这允许简单的操作和简单的构造。保持设备50形式的磁性锁还可以独立地运行，使得特别地，没有任何电布线或真空软管管路是必要的。

图6示出了具有根据图2至图5的多个磁场切换装置58和磁场引导装置56与共同的控制体90组合的布置的保持设备50，其中控制体用于在根据释放模式的切换状态中同时操纵所有磁场切换装置58。图7示出了在根据保持模式的另一切换状态中的图6的布置。

如在图6和图7中显示的，在此示出的保持设备50包括多个根据图2至图5的磁场引导装置56和多个与此共同作用的、根据图2至图5的磁场切换装置58。磁场引导装置56以及所属的磁场切换装置58由此设置为，所有都共同地作用于同一接收装置54，并且因此作用于同一试样固定器52或试件6(两个都未显示在图6和图7中)。为了该目的，根据图6和图7的保持设备50包括设计为控制盘的控制体90，其例如可以电动地或者借助于人力进行转动运动。在围绕特定角度转动时，控制体90的径向上的外部范围作为从动件同步或者说同时作用于所有磁场切换装置58，以便使其进入释放模式(参见图6)。为了使所有磁场切换装置58进入保持模式(参见图7)，控制体90的转动角设定为，使得控制体90没有对预紧装置64施加任何力。因此，根据图6和图7，控制体90设计为控制盘或者说控制环。该控制体90能够转动地驱动，以便由此同时作用于磁场切换装置58，这些磁场切换装置连同磁场引导装置56至少部分地在周长上围绕控制盘布置。另一由功能上关联的磁场引导装置56和配属的磁场切换装置58构成的对定位在根据图6和图7的布置的中心，即定位在控制环的中央空隙中。位于控制环的内半径上的、作为从动件起作用的凸起作用于最后提及的磁场切换装置58。对于根据图6和图7的保持设备50，通过节约空间且能简单操控的配置可达到高保持力。

为了越过较大试样固定器52来保证尤其高的吸引力以及尤其均匀的力分布，能够例如以在图6和图7中所示的方式联合地使用多个磁性锁。组件(其中每一个都包括磁场引导装置56和配属的磁场切换装置58)通过控制体90形式的共同的控制盘导向。如果控制体90扭转，这会促使磁滑块68尽可能同时地驶入或者说驶出所有磁性锁，并且因此促使吸引力的同步接通或者说关断。因此，根据图6和图7的实施例，借助于N个磁性锁的并联连接，可分散设定的保持力成为可能，其中N可以是任一大于或等于二的整数。

图8以根据保持模式的切换状态示出了根据另一示例性实施例的保持设备50的示意性侧视图。图9以根据释放模式的另一切换状态示出了根据图8的保持设备50，其中借助于添加或者说空间上驶近磁场切换装置58设定释放模式。

因此，根据图8和图9，保持设备50设置为，借助于将在此形成磁场切换装置58的附加磁铁区段84添加到在此形成磁场引导装置56的基本磁铁区段86，来在两种相对布置之间进行切换，特别是从保持模式(参见图8)切换到释放模式(参见图9)。为了在所示的两个相对布置之间转换根据图8和图9的保持设备50，对应于磁场力线98的磁路由于磁场切换装置58的运动而转向。根据图8，磁场力线98的磁路延伸通过磁性试样固定器52并且因此磁性地吸引该磁性试样固定器。根据图9，磁场力线98的磁路借助于将磁场切换装置58添加至磁场引导装置56而转向并且从试样固定器52处引离，使得作用于磁性试样固定器52上的磁保持力被关断。要注意的是，对于根据图8和图9的实施例，永磁组块76形成磁场引导装置56(在此并非磁场切换装置58)的一部分，使得根据所描述的实施例，产生磁场的功能是磁场引导装置56的职责。

如图8和图9中显示的，如果提供了具有明显更低的磁阻的分路，则其同样减少通过试样固定器52的磁通量。

由于对于根据图8和图9的实施例(与根据图2至图7、图10至图15的实施例相比)，出现了整个系统的磁阻的并非微不足道的上升，因此根据图8和图9，必须使用处于保持力的数量级的机械力。

图10以根据保持模式的切换状态示出了根据另一示例性实施例的保持设备50的截面视图，其具有磁场切换装置58的两个永磁组块76。图11以根据释放模式的切换状态示出了根据图10的保持设备50的截面视图。

作为另外的可替换方式，对比图10和图11，磁性锁可以配置为一种形式并且进行驱动，使得磁场并非被接通或关闭，而是反转初始磁场的极性。如果对应于图10和图11的磁滑块68配备有第二反转地极化的永磁体(即附加的永磁组块76)，则可以通过磁滑块68的移位反转磁性锁或者说保持设备50的极或极凸起72的极化。与试样固定器52上的另外的永磁体相组合(对比例如图12的右侧)，可以从吸引转换至排斥。

一般而言，要澄清的是，根据本发明的所有示例性实施例的保持设备50可选地可以在精确为两种切换状态(即保持模式和释放模式)之间运行，或者替换地，可以在至少两种切换状态之间运行。在预设精确为三个切换状态时，可以例如在具有吸引的磁力的保持模式、磁力在接收装置上基本上或完全消失的释放模式以及磁力在接收装置上排斥地起作用的排斥模式之间进行切换。在预设三个或甚至更多切换状态时，保持设备还可以操作多个接收区域或者说多个试样固定器52或者说多个试件6(参见例如另外描述的图12)和/或利用另外的功能。

图12示出了根据本发明的另一示例性实施例的保持设备50的示意图。

根据图12的磁性锁由至少一个作为永磁组块76的永磁体以及至少两个能可选地使用的磁路81、83形成。永磁组块76完全或部分地组成磁场切换装置58并且纵向上可移动，如在图12中用两个箭头所呈现的。两个磁路81、83中的每一个都形成对应的磁场引导装置56、56‘。磁场引导装置56引导第一试样固定器52范围内的磁场，而磁场引导装置56‘引导第二试样固定器52‘范围内的磁场。在所示的实施例中，试样固定器52设计为磁性的试样固定器(例如由磁性材料构成)，并且试样固定器52‘设计为永磁的试样固定器。替换地，同样可能的是，两个试样固定器52、52‘由可磁化(然而例如尚未磁化)的材料形成，或者两个试样固定器52、52‘由永磁材料形成。另外，在图12中还示意性显示了，磁场切换装置58的永磁组块76可以处于四个切换位置或者说四种切换状态，其标记为(1)、(2)、(3)、(4)。这些切换状态(1)、(2)、(3)、(4)中的每一个都与磁场切换装置58相对于相应磁场引导装置56、56‘的相应的相对布置或者说相对位置对应。

永磁组块76形式的永磁体在保持设备50中用作磁通量来源。为了引导该通量(对比磁场引导装置56、56‘)，实施了至少两个各不相同、构造上彼此可区分的磁路径。这些路径中的每一个都拥有两个接口面(或)，其成形为，使得永磁组块76能够在单个回路的接口面之间来回运动(也参考图15)。如果永磁组块76定位为，使得永磁组块76的极与磁路中的一个的接口面重合，则大部分磁通量被引导穿过该回路。该回路(下面被称为积极回路)可以满足其相应的目的(例如磁性地固定试样固定器52或者说试样固定器52‘)。

这些回路可以设计为，使得在运行状态中，两个相邻回路的磁阻相似。以此方式，对于至少一个永磁组块76的移位，几乎不需要花费力气。

优选地，接口面明显大于至少一个永磁组块76的对应的面(对比图15和相关描述)。以此方式，在移位时，产生彼此明显不同并且恰当定义的切换位置或者说切换状态(1)、(2)、(3)、(4)。

举例而言，切换状态(1)可以对应于磁场的分路。切换状态(2)可以对应于试样固定器52的保持模式。切换状态(3)可以对应于试样固定器52‘的保持模式。切换状态(4)可以再次对应于磁场的分路。

示例性地，在磁路中可以有下列功能：

-切换状态(1)：磁路由具有尽可能低磁阻的磁分路形成。以此方式，不会出现值得一提的来自机构的通量(磁铁被关断)

-切换状态(2)：极A+和A-被极化。如果它们通过铁磁的试样固定器52彼此相连，则出现磁通量并且因此出现吸引力

-切换状态(3)：极B+和B-被极化。作用力从极对A转移到极对B。如果极B+和B-与磁性(特别是永磁)试样固定器52‘相连，则在此出现比仅为铁磁试样固定器52时更强烈的作用力。

-切换状态(4)：极B+和B-被相反地极化。通过反转极的极化，现在在机构和试样固定器52‘之间出现排斥的作用。

图13示出了根据本发明的另外的示例性实施例的保持设备50的示意图。图14示意性地图解了根据本发明的一种示例性实施例的保持设备50的切换程序。

作为磁场切换装置58(的至少一部分)的永磁组块76与磁路径之间的相对运动可以通过永磁组块76的运动或者路径的导向结构的运动或者二者的组合实现。相对运动能够以平移、旋转或者二者组合的形式实现。图13图解了用于设定所示的不同的、分散的切换状态的旋转的示例。与此相反，图14图解了用于设定所示的不同切换状态的平移的示例。

图15对于根据图2至图5的实施例图解了根据对应于图12的示意图的情况。

在实施上文中描述的原理时，根据本发明的示例性实施例的机构由两个磁路径构成，其中第一路径在图5中用附图标记104标记，并且第二路径在图3和图4中用附图标记102标记。第一路径104呈现了根据上述说明的回路1的分路。第二路径102通过两个极凸起72的极化，引起铁磁试样固定器52的吸引并且因此是所描述回路2的实施形式。

图15示出了，空隙62包括从空隙62的盲孔底部到磁屏障70的两个槽或气孔71的第一子区段，以及从磁屏障70的两个槽或气孔71到空隙62的开放端部的第二子区段。磁极掌66的限定空隙62的圆周壁在第一子区段中被称为第一接口面106。磁极掌66的限定空隙62的圆周壁在第二子区段中被称为第二接口面108。磁场切换装置58的永磁组块76的相应配对面或接触面110有利地具有比第一接口面106更小的面积，特别是最高为其一半的面积，并且具有比第二接口面108更小的面积，特别是最高为其一半的面积，其中根据运行模式(即保持模式或释放模式)，其抵靠在第一接口面106或者说第二接口面108上。

无论接触面110抵靠在第一接口面106的哪一接合面范围，保持设备50都始终处于释放模式。以对应的方式，保持设备50处于保持模式，而不论接触面110抵靠在第二接口面108的哪一接合面范围。换言之，磁场力线98的走向在释放模式中基本上独立于接触面110抵靠在第一接口面106的哪一接合面范围这一因素。以对应的方式，磁场力线98的走向在保持模式中基本上独立于接触面110抵靠在第二接口面108的哪一接合面范围这一因素。以此方式，有利地，为了设定切换状态而固定且精确地定位永磁组块76是多余的。因此，甚至在永磁组块76与额定位置出现一定空间上的偏差时，仍能确保定义的切换状态。如果永磁组块76位于第一接口面106的范围内，则磁场力线98有重点地延伸或者甚至完全在磁屏障70的槽左侧延伸(对比图5)。如果与此相反，永磁组块76位于第二接口面108的范围内，则磁场力线98有重点地延伸或者甚至完全在槽或磁屏障70的右侧延伸(对比图4)。

要补充地指出的是，“包括”不排除任何其它元件或步骤，并且“一个”或“一种”不排除多数。另外，还要指出，参考上文中的实施例中的一个描述的特征或步骤也可以与上文描述的其它实施例的其它特征或步骤组合地使用。权利要求中的附图标记不能被视为限制。

Claims (26)

1.一种特别地用于扫描探针显微镜(1)的、用于可拆卸地保持磁性的试样固定器(52)或者试件(6)的保持设备(50)，其中所述保持设备(50)包括：

接收装置(54)，所述接收装置用于接收磁性的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)；

磁场引导装置(56)，所述磁场引导装置设置为在保持模式中将用于施加磁保持力的磁场引导至所述接收装置(54)，所述接收装置用于保持容纳在所述接收装置(54)中的磁性的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)；

磁场切换装置(58)，所述磁场切换装置设置为，在所述磁场引导装置(56)和所述磁场切换装置(58)之间的至少两种相对布置之间进行切换，以便选择性地设定所述保持模式或者释放模式，其中在所述释放模式中，磁性的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)被释放，以从所述接收装置(54)上取下。

2.根据权利要求1所述的保持设备(50)，其中所述磁场切换装置(58)包括用于产生所述磁场的磁铁(76)，特别是永磁体。

3.根据权利要求1或2所述的保持设备(50)，其中所述磁场引导装置(56)包括能够磁化的材料，特别是铁磁材料，或者由其构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的保持设备(50)，其中在所述释放模式中，所述磁场被引离所述接收装置(54)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场切换装置(58)被设置为，借助于所述磁场切换装置(58)的至少一部分的纵向运动，特别是借助于线性运动，在至少两种所述相对布置之间切换。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场切换装置(58)被设置为，纯机械地在至少两种所述相对布置中进行切换。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场引导装置(56)和所述磁场切换装置(58)被设置为，在所述释放模式中关断在所述保持模式中起作用的、用于将容纳在所述接收装置(54)中的磁性的所述试样固定器(52)或所述试件(6)保持在所述接收装置(54)中的磁保持力。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场引导装置(56)和所述磁场切换装置(58)被设置为，在所述保持模式中，穿过所述接收装置(54)上的所述试样固定器(52)或所述试件(6)形成磁场力线(98)，并且在所述释放模式中，穿过替换路径延展地形成磁场力线(98)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场引导装置(56)和所述磁场切换装置(58)被设置为，在所述保持模式中，穿过所述接收装置(54)上的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)形成磁性锁，并且在所述释放模式中，在所述接收装置(54)上的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)旁形成替换的磁性锁。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场切换装置(58)被设置为磁通量的来源，其磁通量能够借助于在至少两种所述相对布置之间的切换而被引导通过两个不同的磁路径，所述磁路径借助于所述磁场引导装置(56)进行定义。

11.根据权利要求10所述的保持设备(50)，其中所述磁场引导装置(56)和所述磁场切换装置(58)被设置为，在至少两种所述相对布置之间进行转换的过程中，两个所述磁路径的磁阻总和基本上恒定。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的保持设备(50)，其中至少两种所述相对布置中的至少一个配属于所述磁场切换装置(58)的所属止挡位置，所述止挡位置在所述磁场引导装置(56)内部的空隙(62)的分界壁处。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的保持设备(50)，包括：预紧装置(64)，特别是弹簧，所述预紧装置被设计用于将所述磁场切换装置(58)机械地预张紧至至少两种所述相对布置中的一个，特别是预张紧至所述保持模式。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁场引导装置(56)包括具有空隙(62)的特别是盘状的磁极掌(66)，并且所述磁场切换装置(58)包括用于移动而安装在所述空隙(62)内的磁滑块(68)。

15.根据权利要求14所述的保持设备(50)，其中所述磁极掌(66)在基本上垂直于所述磁滑块(68)的移动方向的方向上包括借助于非磁性材料而定义的磁屏障(70)，所述非磁性材料特别是一个或多个间隙，优选一对间隙。

16.根据权利要求15所述的保持设备(50)，其中所述磁滑块(66)的永磁组块(76)具有接触面(110)，所述接触面具有在所述释放模式中位于所述磁屏障(70)一侧上的所述空隙(62)的邻接壁的第一接口面(106)和/或具有在所述保持模式中位于所述磁屏障(70)的另一侧上的所述空隙(62)的邻接壁的第二接口面(108)，所述接触面(110)小于所述第一接口面(106)和/或小于所述第二接口面(108)，特别地最高是所述第一接口面(106)的90％，优选地最高是其80％，尤其优选地最高是其70％和/或最高是所述第二接口面(108)的90％，优选地最高是其80％，尤其优选地最高是其70％。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁极掌(66)在朝向所述接收装置(54)的表面上具有由磁性材料构成的两个极凸起(72)。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的保持设备(50)，其中所述磁滑块(66)包括永磁组块(76)，所述永磁组块在所述磁滑块(66)的非磁性材料(78)上模制而成。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的保持设备(50)，被设计为能量上独立的保持设备(50)，特别地在没有电能输入的情况下能够运行。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的保持设备(50)，包括：具有权利要求1至19中任一项所述特征的至少一个另外的磁场引导装置(56)和至少一个另外的磁场切换装置(58)，其中所述磁场引导装置(56)和所述磁场切换装置(58)以及所述至少一个另外的磁场引导装置(56)和所述至少一个另外的磁场切换装置(58)被设置为，共同作用于同一接收装置(54)。

21.根据权利要求20所述的保持设备(50)，包括控制体(90)，所述控制体能够驱动为，同时作用于所述磁场切换装置(58)和所述至少一个另外的磁场切换装置(58)。

22.根据权利要求21所述的保持设备(50)，其中所述控制体(90)被设计为控制盘，所述控制盘能够转动地驱动，以便由此同时作用于所述磁场切换装置(58)和所述至少一个另外的磁场切换装置(58)，其连同所述磁场引导装置(56)和所述至少一个另外的磁场引导装置(56)在周长上围绕所述控制盘布置和/或布置在所述控制盘内。

23.一种用于借助于扫描地感测试件(6)的表面来确定关于所述试件(6)的表面信息的扫描探针显微镜(1)，其中所述扫描探针显微镜(1)包括：

用于保持所述试件(6)的磁性的试样固定器(52)或者磁性的试件(6)；

根据权利要求1至22中任一项所述的保持设备(50)，所述保持设备用于可拆卸地保持磁性的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)。

24.根据权利要求23所述的扫描探针显微镜(1)，所述扫描探针显微镜被设计为原子力显微镜。

25.根据权利要求23或24所述的扫描探针显微镜(1)，具有设置为用于扫描地感测所述试件(6)的表面的测量探针(11)。

26.一种用于可拆卸地保持特别是扫描探针显微镜(1)的磁性的试样固定器(52)或者试件(6)的方法，其中所述方法包括：

将磁性的所述试样固定器(52)或者试件(6)容纳在接收装置(54)中；

在保持模式中，借助于磁场引导装置(56)，将用于施加磁保持力的磁场引导至用于保持容纳在所述接收装置(54)中的磁性的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)的所述接收装置(54)；

在所述磁场引导装置(56)和磁场切换装置(58)之间的至少两种相对布置中从一个相对布置向另一个相对布置进行转换，以便从所述保持模式设定至释放模式，在所述释放模式中，磁性的所述试样固定器(52)或者所述试件(6)被释放，以从所述接收装置(54)上取下。