CN114270166B - 用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于将样品支架(200)移入和移出真空室(810)的样品转移装置(100)，包括：保持装置(110)，其包括至少一个凸轮(120)，配置为与样品支架(200)的至少一个从动件(210)配合，其中所述至少一个凸轮(120)包括具有开口端部(122)、锁定部(126)、锁定轨道部(124)和释放轨道部(128)的弯曲轨道，其中锁定轨道部(124)和释放轨道部(128)分别连接开口端部(122)和锁定部(126)，其中弯曲轨道配置为使得样品支架(200)的至少一个从动件(210)从开口端部(122)经由锁定轨道部(124)被引导至锁定部(126)，用于将样品支架(200)附接至保持装置(110)，且其中弯曲轨道进一步配置为使得样品支架(200)的所述至少一个从动件(210)从锁定部(126)经由释放轨道部(128)被引导至开口端部(122)，用于将样品支架(200)从保持装置(110)释放。

Description

用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置和方法

技术领域

本公开涉及一种用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置、具有该装置的系统、配置为移入和移出真空室的样品支架以及提供一种用于将样品支架移入和移出真空室的方法。本公开特别地涉及将样品支架装入低温恒温器的真空室中或从低温恒温器的真空室中取出。本公开还涉及通过样品转移装置的线性运动来装入和取出样品支架。

背景技术

低温恒温器通常用于保持安装在低温恒温器内的样品的低温。低温可以通过使用例如诸如液氦等低温流体浴来实现。然而，诸如液氦等冷却介质由于低温恒温器中外部和/或内部热量输入而不断蒸发，因此需要定期重新填充。这需要相当多的时间和资源，因此这种低温恒温器的运行成本很高。

为了克服上述缺点，已经开发出了免冷冻剂低温恒温器。免冷冻剂低温恒温器可以采用免冷冻剂封闭循环系统，例如脉冲管制冷器。现代脉冲管制冷器可以实现低至1.2K的温度。为了实现亚开尔文温度(sub-Kelvin temperatures)，除了免冷冻剂封闭循环系统外，还可以使用磁冷却级(magnetic cooling stage)。磁冷却级可以为绝热去磁制冷机(ADR)，可以实现低至几毫开尔文的温度。ADR基于磁热效应。当介质被磁化时，其磁矩对齐且释放磁化热。反之亦然，如果介质去磁，其温度下降。

特别是在亚开尔文温度下，低温恒温器中的热量输入至关重要。低温恒温器内部需要与外部隔热。为此目的，在将样品插入低温恒温器或从低温恒温器中取出样品时减少存取时间可能是有益的。此外，减少甚至避免来自低温恒温器外部的对象与低温恒温器内部的接触是有益的。

鉴于以上所述，克服本领域中的至少其中一些问题的新的样品转移装置、系统、样品支架和方法是有益的。

发明内容

根据以上所述，提供一种用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置、具有该装置的系统、配置为移入和移出真空室的样品支架以及用于将样品支架移入和移出真空室的方法。

本公开的目的是有效地将样品支架插入真空室中和/或有效地将样品支架从真空室中取出。本公开的另一目的是减少进入真空室的热量输入。本公开的其他方面、益处和特征从权利要求书、说明书和附图中是显而易见的。

根据本公开的一方面，提供一种用于将样品支架移入和/或移出真空室的样品转移装置。样品转移装置包括保持装置，该保持装置具有至少一个凸轮，凸轮配置为与样品支架的至少一个从动件配合。所述至少一个凸轮包括具有开口端部、锁定部、锁定轨道部和释放轨道部的弯曲轨道，其中锁定轨道部和释放轨道部分别连接开口端部和锁定部。弯曲轨道配置为使得样品支架的至少一个从动件经由锁定轨道部从开口端部引导至锁定部，以将样品支架附接至保持装置。弯曲轨道进一步配置为使得样品支架的至少一个从动件经由释放轨道部从锁定部引导至开口端部，以从保持装置释放样品支架。

根据本公开的另一方面，提供一种用于将样品支架移入和/或移出真空室的样品转移装置。样品转移装置包括保持装置，该保持装置具有至少一个凸轮，凸轮配置为与样品支架的至少一个从动件配合。所述至少一个凸轮配置为使得所述至少一个从动件从所述至少一个凸轮的开口端部沿第一路径被引导至所述至少一个凸轮的锁定部，用于将样品支架附接至样品转移装置，以及使得所述至少一个从动件从锁定部沿不同于第一路径的第二路径被引导至开口端部，用于从样品转移装置释放样品支架。

根据本公开的另一方面，提供一种用于将样品支架移入和/或移出真空室的样品转移系统。所述样品转移系统包括样品转移装置和样品支架。所述样品转移装置包括至少一凸轮，其配置为与样品支架的至少一个从动件配合，或样品支架包括至少一个凸轮，其配置为与样品转移装置的至少一个从动件配合。所述至少一个凸轮配置为使得所述至少一个从动件从所述至少一个凸轮的开口端部沿第一路径被引导至所述至少一个凸轮的锁定部，用于将样品支架附接至样品转移装置，以及使得所述至少一个从动件从锁定部沿不同于第一路径的第二路径被引导至开口端部，用于从样品转移装置释放样品支架。

根据本公开的另一方面，提供一种系统。所述系统包括真空室。所述系统进一步包括本公开实施例的样品转移装置和/或样品支架。样品转移装置能够连接至所述系统，且特别是真空室，用于将样品转移装置转移至真空室内。所述系统可以为低温恒温器。特别地，真空室可以为低温恒温器的真空室。

根据本公开的另一方面，提供一种配置为被移入和/或移出真空室的样品支架。样品支架包括至少一个从动件，用于与根据本公开实施例的样品转移装置的保持装置的至少一个凸轮配合。

根据本公开的另一方面，提供一种配置为被移入和/或移出真空室的样品支架。样品支架包括至少一个凸轮，配置为与样品转移装置的保持装置的至少一个从动件配合。所述至少一个凸轮包括具有开口端部、锁定部、锁定轨道部和释放轨道部的弯曲轨道，其中锁定轨道部和释放轨道部分别连接开口端部和锁定部。弯曲轨道配置为使得保持装置的至少一个从动件经由锁定轨道部从开口端部引导至锁定部，以将样品支架附接至保持装置。弯曲轨道进一步配置为使得保持装置的至少一个从动件经由释放轨道部从锁定轨道部引导至开口端部，以从保持装置释放样品支架。

根据本公开的另一方面，提供一种用于将样品支架移入或移出真空室的方法。方法包括：通过将至少一个从动件插入凸轮的弯曲轨道的开口端部、将所述至少一个从动件沿弯曲轨道的锁定轨道部移动至弯曲轨道的锁定部以及将所述至少一个从动件锁定在锁定部来将样品支架附接至样品转移装置的保持装置；使用样品转移装置将样品支架移入或移出真空室；以及，通过从锁定部释放所述至少一个从动件以及将所述至少一个从动件沿弯曲轨道的释放轨道部移动至弯曲轨道的开口端部来将样品支架从保持装置释放。

实施例还涉及用于执行所公开的方法的装置且包括用于执行每个所描述的方法方面的装置部分。这些方法方面可以通过硬件部件、由适当软件编程的计算机、通过两者的任何组合或以任何其他方式来执行。此外，根据本公开的实施例还涉及用于操作所述装置的方法。它包括用于执行装置的每个功能的方法方面。

附图说明

为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例对上文简要概括的本公开进行更具体的描述。附图涉及本公开的实施例并且描述如下：

图1示出根据本申请描述的实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置的示意图；

图2示出根据本申请描述的实施例的凸轮的示意图；

图3A和3B示出根据本申请描述的实施例的样品支架的附接和释放的示意图；

图4示出根据本申请描述的另一实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置的示意图；

图5示出根据本申请描述的又另一实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置的示意图；

图6示出根据本申请描述的另一实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置的示意图；

图7示出根据本申请描述的实施例的样品支架的示意图；

图8示出根据本申请描述的实施例的系统的示意图；

图9示出根据本申请描述的实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照本公开的各种实施例，其一个或多个示例在附图中示出。在以下对附图的描述中，相同的附图标记指代相同的部件。通常，仅对关于各个实施例的差异进行描述。每个示例是作为对本公开的解释而提供的，并不意味着对本公开的限制。此外，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用在其他实施例上或与其他实施例结合使用以产生又一实施例。说明书旨在包括这样的修改和变化。

在低温和超低温下，在将样品插入低温恒温器或从低温恒温器中取出样品时减少存取时间可能是有益的。此外，减少甚至避免来自低温恒温器外部的对象与低温恒温器内部的接触是有益的。

本公开使用一凸轮，在插入或取出样品支架期间，从动件沿该凸轮被引导。凸轮的形状使得样品支架能够通过样品支架和/或样品转移装置的线性运动附接到样品转移装置以及从样品转移装置释放。因此，不需要诸如旋转运动等其他运动。通过简单地将样品支架推靠在样品转移装置上或将样品转移装置推靠在样品支架上就能够将样品支架附接到样品转移装置以及从样品转移装置释放。

因此，样品支架能够有效地插入真空室中和/或有效地从真空室中取出。此外，可以减少进入例如低温恒温器的真空室中的热量输入，特别是因为只有样品支架保留在真空室中，而在样品支架已经插入之后可以从其中取出样品转移装置。

图1示出根据本申请描述的实施例的用于将样品支架200移入和/或移出真空室的样品转移装置100的示意图。图1(a)示出从样品转移装置100拆下的样品支架200，且图1(b)示出固定地附接到样品转移装置100的样品支架200。

样品转移装置100包括保持装置110，该保持装置110具有至少一个凸轮120，凸轮120配置为与样品支架200的至少一个从动件210配合。所述至少一个凸轮120的形状配置为通过线性运动附接和释放样品支架，且特别是通过将样品支架200推靠在样品转移装置100上，或通过将样品转移装置100推靠在样品支架200上。在一些实施方式中，包括所述至少一个凸轮120的保持装置110的至少一部分可以使用增材制造技术制造。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，保持装置110配置为使得，在附接和释放样品支架200的过程中，样品支架200相对于保持装置110的纵向轴线10仅线性运动。换言之，保持装置110配置为使得，在附接和释放样品支架200的过程中，样品支架200相对于保持装置110的纵向轴线10不进行角运动(即，旋转)。从而，样品支架200可以在真空室中对准并固定至固定基座。

在一些实施方式中，纵向轴线10可以基本上平行于竖直方向。换言之，纵向轴线10可以为基本上垂直的轴线。例如，在附接和释放样品支架200的过程中，纵向轴线10可以基本上平行于竖直方向。

术语“竖直方向”或“竖直定向”应理解为区别于“水平方向”或“水平定向”。也就是说，“竖直方向”或“竖直定向”涉及例如样品转移装置100和/或纵向轴线10的基本上竖直的定向，其中，与严格的竖直方向或竖直定向有几度的偏差，例如达到10°或甚至达到15°，仍然被认为是“基本竖直的方向”或“基本竖直的定向”。竖直方向可以基本上平行于重力。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，保持装置110具有圆柱形形状。术语“圆柱”可以被普遍接受地理解为具有圆形底部形状和圆形上部形状以及连接上部圆形和下部圆形的曲面区域或外壳。保持装置110的纵向轴线10可以对应于圆柱的圆柱轴线。

在一些实施方式中，所述至少一个凸轮120设置在圆柱形保持装置110的内表面处。例如，所述至少一个凸轮120可以为延伸穿过圆柱形保持装置110的壁或厚度的切口。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，保持装置110包括用于样品支架200的容纳空间。容纳空间可以为保持装置110的内部空间。样品支架200可以为能够插入在保持装置110中，特别是能够插入可以由圆柱的内部限定的容纳空间。例如，保持装置110可以配置为使得，当样品支架200附接到保持装置110时，样品支架200不会突出到保持装置110之外。从而，样品支架200在装入和/或取出过程中能够得到保护。

样品支架200可以具有与保持装置110的内部形状相对应的外部形状。例如，样品支架200可以具有与保持装置110的容纳空间的圆柱形内部形状相对应的圆柱形外部形状。从而，样品支架200在保持装置110内部的运动能够得到限制。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，样品转移装置100可以包括能够连接至转移机构的连接装置130。所述转移机构可以配置为将样品转移装置100从真空室的外部转移至真空室中以及从真空室的内部转移至真空室的外部。在一些实施方式中，所述转移机构可以包括驱动器或电机，以将样品转移装置100移入和移出真空室。所述转移机构可以进一步包括真空锁。

图2示出根据本申请描述的实施例的凸轮120的示意图。

保持装置的所述至少一个凸轮120包括一弯曲轨道，其具有开口端部122、锁定部126、锁定轨道部124和释放轨道部128。锁定轨道部124和释放轨道部128分别连接开口端部122和锁定部126。特别地，锁定轨道部124的第一(或上)端和释放轨道部128的第一(或上)端可以提供锁定部126或终止于锁定部126。类似地，锁定轨道部124的第二(或下)端和释放轨道部128的第二(或下)端可以提供开口端部122或终止于开口端部122。开口端部为弯曲轨道的一部分，其在平行于保持装置110的纵向轴线的方向上开口。

弯曲轨道配置为使得样品支架的至少一个从动件经由锁定轨道部124从开口端部122引导至锁定部126，以将样品支架200附接至保持装置。弯曲轨道进一步配置为使得样品支架的至少一个从动件经由释放轨道部128从锁定部126引导至开口端部122，以从保持装置释放样品支架。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，所述至少一个凸轮120的弯曲轨道为环形的和/或心形的，且特别是不对称的环形和/或不对称的心形。不对称性可以相对于保持装置110的纵向轴线来定义。但是本公开不限于此，可以使用允许经由锁定轨道部124附接样品支架200以及经由弯曲轨道的另一部分(即释放轨道部124)释放样品支架200的其他(例如不对称的)形状。

锁定部126可以配置为将样品支架的至少一个从动件锁定在预定位置。例如，弯曲轨道可以沿保持装置的纵向轴线延伸，其中锁定部126布置在锁定轨道部124和释放轨道部128之间，且其中锁定轨道部124和释放轨道部128沿纵向轴线在远离开口端部122的方向上延伸得比锁定部126更远。因此，锁定部126设置为一凹部或凹陷，能够将样品支架的至少一个从动件锁定在预定位置。

图3A和3B分别示出根据本申请描述的实施例的样品支架的附接和释放的示意图。

参照图3A(a)，从动件插入开口端部。开口端部连接至锁定轨道部，其中弯曲轨道的形状使得在从动件已经插入开口端部之后从动件被强制进入锁定轨道部。然后从动件沿非线性锁定轨道部运动(图3A(b))并到达锁定部(图3A(c))，从动件在此被锁定在预定位置。例如，从动件可以在凹槽或凹陷中向下运动，使得从动件固定。

参照图3B(a)，从动件从锁定部移出，例如通过向上运动。锁定部连接至释放轨道部，其中弯曲轨道的形状使得在从动件已经离开锁定部之后从动件被强制进入释放轨道部。然后从动件沿非线性释放轨道部运动(图3B(b))并到达开口端部，从动件在此能够离开弯曲轨道(图3A(c))。例如，从动件可以向下运动至弯曲轨道外，使得样品支架能够从样品转移装置拆下。

如图3A和3B所示，弯曲轨道的形状可以为使得当样品支架附接到样品转移装置时，从动件沿第一路径被引导或受力，当样品支架从样品转移装置释放时，从动件沿第二路径被引导或受力。第一路径和第二路径为不同的路径。例如，第一路径和第二路径可以关于保持装置的纵向轴线不对称以便提供对从动件的不同的引导。

图4示出根据本申请描述的另一实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置的示意图。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，保持装置110包括第一部分112和可运动地连接至第一部分122的第二部分114。第二部分114可以包括所述至少一个凸轮120。第一部分112和第二部分114可以沿保持装置110的纵向轴线10布置。

在一些实施方式中，保持装置110的第二部分114可以使用增材制造技术制造。第一部分112和第二部分114可以由相同或不同的材料制成。

在一些实施方式中，第一部分112和第二部分114可以通过舌槽连接彼此连接。特别地，第一部分112可以具有至少一个舌部且第二部分114可以具有至少一个凹槽。或者，第二部分114可以具有至少一个舌部，且第一部分112可以具有至少一个凹槽。第一部分112和第二部分114之间的连接配置为允许第二部分114相对于第一部分112运动。

在一些实施方式中，第二部分114能够围绕一旋转轴线旋转，该旋转轴线可以平行于保持装置110的纵向轴线10(或完全相同)。第二部分114可以配置为围绕所述旋转轴线旋转，使得当样品支架的至少一个从动件沿至少一个凸轮的弯曲轨道被引导时样品支架线性地和非旋转地移动以附接或释放样品支架。

例如，样品支架和第一部分112可以相对于彼此仅线性运动以附接或释放样品支架。进一步地，当样品支架被附接或释放时，第二部分114可以相对于第一部分112和样品支架两者旋转。换言之，样品支架和第一部分112相对于彼此的角定向保持基本相同，而第二部分114相对于样品支架和第一部分112两者的角定向改变以允许通过仅线性运动使样品支架被附接或释放。

在一些实施例中，第二部分114可以在基本上垂直于保持装置100的纵向轴线的平面中旋转。术语“基本上垂直”涉及例如纵向轴线和平面的基本上垂直的定向，其中与精确垂直定向有几度的偏差，例如达到5°或甚至达到达10°，仍然被认为是“基本上垂直”。

图5示出根据本申请描述的另一实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置的示意图。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，样品转移装置包括固定装置150，其配置为接触样品支架200以防止样品支架200沿保持装置的纵向轴线运动。例如，固定装置150可以配置为在样品支架200已经附接至样品转移装置之后防止样品支架200的竖直运动。

可以通过固定装置150防止样品支架200的运动，直至沿保持装置的纵向轴线施加预定的外力。当超过预定的外力时，样品支架200可以沿纵向轴线运动，例如以释放样品支架200的锁定状态。

在一些实施方式中，固定装置150可以包括至少一个接触元件152和至少一个弹性元件154。所述至少一个接触元件152可以具有第一端152a和第二端152b，其中第一端152a配置为接触样品支架200，且其中第二端152b连接至所述至少一个弹性元件154。第一端152a可以为所述至少一个接触元件152的下端，第二端152b可以为所述至少一个接触元件152的上端。

根据一些实施例，所述至少一个接触元件152可以具有圆柱形形状。所述至少一个接触元件152的直径可以小于保持装置的直径。附加地或替代地，所述至少一个接触元件152的直径可以等于或小于样品支架200的直径。

在一些实施方式中，固定装置150布置在保持装置110的内部空间中。例如，固定装置150可以布置在保持装置110的配置为容纳样品支架200的容纳空间上方。

根据一些实施例，所述至少一个弹性元件154为单个弹性元件或者为多个弹性元件。所述至少一个弹性元件154可以为弹簧，例如螺旋弹簧。所述至少一个弹性元件154的第一端可以连接至保持装置110，所述至少一个弹性元件154的第二端可以连接至所述至少一个接触元件152的第二端152b。

所述至少一个弹性元件154可以提供抵抗样品支架200的弹性力。弹性力因此可以被称为“保持力”。例如，弹性力可以将样品支架200的至少一个从动件210压或推至至少一个凸轮120的锁定部，使得所述至少一个从动件210锁定在预定位置。为了释放样品支架200，使用者可以沿与所述至少一个弹性元件154提供的保持力的方向相反的方向压或推样品支架，以将所述至少一个从动件210从所述至少一个凸轮120的锁定部移出。

图6示出根据本申请描述的另一实施例的用于将样品支架移入和移出真空室的样品转移装置100的示意图。样品转移装置100类似于参照图1至5描述的装置，且因此不再重复对相似或相同方面的描述。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，样品转移装置包括两个或更多个凸轮，每个凸轮具有各自的弯曲轨道。例如，样品转移装置包括三个甚至四个凸轮。样品支架可以具有对应于凸轮数量的多个从动件。

图7示出根据本申请描述的实施例的样品支架200的示意图。样品支架200也可以称为“圆盘(puck)”。

样品支架200可以配置为用于至真空室内部的基座的机械连接。特别是，样品转移装置可以用于将样品支架200转移至真空室中并将样品支架200与基座连接。此后，样品转移装置可以从真空室中移出，而样品支架200留在真空室内。从而，可以减少进入低温恒温器的真空室中的热量输入并且可以达到更低的温度。

根据一些实施例，样品支架200可以包括一个或多个引导件230。所述一个或多个引导件230可以确保样品支架220在至少一部分转移至真空室中期间处于预定的定向。预定的定向可以进行选择，使得样品支架200连接至基座而无需样品支架200额外旋转。所述一个或多个引导件230可以设置在样品支架200的内圆周上，例如如果样品支架200的至少一部分为中空圆柱体。例如，所述一个或多个引导件230可以为在中空圆柱体的内圆周上的突起。所述一个或多个引导件230可以配置为用于与真空室和/或基座和/或样品转移装置中的相应的一个或多个元件接合。

在一些实施方式中，样品支架200可以具有基本上圆柱形的形状。样品支架200可以具有第一侧(例如上侧)、与第一侧相对的第二侧(例如下侧)以及连接第一侧和第二侧的周向(外)侧。所述至少一个从动件210可以设置在周向(外)侧。例如，所述至少一个从动件210可以为周向(外)侧上的突起。

样品支架200可以配置为承载用于测试或检查的样品。例如，样品支架200的第一侧可以具有或者可以为样品支撑表面。可以使用机械装置(例如夹子)和/或粘合剂(例如低温清漆(GE varnish))将样品安装在样品支撑表面上。

根据一些实施例，可以在低温或超低温下对样品的一种或多种物理特性进行测量。所述一种或多种物理特性可以包括但不限于磁化、电阻率和电导率。可选地，样品的所述一种或多种物理特性可以在诸如外部磁场和/或压力等外部条件下测量。

在一些实施方式中，样品支架200可以配置为用于与真空室内部的基座电连接和/或光学连接。在图7的示例中，示出多个电连接器220。所述多个电连接器220可以为引脚。所述多个电连接器220可以设置在样品支架200的第二侧处并且可以配置为用于与基座处的对应的多个电连接器接合。例如，所述多个电连接器220可以设置在样品支架200的中空圆柱体内。

根据一些实施例，所述多个电连接器220包括至少一个连接器，其纵向延伸比其他连接器的纵向延伸短。纵向延伸可以限定为基本上平行于样品转移装置的保持装置的纵向轴线。作为最短连接器的所述至少一个连接器可以为测试连接器或测试引脚。特别是，如果在基座和最短的连接器之间建立并确认了电连接，则可以很容易地假设所有其他(更长的)连接器也已连接。

电连接和/或光学连接可以提供样品和真空室外部之间的连接以测量一种或多种物理特性。附加地或替代地，电连接和/或光学连接可以提供样品支架上(或内)的至少一个装置与真空室外部之间的连接。所述至少一个装置可以选自包括温度计和磁场传感器或由其组成的组。但是所述至少一个装置不限于此。

在一些实施方式中，可以在样品支架200的第一侧上提供多个电端子和/或光学端子。所述多个电端子和/或光学端子可以连接至所述多个电(和/或光学)连接器220。所述多个电端子和/或光学端子可以配置为用于与样品支架200的第一侧上的样品和/或所述至少一个装置(例如温度计)连接。

在上述示例性实施例中，样品转移装置包括至少一个凸轮，样品支架包括至少一个对应的从动件。但是本公开不限于此，样品支架可以包括至少一个凸轮，样品转移装置可以包括至少一个对应的从动件。

特别是，根据本公开的一方面，提供一种样品支架，配置为移入和/或移出真空室。样品支架包括至少一个凸轮，配置为与样品转移装置的保持装置的至少一个从动件配合。所述至少一个凸轮包括具有开口端部、锁定部、锁定轨道部和释放轨道部的弯曲轨道，其中锁定轨道部和释放轨道部分别连接开口端部和锁定部。弯曲轨道配置为使得保持装置的至少一个从动件经由锁定轨道部从开口端部引导至锁定部，以将样品支架附接至保持装置。弯曲轨道进一步配置为使得保持装置的至少一个从动件经由释放轨道部从锁定轨道部引导至开口端部，以从保持装置释放样品支架。

图8示出根据本申请描述的实施例的系统800的示意图。该系统可以为低温恒温器，例如免冷冻剂低温恒温器。

系统800包括真空室810。系统800还包括本公开的实施例的样品转移装置100和/或样品支架200。

真空室810具有内部空间812，配置为容纳真空。真空室810将内部空间812与外部基本上气密、真空密封、不透热和/或不透辐射地密封。可选地，真空室810可以使内部空间812与外部电绝缘。

真空通常被理解为基本上没有物质的空间。如贯穿本申请所使用的术语“真空”特别地被理解为技术真空，即气体压力远低于大气压的区域。真空室810内的真空可以为高真空或超高真空。诸如涡轮泵和/或低温泵(未示出)等的一个或多个真空发生源可以连接至真空室810以产生真空。

系统800可以包括具有内部空间和真空锁的进入端口820。真空锁可以在关闭状态下将内部空间812与进入端口820的内部空间基本上真空密封，并且可以在打开状态下允许进入内部空间812。例如，真空锁可以关闭并且可以将具有附接到样品转移装置上的样品支架的样品转移装置放置在进入端口820的内部空间中，例如在大气压下。进入端口820的内部空间可以与外部密封，并且可以在内部空间中产生技术真空。然后，可以打开真空锁以连接真空室810的内部空间812和进入端口820的内部空间。可以使用转移机构830将附接有样品支架200的样品转移装置100插入真空室810中。样品支架200机械地附接至基座840，样品支架200从样品转移装置100释放，并且将样品转移装置100从内部空间812中移出。可以关闭真空锁并且可以操作系统800来检查样品支架200上的样品。

系统800可以配置为在真空室内部提供范围在5mK至300K之间的温度，特别是在5mK至250K之间的范围内，特别是在5mK至200K之间的范围内，特别是在5mK至150K之间的范围内，特别是在5mK至100K之间的范围内，更特别地是在5mK至约70K之间的范围内。在一些实施方式中，即使系统为低温恒温器，也可以提供达到室温的温度来对样品执行测量。

根据可以与本申请描述的其他实施例结合的一些实施例，系统800为绝热去磁制冷器，且特别是多级绝热去磁制冷器。多级绝热去磁制冷器可以配置为在1K或以下、特别是在500mK或以下、特别是在100mK或以下、特别是在50mK或以下运行。然而，如上所述，本公开不限于此，且系统800可以在更高的温度下(即1K或更高的温度，例如达到室温)运行。

与常规系统(例如样品杆/刚性系统)相比，本公开的自动锁定机构的使用允许非常快速的样品插入和移除。样品与系统的热耦合不需要额外的步骤。所有步骤(插入样品支架、将样品支架连接至系统、将样品转移装置(笼)与样品支架分离、从系统中取出样品转移装置；或将样品转移装置插入系统、将样品转移装置连接至样品支架、将样品支架与系统分离、从系统中移除样品转移装置和样品支架)可以通过单个线性运动来执行。这允许非常快速的样品更换。

由于将样品支架连接至系统不必传递扭矩，因此可以将由电缆驱动的波纹管与本公开的样品转移装置结合使用，这使得使用刚性连接杆是多余的。通过将波纹管与电缆拉动结合使用，可以实现长度灵活的转移机构。这反映了这种系统可能的总高度的降低。由于线性运动容易控制，因此简化了过程的自动化，或者首先使之成为可能。

图9示出根据本申请描述的实施例的用于将样品支架移入和移出(例如低温恒温器的)真空室的方法900的流程图。

方法900包括：在框910中，通过将至少一个从动件插入凸轮的弯曲轨道的开口端部、将所述至少一个从动件沿弯曲轨道的锁定轨道部移动至弯曲轨道的锁定部以及将所述至少一个从动件锁定在锁定部来将样品支架附接至样品转移装置的保持装置；在框920中，使用样品转移装置将样品支架移入或移出真空室；以及在框930中，通过从锁定部释放所述至少一个从动件以及将所述至少一个从动件沿弯曲轨道的释放轨道部移动至弯曲轨道的开口端部来将样品支架从保持装置释放。

根据本申请描述的实施例，用于将样品支架移入或移出真空室的方法可以通过计算机程序、软件、计算机软件产品和相关的控制器来执行，所述控制器可以具有CPU、存储器、用户接口，以及输入和输出装置，与用于将样品支架移入和移出真空室的装置的相应部件通信。

本公开使用一凸轮，在插入或取出样品支架期间，从动件沿该凸轮被引导。凸轮的形状使得样品支架能够通过样品支架和/或样品转移装置的线性运动附接到样品转移装置以及从样品转移装置释放。因此，不需要诸如旋转运动等其他运动。通过简单地将样品支架推靠在样品转移装置上或将样品转移装置推靠在样品支架上就能够将样品支架附接到样品转移装置以及从样品转移装置释放。

虽然前述内容针对本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下可以设计出本公开的其他和进一步的实施例，且本公开的范围由所附权利要求确定。

Claims (12)

1.一种用于将样品支架（200）移入和移出真空室（810）的样品转移装置（100），包括：

保持装置（110），其包括至少一个凸轮（120），配置为与样品支架（200）的至少一个从动件（210）配合，

其中所述至少一个凸轮（120）包括具有开口端部（122）、锁定部（126）、锁定轨道部（124）和释放轨道部（128）的弯曲轨道，其中所述锁定轨道部（124）和释放轨道部（128）分别连接开口端部（122）和锁定部（126），且其中开口端部（122）为弯曲轨道的一部分，其在平行于保持装置（110）的纵向轴线（10）的方向上开口，

其中，所述弯曲轨道配置为使得样品支架（200）的至少一个从动件（210）经由锁定轨道部（124）从开口端部（122）被引导至锁定部（126），用于将样品支架（200）附接至保持装置（110），

其中，所述弯曲轨道进一步配置为使得样品支架（200）的至少一个从动件（210）经由释放轨道部（128）从锁定部（126）被引导至开口端部（122），用于从保持装置（110）释放样品支架（200），

其中，样品转移装置（100）配置为，在将样品支架（200）转移至真空室（810）中时，将样品支架（200）机械地连接至真空室（810）内的基座（840），且

其中，样品转移装置（100）配置为，在将样品支架（200）转移出真空室（810）时，将样品支架（200）与真空室（810）内的基座（840）机械地断开连接。

2.根据权利要求1所述的样品转移装置（100），其中，保持装置（110）配置为使得，在附接和释放样品支架（200）的过程中，样品支架（200）相对于保持装置（110）的纵向轴线（10）仅线性运动。

3.根据权利要求1或2所述的样品转移装置（100），其中，所述保持装置（110）包括第一部分（112）和可移动地连接至所述第一部分（112）的第二部分（114），其中，所述第二部分（114）包括所述至少一个凸轮（120）。

4.根据权利要求3所述的样品转移装置（100），其中所述第二部分（114）能够围绕平行于所述保持装置（110）的纵向轴线（10）的旋转轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的样品转移装置（100），其中所述第二部分（114）配置为围绕所述旋转轴线旋转使得当样品支架（200）的至少一个从动件（210）沿至少一个凸轮（120）的弯曲轨道被引导以附接或释放样品支架（200）时，样品支架（200）线性且非旋转地移动。

6.根据权利要求1所述的样品转移装置（100），其中保持装置（110）具有圆柱形形状。

7.根据权利要求1所述的样品转移装置（100），进一步包括：

固定装置（150），其配置为接触样品支架（200）以防止样品支架（200）沿保持装置（110）的纵向轴线（10）运动。

8.根据权利要求7所述的样品转移装置（100），其中，所述固定装置（150）包括：

至少一个弹性元件（154）；和

至少一个接触元件（152），其具有第一端（152a）和第二端（152b），其中第一端（152a）配置为接触样品支架（200），且其中第二端（152b）连接至所述至少一个弹性元件（154）。

9.根据权利要求7或8所述的样品转移装置（100），其中，所述固定装置（150）设置在所述保持装置（110）的内部空间中。

10.根据权利要求1所述的样品转移装置（100），其中，所述至少一个凸轮（120）的弯曲轨道为环形和心形中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的样品转移装置（100），其中，所述至少一个凸轮（120）的弯曲轨道沿所述保持装置（110）的纵向轴线（10）延伸，其中所述锁定部（126）设置在锁定轨道部（124）和释放轨道部（128）之间，且其中锁定轨道部（124）和释放轨道部（128）沿纵向轴线（10）在远离开口端部（122）的方向上比锁定部（126）延伸得更远。

12.一种用于将样品支架（200）移入和移出真空室（810）的方法（900），包括：

a）通过以下所述将样品支架（200）连接（910）至根据权利要求1-11中任一项所述的样品转移装置（100）的保持装置（110）：

- 将至少一个从动件（210）插入凸轮（120）的弯曲轨道的开口端部（122），其中开口端部（122）为弯曲轨道的沿平行于保持装置（110）的纵向轴线的方向开口的部分，

- 将所述至少一个从动件（210）沿弯曲轨道的锁定轨道部（124）移动至弯曲轨道的锁定部（126），以及

- 将所述至少一个从动件（210）锁定在锁定部（126）；

b）使用样品转移装置（100）将样品支架（200）转移（920）至真空室（810）或从其移出；以及

c）通过以下所述将样品支架（200）从保持装置（110）释放（930）：

- 将所述至少一个从动件（210）从锁定部（126）释放，以及

- 将所述至少一个从动件（210）沿弯曲轨道的释放轨道部（128）移动至弯曲轨道的开口端部（122），

其中，当样品支架（200）被转移至真空室（810）中时，样品支架（200）机械地连接至真空室（810）内的基座（840），且

其中，当样品支架（200）被转移出真空室（810）时，样品支架（200）与真空室（810）内的基座（840）机械地断开连接。

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