DE102011051808A1

DE102011051808A1 - Connecting device for a sensor head comprising a sensor

Info

Publication number: DE102011051808A1
Application number: DE102011051808A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Spicher
Original assignee: Georg August Universitaet Goettingen
Current assignee: Georg August Universitaet Goettingen
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-01-17
Also published as: WO2013007750A1

Abstract

Eine Anschlussvorrichtung (1) für einen einen Sens) eines Rastertunnelmikroskops weist eine Ausnehmung (9) zur Aufnahme eines Anschlussbereichs des Sensorkopfs (11) auf. In der Ausnehmung (4) ist mindestens ein Federelement (8) gelagert, das ein in die Ausnehmung (9) eingeführtes stiftförmiges Anschlusselement (13) des Sensorkopfs (11) mit einer radialen Haltekraft beaufschlagt.A connection device (1) for a sensor) of a scanning tunneling microscope has a recess (9) for receiving a connection region of the sensor head (11). In the recess (4) at least one spring element (8) is mounted, which acts on a in the recess (9) introduced pin-shaped connection element (13) of the sensor head (11) with a radial holding force.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anschlussvorrichtung für einen einen Sensor umfassenden auswechselbaren Sensorkopf, wobei die Anschlussvorrichtung eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Anschlussbereichs des Sensorkopfs aufweist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen Sensorkopf zum Anschluss an eine derartige Anschlussvorrichtung sowie auf eine Messeinrichtung, insbesondere ein Rastertunnelmikroskop, mit einer derartigen Anschlussvorrichtung. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung nicht nur bei Rastertunnelmikroskopen sondern auch für andere Sensorköpfe und in anderen Messeinrichtungen, wie beispielsweise einem SQUID (Superconducting QUantum Interference Device), einsetzbar.The invention relates to a connection device for a sensor head comprising a replaceable sensor head, wherein the connection device has a recess for receiving a connection region of the sensor head. Furthermore, the invention relates to a sensor head for connection to such a connection device and to a measuring device, in particular a scanning tunneling microscope, with such a connection device. In principle, the holding device according to the invention can be used not only in scanning tunneling microscopes but also for other sensor heads and in other measuring devices, such as, for example, a SQUID (Superconducting QUantum Interference Device).

Insbesondere geht es bei der vorliegenden Erfindung darum, das Auswechseln und Handhaben von Sensorköpfen innerhalb einer Messkammer auf definierte Weise zu ermöglichen, in der ein Ultrahochvakuum und tiefe Temperaturen herrschen können, so dass ein manueller Wechsel des Sensorkopfs mit einem extremen Zeitaufwand bis zum Öffnen der Messkammer und insbesondere bis zum erneuten Erreichen des Ultrahochvakuums und der tiefen Temperaturen verbunden wäre. In particular, the present invention is concerned with enabling the replacement and handling of sensor heads within a measuring chamber in a defined manner, in which an ultra-high vacuum and low temperatures can prevail, so that a manual change of the sensor head with an extreme expenditure of time until the opening of the measuring chamber and in particular until the ultrahigh vacuum and low temperatures are reached again.

Darüber hinaus soll sowohl die Anschlussvorrichtung als auch der Sensorkopf für Messungen geeignet sein, bei denen starke Magnetfeldern wirksam sind und/oder bei denen ein vorhandenes Magnetfeld nicht deformiert werden darf. In addition, both the connection device and the sensor head should be suitable for measurements in which strong magnetic fields are effective and / or in which an existing magnetic field must not be deformed.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Eine Anschlussvorrichtung für einen einen Sensor aufweisenden auswechselbaren Sensorkopf eines Rastertunnelmikroskops, wobei die Anschlussvorrichtung eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Anschlussbereichs des Sensorkopf aufweist, ist als Teil eines Produkts "LT STM" der Firma Omicron (www.omicron.de) bekannt. Für den Sensorkopf ist eine Haltevorrichtung in Form eines Halteblechs mit einer schlüssellochförmigen Ausnehmung vorgesehen. Der Sensorkopf weist einen Formkörper auf, der in die Ausnehmung eingehängt ist und darin durch einen Magneten in einer definierten Position gehalten wird. Die Anschlussvorrichtung wird durch einen Verfahrantrieb so von unten an den Sensorkopf herangebracht, dass ihre Ausnehmung den Anschlussbereich des Sensorkopfs aufnimmt. Dann wird die Anschlussvorrichtung parallel zu dem Halteblech verfahren, bis der Sensorkopf durch den aufgeweiteten Bereich der schlüssellochförmigen Ausnehmung nach unten entnommen werden kann. Die bekannte Anschlussvorrichtung ist ausschließlich für ein Rastertunnelmikroskop mit über Kopf angeordneter Probe, d. h. mit entsprechend nach oben weisender Sensorspitze des Sensors geeignet, bei dem der Sensorkopf durch sein Eigengewicht in der Ausnehmung der Anschlussvorrichtung gehalten wird. Indem der Sensorkopf zumindest teilweise aus magnetischem Material besteht, damit er durch den Magneten der Haltevorrichtung fixiert werden kann, ist der Sensorkopf für Messungen von Proben unter Einwirkung starker Magnetfelder grundsätzlich ungeeignet. A connecting device for a sensor head having a removable sensor head of a scanning tunneling microscope, wherein the connecting device has a recess for receiving a terminal portion of the sensor head is known as part of a product "LT STM" Omicron (www.omicron.de). For the sensor head, a holding device in the form of a holding plate is provided with a keyhole-shaped recess. The sensor head has a shaped body which is suspended in the recess and is held therein by a magnet in a defined position. The connection device is brought from below by a travel drive to the sensor head so that its recess receives the connection area of the sensor head. Then the connecting device is moved parallel to the retaining plate until the sensor head can be removed by the flared portion of the keyhole-shaped recess down. The known connection device is exclusively for a scanning tunneling microscope with overhead sample, d. H. with suitably upwardly pointing sensor tip of the sensor suitable, in which the sensor head is held by its own weight in the recess of the connecting device. By the sensor head is at least partially made of magnetic material, so that it can be fixed by the magnet of the holder, the sensor head for measurements of samples under the influence of strong magnetic fields is in principle unsuitable.

Der Sensor eines Rastertunnelmikroskops wird typischerweise aus einem dünnen Draht ausgebildet. Das Material des Drahts ist in der Regel Wolfram. Der Durchmesser des Drahts beträgt typischerweise wenige Zehntelmillimeter, wie beispielsweise 0,25 mm. Eine idealerweise auf ein einziges Atom zulaufende Sensorspitze des Sensors, die als eigentliche Sonde zum Abtasten einer Probe dient, wird an einem Ende des Drahts durch Ätzen ausgeformt. Es sind Rastertunnelmikroskope bekannt, bei denen dieser Draht mit der an seinem einen Ende ausgebildeten Sensorspitze in eine übermaßige horizontale Bohrung eingelegt wird und so leicht, wenn auch nicht innerhalb der geschlossenen Messkammer des jeweiligen Rastertunnelmikroskops, auswechselbar ist. Bei dieser Art der Lagerung der Sensors besteht jedoch eine ganz erhebliche Gefahr, dass sich die Sensorspitze gegenüber der Bohrung verlagert, weil es zu Relativbewegungen des Drahts in der Bohrung kommt, beispielsweise infolge von Beschleunigungen eines die Bohrung aufweisenden Körpers bei auftretenden Schwingungen. The sensor of a scanning tunneling microscope is typically formed of a thin wire. The material of the wire is usually tungsten. The diameter of the wire is typically a few tenths of a millimeter, such as 0.25 mm. An ideal single-atom sensor tip of the sensor, which serves as the actual probe for scanning a sample, is formed at one end of the wire by etching. Scanning tunneling microscopes are known in which this wire is inserted with the formed at one end of the sensor tip in an oversized horizontal bore and so easily, although not within the closed measuring chamber of the respective scanning tunneling microscope, interchangeable. In this type of storage of the sensor, however, there is a very significant risk that the sensor tip moves relative to the bore, because it comes to relative movements of the wire in the bore, for example due to accelerations of a bore body having vibrations occurring.

Es ist bekannt, die Sensorspitze eines Sensors eines Rastertunnelmikroskop im Vakuum aufzuheizen und nach dem Wiederabkühlen zum Beispiel mit Argonionen abzusputtern, um ihr eine ideale und zugleich stabile Form mit nur einem einzigen Wolframatom an ihrem Ende zu geben. Bis zu ihrer Verwendung ist dieser Sensor im Vakuum zu halten, um die Bildung von Wolframoxid an seiner abgesputterten Sensorspitze zu verhindern.It is known to heat the sensor tip of a scanning tunneling microscope sensor in vacuo and, after cooling again, to sputter it with argon ions, for example, to give it an ideal and at the same time stable shape with only a single tungsten atom at its end. Until used, this sensor should be kept in vacuum to prevent the formation of tungsten oxide on its sputtered sensor tip.

Als Material zur Ausbildung von Federelementen, die auch bei tiefen Temperaturen ihre gewünschte Federsteifigkeit beibehalten, sind Cu-Be-Legierungen (Kupfer-Beryllium-Legierungen) bekannt. As a material for the formation of spring elements that maintain their desired spring stiffness even at low temperatures, Cu-Be alloys (copper-beryllium alloys) are known.

In Buchsenkontakten für so genannte IC-Pins kommen bekanntermaßen Federbuchsen aus Cu-Be-Legierungen zum Einsatz, die zur Sicherstellung eines kleinen Kontaktwiderstands vergoldet sind. Dabei ist unterhalb der Vergoldung eine Sperrschicht aus Nickel als Diffusionsbarriere für das Gold in die Cu-Be-Legierung vorgesehen. Nickel ist ferromagnetisch. In female contacts for so-called IC pins are known spring bushes made of Cu-Be alloys are used, which are gold plated to ensure a small contact resistance. In this case, a barrier layer of nickel is provided below the gilding as a diffusion barrier for the gold in the Cu-Be alloy. Nickel is ferromagnetic.

AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussvorrichtung für einen einen Sensor umfassenden auswechselbaren Sensorkopf, einen zugehörigen Sensorkopf und eine entsprechende Messeinrichtung, insbesondere ein Rastertunnelmikroskop, aufzuzeigen, die unabhängig von der Orientierung des Sensors sind und deren Verwendung auch in starken Magnetfeldern problemlos möglich ist und/oder nicht mit ungewollten Deformationen eines vorhandenen Magnetfelds verbunden ist. The invention has for its object to provide a connection device for a sensor comprising a replaceable sensor head, an associated sensor head and a corresponding measuring device, in particular a scanning tunneling microscope, which are independent of the orientation of the sensor and their use is easily possible even in strong magnetic fields and / or is not associated with unwanted deformations of an existing magnetic field.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Anschlussvorrichtung für einen einen Sensor umfassenden auswechselbaren Sensorkopf gelöst, die eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Anschlussbereichs des Sensorkopfs aufweist. In der Ausnehmung ist mindestens ein Federelement gelagert, das ein in die Ausnehmung eingeführtes stiftförmiges Anschlusselement des Sensorkopfs mit einer radialen Haltekraft beaufschlagt.The object of the invention is achieved by a connection device for a sensor head comprising an interchangeable sensor head, which has a recess for receiving a connection region of the sensor head. In the recess at least one spring element is mounted, which acts on a introduced into the recess pin-shaped connection element of the sensor head with a radial holding force.

Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung ist insbesondere dadurch herstellbar, dass eine Federbuchse aus einer Cu-Be-Legierung für einen IC-Pin vor ihrer Beschichtung mit anderen Metallen in ein Durchgangsloch durch einen Kontaktkörper eingepresst und anschließend durch Einführen von übermaßigen Dornen auf einen Zieldurchmesser aufgeweitet wird, bei dem eine gewünschte radiale Haltekraft wirkt. The connecting device according to the invention can be produced, in particular, by pressing a spring bushing made of a Cu-Be alloy for an IC pin into a through-hole through a contact body prior to its coating with other metals and then widening it to a target diameter by inserting oversized spikes a desired radial holding force acts.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Sensorkopf mit einem Sensor und einem Anschlussbereich zur Aufnahme in eine Ausnehmung einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung gelöst, bei dem ein in die Ausnehmung der Anschlussvorrichtung einführbares und dort von einem Federelement mit einer radialen Haltekraft beaufschlagtes stiftförmiges Anschlusselement des Sensorkopfs eine Hülse aufweist, die einen den Sensor ausbildenden Draht haltend aufnimmt. Furthermore, the object of the invention is achieved by a sensor head with a sensor and a connection area for receiving in a recess of a connection device according to the invention, in which a insertable into the recess of the connection device and there acted upon by a spring element with a radial holding force pin-shaped connection element of the sensor head a sleeve comprising a wire forming the sensor and receiving it.

Eine Messeinrichtung, insbesondere ein Rastertunnelmikroskop, löst die Aufgabe mit einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung und mit mindestens einer Halterung für einen erfindungsgemäßen Sensorkopf. A measuring device, in particular a scanning tunneling microscope, achieves the object with a connecting device according to the invention and with at least one holder for a sensor head according to the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Haltevorrichtung, des Sensorkopfs und des Rastertunnelmikroskops sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. Preferred embodiments of the holding device, the sensor head and the scanning tunneling microscope are defined in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung weist in ihrer Ausnehmung, die ein stiftförmiges Anschlusselement des Sensorkopfs aufnimmt, mindestens ein Federelement auf, das das stiftförmige Anschlusselement mit einer radialen Haltekraft beaufschlagt. Diese Haltekraft hält das stiftförmige Anschlusselement in der Ausnehmung. Dabei kann die Haltekraft leicht so abgestimmt werden, dass sie auch einen Sensorkopf zuverlässig hält, der einen nach unten weisenden Sensor umfasst. Zugleich sorgt ein auf das stiftförmige Anschlusselement angepasstes großes Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis der Ausnehmung für eine definierte Ausrichtung des stiftförmigen Anschlusselements und damit sowohl des gesamten Sensorkopfs als auch insbesondere seinen Sensor gegenüber der Anschlussvorrichtung. D. h., es kommt zu keinen unerwünschten radialen Auslenkungen des Sensors durch Relativverkippungen des Anschlusselements in der Ausnehmung der Anschlussvorrichtung. Des Weiteren herrschen auch definierte Verhältnisse bezüglich der elektrischen Kontaktierung des Sensors über die Kontaktflächen zwischen dem Anschlusselement und dem die Ausnehmung begrenzenden sowie dem das Federelement ausbildenden Material der Anschlussvorrichtung. The connecting device according to the invention has in its recess, which receives a pin-shaped connecting element of the sensor head, at least one spring element, which acts on the pin-shaped connecting element with a radial holding force. This holding force holds the pin-shaped connection element in the recess. In this case, the holding force can be easily adjusted so that it also reliably holds a sensor head, which includes a downwardly facing sensor. At the same time, a large length-to-diameter ratio of the recess adapted to the pin-shaped connection element ensures a defined orientation of the pin-shaped connection element and thus both of the entire sensor head and, in particular, its sensor relative to the connection device. D. h., There is no undesirable radial deflections of the sensor by relative tilting of the connection element in the recess of the connection device. Furthermore, defined conditions with regard to the electrical contacting of the sensor also prevail over the contact surfaces between the connection element and the material delimiting the recess and the material of the connection device forming the spring element.

Insbesondere handelt es sich bei dem Material des Federelements um eine Cu-Be-Legierung. Das Federelement behält so seine Federsteifigkeit auch bis hinab zu sehr tiefen Temperaturen bei. Zudem weist es eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. In particular, the material of the spring element is a Cu-Be alloy. The spring element thus retains its spring stiffness even down to very low temperatures. In addition, it has a high electrical conductivity.

Konkret kann das mindestens eine Federelement Teil einer Federbuchse mit mehreren Federelementen sein, die mit einer radialen Haltekraft an dem eingeführten stiftförmigen Anschlusselement des Sensorkopfs angreifen. Specifically, the at least one spring element may be part of a spring bushing with a plurality of spring elements, which engage with a radial holding force on the inserted pin-shaped connecting element of the sensor head.

Konkret kann die Federbuchse ein eingerollter Blechzuschnitt mit eingebogenen freien Enden sein, die die einzelnen Federelemente ausbilden. Diese Federbuchse kann zu definierten Ausrichtungen gegenüber der Ausnehmung in die Ausnehmung eingepresst sein. Specifically, the spring bushing can be a rolled sheet metal blank with bent free ends that form the individual spring elements. This spring bush can be pressed to defined orientations relative to the recess in the recess.

Bei der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung weist die Ausnehmung in aller Regel einen kleinen Durchmesser in der Größenordnung von 1 mm, d. h. kleinergleich 1,2 mm, insbesondere kleinergleich 1,0 mm auf. Die Außenabmessungen der Federbuchse sind von derselben Größenordnung. Die Innenabmessungen der Federbuchse sind dabei typischerweise auf ein stiftförmiges Anschlusselement des Sensorkopfs in einer Größenordnung von 0,5 mm abgestimmt. D. h. ein Anschlusselement von derartigem Durchmesser wird von der Federbuchse mit einer gewünschten Haltekraft gehalten. Das typische Längen-zu-Druchmesser-Verhältnis bezogen auf die Länge der Federbuchse und den Durchmesser des Anschlusselements beträgt mindestens 5:1. In the connection device according to the invention, the recess usually has a small diameter in the order of 1 mm, ie smaller than 1.2 mm, in particular smaller than 1.0 mm. The outer dimensions of the spring bushing are of the same order of magnitude. The inner dimensions of the spring bushing are typically tuned to a pin-shaped connecting element of the sensor head in the order of 0.5 mm. Ie. a connecting element of such diameter is held by the spring bushing with a desired holding force. The typical Length to Druchmesser ratio based on the length of the spring bushing and the diameter of the connecting element is at least 5: 1.

Bei der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung ist die Ausnehmung, in der das mindestens eine Federelement gelagert ist, vorzugsweise Teil eines Durchgangslochs durch einen Kontaktkörper zur elektrischen Kontaktierung des Sensors über das Federelement. Grundsätzlich kann dieses Durchgangsloch auf unterschiedliche Weise in den Kontaktkörper eingebracht sein. Vielfach wird es sich um eine Durchgangsbohrung handeln. Aufgrund der Durchgängigkeit des Durchgangslochs ist die Ausnehmung der Anschlussvorrichtung für die Ausbildung eines Ultrahochvakuums in ihrer Umgebung unkritisch. In the connection device according to the invention, the recess in which the at least one spring element is mounted, preferably part of a through hole through a contact body for electrically contacting the sensor via the spring element. In principle, this through-hole can be introduced into the contact body in different ways. In many cases it will be a through hole. Due to the continuity of the through hole, the recess of the connecting device for the formation of an ultra-high vacuum in their environment is not critical.

Der Kontaktkörper zur elektrischen Kontaktierung des Sensors kann aus sauerstofffreiem Kupfer oder einer sauerstofffreien Kupferlegierung ausgebildet sein. Falls es sich um eine Legierung handelt, ist darauf zu achten, dass sie keine ausdampfenden Bestandteile aufweist, die für die Ausbildung eines Ultrahochvakuums in ihrer Umgebung kritisch sind. Geeignet für den Kontaktkörper ist insbesondere OFHC-(Oxygen-Free High Thermal Conductivity-)Kupfer. The contact body for electrical contacting of the sensor may be formed of oxygen-free copper or an oxygen-free copper alloy. If it is an alloy, make sure that it has no evaporating constituents that are critical to the formation of an ultra-high vacuum in its environment. In particular, OFHC (Oxygen-Free High Thermal Conductivity) copper is suitable for the contact body.

Der Kontaktkörper kann seinerseits in einem Isolierkörper gelagert sein, insbesondere einem solchen aus einer leicht verarbeitbaren Glaskeramik. Dabei ist der Kontaktkörper typischerweise zum Beispiel mit einem Epoxydharz in ein Durchgangsloch durch den Isolierkörper eingeklebt. The contact body may in turn be mounted in an insulating body, in particular one of an easily processable glass ceramic. In this case, the contact body is typically glued, for example, with an epoxy resin in a through hole through the insulating body.

Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung umfasst in der Regel eine sehr filigrane Federbuchse, die ihr mindestens eines Federelement aufweist. Eine derartige Federbuchse aus einer geeigneten Cu-Be-Legierung individuell herzustellen, würde einen extremen Aufwand bedeuten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Anschlussvorrichtungen für Sensorköpfe von Rastertunnelmikroskopen nur einzeln oder in sehr kleinen Serien hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung ist aber mit geringem finanziellen Aufwand herstellbar, indem eine Federbuchse aus einer Cu-Be-Legierung, die eigentlich für einen IC-Pin vorgesehen ist, vor ihrer Beschichtung mit anderen Metallen in das Durchgangsloch in den Kontaktkörper eingepresst wird. D. h., für die Federbuchse der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung wird auf ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Kontaktbuchsen für IC-Pins zurückgegriffen. Zumindest wenn die Anschlussvorrichtung auch für den Einsatz in starken magnetischen Feldern geeignet sein soll, ist dabei darauf zu achten, dass das Zwischenprodukt in einer Form erhalten wird, in der es noch nicht mit einer Diffusionsbarriere aus ferromagnetischem Nickel versehen ist. Die endgültige Herstellung der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung verlangt vielfach noch eine Kalibrierung der Federbuchse, damit diese den stiftförmigen Anschlussbereich des Sensorkopfs mit einer zwar ausreichend großen aber doch nicht zu großen radialen Haltekraft hält. Dazu wird eine zunächst untermaßige Federbuchse durch Einführen von übermaßigen Dornen so aufgeweitet, dass auf ein eingeführtes stiftförmiges Anschlusselement mit einem vorgegebenen Durchmesser eine gewünschte Haltekraft wirkt. Als Dorne kommen dabei einfache zylindrische Körper mit abgerundeter oder angefaster Spitze, wie beispielsweise die zylindrischen Anschlussbereiche von Präzisionsbohrern geringen Durchmessers in Frage. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung demnach einfach und in hochwertiger Ausführung aus kostengünstigen Komponenten herstellbar. The connecting device according to the invention generally comprises a very filigree spring bush, which has at least one spring element. To make such a spring bushing of a suitable Cu-Be alloy individually, would mean an extreme effort. It should be noted that connecting devices for sensor heads of scanning tunneling microscopes are only produced individually or in very small series. However, the connecting device according to the invention can be produced with little financial outlay by a spring bush made of a Cu-Be alloy, which is actually intended for an IC pin, is pressed into the through-hole in the contact body prior to its coating with other metals. D. h., For the spring bushing of the connecting device according to the invention is resorted to an intermediate in the production of contact sockets for IC pins. At least if the connecting device should also be suitable for use in strong magnetic fields, it should be ensured that the intermediate product is obtained in a form in which it is not yet provided with a diffusion barrier of ferromagnetic nickel. The final production of the connecting device according to the invention often still requires a calibration of the spring bush, so that it holds the pin-shaped connection region of the sensor head with a sufficiently large but not too large radial holding force. For this purpose, an initially undersized spring bushing is widened by introducing oversized spikes so that a desired holding force acts on an inserted pin-shaped connecting element with a predetermined diameter. As mandrels come here simple cylindrical body with rounded or chamfered tip, such as the cylindrical connection areas of precision drills of small diameter in question. Overall, the connection device according to the invention is therefore simple and high-quality design of inexpensive components to produce.

Der der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung zugeordnete erfindungsgemäße Sensorkopf weist ein in die Ausnehmung der Anschlussvorrichtung einführbares und dort von einem Federelement mit einer radialen Haltekraft beaufschlagtes Anschlusselement auf, das eine äußere Hülse aufweist, die einen die Sensorspitze ausbildenden Draht haltend aufnimmt. D. h., in dem Sensorkopf ist der den Sensor ausbildende Draht von der Hülse umgeben, wobei der Draht kraftschlüssig in der Hülse gehalten ist. Die hierfür benötigten Kräfte ergeben sich nicht nur beim Einpressen eines exakt geradlinigen Drahts in eine exakt geradlinige Hülse, sondern allein aufgrund geringster Abweichungen zwischen dem Verlauf des Drahts und dem Verlauf der Hülse. Das Federelement in der Ausnehmung der Anschlussvorrichtung greift mit seiner Haltekraft nicht an dem sehr filigranen Draht, sondern an der diesen aufnehmenden Hülse an. Insbesondere bei Ausbildung des Federelements als Teil einer Federhülse besteht dabei nicht die Gefahr einer unerwünschten Verformung des auch seinerseits noch sehr filigranen stiftförmigen Anschlusselements. Wenn keine magnetischen Anforderungen an den Sensorkopf gestellt werden, kann es sich bei der Hülse um den Abschnitt einer Edelstahlkanüle handeln, die aus hoch präziser Fertigung in der Medizintechnik kostengünstig verfügbar ist. Für den Einsatz in starken Magnetfeldern wird die Hülse des erfindungsgemäßen Sensorkopfs vorzugsweise aus einer Pt-Ir-Legierung ausgebildet. Derartige Platin-Iridium-Legierungen weisen keinen störenden Magnetismus auf. Röhrchen aus Pt-Ir sind in geeigneten Durchmessern zu vertretbaren Kosten kommerziell erhältlich. Zu derartigen geeigneten Durchmessern zählen Außendurchmesser im Bereich von 0,50 mm bis 0,60 mm, insbesondere im Bereich von 0,550 mm bis 0,575 mm. In diesen Durchmessern verfügbare Röhrchen sind zur haltenden Aufnahme von Wolframdrähten im Bereich 0,20 mm bis 0,3 mm, also insbesondere von 0,25 mm geeignet. Z. B. bietet Goodfellow (www.goodfellow.com) unter der Artikelnummer 117-360-20 ein Röhrchen mit einer Zusammensetzung Pt 90 / Ir 10 und einem Außendurchmesser von 0,56 mm sowie einem Innendurchmesser von 0,3 mm an. The inventive sensor head associated with the connecting device according to the invention has an insertable into the recess of the connecting device and there acted upon by a spring element with a radial holding force connection element having an outer sleeve which receives a sensor tip forming the wire holding. D. h., In the sensor head of the sensor forming wire is surrounded by the sleeve, wherein the wire is held non-positively in the sleeve. The forces required for this result not only in the pressing of a precisely straight wire in an exactly rectilinear sleeve, but only due to the slightest deviation between the course of the wire and the course of the sleeve. The spring element in the recess of the connecting device engages with its holding force not on the very filigree wire, but on this female receiving sleeve. In particular, in the formation of the spring element as part of a spring sleeve is not the risk of undesirable deformation of his turn even very filigree pin-shaped connection element. If no magnetic requirements are placed on the sensor head, the sleeve may be the portion of a stainless steel cannula which is inexpensively available from high precision manufacturing in medical technology. For use in strong magnetic fields, the sleeve of the sensor head according to the invention is preferably formed from a Pt-Ir alloy. Such platinum-iridium alloys have no disturbing magnetism. Pt-Ir tubes are commercially available in reasonable diameters at reasonable cost. Such suitable diameters include outer diameters in the range of 0.50 mm to 0.60 mm, in particular in the range of 0.550 mm to 0.575 mm. Tubes available in these diameters are suitable for holding tungsten wires in the range of 0.20 mm to 0.3 mm, in particular of 0.25 mm. For example, Goodfellow (www.goodfellow.com) offers a tube with a part number 117-360-20 Composition Pt 90 / Ir 10 and an outer diameter of 0.56 mm and an inner diameter of 0.3 mm.

Die Hülse des erfindungsgemäßen Sensorkopfs erstreckt sich nicht nur über den Anschlussbereich, sondern vorzugsweise auch durch einen Formkörper des Sensorkopfs. Dieser Formkörper ist vorzugsweise zum Einhängen in eine Halterung geformt, aus der der Sensorkopf innerhalb einer evakuierten und auf Tieftemperatur gebrachten Vakuumkammer eines Rastertunnelmikroskops entnommen werden kann, um beispielsweise einen verbrauchten oder fehlerhaft gewordenen Sensorkopf gegen einen neuen Sensorkopf zu tauschen oder auch um zwischen zwei Sensorköpfen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zu wechseln. The sleeve of the sensor head according to the invention extends not only over the connection region, but preferably also through a shaped body of the sensor head. This shaped body is preferably shaped for hanging in a holder from which the sensor head can be removed within an evacuated and brought to cryogenic vacuum chamber of a scanning tunneling microscope, for example, to replace a spent or faulty sensor head with a new sensor head or with between two sensor heads with to change different physical properties.

Der Formkörper besteht zumindest dann, wenn magnetische Anforderungen bestehen, also für den Einsatz in einem starken Magnetfeld, aus einer nicht-magnetischen Legierung, insbesondere einer Molybdänlegierung, wie beispielsweise reines Molybdän. Der den Sensor ausbildende Draht besteht wie in der Rastertunnelmikroskopie üblich, vorzugsweise aus Wolfram, das unter magnetischen Gesichtspunkten unbedenklich ist. The molded body is at least when there are magnetic requirements, ie for use in a strong magnetic field, of a non-magnetic alloy, in particular a molybdenum alloy, such as pure molybdenum. The wire forming the sensor consists, as is usual in scanning tunneling microscopy, preferably of tungsten, which is harmless from a magnetic point of view.

Bei der erfindungsgemäßen Messeinrichtung, insbesondere einem Rastertunnelmikroskop, mit einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung und mindestens einer Halterung für einen erfindungsgemäßen Sensorkopf ist weiterhin vorzugsweise eine auf Ultrahochvakuum evakuierbare und auf Tieftemperatur unter 5 K abkühlbare Messkammer vorgesehen. Weiterhin sind vorzugsweise Elektromagnete vorhanden, um in der Messkammer im Bereich einer Probe ein magnetisches Feld einer Feldstärke von mindestens 5 Tesla, insbesondere von mindestens 7 Tesla oder noch weit darüber hinaus hervorzurufen. Zudem umfasst das Rastertunnelmikroskop, auch dann wenn es nicht für Experimente unter starken Magnetfeldern vorgesehen ist, vorzugsweise eine Aktuator- und/oder Manipulatoranordnung, um mit der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung einen erfindungsgemäßen Sensorkopf aus der Halterung aufzunehmen. Wenn dieses Aufnehmen eines anderen oder neuen Sensorkopfs ohne Brechen des Vakuums und ohne Aufwärmen des Rastertunnelmikroskops erfolgen kann, können hierdurch Messzeiteinsparungen im Bereich von vielen Tagen realisiert werden.In the measuring device according to the invention, in particular a scanning tunneling microscope, with a connecting device according to the invention and at least one holder for a sensor head according to the invention, a measuring chamber which can be evacuated to ultra-high vacuum and cooled to a low temperature of less than 5 K is preferably provided. Furthermore, electromagnets are preferably present in order to produce in the measuring chamber in the region of a sample a magnetic field of a field strength of at least 5 Tesla, in particular of at least 7 Tesla or far beyond. In addition, the scanning tunneling microscope, even if it is not intended for experiments under strong magnetic fields, preferably includes an actuator and / or manipulator assembly to record a sensor head according to the invention from the holder with the connecting device according to the invention. If this recording of another or a new sensor head can be carried out without breaking the vacuum and without warming up the scanning tunneling microscope, measuring time savings in the region of many days can be achieved as a result.

Eine erfindungsgemäße Messeinrichtung kann darüber hinaus eine Sputterquelle zum Absputtern von Sensorspitzen der Sensoren der Sensorköpfe zum Beispiel mit Argonionen und eine Heizquelle zum vorübergehenden Aufheizen der Sensorspitzen vor dem Absputtern aufweisen. Die Heizquelle kann ein die jeweilige Sensorspitze kontaktierendes elektrisches Heizelement aufweisen, das die Sensorspitze auf beispielsweise ca. 1000 °C aufheizt.A measuring device according to the invention may furthermore have a sputtering source for sputtering off sensor tips of the sensors of the sensor heads, for example with argon ions, and a heating source for temporarily heating the sensor tips before sputtering. The heating source may have an electrical heating element which contacts the respective sensor tip and heats the sensor tip to, for example, approximately 1000 ° C.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile von allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively without the advantages of all the embodiments according to the invention having to be achieved. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or features of different claims is also possible and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings and described.

1 zeigt die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung in einer Seitenansicht mit Blickrichtung radial zu ihrer Hauptachse. 1 shows the essential parts of a connecting device according to the invention in a side view with a view radially to its main axis.

2 ist eine Rückansicht der Teile der Anschlussvorrichtung gemäß 1 mit Blickrichtung längs der Hauptachse. 2 is a rear view of the parts of the connecting device according to 1 with view along the main axis.

3 ist ein Schnitt durch die Teile der Anschlussvorrichtung gemäß 1 längs ihrer Hauptachse; und 3 is a section through the parts of the connecting device according to 1 along its main axis; and

4 ist eine gegenüber den bisherigen Figuren vergrößerte Schnittansicht einer Anschlussvorrichtung, die bis auf die Form eines äußeren Isolierkörpers mit der Anschlussvorrichtung gemäß den 1 bis 3 identisch ist, wobei hier ein Sensorkopf an die Anschlussvorrichtung angeschlossen ist und die Anschlussvorrichtung ihrerseits an eine Positioniervorrichtung angeschlossen ist. 4 is a comparison with the previous figures enlarged sectional view of a connecting device, which except for the shape of an outer insulating body with the connecting device according to the 1 to 3 is identical, in which case a sensor head is connected to the connection device and the connection device in turn is connected to a positioning device.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Die in den 1 bis 3 dargestellte Anschlussvorrichtung 1 besteht aus einem äußerem Isolierkörper 2, einem in ein Durchgangsloch durch den Isolierkörper 2 eingeklebten Kontaktkörper 3 und einer in ein Durchgangsloch 4 in dem Kontaktkörper 3 eingepressten Federbuchse 5. Dabei ist die Anordnung dieser Komponenten koaxial zu einer Hauptachse 6. Zu dieser Hauptachse 6 sind der Isolierkörper 2 und der Kontaktkörper 3 überdies rotationssymmetrisch ausgebildet und die Federbuchse 5 weist bis auf einen Schlitz 7 eine mehrfache Drehsymmetrie zu der Hauptachse 6 auf. Die Federbuchse 5 ist zur Aufnahme und elektrischen Kontaktierung eines hier nicht dargestellten stiftförmigen Anschlusselements vorgesehen, an dem die Federbuchse 5 mit mehreren Federelementen 8 anliegt. Um mit den Federelementen 8 auf das hier nicht dargestellte Anschlusselement auch bei tiefen Temperaturen eine ausreichende elastische Haltekraft auszuüben und es zuverlässig elektrisch zu kontaktieren, besteht die Federbuchse 5 aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Die Federbuchse 5 ist, anders als grundsätzlich gleich geformte Federbuchsen von Buchsenkontakten für IC-Pins, nicht beschichtet, insbesondere nicht unterhalb einer Goldschicht mit einer Diffusionsbarriere aus ferromagnetischem Nickel versehen. Die Federbuchse 5 ist in eine zylindrische Ausnehmung 9 eingepresst, die Teil des Durchgangslochs 4 ist, und anschließend durch Einführen von Dornen definierten Durchmessers bezüglich der Haltekraft ihrer Federelemente 8 auf ein Anschlusselement bestimmten Durchmessers kalibriert worden. Der Kontaktkörper 3 ist ein Drehkörper aus OFHC-Kupfer, der Isolierkörper 2 ein Drehkörper aus einer Glaskeramik, wie bspw. dem Produkt von Corning (www.corning.com) mit dem Handelsnamen Macor. The in the 1 to 3 illustrated connection device 1 consists of an outer insulating body 2 , one into a through hole through the insulator 2 glued contact body 3 and one in a through hole 4 in the contact body 3 pressed-in spring bush 5 , The arrangement of these components is coaxial with a major axis 6 , To this main axis 6 are the insulator 2 and the contact body 3 moreover, rotationally symmetrical and the spring bushing 5 points to a slot 7 a multiple rotational symmetry to the main axis 6 on. The spring bush 5 is provided for receiving and electrical contacting of a pin-shaped connection element, not shown here, on which the spring bushing 5 with several spring elements 8th is applied. To work with the spring elements 8th to exert on the connecting element, not shown here, even at low temperatures sufficient elastic holding force and reliably contact it electrically, there is the spring bushing 5 from a copper-beryllium alloy. The spring bush 5 is, unlike basically identically shaped spring sockets of socket contacts for IC pins, not coated, in particular not provided below a gold layer with a diffusion barrier of ferromagnetic nickel. The spring bush 5 is in a cylindrical recess 9 pressed in, the part of the through hole 4 is, and then by introducing thorns of defined diameter with respect to the holding force of their spring elements 8th calibrated to a connecting element of specific diameter. The contact body 3 is a rotary body made of OFHC copper, the insulating body 2 a glass-ceramic rotary body such as the product of Corning (www.corning.com) under the trade name Macor.

Die Anschlussvorrichtung 1 gemäß 4 ist in das freie Ende eines Rohrs 10 eingeklebt. Das Rohr 10 ist Teil einer Positioniervorrichtung für die Anschlussvorrichtung 1. Konkret besteht das Rohr 10 aus einer Piezokeramik, die auf ein Verschieben der Anschlussvorrichtung in Richtung der Hauptachse 6 ansteuerbar ist. Die Verklebung ist zwischen dem Rohr 10 und dem Isolierkörper 2 ausgebildet. An ihrem dem Rohr 10 abgekehrten Ende ist ein Sensorkopf 11 mit einem Sensor 16 an die Anschlussvorrichtung 1 angeschlossen. Dazu ist ein stiftförmiges Anschlusselement 13 des Sensorkopfs 11 in die Federbuchse 5 eingesteckt. Dieses Anschlusselement 13 wird von der Federbuchse 5 zentriert und insbesondere definiert in dem Durchgangsloch 4 gehalten. Dabei üben die einzelnen Federelemente 8 der Federbuchse 5 radiale Haltekräfte auf das Anschlusselement 13 aus. Das Anschlusselement 13 wird von einem Röhrchen 15 aus einer Platin-Iridium-Legierung ausgebildet, die in ihrem Inneren den Sensor 16 haltend aufnimmt. Der Sensor 16 ist aus einem dünnen Draht ausgebildet und weist an seinem freien Ende eine spitz zulaufende Sensorspitze 12 auf. Das Röhrchen 15 ist in einen Formkörper 17 eingepresst, der eine Ringnut 18 aufweist, über die er in eine hier nicht dargestellte Halterung für den Sensorkopf 11 einhängbar ist. Aus dieser Halterung ist der Sensorkopf 11 entnehmbar und auch in diese zurück überführbar, wobei dies durch Verfahren der Anschlussvorrichtung 1 auch innerhalb einer auf Ultrahochvakuum evakuierten und auf Tieftemperatur abgekühlten Messkammer eines Rastertunnelmikroskops möglich ist. Der Sensor 16 besteht aus Wolfram und ragt hier auch mit seinem der Sensorspitze 12 gegenüberliegenden Ende über das Röhrchen 15 hinaus. Der Überstand des Sensors 16 über das Röhrchen 15 kann aber auch kleiner sein oder ganz entfallen. Gehalten wird der den Sensor 16 ausbildende Draht in dem Röhrchen 15 durch Kraftschluss. Alle in 4 dargestellten Bestandteile sind aus Materialien ausgebildet, die ein äußeres Magnetfeld nicht deformieren und auf die auch ein starkes äußeres Magnetfeld keine Kräfte hervorruft. The connection device 1 according to 4 is in the free end of a pipe 10 glued. The pipe 10 is part of a positioning device for the connection device 1 , Specifically, the tube exists 10 from a piezoceramic, based on a displacement of the connecting device in the direction of the main axis 6 is controllable. The bonding is between the pipe 10 and the insulator 2 educated. At her the pipe 10 Averted end is a sensor head 11 with a sensor 16 to the connection device 1 connected. This is a pin-shaped connection element 13 of the sensor head 11 in the spring socket 5 plugged in. This connection element 13 is from the spring bushing 5 centered and in particular defined in the through hole 4 held. The individual spring elements practice this 8th the spring bush 5 radial holding forces on the connection element 13 out. The connection element 13 is from a tube 15 made of a platinum-iridium alloy, which inside the sensor 16 holding up. The sensor 16 is formed of a thin wire and has at its free end a tapered sensor tip 12 on. The tube 15 is in a mold 17 pressed in, an annular groove 18 has, over which he in a holder, not shown here for the sensor head 11 can be hung. From this holder is the sensor head 11 removable and also convertible back into this, this being by moving the connection device 1 is also possible within an ultra-high vacuum evacuated and cooled to cryogenic measuring chamber of a scanning tunneling microscope. The sensor 16 is made of tungsten and protrudes here with his the sensor tip 12 opposite end over the tube 15 out. The supernatant of the sensor 16 over the tube 15 but can also be smaller or completely eliminated. Is held the the sensor 16 forming wire in the tube 15 by traction. Alone 4 Components shown are formed of materials that do not deform an external magnetic field and on which also causes a strong external magnetic field no forces.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Anschlussvorrichtung connection device
22: Isolierkörper insulator
33: Kontaktkörper Contact body
44: Durchgangsloch Through Hole
55: Federbuchse spring bushing
66: Hauptachse main axis
77: Schlitz slot
88th: Federelement spring element
99: Ausnehmung recess
1010: Sensor sensor
1111: Sensorkopf sensor head
1212: Sensorspitze sensor tip
1313: Anschlusselement connecting element
1515: Röhrchen tube
1616: Draht wire
1717: Formkörper moldings
1818: Ringnut ring groove

Claims

Connection device ( 1 ) for a sensor ( 16 ) comprehensive interchangeable sensor head ( 11 ) of a scanning tunneling microscope, wherein the connecting device ( 1 ) a recess ( 9 ) for receiving a connection region of the sensor head ( 11 ), characterized in that in the recess ( 9 ) at least one spring element ( 8th ) is mounted, the one in the recess ( 9 ) introduced pin-shaped connection element ( 13 ) of the sensor head ( 11 ) acted upon by a radial holding force.

Connection device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the spring element ( 8th ) is formed of a Cu-Be alloy.

Connection device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one spring element ( 8th ) Part of a spring bushing ( 5 ) with several spring elements ( 8th ).

Connection device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the spring bush ( 5 ) is a rolled sheet metal blank with inflected free ends.

Connection device ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the spring bushing ( 5 ) in the recess ( 9 ) is pressed.

Connection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 9 ) has a free diameter equal to 1.2 mm, in particular smaller than 1.0 mm.

Connection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 9 ) Part of a through hole ( 4 ), in particular a through-hole, through a contact body ( 3 ) for the electrical contacting of the sensor ( 16 ).

Connection device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the contact body ( 3 ) is formed of an oxygen-free copper alloy, in particular of OFHC copper.

Connection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact body ( 3 ) by an insulating body ( 2 ), in particular an insulating body ( 2 ) of a glass ceramic, extends therethrough.

Method for producing a connecting device ( 1 ) with the features of claims 1 to 7, characterized in that a spring bush ( 5 ) of a Cu-Be alloy for an IC pin before being coated with other metals in a through hole ( 4 ) by a contact body ( 3 ) and then expanded by introducing oversized thorns so that an inserted pin-shaped connecting element ( 13 ) With a predetermined diameter a predetermined holding force acts.

Sensor head ( 11 ) with a sensor ( 16 ) and a connection area for receiving in a recess ( 9 ) a connection device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one in the recess ( 9 ) of the connection device ( 1 ) einführbares and there by a spring element ( 8th ) with a radial holding force acted upon pin-shaped connection element ( 13 ) of the sensor head ( 11 ) has a sleeve which a the sensor ( 12 ) holding forming wire.

Sensor head ( 11 ) according to claim 11, characterized in that the sleeve consists of a tube ( 15 ) is formed of a Pt-Ir alloy.

Sensor head ( 11 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the sleeve has an outer diameter in the range of 0.50 mm to 0.60 mm, in particular in the range of 0.550 mm to 0.570 mm.

Sensor head ( 11 ) according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the sleeve by a shaped body ( 17 ), which is shaped for hanging in a holder.

Sensor head ( 11 ) according to claim 14, characterized in that the shaped body ( 17 ) of a non-magnetic Mo alloy, in particular of molybdenum, and the wire ( 16 ) is formed of tungsten.

Measuring device, in particular scanning tunneling microscope, with a connecting device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9 and with at least one additional holder for a sensor head ( 11 ) according to any one of claims 11 to 15.

Measuring device according to Claim 16, characterized by a measuring chamber which can be evacuated to an ultra-high vacuum and cooled to a low temperature of less than 5 K; Electromagnets in order to produce in the measuring chamber in the region of a sample a magnetic field with a field strength of at least 5 Tesla, in particular of at least 7 Tesla; and an actuator and / or manipulator arrangement for communicating with the connection device ( 1 ) a sensor head ( 11 ) from the holder.

Measuring device according to claim 16 or 17, characterized by a sputtering source for sputtering off a sensor tip ( 12 ) of the sensor ( 16 ) of the sensor head ( 11 ) in the measuring chamber.

Measuring device according to claim 18, characterized by a heating source for heating the sensor tip ( 12 ) in the measuring chamber.

Measuring device according to one of claims 16 to 19, characterized in that the sensor ( 16 ) of the connection device ( 1 ) connected sensor head ( 11 ) laterally or downwardly, in particular vertically downwards, points.