DE19833904A1 - Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches - Google Patents
Verstelleinrichtung für die Positionierung eines ProbentischesInfo
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Abstract
In Kryostaten oder Kryomagneten ist oft ein Verkippen der bereits eingebrachten Probe erforderlich, um beispielsweise eine Neutronenbestrahlung exakt in einer Ebene zu gewährleisten. Eine Demontage der bereits auf Stickstofftemperatur abgekühlten Probe ist zu aufwendig, so dass eine ferngelenkte Kippung erfolgen muss. Bekannte Goniometerköpfe sind aber empfindlich gegenüber dem herrschenden extrem starken Magnetfeld. Gegenüber Magnetismus unempfindlich sind dagegen bekannte thermoelektrische Verstelleinrichtungen mit Hubelementen, die aber nur für vorgegebene Stellwege und mit geringer Ansprechträgheit eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung weist Positioniereinheiten (1) mit thermoelektrischen Hubelementen (2) auf, die mit einem seinen Aggregatzustand temperaturabhängig (T) ändernden Arbeitsmedium (6) gefüllt ist, in das eine regelbare elektrische Heizeinrichtung (8) hineinreicht. Eine reversible Längenänderung (DELTAL) wird durch Wärmezu- oder -abfuhr (Q) und einer entsprechenden Verdampfung bzw. Kondensation des Arbeitsmediums (6) erreicht. Da auch bei Tiefsttemperaturen die erforderlichen Stellwege und Kippbereiche zu nm-genau erreichen sind, kann die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung deshalb bevorzugt in Aufbauten mit Kryostaten oder Kryomagneten eingesetzt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung für die Positionierung
eines Probentisches mit mehreren kombinierten Positioniereinheiten, die
spannungsabhängig in ihrer Länge nm-genau einstellbar sind, und einer
zugeordneten Regeleinrichtung für die Positionierung. Derartige Verstellein
richtungen werden für Probentische in der Mikro- und Nanotechnologie
eingesetzt. Insbesondere für hochempfindliche Untersuchungsverfahren kann
eine Raumpositionierung der Probe mit Präzisionsbewegungen im Nanometer
bereich erforderlich sein.
In großen Versuchsaufbauten, beispielsweise für die Neutronenbestrahlung
einkristalliner Proben, mit Massen im Bereich von 500 kg und mehr, die mit
tiefen Temperaturen bis in den Bereich 4,2 K und/oder sehr großen
Magnetfeldern mit Feldstärken im Bereich von 14 T (Kryostat, Kryomagnet)
arbeiten, ist oft noch ein Verkippen der bereits eingebrachten einkristallinen
Probe erforderlich, um eine Bestrahlung mit Neutronen in exakt einer Ebene zu
ermöglichen. Ein Öffnen der Anlage wäre viel zu aufwendig, so dass die
Probenlage im fertigen Versuchsaufbau ferngelenkt korrigiert werden muss.
Ein Verkippen des Kryomagneten selbst kann dabei nur in äußerst
beschränktem Maße erfolgen. Die Verwendung von eingebauten, im Aufbau
relativ aufwendigen Goniometerköpfen als elektrisch angetriebene mecha
nische Wiegen zum Verkippen der Probe um zwei Achsen ist jedoch äußerst
problematisch, da deren Antriebsmotoren auf das starke Magnetfeld reagieren
oder deren Gestänge magnetisierbar sind. Magnetische oder magnetisierbare
Einrichtungen können deshalb in derartig starken Magnetfeldern nur unter
Inkaufnahme wesentlicher Nachteile eingesetzt werden. Außerdem besteht
eine starke Empfindlichkeit gegenüber großen Temperaturschwankungen und
Strahlungseinflüssen. Piezoelektrische Verstelleinrichtungen sind zwar
unempfindlich gegen magnetische und strahlungsbedingte Einflüsse, ihr
spannungsabhängiges Dehnungsverhalten ist jedoch auch stark temperatur
abhängig. Ein weiteres Problem in solchen Versuchsaufbauten stellt das
Platzproblem dar.
Thermoelektrische Hubelemente sind in den unterschiedlichsten
Ausführungsformen und Anwendungen bekannt. Beispielsweise wird in der
DE-OS 30 28 532 A1 ein als Hubelement ausgeführter Stellantrieb
beschrieben, bei dem ein geringes Verdampfungsvolumen für das Arbeits
medium und ein Faltenbalg als hydraulische Übersetzung eingesetzt werden,
um eine schnelle Stellwegverstellung, d. h. eine geringe Ansprechträgheit zu
bewirken. Als Weiterbildung davon ist aus der DE-OS 33 40 548 A1 ein
elektrothermischer Stellantrieb bekannt, bei dem zur Vermeidung von
plötzlicher Kondensation und damit zur Erzeugung von stetigen Rückstell
kräften ein von außen druckbeaufschlagter Faltenbalg eingesetzt wird. Ein
derartiges Hubelement weist ebenfalls eine geringe Ansprechträgheit auf und
ist außerdem noch frei von Hystereseverhalten durch Reibungskräfte. Ein
anderes thermisches Hubelement wird in der DE-OS 36 15 631 A1 offenbart,
bei dem die Ausgestaltung und Anordnung der Heizeinrichtung ebenfalls zur
Erreichung eines schnelles Ansprechverhaltens variiert werden.
Das zuletzt beschriebene thermische Hubelement nimmt Bezug auf ein aus
der DE-OS 35 32 376 A1, von der die Erfindung als Stand der Technik
ausgeht, bekanntes thermisches Hubelement mit hoher
Ansprechgeschwindigkeit, das als Arbeitsmedium über eine zur
Schaumbildung fähige Flüssigkeit verfügt, damit bei der elektrischen
Erwärmung große Gasblasen, die zu einem unkontrolliertem Verhalten des
Hubelements führen können, vermieden werden und relativ wenig
Wärmeenergie benötigt wird.
Allen genannten Hubelementen ist gemeinsam, dass sie über eine möglichst
geringe Ansprechträgheit verfügen sollen. Sie eignen sich daher besonders für
bekannte Anwendungen in Stellklappen, Fenstern oder auch für Schlösser von
Sicherheitsgurten. Sie werden allgemein als Betätigungselemente eingesetzt,
die möglichst schnell einen Öffnungs- oder auch Schließvorgang ausführen
sollen. Über die Genauigkeit der ausführbaren Hubbewegungen in solchen
Positioniereinheiten, bei denen es weniger auf die Ansprechgeschwindigkeit
als vielmehr auf die Ansprechgenauigkeit ankommt, wird keine Aussage
gemacht oder ein Hinweis gegeben. Weiterhin ist den genannten
Druckschriften zu entnehmen, dass die beschriebenen Hubelemente in der
Regel bei normalen Umgebungstemperaturen eingesetzt werden.
In Bezug auf die bekannten Verstelleinrichtungen mit Goniometerköpfen ist es
deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstelleinrichtung für die
nm-genaue Positionierung eines Probentisches mit mehreren kombinierten
Positioniereinheiten der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, das
sie weitgehend unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere
magnetischen Einflüssen ist. Dabei soll ihr Aufbau sowohl einfach und
unempfindlich als auch besonders klein und kompakt sein, er soll keine
magnetischen Teile aufweisen und gut justierbar sein - auch für kleinste
Stellwege im pm-Bereich.
Als Lösung für diese Aufgabe ist bei der Erfindung vorgesehen, dass jede
Positioniereinheit ein thermoelektrisches Hubelement aufweist, das mit einem
seinen Aggregatzustand temperaturabhängig ändernden Arbeitsmedium gefüllt
ist, in das eine regelbare elektrische Heizeinrichtung hineinreicht.
Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung ist eine thermoelektrische Verstell
einrichtung. Das verwendete Hubelement ist äußerst robust und einfach in
seinem Aufbau. Die Verstelleinheit ist neutronenresistent und unempfindlich
gegenüber großen Temperaturschwankungen und magnetischen Einflüssen.
Die Auslenkungen des Hubelements werden reversibel durch die thermische
Beeinflussung des Arbeitsmediums erreicht, das stets den Zustand des
Phasengleichgewichts zwischen flüssiger (selten : fester) und gasförmiger
Phase anstrebt. Bei Wärmezufuhr verschiebt sich das Gleichgewicht in
Richtung der gasförmigen Phase mit einer damit verbundenen
Volumenzunahme im System. Bei Wärmeentzug verringert sich das
Gasvolumen und das Hubelement fährt entsprechend wieder ein. Die
Ansteuerung erfolgt in einfacher Weise über die regelbare elektrische
Heizeinrichtung, die beispielsweise als gewendelter Widerstandsdraht oder als
Heizplatte ausgeführt sein kann. Auch bei tiefen Temperaturen können mit der
erfindungsgemäßen Verstelleinheit Kippungen im Bereich < 5° und Stellwege
zwischen 1 µm und 10 µm direkt in einem Kryostaten realisiert werden. Da die
Hubelemente sehr klein ausgeführt werden können, ist auch das Volumen für
das Arbeitsmedium und damit die erforderliche Heizleistung sehr gering. Die
zusätzliche Belastung der Kühlleistung in einem Kryostaten ist damit ebenfalls
gering. Die Temperaturstabilität ist sicher gewährleistet. Die gleichzeitige
Erreichung der genannten Eigenschaften ist dabei noch ein zusätzlicher
Vorteil.
Eine Platzersparnis in Zusammenhang mit einem robusten Aufbau erhält man,
wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das thermo
elektrische Hubelement als Druckkolben mit einem druckdicht daran
anschließenden Wellschlauch ausgebildet ist. Die Anordnung kann dabei so
erfolgen, dass der Druckkolben senkrecht positioniert und von dem
Wellschlauch an seinem unteren Ende abgeschlossen ist. Die Heizeinrichtung
kann im Bereich der ortsfesten Bodenplatte des Druckkolbens in das Innere
durchgeführt sein. Am vom Druckkolben abgewandten Ende des Well
schlauches kann eine Abschlussplatte vorgesehen sein, die mit der Oberseite
des Probentischs verbunden ist. Dieser kann gegenüber einem festen
Drehgelenk durch eine derartige Anordnung bereits in einer Diagonalen
verkippt werden.
Eine weitere Platzverringerung für jede Positioniereinheit ergibt sich, wenn
nach einer nächsten erfindungsgemäßen Ausgestaltung das thermoelektrische
Hubelement als Metallfaltenbalg ausgebildet ist. Derartige Faltenbälge sind in
bereits sehr kleinen Dimensionierungen auf dem Markt verfügbar und
besonders unempfindlich und preiswert. Sie sind auch für höhere Innendrücke
ausgezeichnet geeignet und altern kaum, so dass die Genauigkeit der
Auslenkungen auch auf der mechanischen Seite gesichert ist. Die
Metallausführung macht sie unempfindlich gegen tiefen Temperaturen. Eine
Teileverbindung zwischen einem ortsfesten und einem beweglichen Teil
entfällt, die Auslenkungen werden gleichmäßig über die gesamte Länge des
Faltenbalgs erreicht. Eine Anordnung an einem Probentisch kann wie bei der
oben beschriebenen Ausführungsform erfolgen. Dabei können beispielsweise
drei Druckkolben einer Kreisfläche von 20 mm Durchmesser angeordnet
werden.
Der Einsatz von metallischen Faltenbälgen empfiehlt sich besonders, wenn in
der Arbeitsumgebung tiefe Temperaturen herrschen. Dabei ist es nach einer
weiteren Erfindungsausgestaltung selbstverständlich, wenn das Arbeitsme
dium bei tiefen Temperaturen verflüssigbar ist. Der Phasenübergangspunkt
muss im Temperaturarbeitsbereich des Probentisches liegen. Für besonders
tiefe Temperaturen eignet sich besonders flüssiger Stickstoff, aber auch
Sauerstoff und Wasserstoff sowie die Edelgase Argon und Neon sind auch
einsatzbezogen geeignete Arbeitsmittel. Andere Gase, wie beispielsweise
Helium, eignen sich dagegen nicht so sehr, da sie unterhalb von 4,2 K
supraleitend werden und eine Eigendynamik entwickeln.
Besonders einfach kann der Regelkreis für die Verstelleinrichtung über die
Heizungseinrichtung aufgebaut werden, wenn nach weiteren Fortbildungen der
Erfindung die Regeleinrichtung zur Messung der Längenänderung des
thermoelektrischen Hubelements eine variable Kapazität aufweist, insbeson
dere in der Form, dass mit dem beweglichen Abschnitt der Positioniereinheit
eine parallel dazu abgewinkelte Blechlasche verbunden ist, die zusammen mit
einer mit dem ortsfesten Abschnitt der Positioniereinheit verbundenen
zusätzlichen Blechlasche einen in seiner Überdeckung veränderlichen
Kondensator bildet. Durch die Verschiebung zwischen dem ortsfesten und
dem beweglichen Abschnitt wird die eine Platte des Kondensators relativ zur
anderen entsprechend verschoben. Die Änderung der Kapazität ist das Maß
für die Längenänderung der Positioniereinheit. Andere Ausbildungen des
Kondensators, beispielsweise als Doppelplatte mit dazwischenliegender
zweiter Platte oder als Rohr mit hineinreichendem Stift sind ebenfalls möglich.
Die Kombinationsmöglichkeiten der Positioniereinheiten mit den
Hubelementen sind vielfältig und abhängig von dem Einsatz der Verstellein
richtung. Kipp-, Dreh- und x-,y-Tische können nm-genau verstellt werden. Von
Vorteil ist es insbesondere nach einer Fortführung der Erfindung, wenn drei
identische, einzeln ansteuerbare Positioniereinheiten, die auf den Eckpunkten
eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, an einem als Kipptisch
ausgeführten Probentisch angeordnet sind. Der Kipptisch kann durch
unterschiedliche und unabhängige Auslenkungen aller drei Positionier
einheiten beliebig in seiner Oberflächenlage zur Normalen eingestellt werden.
Es ist nach einer anderen Ausgestaltung aber auch möglich, dass vier
identische Positioniereinheiten im Quadrat unter einem als Kipptisch
ausgeführten Probentisch angeordnet sind und jeweils die beiden diagonal
gegenüberliegenden Positioniereinheiten antiparallel bewegbar sind. Jeweils
die beiden diagonal gegenüberliegenden Positioniereinheiten können
thermoelektrisch antiparallel bewegt werden, während die jeweils anderen
beiden anderen beiden Positioniereinheiten als Gelenke dienen. Der Kipptisch
kann dadurch definiert um zwei verschiedene Diagonalen aus der x,y-Ebene
gekippt werden.
Damit wird mit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ein Kipptisch
realisiert wie er aus dem Stand der Technik mit einer Ausrüstung mit
Goniometern bekannt ist. Nunmehr kann der Kipptisch jedoch auch bei
besonders starken Magnetfeldern und unter Strahlungseinfluss eingesetzt
werden, ohne dass die Kippgenauigkeit unerwünscht eingeschränkt wird.
Deshalb ist es besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße
thermoelektrische Verstelleinrichtung in ihrer Grundform oder mit einer oder
mehreren Ausgestaltungen in einem Kryomagneten oder Kryostaten hoher
Masse eingesetzt wird für einen Kipptisch zur winkelrichtigen Positionierung
einer einkristallinen Probe für eine anschließende Untersuchung unter
Neutronenbestrahlung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigt im
einzelnen:
Fig. 1 ein thermoelektrisches Hubelement einer erfindungsgemäßen
Verstelleinrichtung mit einem Druckkolben und einem
Wellschlauch,
Fig. 2 ein thermoelektrisches Hubelement einer erfindungsgemäßen
Verstelleinrichtung mit einem Metallfaltenbalg und
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung mit einer
Anordnung von drei Positioniereinheiten an einem Kipptisch in
einem Kryomagneten.
Die Fig. 1 zeigt eine Positioniereinheit 1 mit einem thermoelektrischen
Hubelement 2 schematisch im Querschnitt. Das Hubelement 2 ist ca. 10 mm
hoch und weist als ortsfesten Abschnitt einen Druckkolben 3 und als
beweglichen Abschnitt einen Wellschlauch 4 auf. Beide sind druckdicht
miteinander verbunden. Das Hubelement 2 ist in einem Innenraum 5 mit einem
Arbeitsmedium 6 gefüllt, das abhängig von der Prozesstemperatur T seinen
Aggregatzustand ändert, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff N2 bei -180°C.
Der Innendruck P im Hubelement 2 liegt im Bereich von 1 bar. Der
Druckkolben 3 ist senkrecht positioniert. Durch eine Bodenplatte 7 ist eine
regelbare elektrische Heizeinrichtung 8 in den mit dem Arbeitsmedium 6
gefüllten Innenraum 5 geführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es
sich um einen einfachen gewendelten Widerstandsdraht, an den eine
veränderbare Gleichspannung ΔU angelegt ist.
Der den beweglichen Abschnitt bildende Wellschlauch 4 im unteren Teil des
Hubelements 2 weist einen Ansatz 9 auf, über den er mit einem hier nicht
weiter dargestellten Probentisch verbunden werden kann. Durch geregelte
Zufuhr einer Wärmemenge Q verschiebt sich das Phasengleichgewicht im
Innenraum 5 in Richtung der Gasphase. Die Volumenvergrößerung bewirkt
eine nm-genaue Längenänderung ΔL des Hubelements 2 im Bereich von
einigen nm bis einigen µm oder sogar mm. Dieser Vorgang ist kontrollierbar
reversibel. Die Umkehrung erfolgt durch entsprechend geregelte
Wärmeabfuhr, beispielsweise über in der Fig. 1 nicht weiter dargestellte
Kühlbleche.
Zur kapazitiven Messung der Längenänderung ΔL ist mit dem beweglichen
Wellschlauch 4 der Positioniereinheit 1 eine parallel dazu abgewinkelte Blech
lasche 10 verbunden, die zusammen mit einer mit dem ortsfesten Druckkolben
3 der Positioniereinheit 1 verbundenen zusätzlichen Blechlasche 11 einen in
seiner Überdeckung veränderlichen Kondensator 12 bildet.
In der Fig. 2 ist eine Positioniereinheit 20 im Querschnitt dargestellt, deren
thermoelektrisches Hubelement 21 als Metallfaltenbalg 22 ausgebildet ist.
Dieser hat eine Höhe von ca. 40 mm, einen Durchmesser von ca. 20 mm und
ist in seinem Innenraum 23 mit einem Arbeitsmedium 24 gefüllt. In einem
Zwischenteil 25 sind zwei eingelötete Durchführungen 26, 27 angeordnet,
durch die jeweils elektrische Leitungen 28, 29 zu einer Heizplatte 30 geführt
sind. Druckdicht abgeschlossen wird der Metallfaltenbalg 22 an seiner
Unterseite durch einen Deckel 31. Eine reversible Längenänderung ΔL wird
durch eine nm-genaue Längsdehnung oder -zusammenziehung des Metall
faltenbalgs 22 aufgrund einer Wärmezu- oder -abfuhr Q über die Heizplatte 30
bzw. gegebenenfalls vorhandene Kühleinrichtungen und einer entsprechenden
Verdampfung bzw. Kondensation des Arbeitsmediums 24 erreicht. Die Größe
der Längenänderung ΔL kann auch bei dem Metallfaltenbalg 22 über eine in
der Fig. 2 nicht weiter dargestellte variable Kapazität C gemessen werden.
In der Fig. 3 ist eine Verstelleinrichtung 40 für die Positionierung eines
Kipptisches 41 in einem Kryomagneten 42 hoher Masse M (<500 kg) zur
winkelrichtigen Positionierung einer einkristallinen Probe 43 für eine
anschließende Untersuchung unter Neutronenbestrahlung dargestellt. Gezeigt
ist eine Anordnung von drei identischen, unter einem Winkel von 120°
zueinander angeordneten thermoelektrischen Positioniereinheiten 44, 45, 46,
die senkrecht positioniert und über ihre ortsfesten Abschnitte 47 festgelegt
sind. Der Kipptisch 41 kann durch unterschiedlich geregelte Längenänderun
gen ΔL jeder Positioniereinheit 44, 45, 46 in nahezu jeder Raumstellung fixiert
werden. Er kann in einem Winkelbereich <5° trotz der herrschenden
Tieftemperaturen (Abkühlung beispielsweise auf die Temperatur flüssigen
Stickstoffs) im geschlossenen Versuchsaufbau hochgenau im nm-Bereich
positioniert werden. Die extremen Umgebungsbedingungen beeinträchtigen
die thermoelektrische Verstelleinrichtung 40 nicht.
1
Positioniereinheit
2
Hubelement
3
Druckkolben
4
Wellschlauch
5
Innenraum
6
Arbeitsmedium
7
Bodenplatte
8
elektrische Heizeinrichtung
9
Ansatz
10
Blechlasche
11
zusätzliche Blechlasche
12
Kondensator
20
Positioniereinheit
21
Hubelement
22
Metallfaltenbalg
23
Innenraum
24
Arbeitsmedium
25
Zwischenteil
26
,
27
Durchführung
28
,
29
elektrische Leitung
30
Heizplatte
31
Deckel
40
Verstelleinrichtung
41
Kipptisch
42
Kryomagnet
43
einkristalline Probe
44
,
45
,
46
Positioniereinheit
47
ortsfester Abschnitt
Claims (9)
1. Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches mit mehreren
kombinierten Positioniereinheiten, die spannungsabhängig in ihrer Länge
nm-genau einstellbar sind, und einer zugeordneten Regeleinrichtung für die
Positionierung,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Positioniereinheit (1; 20; 44, 45, 46) ein thermoelektrisches Hubelement
(2; 21) aufweist, das mit einem seinen Aggregatzustand temperaturabhängig
(T) ändernden Arbeitsmedium (6; 24) gefüllt ist, in das eine regelbare
elektrische Heizeinrichtung (8; 30) hineinreicht.
2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das thermoelektrische Hubelement (2) als Druckkolben (3) mit einem
druckdicht daran anschließenden Wellschlauch (4) ausgebildet ist.
3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das thermoelektrische Hubelement (21) als Metallfaltenbalg (22) ausgebildet
ist.
4. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
Arbeitsmedium (6; 24) bei tiefen Temperaturen (T) verflüssigbar ist.
5. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche
1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regeleinrichtung zur Messung der Längenänderung (ΔL) des thermoelekt
rischen Hubelements (2; 21) eine variable Kapazität (C) aufweist.
6. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche
1 bis 4 und nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit dem beweglichen Abschnitt der Positioniereinheit (1; 20; 44, 45, 46) eine
parallel dazu abgewinkelte Blechlasche (10) verbunden ist, die zusammen mit
einer mit dem ortsfesten Abschnitt (47) der Positioniereinheit (1; 20; 44, 45, 46)
verbundenen zusätzlichen Blechlasche (11) einen in seiner Überdeckung
veränderlichen Kondensator (12) bildet.
7. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche
1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
drei identische, einzeln ansteuerbare Positioniereinheiten (44, 45, 46), die auf
den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, an einem als
Kipptisch (41) ausgeführten Probentisch angeordnet sind.
8. Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche
1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
vier identische Positioniereinheiten im Quadrat unter einem als Kipptisch
ausgeführten Probentisch angeordnet sind und jeweils die beiden diagonal
gegenüberliegenden Positioniereinheiten antiparallel bewegbar sind.
9. Kryomagnet (42) oder Kryostat hoher Masse (M) ausgestattet mit einer
thermoelektrischen Verstelleinrichtung (40) nach mindestens einem der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 8 für einen Kipptisch (41) zur winkelrichtigen
Positionierung einer einkristallinen Probe (43) für eine anschließende
Untersuchung unter Neutronenbestrahlung.
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---|---|
DE (1) | DE19833904C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7525744B2 (en) | 2006-08-31 | 2009-04-28 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Focusing drive |
DE102015220545A1 (de) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Robert Bosch Gmbh | Aktuatorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005052983A1 (de) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes |
DE102013114822B3 (de) * | 2013-12-23 | 2014-11-20 | Ernst-Abbe-Fachhochschule Jena | Zweiachsige Kippvorrichtung |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH638873A5 (de) * | 1979-08-09 | 1983-10-14 | Elektrowatt Ag | Thermodynamischer stellantrieb. |
CH659858A5 (de) * | 1982-12-20 | 1987-02-27 | Elektrowatt Ag | Elektrothermischer stellantrieb. |
DE3532376A1 (de) * | 1985-09-11 | 1987-03-12 | Mueller Christoph Dipl Ing Fh | Thermisches hubelement |
DE3615631A1 (de) * | 1986-05-09 | 1987-11-12 | Christoph Mueller | Thermisches hubelement |
DE3822504A1 (de) * | 1988-07-03 | 1990-01-04 | Kernforschungsanlage Juelich | Mikromanipulator |
-
1998
- 1998-07-22 DE DE1998133904 patent/DE19833904C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7525744B2 (en) | 2006-08-31 | 2009-04-28 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Focusing drive |
DE102015220545A1 (de) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | Robert Bosch Gmbh | Aktuatorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19833904C2 (de) | 2002-07-18 |
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