DE19833904A1 - Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches - Google Patents

Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches

Info

Publication number
DE19833904A1
DE19833904A1 DE1998133904 DE19833904A DE19833904A1 DE 19833904 A1 DE19833904 A1 DE 19833904A1 DE 1998133904 DE1998133904 DE 1998133904 DE 19833904 A DE19833904 A DE 19833904A DE 19833904 A1 DE19833904 A1 DE 19833904A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
positioning
thermoelectric
adjusting device
lifting element
low temperatures
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1998133904
Other languages
English (en)
Other versions
DE19833904C2 (de
Inventor
Stephan Welzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Original Assignee
Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hahn Meitner Institut Berlin GmbH filed Critical Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Priority to DE1998133904 priority Critical patent/DE19833904C2/de
Publication of DE19833904A1 publication Critical patent/DE19833904A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19833904C2 publication Critical patent/DE19833904C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G01N23/20025Sample holders or supports therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41354Magnetic, thermal, bimetal peltier effect displacement, positioning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202Movement
    • H01J2237/20271Temperature responsive devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

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.
Bezugszeichenliste
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.
DE1998133904 1998-07-22 1998-07-22 Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches Expired - Fee Related DE19833904C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998133904 DE19833904C2 (de) 1998-07-22 1998-07-22 Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998133904 DE19833904C2 (de) 1998-07-22 1998-07-22 Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19833904A1 true DE19833904A1 (de) 2000-02-10
DE19833904C2 DE19833904C2 (de) 2002-07-18

Family

ID=7875550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998133904 Expired - Fee Related DE19833904C2 (de) 1998-07-22 1998-07-22 Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19833904C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68906333T2 (de) Verfahren und Vorrichtungen zum Berechnen von axialen Lasten.
DE69729219T2 (de) Materialien mit hoher mechanischer spannung für magnetfeld-kontrolierten aktor
EP1752746B1 (de) Kalibriergewichtsanordnung für eine elektronische Waage
DE602004008534T2 (de) Mikropositioniervorrichtung sowie Verfahren zur Kompensation von Position/Orientierung eines Werkzeuges
DE102012109841B4 (de) Miniatur-Dilatometer für die Messungen der thermischen Ausdehnung und der Magnetostriktion zur Verwendung innerhalb eines Multifunktionseinsatzes eines PPMS-Gerätes
DE2615174A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum pruefen viskoelastischer festkoerper
EP3870930A1 (de) Dehnungsmessstruktur mit einem strukturierten träger
EP2767814B1 (de) Lastprüfstand für ein Stellsystem mit einer Abtriebswelle
DE4338005A1 (de) Extensometer und Lagerung für ein Extensometer
DE19833904C2 (de) Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches
DE102009009204B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Schweberegelung eines Schwebeteils
DE4134743A1 (de) System zur bestimmung mechanischer langzeiteigenschaften von werkstoffen
DE102015121047A1 (de) Ventilantrieb mit Stellungssensor
EP2639843B1 (de) Gerät zur Präzisionsverschiebung
DE3606685A1 (de) Vorrichtung zur handfuehrung eines industrieroboters
EP0418250B1 (de) Mikromanipulator zur bewegung von objekten
DE10250358B4 (de) Sensormodul zur Messung mechanischer Kräfte
DE102011111238B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vorgabe von Kraft-Weg-Kennlinien
DE19651480A1 (de) Verstelleinrichtung
DE2914037C2 (de) Einrichtung zum Unwirksammachen von durch Temperaturschwankungen verursachten Abweichungen der Ausgangsspannung eines Druckwandlers in Magnetbandgeräten
DE3106835A1 (de) Differenzdruck-messeinrichtung
EP0391018B1 (de) Sensor für Mess- und Analysengeräte
DE1162105B (de) Verfahren zum Bestimmen von thermischen Spannungen in aufgeheizten metallischen Koerpern mit ungleichmaessiger Temperaturverteilung und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE3829321C2 (de) Prüfeinrichtung für Granulate, insbesondere für Granulate aus Keramikpulvern
DE19833905A1 (de) Piezoelektrische Verstelleinrichtung für die Positonierung eines Probentisches

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
D2 Grant after examination
8320 Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee