DE19833905A1 - Piezoelektrische Verstelleinrichtung für die Positonierung eines Probentisches - Google Patents

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 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 piezoelektrische Verstelleinrichtungen mit Reibkraft-Piezoeinheiten, die aber nur relativ aufwendig zu justieren sind und auch nur bei Raumtemperaturen die erforderlichen Stellwege erbringen. Deshalb weist die erfindungsgemäße piezoelektrische Verstelleinrichtung einfache Piezoeinheiten (25) auf, die aus mehreren im Reihe geschalteten Piezoelementen (20, 21, 22, 23) bestehen. Da das jeweils erste Piezoelement (20) ortsfest ist und die weiteren (21, 22, 23) verschieblich in der Piezoeinheit (25) angeordnet sind, bewirken die spannungsabhängigen Längenänderungen (DELTAL) der weiteren Piezoelemente (21, 22, 23) eine entsprechend vielfache resultierende Längenänderung (DELTAL¶res¶), die gerade auch bei Tiefsttemperaturen die erforderlichen Stellwege und Kippbereiche ermöglicht. Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung deshalb in Aufbauten mit Kryostaten oder Kryomagneten eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches mit mehreren kombinierten Piezoeinheiten, 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 Nanometerbereich erforderlich sein.

Aus der DE-OS 36 10 540 A1 ist eine Verstelleinrichtung mit zumindest drei hohlzylinderartigen Bewegungselementen aus piezoelektrischem Material bekannt, die mit stirnseitigen Auflagern an einen Probentisch in Form eines Objektträgers für ein Mikroskop angreifen und diesen mit Mikrobewegungen sowohl translatorisch und rotatorisch bewegen als auch kippen können. Zur Erzeugung größerer Verstellwege wird die Trägheit des Probentisches ausgenutzt und die Mikrobewegungen durch Zurückziehen und erneutes Angreifen der Bewegungselemente mehrfach übertragen. Über großflächige Elektroden auf ihren Außenflächen werden die Piezozylinder gemeinsam oder getrennt mit unterschiedlichen elektrischen Spannungsverläufen zur Erreichung der gewünschten resultierenden Bewegung des Probentisches angesteuert. Da die Längendehnungen der Piezozylinder nicht nur spannungs- sondern auch stark temperaturabhängig sind, kann an zumindest einem Bewegungselement ein Thermofühler zur Messung der örtlichen Temperatur und anschließender Kompensation der Temperaturdrift vorgesehen sein.

Aus der DE-OS 38 22 504 A1 ist eine Fortbildung dieser Verstelleinrichtung bekannt, bei der Makrobewegungen zwar auch durch eine zeitliche Addition von Mikrobewegungen erzeugt werden, hier jedoch wird ein im Hohlzylinder angeordneter Auflagerbolzen durch Abwechslung von Bewegung durch Haftreibung bei einer langsamen Längenänderung des Piezozylinders und Verharrung durch Reibungsüberwindung bei einer schnellen Längenänderung des Piezozylinders erreicht. Weiterhin ist dieser Druckschrift zu entnehmen, dass Makrobewegungen auch dadurch erreichbar sind, dass der Probentisch als schiefe Stützebene ausgeführt ist, die durch entsprechende piezoelekt­ rische Längenveränderungen der lagernden Bewegungselemente verschoben werden kann. Insbesondere kann der Probentisch von einem Sockel mit schraubenförmig je einer hochglanzpolierten schiefen Stützebene pro Bewegungselement umgeben sein, den die Bewegungselemente durch piezoelektrische Längenänderung gleitend drehen und damit vertikal verschieben können.

In der europäischen Patentschrift EP-PS 0 611 485 B1 wird eine elektro­ mechanische Positioniereinrichtung beschrieben, mit der leichtere Gegen­ stände, wie beispielsweise Nadeln, sowohl fein als auch grob in einer Piezo-Röhre durch eine begrenzte Einstellung der Reibungshaftung zwischen beiden verschoben werden können. Dabei wird die Feineinstellung durch eine kontinuierliche piezoelektrische Längenänderung und die Grobeinstellung durch piezoelektrisch erzeugte "Schockwellen" über einen sägezahnartigen Steuerspannungsverlauf vorgenommen.

Eine Weiterentwicklung dieser Positioniereinrichtung mit einer einstellbaren Reibungshaftung auch für schwerere Objekte ist der DE-OS 44 40 758 A1 zu entnehmen, bei der die Masse- und die Biegeeinheit voneinander entkoppelt sind. Derartige Positioniereinrichtungen, von denen die Erfindung als Stand der Technik ausgeht, werden als "Nanomotoren" bezeichnet und vom Hersteller "Klocke und Kleindiek Nanotechnologie" im Internet auf den Homepageseiten http://www.ivamnrw.com in einem Update vom 09. Juni 1997 (Products Home Feedback) näher beschrieben. Produkte, die auf einem oder mehreren solcher Nanomotoren basieren, sind neben dem Nadelmanipulator auch Linear- und Kipptische. Der bekannte Kipptisch weist vier Nanomotoren auf, die an einer Basisplatte befestigt sind. Durch eine antiparallele Bewegung von zwei einander gegenüberliegenden Nanomotoren kann die Auflageplatte im Bereich von ± 2° gekippt werden, während die beiden anderen Nanomotoren als Gelenke arbeiten. Die Positionierungs­ regelung erfolgt über eine PC-Karte. Ein derartiger Kipptisch kann zur Kristallkippung bei Rutherford-Backscattering oder Röntgenstrahlungs-Optiken eingesetzt werden.

Solche piezoelektrischen Nanomotoren sind jedoch nur durch die Einstellung der Reibungskraft in Verbindung mit der gewählten Masse justierbar, was relativ schwierig und aufwendig und daher mit einem komplexen Aufbau verbunden ist. Sie können zwar im Ultrahochvakuum eingesetzt werden, nicht aber bei tiefen, insbesondere bei tiefsten Temperaturen. Nur bei Raumtem­ peratur sind Längenänderungen von Piezokristallen oder -keramiken im Bereich von einigen µm erreichbar. Bei tieferen Temperaturen reduzieren sich die erreichbaren Längenänderungen auf 10% (beispielsweise erreichen 200 mm lange Piezokristalle nur noch einen Hub von 50 µm bei T = 4 K), so dass dann mit den bekannten piezoelektrischen Verstelleinrichtungen die erforder­ lichen Stellwege nicht mehr erzeugbar sind. Für den Einsatz für große Längenänderungen bei Raumtemperatur sind außerdem Piezo-Stapel in Form von Reihenschaltung mehrerer Piezokristalle bekannt, um besonders große Stellwege mit einem großen Toleranzbereich erzeugen zu können.

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 Goniometer­ köpfen als mechanische 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. Die oben beschrieben piezoelektrischen Verstelleinrichtungen sind dagegen unempfindlich gegen magnetische Einflüsse. Ein weiteres Problem in solchen Versuchsaufbauten stellt das Platzproblem dar.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine piezoelektrische Verstelleinrichtung mit mehreren Piezoeinheiten der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass sie auch bei tiefen und tiefsten Temperaturen Verstellwege für Mikro- und Makrobewegungen und für daraus resultierende Kippbewegungen von Probentischen nm-genau erzeugen kann. 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 µm-Bereich.

Als Lösung für diese Aufgabe ist bei der Erfindung vorgesehen, dass jede Piezoeinheit aus mehreren Piezoelementen besteht, von denen ein erstes Piezoelement in der Piezoeinheit ortsfest befestigt ist und alle weiteren Piezoeinheiten längsverschieblich angeordnet sind und die bezüglich ihrer Längenausdehnung mit dem ersten Piezoelement beginnend in Reihe geschaltet sind.

Die erfindungsgemäße piezoelektrische Verstelleinheit weist einen teleskop­ artigen Aufbau der Piezoeinheiten auf. Jede Längenänderung eines Piezoelements wird zu der Längenänderung des vorangehenden Elements räumlich addiert. Durch diese räumliche Addition kann jeder gewünschte resultierende Längenzustand einfach justiert und reproduziert werden, was bei der bekannten zeitlichen Addition der Längenänderungen nur schwer erreichbar ist. Der Aufbau der einzelnen Piezoeinheiten ist dabei denkbar einfach. Sie weisen lediglich mehrere in Reihe geschaltete Piezoelemente auf. Reibkraft- und Masseelemente sind vermieden. Da nur das erste Piezoelement innerhalb der Piezoeinheit ortsfest angeordnet ist und die weiteren längsverschieblich dazu angeordnet sind, addieren sich die einzelnen Längen­ änderungen. Die resultierende Längenänderungen ergibt sich aus der Multiplikation der Anzahl der Piezoelemente mit der Längenänderung pro Element. Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung ist neutronenresistent und unempfindlich gegenüber großen Temperaturschwankungen und magne­ tischen Einflüssen. Die piezoelektrischen Bauteile bereiten keine Probleme. Auch bei tiefen Temperaturen können Kippungen im Bereich < 5° und Stellwege zwischen 1 µm und 10 µm direkt in einem Kryostaten realisiert werden. Die gleichzeitige Erreichung dieser Eigenschaften ist dabei noch ein zusätzlicher Vorteil.

Eine besondere Platzersparnis in Zusammenhang mit einem robusten Aufbau erhält man, wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung alle Piezoelemente einer Piezoeinheit nebeneinander angeordnet sind und jeweils die Kopffläche eines Piezoelements mit der Fußfläche des folgenden Piezo­ elements durch eine an beiden Enden abgewinkelte Blechlasche starr verbunden ist. Durch die Parallelanordnung kann die Länge jeder Piezoeinheit minimiert werden ohne die Reihenschaltung aufzuheben. Die dazu doppelt abgewinkelten Blechlaschen sind einfache Bauteile zum Beispiel aus Aluminium, die an die Piezoelemente beispielsweise durch Hartlöten anzubringen sind und den Strom gut leiten. Aufgrund ihrer mechanischen Festigkeit können sie gut die Längenänderungen von einem Piezoelement zum nächsten übertragen, indem sie es um den Betrag der Längenänderung anheben.

Eine weitere Platzverringerung für jede Piezoeinheit ergibt sich, wenn nach einer nächsten erfindungsgemäßen Ausgestaltung alle Piezoelemente einer Piezoeinheit um eine Mittenachse in einem Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse sorgt dabei für einen guten Schutz der Piezoelemente und verhindert deren Wegkippen nach außen. Das erste Piezoelement kann auf dem Boden des Gehäuses ortsfest befestigt sein. Ist die Basisplatte leitend, kann an sie ein Pol der Spannungsquelle zur Stromeinleitung auf das erste Piezoelement angelegt werden.

Für eine Platzoptimierung ist es besonders vorteilhaft, wenn entsprechend der folgenden Erfindungsausgestaltung alle Piezoelemente als Vierkantkristalle ausgebildet sind und jede Piezoeinheit vier identische Piezoelemente aufweist. Diese können besonders eng benachbart angeordnet werden ohne Platz zu verschenken. Jede besonders einfache Piezoeinheit weist dann einen quadratischen Querschnitt auf. Entsprechend ist auch das Gehäuse quadratisch. Eine Verstelleinrichtung mit beispielsweise drei Piezoeinheiten kann so auf einer Kreisfläche von 20 mm Durchmesser angeordnet werden.

Werden die Piezoelemente einer Piezoeinheit einzeln mit Spannung versorgt, können ihre Längenänderungen und damit die resultierende Längenänderung noch individuell reguliert werden. Eine derartige Ansteuerung kann aus technischen Gründen erforderlich sein. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn nach einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung die gesamte Regelspannung über die Reihenschaltung der Piezoelemente angelegt ist. Damit erfahren alle Elemente die gleiche Längenänderung, was eine besonders genaue Justage ermöglicht. Ein zeitliches Profil für die Regelspannung ist nicht erforderlich. Außerdem sind Einzelkontaktierungen der Elemente nicht erforderlich, der Strom wird über die abgewinkelten Blechlaschen geleitet. Der Begriff "Regelspannung" wurde gewählt, um deutlich zu machen, dass es sich hierbei um einen Regelprozess handelt, bei dem die eingestellten Längenänderungen gemessen und gegebenenfalls korrigiert werden.

Besonders einfach kann der Regelkreis aufgebaut werden, wenn nach weiteren Fortbildungen der Erfindung die Regeleinrichtung zur Messung der resultierenden Längenänderung eine variable Kapazität aufweist, insbeson­ dere in der Form, dass das letzte Piezoelement der Reihenschaltung an seiner Kopffläche eine parallel zum Piezoelement abgewinkelte weitere Blechlasche aufweist, die zusammen mit einer ortsfest zum ersten Piezoelement angeordneten zusätzlichen Blechlasche einen in seiner Überdeckung veränderlichen Kondensator bildet. Durch die Verschiebung zwischen dem ersten und dem letzten Piezoelement in der Reihenschaltung wird die eine Platte des Kondensators relativ zur ersten entsprechend verschoben. Die Änderung der Kapazität ist das Maß für die resultierende Längenänderung. Andere Ausbildungen des Kondensators, beispielsweise als Rohr mit hineinreichendem Stift sind ebenfalls möglich.

Nach einer nächsten Erfindungsausgestaltung können vier identische Piezo­ einheiten im Quadrat unter einem als Kipptisch ausgeführten Probentisch angeordnet und jeweils die beiden diagonal gegenüberliegenden Piezoein­ heiten antiparallel bewegbar sein. Damit wird mit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ein Kipptisch realisiert wie er aus dem Stand der Technik mit einer Ausrüstung mit Nanomotoren bekannt ist. Die Ausführung anderer Kipp- und Verschiebetischen ist natürlich auch möglich. Nunmehr kann der Kipptisch jedoch auch bei besonders tiefen Temperaturen eingesetzt werden, ohne dass der Kippbereich unerwünscht eingeschränkt wird. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße piezoelektrische Verstelleinrichtung in ihrer Grundform oder mit einer oder mehreren Ausgestal­ tungen in einem Kryostaten oder Kryomagneten 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 eine Piezoeinheit einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Verstelleinrichtung mit einer einfachen Reihenschaltung der einzelnen Piezoelemente,

Fig. 2 eine Piezoeinheit mit einer parallelen Reihenschaltung von vier identischen Piezoelementen im spannungsfreien Zustand,

Fig. 3 eine Piezoeinheit mit einer parallelen Reihenschaltung von vier identischen Piezoelementen im spannungsbelasteten Zustand und

Fig. 4 die Anordnung von vier Piezoeinheiten an einem Kipptisch in einem Kryostaten.

Die Fig. 1 zeigt eine Piezoeinheit 1 schematisch im Querschnitt. Teil eines nicht weiter dargestellten Gehäuses ist eine Platte 2, an der ein erstes Piezoelement 3 ortsfest und unverschieblich befestigt ist. Vier weitere Piezoelemente 4, 5, 6, 7 sind gegenüber dem ersten Piezoelement 3 längsverschieblich angeordnet und durch an beiden Enden abgewinkelte Blechlaschen 8, 9, 10, 11 beginnend bei dem ersten Piezoelement 3 in Reihe geschaltet. Dabei greift jede Blechlasche 8 . . . 11 an einer Kopffläche 12 eines Piezoelements 3 . . . 6 und an einer Fußfläche 13 des jeweils folgenden Piezoelements 4 . . . 7 an.

Die Piezoeinheit 1 ist in einem spannungsbelasteten Zustand dargestellt. Zwischen der Platte 2 und einer weiteren Blechlasche 14 ist eine positive Spannung ΔU von beispielsweise + 15 V über die Reihenschaltung der Piezo­ elemente 3 . . . 7 angelegt. Jedes Piezoelement 3 . . . 7 hat sich dadurch gegenüber dem spannungslosen Zustand um eine Längenänderung ΔL verlängert. Durch die Reihenschaltung aller Piezoelemente 3 . . . 7 und die mechanische Stabilität der sie verbindenden Blechlaschen 8 . . . 11 addieren sich alle Längenänderungen ΔL zu einer resultierenden Längenänderung ΔL_res, die um ein entsprechendes Vielfaches größer ist als die einzelnen Längenände­ rungen ΔL. Die Größe der resultierenden Längenänderung ΔL_res wird über eine variable Kapazität C gemessen. Dazu weist das letzte Piezoelement 7 der Reihenschaltung an seiner Kopffläche 12 die parallel zum Piezoelement 7 abgewinkelte weitere Blechlasche 14 auf, die zusammen mit einer ortsfest zum ersten Piezoelement 3 angeordneten zusätzlichen Blechlasche 15 einen in seiner Überdeckung veränderlichen Plattenkondensator 16 bildet. Durch die resultierende Längenänderung ΔL_res wird die weitere Blechlasche 14 gegenüber der zusätzlichen Blechlasche 15 verschoben.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte parallele Anordnung von vier identischen Piezo­ elementen 20, 21, 22, 23 um eine Mittenachse 24 in spannungslosem Zustand dargestellt. Eine gebildete quadratische Piezoeinheit 25 weist damit eine optimal kleine Grundfläche F auf. Beispielsweise können drei solcher Piezoeinheiten 25 mit quadratischem Querschnitt auf einer Kreisfläche von 20 mm Durchmesser positioniert werden. Die Piezoelemente 20 . . . 23 sind in einem quadratischen Gehäuse 26 angeordnet, das ein seitliches Verkippen der Piezoelemente 20 . . . 23 verhindert. Über die Bodenplatte 27 kann der Strom in das erste Piezoelement 20, das fest mit der Bodenplatte 27 verbunden ist, eingeleitet werden. Der Gegenpol und die variable Kapazität C sind in der Fig. 2 nicht weiter dargestellt. In spannungslosem Zustand ragen alle Piezoelemente 20 . . . 23 etwas über den oberen Gehäuserand hinaus. Eine Oberseite 28 des letzten Piezoelements 23 kann als Auflager für eine nicht weiter dargestellte Trägerplatte dienen. Alle Piezoelemente 20 . . . 23 sind mit doppelt abgewinkelten Blechlaschen 29 in Reihe geschaltet.

Die Fig. 3 zeigt den Aufbau aus Fig. 2 unter angelegter Spannung ΔU. Deutlich sind die einzelnen Längenänderungen ΔL der quadratischen Piezoelemente 20 . . . 23 zu erkennen, die sich zu der resultierenden Längenänderung ΔL_res örtlich addiert haben. Eine mit der Oberseite 28 des letzten Piezoelements 23 verbundene Trägerplatte kann dadurch um den resultierenden Betrag ΔL_res vertikal verschoben werden.

In Fig. 4 ist eine piezoelektrische Verstelleinrichtung 30 für die Positionie­ rung eines Kipptisches 31 in einem Kryomagneten 32 hoher Masse M (<500 kg) zur winkelrichtigen Positionierung einer einkristallinen Probe 33 für eine anschließende Untersuchung unter Neutronenbestrahlung in einem zur Verdeutlichung der Erfindung teilweise stark verzerrten Maßstab dargestellt. Der Kipptisch 31 weist an vier rotationssymmetrisch angeordneten Punkten vier identische Piezoeinheiten 34, 35, 36, 37 auf. Jeweils die beiden diagonal gegenüberliegenden Piezoeinheiten 34, 36 und 35, 37 können piezoelektrisch antiparallel bewegt werden, während die jeweils anderen beiden anderen beiden Piezoeinheiten 35, 37 und 34, 36 als Gelenke dienen. Der Kipptisch 31 kann dadurch um zwei verschiedene Diagonalen 38, 39 aus der x,y-Ebene gekippt 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 piezoelektrische Verstelleinrichtung 30 nicht.

Bezugszeichenliste

1

Piezoeinheit

2

Platte

3

erstes Piezoelement

4

,

5

,

6

,

7

weiteres Piezoelement

8

,

9

,

10

,

11

Blechlasche

12

Kopffläche

13

Fußfläche

14

weitere Blechlasche

15

zusätzliche Blechlasche

16

Plattenkondensator

20

,

21

,

22

,

23

identisches Piezoelement

24

Mittenachse

25

quadratische Piezoeinheit

26

quadratisches Gehäuse

27

Bodenplatte

28

Oberseite

29

Blechlasche

30

piezoelektrische Verstelleinrichtung

31

Kipptisch

32

Kryomagnet

33

einkristalline Probe

34

,

35

,

36

,

37

identische Piezoeinheit

38

,

39

Diagonale

Claims (9)

1. Piezoelektrische Verstelleinrichtung für die Positionierung eines Probentisches mit mehreren kombinierten Piezoeinheiten, die spannungs­ abhängig in ihrer Länge nm-genau einstellbar sind, und einer zugeordneten Regeleinrichtung für die Positionierung, dadurch gekennzeichnet, dass jede Piezoeinheit (1; 25; 34, 35, 36, 37) aus mehreren Piezoelementen (3, 4, 5, 6, 7; 20, 21, 22, 23) besteht, von denen ein erstes Piezoelement (3; 20) in der Piezoeinheit (1; 25) ortsfest befestigt ist und alle weiteren Piezoeinheiten (4, 5, 6, 7; 21, 22, 23, 24) längsverschieblich angeordnet sind und die bezüglich ihrer Längenausdehnung (ΔL) mit dem ersten Piezoelement (3; 20) beginnend in Reihe geschaltet sind.

2. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Piezoelemente (3, 4, 5, 6, 7; 20, 21, 22, 23) einer Piezoeinheit (1; 25; 34, 35, 36, 37) nebeneinander angeordnet sind und jeweils die Kopffläche (12) eines Piezoelements (3, 4, 5, 6; 20, 21, 22) mit der Fußfläche (13) des folgenden Piezoelements (4, 5, 6, 7; 21, 22, 23) durch eine an beiden Enden abgewinkelte Blechlasche (8, 9, 10, 11; 29) starr verbunden ist.

3. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Piezoelemente (20, 21, 22, 23) einer Piezoeinheit (25; 34, 35, 36, 37) um eine Mittenachse (24) in einem Gehäuse (26) angeordnet sind.

4. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Piezoelemente (20, 21, 22, 23) als Vierkantkristalle ausgebildet sind und jede Piezoeinheit (25; 34, 35, 36, 37) vier identische Piezoelemente (20, 21, 22, 23) aufweist.

5. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Regelspannung (ΔU) über die Reihenschaltung der Piezoelemente (3, 4, 5, 6, 7; 20, 21, 22, 23) angelegt ist.

6. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung zur Messung der resultierenden Längenänderung (ΔL_res) eine variable Kapazität (C) aufweist.

7. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5 und nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das letzte Piezoelement (7; 23) der Reihenschaltung an seiner Kopffläche (12) eine parallel zum Piezoelement (7; 23) abgewinkelte weitere Blechlasche (14) aufweist, die zusammen mit einer ortsfest zum ersten Piezoelement (3; 20) angeordneten zusätzlichen Blechlasche (15) einen in seiner Überdeckung veränderlichen Kondensator (16) bildet.

8. Piezoelektrische Verstelleinrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vier identische Piezoeinheiten (34, 35, 36, 37) im Quadrat unter einem als Kipptisch (31) ausgeführten Probentisch angeordnet sind und jeweils die beiden diagonal gegenüberliegenden Piezoeinheiten (34, 36; 35, 37) antiparallel bewegbar sind.

9. Kryostat oder Kryomagnet (32) hoher Masse (M) ausgestattet mit einer piezoelektrischen Verstelleinrichtung (30) nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8 für einen Kipptisch (31) zur winkelrichtigen Positionierung einer einkristallinen Probe (33) für eine anschließende Untersuchung unter Neutronenbestrahlung.