DE20219009U1 - Detektorvorrichtung - Google Patents

Abstract

Detektorvorrichtung zum Erfassen von Teilchen und Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fokussiervorrichtung mit einer Kryodetektorvorrichtung mechanisch über eine Positioniervorrichtung gekoppelt ist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft eine Detektorvorrichtung gemäß Anspruch 1.
• Detektorvorrichtungen mit einem auf einem Tieftemperatureffekt basierenden Sensor sollen im Folgenden mit „Kryodetektorvorrichtung" bezeichnet werden. Kryodetektorvorrichtungen zeichnen sich durch eine hohe Energieauflösung gegenüber konventionellen Detektorvorrichtungen (z.B. Silizium Detektoren oder Germanium Detektoren) aus. Da Kryodetektorvorrichtungen im Allgemeinen sehr kleine aktive Flächen haben, kann die effektive Fläche des Sensors durch eine Fokussierungsvorrichtung vergrössert werden. Dies dient der Erhöhung des Zählrate und damit eine Verkürzung der Messzeit zur Folge.
• Eine derartige Kryodetektorvorrichtung, die Teilchen und Strahlung mittels einer Fokussierungsvorrichtung auf den Sensor fokussiert, hat einen großen Einsatzbereich in analytischen Anwendungen, bei der Teilchen, Strahlung oder Felder mit hoher Energieauflösung und/oder hoher Zeitauflösung an beliebigen Orten untersucht werden sollen.
• Stand der Technik
• Zur Positionierung der Fokussierungsvorrichtung für eine Kryodetektorvorrichtung werden im Stand der Technik Positioniervorrichtungen verwendet, die in der Messkammer (z.B. in einem Elektronenmikroskop) fest montiert sind. Dadurch ist immer nur die Positionierung der Fokussiervorrichtung unabhängig von Kryodetektorvorrichtung und dem Ort der zur untersuchenden Probe möglich. Diese Positioniervorrichtung ist stationär und beansprucht auch bei Nichtbenutzung der Kryodetektorvorrichtung viel Platz in der Messkammer.
• Darstellung der Erfindung
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positioniervorrichtung für eine Kryodetektorvorrichtung zu schaffen, welche auf einfache und zeitsparende Weise die Fokussiervorrichtung unabhängig von der Position der Kryodetektorvorrichtung optimal für den Sensor in der Kryodetektorvorrichtung positioniert, die minimalen Platz in der Messkammer beansprucht und mit der Kryodetektorvorrichtung zusammen aus der Messkammer zurückgezogen werden kann, ohne die Position der Fokussierungsvorrichtung im Bezug zur Position der Kryodetektorvorrichtung zu ändern.
• Diese Aufgabe wird durch eine Detektorvorrichtung gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Die Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Kryodetektorvorrichtung, einer mechanisch mit der Kryodetektorvorrichtung verbundenene Positioniervorrichtung, die mechanisch mit einer Fokussiervorrichtung verbunden ist.
• Durch diese Anordnung wird eine Detektorvorrichtung geschaffen, welche aufgrund des minimalen vorrichtungstechnischen Aufwandes eine Fokussiervorrichtung unabhängig von der Position der Kryodetektorvorrichtung positioniert. Diese Detektorvorrichtung kann aus der Messkammer herausgezogen werden, ohne die Position der Fokussiervorrichtung zu ändern. Eine erneute Positionierung der Fokussiervorrichtung bei weiterem Einsatz ist unnötig. Damit wird Zeit und Personal gespart.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Positioniervorrichtung ein oder mehrere piezoelektrische Stellelemente auf. Diese Stellelemente sind leicht und extrem vibrationsarm und eignen sich daher besonders als Positioniervorrichtung.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Positioniervorrichtung ein oder mehrere Mikromotoren auf. Diese Stellelemente sind leicht und extrem vibrationsarm und eignen sich daher besonders als Positioniervorrichtung.
• Gemäß einer vorteilhaften Augestaltung sind die Stellelemente der Positioniervorrichtung dabei vorteilhafterweise so angenordnet, dass sie eine Positionierung der Fokussiervorrichtung in verschiedenen Richtungen erlauben. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine der Richtungen parallel zu Verbindungslinie zwischen Probe und Sensor ausgerichtet.
• Gemäß einer vorteilhaften Augestaltung weist die Positioniervorrichtung eine Positioniergenauigkeit von kleiner als 100um und einen maximalen Verfahrweg von grösser als 100 um auf.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Positioniervorrichtung an der Kryodetektorvorrichtung in unmittelbarere Nähe der Eintrittsöffnung vor dem Sensor angebracht. Damit werden kurze Hebelwege und damit ein hohe Positioniergenauigkeit erreicht.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Auführungsformen anhand der Zeichnungen.
• Es zeigen:
• 1 den schematischen Aufbau nach dem Stand der Technik
• 2 den schematischen Aufbau erfindungsgemässen Detektorvorrichtung
• 3 eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Detektorvorrichtung Zunächst wird die Detektorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei dabei auf
• 2 verwiesen. 2 zeigt die Messkammer 1, in der die Probe 5 mit Elektronen oder Röntgenstrahlung 7 bestrahlt wird. Durch die Strahlung 7 angeregt, emittiert die Probe 5 wiederum Elektronen oder Röntgenstrahlung 8, die mit dem Kryosensor 3 nachgewiesen werden soll. Der Kryosensor 3 ist ein Teil der Kryodetektorvorrichtung 2. Die Fokussiervorrichtung 4 muss nun optimal zwischen Probe 5 und Kryosensor 3 positioniert werden. Bezugszeichen 10 zeigt beispielhaft die Stellrichtungen. Dazu ist die Fokussiervorrichtung 4 mit einer Positioniervorrichtung 6 mechanisch verbunden, welche selbst mit der Kryodetektorvorrichung 2 mechanisch verbunden ist. Möchte man nun die Kryodetektorvorrichtung 2 aus der Messkammer 1 zurückziehen (Bezugszeichen 9), so bleibt die Positionierung der Fokussiervorrichtung 4 gegenüber dem Sensor 3 erhalten.
• 1 zeigt den Stand der Technik. Die Fokussiervorrichtung 4 wird über die Positioniervorrichtung 6 positioniert. Bei Herausziehen der Kryodetektorvorrichtung 2 verbleiben Fokussiervorrichtung und Positioniervorrichtung in der Kammer. Die Positionierung geht verloren.
• 3 zeigt eine vorteihafte Ausgestaltung der Erfindung. Die Positioniervorrichtung 6 ist an die Kryodetektorvorrichtung 2 geklemmt. Die Positioniervorrichtung 6 besteht aus drei Richtungselementen mit Richtungen x,y, und z. Der Stellvorgang ist mit Piezostellelementen realisiert. Die Fokussiervorrichtung 5 ist mit der Positioniervorrichtung mechanisch verbunden und positioniert damit die Fokussiervorrichtung gegenüber dem Sensor 3. Die Fokussiervorrichtung ist als Röntgenlinse ausgestaltet.

1

Messkammer

2

Kryodetektorvorrichtung

3

auf einem Tieftemperatureffekt basierender Sensor (Kryosensor)

4

Fokussiervorrichtung

5

Messprobe

6

Positioniervorrichtung

7

Einfallende Strahlung (z.B. Elektronen oder Röntgenquanten)

8

zu detektierende Strahlung (z.B. Röntgenquanten oder Elektronen)

9

beispielhafte Bewegung der Kryodetektorvorrichtung 2

10

beispielhafte Richtungen der Positioniervorrichtung 6

Claims (14)

1. Detektorvorrichtung zum Erfassen von Teilchen und Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fokussiervorrichtung mit einer Kryodetektorvorrichtung mechanisch über eine Positioniervorrichtung gekoppelt ist.
2. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung ein oder mehrere Richtungselemente aufweisst.
3. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung ein X,Y,Z-Tisch aufweisst.
4. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellelement der Positioniervorrichtung parallel zur Verbindungslinie zwischen Quelle und Sensor orientiert ist.
5. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Stellelemente der Positioniervorrichtung auf einem piezoelektrischen Effekt beruhen.
6. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Stellelemente der Positioniervorrichtung auf einem Mikromotor beruhen.
7. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryodetektorvorrichtung als Sensor ein oder mehrere Phasenübergangsthermometer aufweisst.
8. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryodetektorvorrichtung als Sensor ein oder mehrere supraleitenden Tunneldioden aufweisst.
9. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryodetektorvorrichtung als Sensor ein oder mehrere magnetische Kalorimeter aufweisst.
10. Detektorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryodetektorvorrichtung als Sensor ein oder mehrere Thermistoren aufweisst.
11. Detektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierungsvorrichtung eine Röntgenlinse aufweisst.
12. Detektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierungsvorrichtung eine Polykapillarlinse aufweisst.
13. Detektorvorrichtung nach einem der Anprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierungsvorrichtung eine Spiegelvorrichtung, wie z.B. eine Wolter-Anordnung aufweisst.
14. Detektorvorrichtung nach einem der Anprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierungsvorrichtung eine Kombination aus einer Polykapillarlinse und einer Spiegelvorrichtung aufweisst.