DE60132713T2 - Mikropositionierungseinrichtung - Google Patents

Mikropositionierungseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE60132713T2
DE60132713T2 DE60132713T DE60132713T DE60132713T2 DE 60132713 T2 DE60132713 T2 DE 60132713T2 DE 60132713 T DE60132713 T DE 60132713T DE 60132713 T DE60132713 T DE 60132713T DE 60132713 T2 DE60132713 T2 DE 60132713T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intermediate part
article
clamping elements
acceleration unit
contact surface
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60132713T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60132713D1 (de
Inventor
Hakan Olin
Fredrik Althoff
Krister Svensson
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.)
Nanofactory Instruments AB
Original Assignee
Nanofactory Instruments AB
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 Nanofactory Instruments AB filed Critical Nanofactory Instruments AB
Publication of DE60132713D1 publication Critical patent/DE60132713D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60132713T2 publication Critical patent/DE60132713T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/32Micromanipulators structurally combined with microscopes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q10/00Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
    • G01Q10/04Fine scanning or positioning
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0095Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing combined linear and rotary motion, e.g. multi-direction positioners
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/025Inertial sliding motors
    • 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
    • H01J2237/20264Piezoelectric devices

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zur Mikropositionierung eines Gegenstandes, insbesondere zur Verwendung in einem Mikroskop, wie z. B. einem TEM (Transmissions-Elektronenmikroskop), einem SPM (Rastersondenmikroskop) oder dergleichen.
  • Stand der Technik
  • In vielen Bereichen gibt es einen Bedarf an einer Positionierung eines Gegenstandes mit hoher Genauigkeit. Dies ist z. B. bei einem Rastersondenmikroskop, SPM, äußerst wichtig, bei welchem eine Probe und eine Sonde aufeinander zu bewegt werden müssen, bevor eine Abtastung beginnt. Ein Verfahren zum Ausführen einer derartigen Bewegung gemäß der obigen Beschreibung verwendet einen trägheitsartigen Antrieb, wobei eine Anregung eines piezoelektrischen Rohres eine Ausdehnung desselben und eine entsprechende Bewegung eines damit verbundenen Gegenstandes bewirkt, woraufhin das piezoelektrische Rohr sehr schnell zurückgezogen wird, wenn die Anregung endet, und in Folge des Trägheitsmoments in dem System der Gegenstand, welcher zu bewegen ist, dann in der Position bleibt, wo er angeordnet war, als das piezoelektrische Rohr in seiner angeregten Position war. Eine Vorrichtung der obigen Art ist z. B. von K. Svensson, F. Althoff und H. Olin in „A compact inertial slider STM", Meas. Sci. Techn., 8, 1360–1362 (1997) beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt eine Vorrichtung zur Mikropositionierung in einem Rastertunnelmikroskop, welches sowohl eine Probe als auch eine spitze Sondenspitze umfasst. Die Position der spitzen Sondenspitze bezogen auf die Probe wird mittels zwei konzentrischer piezoelektrischer Rohre gesteuert, wobei das innere Rohr zum Ab tasten der spitzen Sondenspitze verwendet wird, und das äußere Rohr für eine Trägheitsbewegung der Probe verwendet wird. Die Konstruktion umfasst ferner eine Positioniereinheit, welche zwei Teile aufweist, ein erstes Teil, welches starr mit dem äußeren Rohr verbunden ist, und ein zweites Teil, welches die Probe hält. Das zweite Teil ist gleitend an dem ersten Teil angeordnet, wobei die Gleitfläche in einer Ebene angeordnet ist, welche nicht senkrecht zu der spitzen Abtastspitze ist. Wenn z. B. eine gezackte Wellenform auf das piezoelektrische Element angewendet wird, treten Versetzungen zwischen diesen zwei Teilen auf, da die Beschleunigung die Grenze der Haftreibung zwischen den Teilen überschreitet. Die zwei Teile sind in einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass, wenn sie auf der Gleitfläche in Richtung zueinander gleiten, die an dem zweiten Teil angeordnete Probe so bewegt wird, dass sie sich näher an oder weiter weg von der Sonde befindet, während gleichzeitig die tatsächliche Probenfläche durchgängig senkrecht zu der spitzen Abtastspitze gehalten wird. Diese Konstruktion ist sehr kompakt und weist etliche wünschenswerte Eigenschaften auf, wie z. B. einen niedrigen Geräuschpegel. Die Konstruktion ist jedoch kompliziert und umfasst zwei piezoelektrische Elemente.
  • In einer Abhandlung „Inertial tip translator for a scanning tunneling microscope" von Brockenbrough und Lyding in der Review of scientific Instruments 64 (8), August 1993 ist eine Vorrichtung für eine zweidimensionale Mikropositionierung gezeigt. Die Vorrichtung kann eine Sonde in zwei Dimensionen in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Länge eines Piezorohres bewegen. Die Vorrichtung ist jedoch auf ein Versetzen in dieser Ebene unter Verwendung des Rasterpiezorohres beschränkt. Sie beruht auf zwei Bechern, welche gegen eine Saphirscheibe als Versetzungsfläche drücken, wodurch sie kom pliziert und anfällig für Probleme aufgrund von Verunreinigungen wird.
  • Eine Mikropositioniervorrichtung einer einfacheren Ausgestaltung ist daher wünschenswert, welche eine kurze mechanische Schleife aufweist, um das mechanische Geräusch in Form von Vibrationen des Systems zu verringern. Eine ein-fachere Ausgestaltung des Systems trägt ferner dazu bei, das Risiko zu verringern, dass Schmutz und eine zusätzliche äußere Störung die Funktion des Trägheitsantriebs verringert oder vollständig unterbindet. Weiterhin ist die obige Konstruktion gemäß dem Stand der Technik insbesondere für eine Rastertunnelmikroskopie (STM) geeignet, und eine allgemeinere Vorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit z. B. einer Rastersondenmikroskopie (SPM) und weiteren Anwendungen ist wünschenswert.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mikropositioniervorrichtung zu Wege zu bringen, welche eine einfache Ausführung sowie eine im Allgemeinen kompakte und stabile Konstruktion aufweist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung werden diese und weitere Aufgaben durch eine Mikropositioniervorrichtung der zuvor beschriebenen Art gelöst, wobei das Zwischenteil ein erstes Ende, welches an der Beschleunigungseinheit angebracht ist, und ein zweites Ende, welches mit einer im Wesentlichen umlaufenden Kontaktfläche versehen ist, aufweist, und dass der Gegenstand mit Klemmelementen versehen ist, wobei die Klemmelemente ausgestaltet sind, die Kontaktfläche des Zwischenteils ringsherum zu klemmen, um den Gegenstand in Bezug auf das Zwischenteil nur durch die Klemmkraft und die Reibkraft, welche von den Klemmelementen auf die Kontaktfläche ausgeübt wird, zu halten. Diese Konstruktion ermöglicht, eine stabile und kompakte Mikropositioniervorrichtung mit einem einfachen Aufbau, welcher einfach herzustellen ist.
  • Vorzugsweise ist die Befestigung zwischen der Beschleunigungseinheit und dem Zwischenteil lösbar. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch des Zwischenteils, wenn ein anders geformtes Zwischenteil bei einer Anwendung gewünscht ist, oder wenn das Zwischenteil beschädigt oder abgenutzt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind ferner die Klemmelemente des Gegenstands entfernbar um die Kontaktfläche des Zwischenteils geklemmt. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch des Gegenstandes sowie des Zwischenteils.
  • Vorzugsweise umfasst die Beschleunigungseinheit ein Rohr oder dergleichen, welches aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet ist, welches einen einfachen und gut bewährten Mechanismus zum Erreichen von schnellen Beschleunigungs- und Verzögerungsbewegungen bereitstellt.
  • Geeigneterweise ist das Zwischenteil von dem piezoelektrischen Rohr mittels eines isolierenden Befestigungsteils elektrisch isoliert. Auf diese Art und Weise wird die hohe Spannung, welche benötigt wird, um das piezoelektrische Rohr zu betätigen, wirksam von anderen Teilen der Konstruktion isoliert, wodurch ein ungewünschtes Aufladen des Gegenstandes oder weiterer Teile der Vorrichtung vermieden wird.
  • Vorzugsweise bilden der Gegenstand, seine Klemmelemente und das Zwischenteil einen ununterbrochenen elektrisch leitenden Weg. Diese Konstruktion ermöglicht eine wirksame Entladung des Gegenstands, indem der leitende Weg z. B. mit einer Masseleitung verbunden wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktfläche des Zwischenteils eine zumindest teilweise sphärische Fläche. Demzufolge ist der Gegenstand unter der Wirkung von Kräften frei beweglich und ist relativ zu dem Zwischenteil in alle Richtungen drehbar. In geeigneter Weise bestehen die Klemmelemente des Gegenstandes aus mehreren Gleitstäben, welche von dem Gegenstandskörper hervorragen, und diese Gleitstäbe sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel und entlang dem Umfang des Gegenstandskörpers angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht ferner, dass der Gegenstand in Richtung zu und weg von dem piezoelektrischen Rohr 1 frei versetzbar ist und auch in alle Richtungen drehbar ist. Vorzugsweise ist mindestens einer der Gleitstäbe mit einem Stopper versehen. Dies verhindert, dass der Gegenstand zu weit in der Z-Richtung versetzt wird und dementsprechend seinen Kontakt mit dem Zwischenteil verliert und herunterfällt.
  • Schließlich ist der Gegenstand vorzugsweise als ein Halter für eine Messprobe oder dergleichen ausgebildet. Die Tatsache, dass der Gegenstand ein Probenhalter und nicht die Probe selbst ist, ermöglicht, dass der Gegenstand für einen äußersten Kontakt mit dem Zwischengegenstand ausgebildet wird, und dass gleichzeitig ein nützlicher Halter für eine Probe oder eine Sonde gebildet wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform, welche in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, beschrieben werden.
  • 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Eine Ausführungsform einer Mikropositioniervorrichtung gemäß der Erfindung ist in 1 gezeigt. Diese Ausführungsform umfasst ein Rohr 1 aus einem piezoelektrischen Material, welches eine Beschleunigungseinheit bildet. Die Außenumfangsfläche des Rohres 1 ist in vier elektrisch getrennte Segmente 1a1d (1d ist nicht gezeigt) geteilt, welche sich in der Längsrichtung des Rohres 1 erstrecken und jeweils ein Winkelsegment der Umfangsfläche des Rohres 1, welches näherungsweise 25% der gesamten Ausdehnung entspricht, aufweisen. Jedes Segment ist mit Hilfe eines (nicht gezeigten) elektrischen Verbindungsmittels mit einem Signalgenerator verbunden und die Segmente 1a, 1b, 1c und 1d können unabhängig voneinander gesteuert werden.
  • An einem Ende des piezoelektrischen Rohres 1 ist ein Befestigungsteil 3b aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet, wobei das Befestigungsteil 3b mit einer Öffnung 3b' versehen ist. Wenn das Befestigungsteil 3b an dem Ende des piezoelektrischen Rohres 1 angeordnet wird, ist die Öffnung im Wesentlichen mittig zu der Längsachse des piezoelektrischen Rohres 1. Ferner ist ein Verbindungsteil aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen. Ein erstes Ende des Verbindungsteils ist ausgestaltet, um ortsfest mit dem Befestigungsteil 3b verbunden zu werden, welches in diesem Fall in die Öffnung 3b' des Befestigungsteils 3b eindringt, und ein zweites Ende ist mit einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Kontaktfläche 3a versehen, in diesem Fall einer im Wesentlichen sphärischen Fläche (siehe 1), ähnlich wie ein Kugelgelenk. In seiner angebrachten Position ragt das Verbindungsteil von dem piezoelektrischen Rohr 1 in der Längsrichtung des piezoelektrischen Rohres 1 hervor. Weiterhin ist das distale Ende der sphärischen Kontaktfläche 3a abgeschnitten, um eine im Wesentlichen ebene Fläche auszubilden, was eine kompakte Mikropositioniervorrichtung ermöglicht, wie nachfolgend beschrieben. Zusammen bilden der Verbindungsteil und der Befestigungsteil 3b ein Zwischenteil 3 aus.
  • Die Mikropositioniervorrichtung umfasst ferner einen Gegenstand 4, welcher als ein Probenhalter ausgebildet ist, welcher eine leistungsfähige Probenhaltervorrichtung 5 aufweist, welche geeignet ausgestaltet ist, eine Messprobe zu halten. Die Probenhaltervorrichtung 5 kann unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen und ist nicht wichtig für die Erfindung und wird daher nicht näher beschrieben werden. Der Gegenstand ist ferner mit mehreren Klemmelementen 4' versehen, welche eine stabähnliche Form aufweisen und sich parallel von einer im Wesentlichen ebenen Fläche des Gegenstands 4 erstrecken, wobei die Klemmelemente 4' in einem Kreis angebracht sind, um einer im Wesentlichen zylindrischen Fläche zu folgen. Die Klemmelemente sind aus einem elastischen Material gefertigt und sind ausgestaltet, die Kontaktfläche 3a des Zwischenteils 3 ringsherum zu klemmen, um dadurch den Gegenstand 4 in Bezug auf das Zwischenteil 3 nur durch eine Klemmwirkung und Reibung zu halten. Folglich ist der Gegenstand unter der Einwirkung von Kräften frei beweglich, d. h. er ist in Richtung zu und weg von dem piezoelektrischen Rohr 1 versetzbar und in alle Richtungen drehbar. Die Klemmelemente 4' sind ferner mit Stoppmitteln 4'' versehen, welche verhindern, dass der Gegenstand 4 zu große Bewegungen in der Z-Richtung ausführt, was zur Folge hätte, dass die Klemmelemente 4' des Gegenstandes 4 ihren Kontakt zu der Kontaktfläche 3a des Zwischenteils 3 verlieren.
  • Im Betrieb werden die Segmente 1a1d des piezoelektrischen Rohrs mit einer elektrischen Schwingung versorgt, geeigneterweise einer zykloidähnlichen elektrischen Schwingung, da dies lediglich eine hohe Beschleunigung in einer Richtung erzeugt, aber auch gezahnte Schwingungen und andere Arten von elektrischen Schwingungen sind geeignet. Die Signalform der Betriebsspannung, welche das piezoelektrische Rohr 1 anregt, ist modulierbar, um die gewünschte Bewegung des Gegenstandes 4 bereitzustellen. Weitere geeignete Modulationsparameter sind Amplitude und Frequenz. Gemäß der gewünschten Bewegung des piezoelektrischen Rohres 1 können alle Segmente 1a1d mit identischen Schwingungen zum Bereitstellen einer gleichförmigen Ausdehnung des piezoelektrischen Rohrs 1 versorgt werden oder sie werden mit unterschiedlichen Schwingungen versorgt, um eine Biegebewegung des piezoelektrischen Rohres 1 bereitzustellen oder genauer gesagt eine Ausdehnung einer Seite des Rohres während die Länge der anderen Seite des Rohres unverändert bleibt. Wenn die Probe in der Z-Richtung bewegt wird, tritt an dem piezoelektrischen Rohr 1 zuerst eine Ausdehnung des Rohres auf, welcher ein Zurückkehren zu der Ausgangslänge folgt. Durch Ausführen dieser Änderung in einer derartigen Art und Weise, dass das piezoelektrische Rohr 1 sich von einer verhältnismäßig hohen Ausdehnungsgeschwindigkeit zu einer verhältnismäßig hohen Rückkehrgeschwindigkeit rasch ändert, d. h., indem die Änderung von der Ausdehnung zu der Rückkehr so schnell ausgeführt wird, dass die Beschleunigungskraft zeitweise die kombinierte Reibkraft und Spannkraft zwischen den Klemmelementen des Gegenstands 4 und dem Zwischenteil überschreitet, tritt eine Bewegung des Gegenstandes 4 relativ zu dem Zwischenteil aufgrund eines mechanischen Trägheitsmoments des Gegenstands auf. Durch Verwenden eines zykloiden Impulses wird außerdem eine entgegengesetzte Bewegung des Gegenstandes bei dem Wechsel zwischen der Rückkehr und der Ausdehnung des piezoelektrischen Rohres verhindert, da die gesamte Beschleunigung dann viel geringer ist. Durch Versorgen des piezoelektrischen Rohres 1 mit einem invertierten zykloiden Signal, wird eine entgegengesetzte Bewegung erreicht, d. h., eine Bewegung des Gegenstandes in Richtung des piezoelektrischen Rohres 1. Um ein Drehen des Gegenstandes 4 relativ zu dem Zwischenteil 3 bereitzustellen, wird ein geeignetes Segment 1a oder ein Paar von Segmenten des piezoelektrischen Rohres mit einem entsprechenden zykloidalen Signal versorgt, wohingegen die übrigen Segmente 1b, 1c, 1d unangeregt bleiben. Somit tritt eine Ausdehnung einer Seite des piezoelektrischen Rohres relativ zu der anderen Seite auf, was zu einem Biegen des piezoelektrischen Rohrs führt. Wenn es in die unangeregte Position zurückkehrt, wird die Beschleunigungskraft die Reibungskraft und die Klemmkraft lediglich an einer Untergruppe der Klemmelemente 4', d. h., an denjenigen Klemmelementen, welche an der gleichen Seite der Mikropositioniervorrichtung wie die angeregten Segmente angeordnet sind, überschreiten, was zu einem Drehen des Gegenstandes 4 relativ zu dem Zwischenteil 3 bei der Rückkehrbewegung führt. Durch Kombinieren unterschiedlicher Segmente ist der Gegenstand bei dieser Ausführungsform in drei Dimensionen beweglich und steuerbar.
  • Wie zuvor beschrieben, ist das distale Ende der sphärischen Kontaktfläche 3a abgeschnitten, um eine im Wesentlichen ebene Fläche auszubilden, welche dem Gegenstand gegenüberliegt (siehe 1). Ferner ist der Gegenstand 5 mit einer ebenen Fläche versehen, auf welcher die hervorragenden Klemmelemente 4' angeordnet sind, wobei die Fläche der entsprechenden ebenen Fläche des Zwischenteils 3 gegenüberliegt. Diese Konstruktion führt zu einer kompakten Konstruktion in der Z-Richtung, ohne die Manövrierfähigkeit der Konstruktion zu verschlechtern.
  • Diese Ausführungsform weist bedeutende Vorteile aufgrund der Tatsache, dass die Verbindungen zwischen dem Zwischenteil 3 und dem piezoelektrischen Rohr 1 sowie zwischen dem Zwischenteil 3 und den Klemmelementen 4' lösbar sind, bezüglich einer Anwendbarkeit auf. Dies ermöglicht ein einfaches Ersetzen aller Teile, welche die Mikropositioniervorrichtung aufweist. Zum Beispiel kann der Gegenstand 4 (der Probenhalter) durch einen Gegenstand mit einer andersartigen Probenhaltervorrichtung 5 ersetzt werden, um die Vorrichtung an ein neues Experiment anzupassen. Ferner kann das Zwischenteil durch ein neues ersetzt werden, wenn Kratzer oder dergleichen auf der Kontaktfläche auftauchen, welche die freie Bewegung der Klemmelemente 4' auf der Kontaktfläche 3a verschlechtern und stören. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Zwischenteil 3 und/oder den Gegenstand 4 zu ersetzen, um die Klemmkraft und Reibung zwischen diesen Teilen in der Mikropositioniervorrichtung einzustellen, indem z. B. ein Zwischenteil mit einer sphärischen Kontaktfläche 3a mit etwas größerem Radius als zuvor verwendet wird. Auf diese Art und Weise kann die Leichtigkeit einer Bewegung zwischen dem Zwischenteil 3 und dem Gegenstand 4 für eine spezielle Anwendung eingestellt werden.
  • Die obigen Ausführungsformen wurden nur zur Erläuterung dargelegt und sollen den Umfang der Erfindung nicht beschränken. Etliche Modifikationen und konstruktive Änderungen, welche für einen Fachmann offensichtlich sind, können natürlich durchgeführt werden, ohne von der grundlegenden erfinderischen Idee, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, abzuweichen. Zum Beispiel kann angeführt werden, dass die Klemmelemente 4' unterschiedliche Formen aufweisen und nicht notwendigerweise gerade Stäbe sein müssen, wie in der obigen Ausführungsform. Zum Beispiel sind gebogene Stäbe, welche mehr oder weniger die Kontaktfläche 3a umfassen und eine kugelgelenkähnliche Verbindung bereitstellen, möglich. Ein derartige Konstruktion weist jedoch keine natürliche Beweglichkeit in der Z-Richtung auf, aber dies kann mittels eines Antriebs oder einer Gleitkopplung zwischen z. B. dem Verbindungsteil und dem Befestigungsteil 3b des Zwischenteils eingerichtet werden.
  • Überdies kann das piezoelektrische Rohr, welches in der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, durch z. B. einen Schrittmotor ersetzt werden, welcher eine ausreichend hohe Beschleunigung der Positioniereinheit bewirken kann. Ferner kann das piezoelektrische Element andersartige Formen als die hierin beschriebene Rohrform aufweisen und kann z. B. eine rechteckige Form aufweisen. In diesem Fall können jedoch zwei oder mehr verbundene piezoelektrische Elemente benötigt werden, um eine Manövrierfähigkeit in drei Dimensionen bereitzustellen.
  • Ferner kann der Befestigungsteil 3b oder der Zwischenteil 3 an der Innenseite oder der Außenseite des piezoelektrischen Rohrs 3 wie in 1 angebracht sein, aber er kann auch verschiebbar in oder auf der Außenfläche des piezoelektrischen Rohrs 3 angeordnet sein, um eine zusätzliche Bewegungsmög lichkeit in der Z-Richtung zu ermöglichen. Die Anzahl der Klemmelemente ist veränderlich und die Form dieser Klemmelemente ist nicht auf die in 1 gezeigte Stabform beschränkt. Die Klemmelemente können z. B. aus Streifen eines Blechs, gebogenen Elementen oder dergleichen gefertigt sein. Auch ist die Form des Gegenstandes nicht wesentlich für die Erfindung und der Gegenstand kann deshalb mehr oder weniger frei an die gewünschte Anwendung angepasst werden. Obwohl alle zuvor beschriebenen Klemmelemente von einer elastischen Art sind, ist es schließlich möglich, etliche beabstandet angeordnete nichtelastische Elemente zu verwenden.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Mikropositionierung eines Gegenstands (4), zum Beispiel zur Verwendung in einem Mikroskop, wobei die Vorrichtung eine Beschleunigungseinheit (1) und ein Zwischenteil (3), welches die Beschleunigungseinheit (1) mit dem Gegenstand (4) verbindet, umfasst, wobei die Position davon bezogen auf die Beschleunigungseinheit (1) aufgrund einer mechanischen Trägheit des Gegenstands (4) bei einer hohen Beschleunigung oder Verzögerung der Beschleunigungseinheit (1) veränderlich ist, wobei das Zwischenteil (3) ein erstes Ende, welches an der Beschleunigungseinheit (1) angebracht ist, und ein zweites Ende, welches mit einer im Wesentlichen umlaufenden Kontaktfläche (3a) versehen ist, aufweist und der Gegenstand (4) mit Klemmelementen (4') versehen ist, wobei die Klemmelemente (4') ausgestaltet sind, die Kontaktfläche (3a) des Zwischenteils (3) ringsherum zu klemmen, um den Gegenstand (4) in Bezug auf das Zwischenteil (3) nur durch die Klemmkraft und die Reibkraft, welche von den Klemmelementen (4') auf die Kontaktfläche (3a) ausgeübt wird, zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (3a) des Zwischenteils (3) eine zumindest teilweise sphärische Fläche ist, und dass die Klemmelemente (4') des Gegenstands aus mehreren Gleitstäben bestehen, welche von dem Gegenstandskörper hervorragen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigung zwischen der Beschleunigungseinheit (1) und dem Zwischenteil (3) lösbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Klemmelemente (4') des Gegenstands (4) entfernbar um die Kontaktfläche (3a) des Zwischenteils (3) geklemmt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschleunigungseinheit (1) ein Rohr oder dergleichen umfasst, welches aus einem piezoelektrischen Material ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Zwischenteil (3) mittels eines isolierenden Befestigungsteils (3b) elektrisch von dem piezoelektrischen Rohr (1) isoliert ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gegenstand (4), seine Klemmelemente (4') und das Zwischenteil (3) einen ununterbrochenen elektrisch leitenden Weg bilden.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleitstäbe (4') im Wesentlichen parallel und entlang dem Umfang des Gegenstandskörpers angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der Gleitstäbe (4') mit einem Stopper (4'') versehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gegenstand (4) als eine Haltevorrichtung für eine Messprobe (5) oder dergleichen ausgebildet ist.
DE60132713T 2000-12-05 2001-12-03 Mikropositionierungseinrichtung Expired - Lifetime DE60132713T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0004471 2000-12-05
SE0004471A SE520097C2 (sv) 2000-12-05 2000-12-05 Mikropositioneringsanordning
PCT/SE2001/002642 WO2002046821A1 (en) 2000-12-05 2001-12-03 Micropositioning device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60132713D1 DE60132713D1 (de) 2008-03-20
DE60132713T2 true DE60132713T2 (de) 2009-02-12

Family

ID=20282086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60132713T Expired - Lifetime DE60132713T2 (de) 2000-12-05 2001-12-03 Mikropositionierungseinrichtung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6917140B2 (de)
EP (1) EP1340112B1 (de)
JP (1) JP3776084B2 (de)
AT (1) ATE385579T1 (de)
AU (1) AU2002224304A1 (de)
DE (1) DE60132713T2 (de)
SE (1) SE520097C2 (de)
WO (1) WO2002046821A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7672048B2 (en) 2004-11-27 2010-03-02 Japan Advanced Instituter of Science and Technology Positioning mechanism and microscope using the same
US8059346B2 (en) 2007-03-19 2011-11-15 New Scale Technologies Linear drive systems and methods thereof
WO2020160224A1 (en) * 2019-02-01 2020-08-06 Thorlabs, Inc. Piezoelectric braking device
EP3843120A1 (de) * 2019-12-23 2021-06-30 University of Vienna Probenhalter für elektronenbeugungsexperimente mit goniometer und kontaktkühlung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219755A (en) * 1977-03-18 1980-08-26 Physics International Company Electromotive actuator
US4195243A (en) * 1978-11-06 1980-03-25 Sperry Corporation Piezoelectric wafer mover
JPS63299785A (ja) 1987-05-29 1988-12-07 Res Dev Corp Of Japan 圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置
DE3844659A1 (de) * 1988-07-03 1990-11-29 Forschungszentrum Juelich Gmbh Mikromanipulator
DE3933296C2 (de) 1988-12-28 1994-06-01 Prima Meat Packers Ltd Mikromanipulator
DE69302084T2 (de) * 1992-09-07 1996-09-12 Stephan Kleindiek Elektromechanische positionierungsvorrichtung.
DE69317857T2 (de) * 1992-11-20 1998-08-06 Topometrix Linearisierungs- und Eichungssystem für einen Abtastungsapparat
US5332942A (en) * 1993-06-07 1994-07-26 Rennex Brian G Inchworm actuator

Also Published As

Publication number Publication date
US6917140B2 (en) 2005-07-12
AU2002224304A1 (en) 2002-06-18
ATE385579T1 (de) 2008-02-15
DE60132713D1 (de) 2008-03-20
JP3776084B2 (ja) 2006-05-17
US20040051424A1 (en) 2004-03-18
WO2002046821A1 (en) 2002-06-13
JP2004515769A (ja) 2004-05-27
SE0004471D0 (sv) 2000-12-05
SE0004471L (sv) 2002-06-06
EP1340112A1 (de) 2003-09-03
EP1340112B1 (de) 2008-02-06
SE520097C2 (sv) 2003-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4023311C2 (de)
DE102004002199B4 (de) Dreiachs-Linearbewegungseinheit und Vorrichtung zum Untersuchen einer Probe hiermit
EP2409164B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur elektromechanischen positionierung
EP0349911B1 (de) Mikromanipulator
DE3941522A1 (de) Chirurgisches stabschubinstrument
DE2257756C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur lokalen Elektrofunkenbeschichtung von Metallen und Legierungen
DE3322635C2 (de)
DE4440758A1 (de) Elektromechanische Positioniereinheit
DE2416215B2 (de) Vorrichtung zur lageaenderung eines auf einer gleitflaeche befindlichen werkstueckes
DE2718903A1 (de) Verfahren zur elektroerosiven funkenbearbeitung und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens
EP1161652B1 (de) Elektromechanische antriebsvorrichtung mit piezoelement
EP3006980B1 (de) Euzentrisches digitales mikroskop mit einer schwenkbar gelagerten schwenkeinheit
DE60132713T2 (de) Mikropositionierungseinrichtung
EP1599144A1 (de) Chirurgisches instrument
DE3628170A1 (de) Verstellbare praeparathalterung fuer ein korpuskularstrahlenmikroskop
WO2015078445A1 (de) Nadelführung für biopsie
DE2825417C2 (de) Verfahren und Objekteinstellvorrichtung zum Einstellen eines Objektträgers bezüglich der Geräteachse eines Korpuskularstrahlgerätes
DE1439875C3 (de) Einrichtung zum Kippen eines Objekts in einem Elektronenmikroskop
DE2229310A1 (de) Schwenkvorrichtung fuer einen praeparathalter in einem elektronenmikroskop
EP0013877A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Klammer einer lötfreien elektrischen Verbindung
DE102020216084A1 (de) Materialprüfvorrichtung für Biegeversuche und Verfahren zum Durchführen eines Biegeversuchs
DE102021117169A1 (de) Ultraschallschweißanlage sowie Verfahren zur schweißenden Bearbeitung von Materialien
DE202021105804U1 (de) Ultraschallschweißanlage zur schweißenden Bearbeitung von Materialien
DE202016008660U1 (de) Zangenlöffelanordnung für eine Biopsiezange und Biopsiezange zur Entnahme von Hirngewebeproben
DE602005001844T2 (de) Piezoelektrisches Antriebselement

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition