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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Probenhalter für einen Kryostaten-Einsatz,
insbesondere aber nicht ausschließlich auf einen Probenhalter
für einen
von oben einzuführenden
Kryostaten-Einsatz.
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Herkömmlicherweise
werden Probenhalter für
Kryostaten-Einsätze aus
Löt- und/oder
Schweißrohren,
Platten und scheibenförmigen
Hitzeschildern auf einem Vakuum-Flansch aufgebaut. Ein häufig verwendeter
Kryostaten-Typ ist der von oben zu beladende Typ, bei welchem der
Probenhalter in einem Kryostaten-Einsatzrohr sitzt, welches an einem
Ende einen Flansch zur Verbindung mit einem entsprechenden Flansch
des Probenhalters aufweist und am anderen Ende geschlossen ist.
Wenn das Einsatzrohr und der Probenhalter eingepasst werden um den Einsatz
zu bilden, kann der Raum im Innern des Einsatzes evakuiert und der
Einsatz in die Oberseite eines von oben zu beladenden Kryostaten
eingeführt werden.
Kryostaten dieser Art sind ausgelegt, um einen Einsatz mit einem
festem Durchmesser z. B. 38 mm (1,5 Zoll), 51 mm (2 Zoll) und 50
mm aufzunehmen. Bei Magnet-Kryostaten ist der Durchmesser gewöhnlich durch
die Abmessung der supraleitenden Magnetspule vorgegeben, d. h. durch
den Spulen-Innendurchmesser bei einer konventionellen Magnetspulen-Anordnung
mit vertikaler Bohrung.
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Von
oben zu beladende Kryostaten mit dieser Art von Einsätzen, werden
im Allgemeinen als nicht ideal zur Durchführung von experimentell anspruchsvollen
optischen Messungen betrachtet. Es ist jedoch bekannt, experimentell
einfache optische Messungen wie Photolumineszenz-Messungen in von
oben zu beladenden Kryostaten mit Hilfe von Lichtleitfasern durchzuführen. Die
optischen Signale werden über
eine Lichtleitfaser zur Probe hin- und von der Probe weggeführt. Die
Lichtleitfaser erstreckt sich über
eine vakuumdichte Durchführung
im Probenhalter-Flansch in den Einsatz hinein und in die unmittelbare
Nähe der
Probe, welche in der Nähe
der Basis des Probenhalters angebracht ist. Für optische Messungen mit höherer experimenteller
Komplexität ist
eine Lichtleitfaser-basierte Anregung und Signalsammlung meist ungünstig. In
diesem Fall werden im Allgemeinen Kryostaten mit Seitenfenstern
bevorzugt, so dass gewöhnliche
Freiraumoptik verwendet werden kann. Bei Magnet-Kryostaten wird
eine Anordnung mit geteilter Magnetspule benötigt, wenn Zugang über Seitenfenster
gewünscht
wird. Magnet-Kryostaten mit geteilter Spule sind um ein Mehrfaches
kostspieliger als äquivalente
Magnet-Kryostaten
mit vertikaler Spule. In Magnet-Kryostaten mit vertikaler Spule
bietet häufig
ein einzelnes, auf der Unterseite angebrachtes Fenster einen begrenzten externen
optischen Zugang.
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Die
Schrift JP-A-62 264 603 offenbart einen Tieftemperatur-Kryostaten mit einem
Vakuum-Flansch, welcher ein Paar hängende Stangen und ein Paar
hängende
Stangen für
Magnetspulen trägt.
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Die
erfindungsgemäße Probenhaltervorrichtung
basiert auf einem konventionellen optischen Stangenbau-Schienensystem,
welches sich zumindest auf die Vakuumseite eines Vakuum-Flansches des Probenhalters
erstreckt. Das Stangenbausystem erstreckt sich vorzugsweise auch
auf die Luftseite des Vakuum-Flansches um ein zusammenhängendes
Stangenbausystem zu bilden, welches sich auf beide Seiten des Vakuum-Flansches
erstreckt. Zur optischen Kommunikation durch den Vakuum-Flansch, weist dieser
ein Fenster auf. Ein auf einer Stangenanordnung basierender und
mit optischen Freiraumkomponenten vervollständigter Probenhalter kann in
ein Kryostaten-Einsatzrohr
eingebracht werden und erlaubt es somit eine breite Palette von
optischen Messungen bei niedriger Temperatur durchzuführen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
basiert der Probenhalter-Flansch
auf einem Standard-Vakuumflansch, in welchen auf der Vakuumseite
eine Gruppe von vier Blindbohrungen zum Aufnehmen von Stangen einer
Stangenanordnung, gemäß dem Quadratgitter
eines konventionellen Stangenbausystems, gebohrt wurden. Stangenhalter
können
auf viele verschiedene, von Blindbohrungen sich unterscheidende
Arten realisiert werden, z. B. als Hülsen, welche sich von dem Hauptkörper des
Vakuum-Flansches weg erstrecken. Vorzugsweise ist eine korrespondierende
Gruppe von Blindbohrungen gemäß demselben
Quadratgitter auf der Luftseite des Flansches vorgesehen, um weitere
Stangen von Stangenanordnungen aufzunehmen, wobei die Bohrungen
auf der Luft- und Vakuumseite des Flansches in koaxialen Paaren
angeordnet sind, mit einer Bohrung von jedem Paar auf jeder Seite
des Flansches.
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In
der bevorzugten Ausgestaltung werden als Stangen auf der Vakuumseite
anstatt den massiven Stangen konventioneller Stangenbausysteme, dünnwandige
rostfreie Stahlrohre verwendet, welche eine viel geringere thermische
Masse als massive Stangen aufweisen. Das Innere der Rohre kann auch geschützte Zuleitungskanäle für elektrische
Leitungen oder Lichtleitfasern bilden, welche über Seitenlöcher in den Rohrwänden in
das Rohrinnere gelangen können.
Um in ein Einsatzrohr mit einem Innendurchmesser von 49,6 mm zu
passen, werden konventionelle, quadratische Stangenplatten an ihren
Ecken maschinell bearbeitet, um diese dem gebogenen Profil eines
einfachen Kreises, dessen Mittelpunkt auf oder nahe bei der optischen
Hauptachse des Stangenbausystems liegt, anzupassen.
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Da
der Probenhalter auf einem Stangenbausystem beruht, kann der Probenhalter
die Flexibilität eines
Stangenbausystems bieten. Optische Komponenten wie Linsen, Irisblenden,
Filter und Polarisatoren, können
nach Belieben verschoben, hinzugefügt oder entfernt werden. Doppelstangenplatten
können eingebaut
werden, um es zu gestatten, die Stangenanordnung in abtrennbare
Module aufzuteilen. Beispielsweise kann das unters te Modul, welches
ein Probenhaltermodul sein kann, abgenommen und später wieder
angebracht und neu justiert werden. Ein Modul, wie beispielsweise
ein Optikmodul, kann dann oberhalb des Probenhaltermoduls positioniert werden.
Das Optikmodul kann durch ein anderes Optikmodul ersetzt werden,
um eine andere Art optischer Messung durchzuführen. Wenn das Stangenbausystem
auf die Luftseite des Flansches erstreckt wird, kann eine Kamera,
wie beispielsweise eine CCD-Kamera, auf einer Stangenplatte befestigt
werden, um durch das Fenster, welches der Vakuum-Flansch bereitstellt,
in das Einsatzrohr hineinzublicken. Auch andere optische Detektionsmittel
können
auf der Luftseite befestigt werden, beispielsweise Photovervielfacher,
CCD-Array-Detektoren, Multikanal-Platten usw.
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Stangenbausysteme
sind für
auf optischen Tischen aufbauende Systeme bekannt.
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Ein
kommerziell erhältliches
System stammt von dem US-Unternehmen Thor Labs., Inc., New Jersey.
Dieses System basiert auf einem Quadratgitter aus vier parallelen
Stangen mit einem Durchmesser von 6 mm. Die Stangenachsen liegen
auf einem Quadrat mit 30 mm Seitenlänge. Entlang der Stangen sind
Stangenplatten mit einem entsprechenden Quadratgitter aus vier Bohrungen,
durch welche die Stangen verlaufen können, befestigt. Die Bohrungen
sind in den jeweiligen Eckbereichen der Platten angeordnet, welche äußere quadratische
Abmessungen von 40,6 mm haben. Die Scheiben können Gewindelöcher mit
einem Standarddurchmesser von 1,035 Zoll, d. h. ungefähr 25 mm,
und Standardgewinde wie RMS-Mount-Gewinde und optische C- Mount-Gewinde aufweisen.
Optische Komponente können
dann in diesen Gewindelöchern
befestigt werden.
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Ein
anderes kommerziell erhältliches
Stangenbausystem, welches etwas kleiner ist, stammt von dem deutschen
Unternehmen Spindler & Hoyer und
hat den Markennamen "Mikrobank". Es basiert auf
einem Quadratgitter mit 16 mm Seitenlänge. Die äußeren Seitenlängen der
Stangenplatten betragen 25 mm und die durchgängigen Gewindelöcher, zur Aufnahme
von optischen Komponenten mit einem Durchmesser von 15 mm, besitzen
einen Durchmesser von 16 mm. Der Durchmesser der Stangen beträgt 4 mm.
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Ein
drittes kommerziell erhältliches
Stangenbausystem stammt von dem US-Unternehmen AF Optical Company
of Irvine, Kalifornien, und hat den Markennamen "MICROPTIC". Dieses System basiert auf ringförmigen Stangenplatten,
welche 10 mm dick sind und einen Außendurchmesser von 49,25 mm und
einen Innendurchmesser von entweder 25 oder 30 mm haben. Jede Stangenplatte
weist vier, auf einem Quadratgitter basierende Löcher auf, welche zur Aufnahme
von Stangen mit 6 mm Durchmesser dimensioniert sind.
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Auch
Stangenbausysteme, welche auf von Quadratgittern verschiedenen,
mehreckigen Gittern basieren, können
verwendet werden z. B. dreieckige, rechteckige, fünfeckige
oder sechseckige Gitter. Überdies
muss die Anzahl der verwendeten Stangen nicht gleich der Seitenzahl
des Polygons sein. Beispielsweise können in dem Quadratgitter drei
anstatt vier Stangen verwendet werden. Dies bietet freien Zugang
zu einer Seite der Stangenanordnung, so dass optische Komponenten
leicht seitlich in eine Stangenplatte eingesetzt oder aus dieser
entfernt werden können.
Beispielsweise kann ein Polarisator in eine Stangenplatte eingesetzt
und dann entfernt werden, wenn dieser nicht länger benötigt wird. Die Stangenplatte
kann für
eine mögliche
zukünftige
Verwendung belassen werden. Außerdem
ist ein System welches drei Stangen verwendet exakt definiert. Es ist
weder überdefiniert,
d. h. hyperstatisch, noch unterdefiniert, d. h. hypostatisch.
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Weitere
Aspekte der Erfindung werden in den angefügten Ansprüchen exemplarisch erläutert.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um deren Umsetzung zu demonstrieren wird die Erfindung
im Folgenden durch Aus führungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine seitliche Querschnittsansicht
eines Vakuum-Flansch-Teils
eines Probenhalters gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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2 eine seitliche Querschnittsansicht
eines Teils des Probenhalters des ersten Ausführungsbeispieles darstellt,
welches auf der Luftseite des Vakuum-Flansch-Teil von 1 angebracht
ist;
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3 eine seitliche Querschnittsansicht
eines Teils des Probenhalters des ersten Ausführungsbeispieles darstellt,
welcher auf der Vakuumseite des Vakuum-Flansches von 1 angebracht ist und ein Optik- und ein
Probenhaltermodul umfasst;
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4 eine Draufsicht einer
Stangenplatte des ersten Ausführungsbeispieles
zeigt;
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5 eine seitliche Querschnittsansicht
eines Kryostaten-Einsatzrohres
zur Aufnahme des Probenhalters des ersten Ausführungsbeispiels zeigt; und
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6 eine seitliche Querschnittsansicht
eines Optikmoduls eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung
zeigt.
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1 zeigt in seitlicher Querschnittsansicht einen
Vakuum-Flansch 10 einer
Probenhaltervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Vakuum-Flansch 10 besitzt eine Gruppe
von vier Stangenhaltern in Form von Blindbohrungen 13 auf
der Vakuumseite des Flansches 10. Die Anordnung der Bohrungen
definiert ein Quadratgitter. Der Vakuum-Flansch 10 hat eine weitere Gruppe
von vier Stangenhaltern, ebenfalls in Form von Blindbohrungen 8,
auf der Luftseite des Flansches, deren Anordnung ein weiteres Quadratgitter definiert.
Die jeweiligen Quadrate haben in Draufsicht einen gemeinsamen Mittelpunkt,
welcher die optische Hauptachse des Probenhalters definiert.
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Die
Blindbohrungen 8 und 13 der beiden Gruppen von
Blindbohrungen sind in Paaren angeordnet, mit einer Bohrung von
jedem Paar auf jeder Seite des Flansches. Die Blindbohrungen von
jedem Paar Blindbohrungen sind ausgerichtet um die jeweiligen Stangen
auf jeder Seite des Flansches 10 koaxial zu halten.
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Eine
Gruppe von drei oder vier Stangen 12 werden in die jeweiligen
Blindbohrungen 13 eingesetzt und erstrecken sich parallel
zueinander vom Flansch 10 weg gemäß dem Quadratgitter und bilden den
Rahmen des optischen Stangenbau-Schienensystems.
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Eine
Befestigungsplatte für
optische Komponenten 16, eine sogenannte Stangenplatte,
ist an die Unterseite des Vakuum-Flansches 10 angeschraubt (Schrauben
sind nicht dargestellt). Weitere Stangenplatten können nach
Wunsch vorgesehen und von den Stangen 12 geführt befestigt
werden.
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Der
untere Teil des Flansches 10 hat zum Verbinden mit einem
Einsatzrohr einen aufgeweiteten Teil 11, um mittels eines
O-Rings 15, der von einem Aluminiumring 14 getragen
wird, eine vakuumdichte Abschließung zu formen. Der Ring 14 wird
von einer Vertiefung 17 in der Unterseite des Flansches 10 aufgenommen.
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In
der Oberseite des Vakuum-Flansches 10 befindet sich eine
Stangenplatte 9, welche auf dem Vakuum-Flansch aufgeschraubt
ist (Schrauben sind nicht dargestellt), um mittels eines ringförmigen Kanals 7 und
eines O-Rings 6, welcher durch den Kanal 7 fixiert
wird, eine vakuumdichte Abschließung zu formen. Die Stangenplatte 9 hat
ein zentrales durchgehendes Gewindeloch in welchem ein Fenster 3 platziert
wird, welches durch ein Paar Gewinderinge 4 und 5 gehalten
wird. Ein vakuumdichte Abschließung wird
durch eine Zementierung um die Ringe 4 und 5 mit
einer Klebedichtmasse, wie Epoxyd-Harz, gebildet.
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Der
Vakuum-Flansch weist eine vakuumdichte Durchführung 1 für elektrische
Zuleitungen und eine weitere vakuumdichte Durchführung 2 für Lichtleitfasern
auf. Diese Durchführungen
sind in 1 schematisch
mit gestrichelten Linien dargestellt.
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2 zeigt ein Luftseiten-Modul 20 des Stangenbausystems,
mit drei oder vier Stangen 22, welche in den Blindbohrungen 8 des
in 1 dargestellten Flansches 10 sitzen.
Die Stangen 22 erstrecken sich parallel zueinander vom
Flansch weg und parallel zu den Stangen auf der Vakuumseite des Flansches
um ein zusammenhängendes
Stangenbausystem, welches sich durch den Vakuum-Flansch 10 hindurch
erstreckt, zu bilden. Die Stangen sind somit in koaxialen Paaren
angeordnet. Dies ist eine günstige
Anordnung, jedoch würde
auch jede andere Anordnung genügen,
welche eine durchgängige
optische Achse aufweist. Beispielsweise könnte das Quadratgitter der
Stangen auf einer Seite des Flansches um jeden Winkel relativ zum
Quadratgitter der Stangen auf der anderen Seite des Flansches verdreht
sein, z. B. um 45°.
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Das
Luftseiten-Modul 20 ist um eine CCD-Kamera 27,
welche an einem Zoomhalter 28 befestigt ist, und ein Linsenrohr 29,
welches eine Linse 30 zum Fokussieren von Licht auf den
CCD-Kamera-Chip
enthält,
herum aufgebaut. Das Linsenrohr 29 ist an eine verkippbare
Stangenplatte 26 einer Kippstufe 21 geschraubt,
welche eine weitere Stangenplatte 24 aufweist, welche an
den Stangen 22 befestigt ist. Die Verkippung wird durch
eine Anordnung mit einer Standard-Rändel- oder Flügelschraube 23 und
einem Gelenk 25 bewirkt. Die Kamera 27 kann daher
dazu verwendet werden, entlang der optischen Achse durch das Fenster 3 auf
die Vakuumseite des Flansches zu blicken. Der Zoomhalter 28,
das Linsenrohr 29 und die Kippstufe 21 sind alle
standardmäßige, kommerziell
erhältliche
Stangenbausystem-Komponenten.
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3 zeigt einen unteren Teil
des Probenhalters der 1 und 2, umfassend zwei abtrennbare
Stangenbau-Module 40 und 60, basierend auf jeweils
einem Stangensatz 42 und 62. Das Modul 40 ist an
die Enden der Stangen 12 angebracht, welche sich, wie weiter
oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben,
vom Vakuum-Flansch 10 aus erstrecken. Das Modul 60 ist
an dem unteren Ende des Moduls 40 angebracht.
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In
dem Modul 40 sind optische Komponenten eines optischen
Nahfeld-Scanning-Mikroskops (near-field scanning optical microscope,
NSOM) untergebracht. Es wird im Folgenden als das Optikmodul bezeichnet.
Das Modul 60 trägt
einen Probenhalter 67, welcher auf einer xyz-Positionierungs-Vorrichtung 68 befestigt
ist. Diese ist wiederum auf einer Basisplatte 70 befestigt,
welche eine weitere Stangenplatte des Stangenbausystems ist.
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Die
optischen Komponenten des Optikmoduls 40 übernehmen
die Funktionen der Probenanregung, der Signalsammlung und der externen
Beobachtung der Probe und des Probenbereiches durch die Kamera 27,
wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die Probenanregung wird über die
Einmoden-Lichtleitfaser 53 durchgeführt, welche in einer Nahfeld-Apertur
dem Probenhalter 67 gegenüberliegend endet. An die Einmoden-Lichtleitfaser 53 ist
ein Schenkel einer Quarz-Stimmgabel 55 angebracht, welche
mit ihrer Basis auf einer Platine 58 (printed circuit board,
PCB) angebracht ist, welche ein Signalvorverarbeitungs-Schaltkreis
zum Vorverarbeiten des AC-Signals, welches von den Elektroden der
Stimmgabel 55 empfangen wird, aufweist. Um die Beobachtung
durch die Kamera 27 zu ermöglichen, ist auf der Platine
weiterhin eine Leuchtdiode 59 (light emitting diode, LED)
zum Beleuchten der auf dem Probenhalter 67 angebrachten
Probe angebracht. Die LED 59 ist im Schatten der Platine 58 angebracht
um eine Sättigung
der Ka mera 27 zu vermeiden. Die Platine 58 ist
an einem Befestigungskörper 57 angebracht,
welcher selbst an einer Stangenplatte 54 angebracht ist.
Eine weitere Stangenplatte ist unterhalb der Stangenplatte 54 positioniert
und umfasst einen Ellipsenspiegel 56 zur Signalsammlung
aus dem Bereich seines unteren Fokalpunkt, welcher im Bereich der
Spitze der Einmoden-Lichtleitfaser 53 liegt. Ein Linsenhalter 47,
in welchem eine achromatische Linse 48 befestigt ist, wird
auf Höhe
des oberen Fokalpunktes des Ellipsenspiegels 56 positioniert.
Die Linse 48 hat ein Loch durch ihre optische Achse, in
welches eine Multimoden-Lichtleitfaser 50 in einer axial
verschiebbaren Ferrule 52 eingepasst ist. Die Apertur der
Lichtleitfaser 50 wird im oberen Fokalpunkt des Ellipsenspiegels 56 positioniert
um Probensignal aus dem Probenbereich zu sammeln, wie in 3 durch die gestrichelten
Linien dargestellt. Die Linse 48 ist ungefähr gewählt, um Licht
aus dem Probenbereich, wie durch die strichpunktierten Linien dargestellt,
zu kollimieren, um das Licht aus dem Probenbereich auf die Linse 30 der Luftseiten-Einheit 20 zu
lenken. Die Linsenhalterung 47 ist in das Stangenbausystem
mittels einer weiteren Stangenplatte 46 eingepasst, welche
zusammen mit einer anderen Stangenplatte 45 eine Doppel-Stangenplatte 44 bildet,
welche die an den Vakuum-Flansch 10 angebrachten Stangen 12 und
die Stangen 42 des Moduls 40 verbinden. Das Modul 40 kann
vom Vakuum-Flansch 10 durch Lösen der Doppel-Stangenplatte 44 abgetrennt
werden. Am unteren Ende des Moduls 40 verbindet eine weitere
Doppel-Stangenplatte 64 die Stangen 42 des Moduls 40 und
die Stangen 62 des weiteren Moduls 60. Die weitere
Doppel-Stangenplatte 64 umfasst eine Stangenplatte 65,
welche mit den Stangen 42 verbunden ist und eine Stangenplatte 66,
welche mit den Stangen 62 verbunden ist.
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Die
Doppel-Stangenplatten-Anordnungen 44 und 64 dienen
somit als Stangengruppen-Verbindungsmechanismen, durch welche die
jeweiligen optischen Achsen benachbarter Stangengruppen neu justiert
werden können
und welche zudem eine günstige
Abtrennung benachbarter Stangengruppen-Anordnungen ermöglicht.
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Die
obige Beschreibung der optischen und mechanischen Komponenten der
Module 40 und 60 wird nur als Beispiel für die Art
von auf Stangenanordnungen basierenden Systemen gegeben, welche im
Format eines Probenhalters für
röhrenförmige Kryostaten-Einsätze aufgebaut
sein können.
Viele andere Arten von optischen Systemen, welche im Stangenbauformat
realisiert werden können,
können ohne
Weiteres vorgesehen sein.
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Eine
Abwandlung wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt ein weiteres Optikmodul 80 zur
Durchführung
konfokaler Mikroskopie, welches das NSOM-Optikmodul 40 aus 3 ersetzen kann. Das konfokale
Optikmodul 80 umfasst einen Stangensatz (nicht dargestellt),
eine Stangenplatte 86 mit einem durch Klemmringe 91 und 92 gesicherten
FC-Adapter 90 und einer FC-Kupplung 82 mit einer
zugeordneten Lichtleitfaser 98. Ein Linsenrohr 87 ist
an der Stangenplatte 86 angebracht und trägt eine
Objektlinse 89 und eine Fokussierlinse 88.
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Um
das Stangenbausystem von dem in den 1 bis 3 gezeigten Aufbau, welcher
zur Nahfeld-Scanning-Mikroskopie dient, abzuändern, wird das Probenbefestigungs-Modul 60 gefolgt
von dem NSOM-Optikmodul 40 abgenommen. Das konfokale Optikmodul 80 wird
anschließend
mittels der Doppel-Stangenplatte 44 an
die Flansch-Stangen 12 angebracht und das Probenhalter-Modul
wieder befestigt. In wenigen Schritten kann der Probenhalter somit
umkonfiguriert werden, um eine andere Art der Mikroskopie durchzuführen.
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Weitere
Variationen beinhalten den Austausch der Objektivlinse 89 durch
eine Massenimmersionslinse um Massenimmersions-Mikroskopie durchzuführen und den Austausch der
Objektivlinse 89 durch ein Standard-Mikroskop-Objektiv,
welches im Linsenrohr mittels eines RSM-Adapters angebracht wird,
um konventionelle Mikroskopie durchzuführen. Im Allgemeinen wird die
Freiheit die durch das Stangenbausystem-Format geboten wird es gestatten,
alle Arten von optischen Systemen in den Probenhalter einzubauen,
welche keine der optischen oder mechanischen Komponenten, der in
den 3 und 6 gezeigten Beispielen, enthalten.
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Im
Allgemeinen sind zwei beliebige Module der modularen Stangenanordnung
durch jeweilige Stangengruppen-Verbindungsmechanismen in Form von
Doppelstangenplatten 44, 64 lösbar verbunden. Diese sind
einstellbar zwischen einem festgestellten Zustand, in welchem die
jeweils benachbarten Gruppen von Stangen, z. B. 12 & 42 und 42 & 62 im
Fall von 3, in ihrer
Position relativ zueinander fixiert sind und einem nicht festgestellten
Zustand, in welchem die jeweils benachbarten Stangengruppen relativ
zueinander, in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene, um eine
Position axialer Ausrichtung der jeweils benachbarten Stangengruppen
herum, verschiebbar sind. Die Doppelstangenplatten umfassen erste
und zweite verschiebbare Stangenplatten 45 & 46,
und 65 & 66,
welche an Endabschnitten der jeweils benachbarten Stangengruppen
befestigt sind. Die verschiebbaren Stangenplatten sind einstellbar zwischen
einem festgestellten Zustand in welchem die verschiebbaren Stangenplatten
in der Position relativ zueinander fixiert sind und einem nicht
festgestellten Zustand, in welchem die verschiebbaren Stangenplatten
in der Ebene der Stangenplatten relativ zueinander verschiebbar
sind, um dadurch die relative koaxiale Ausrichtung zwischen den
benachbarten Stangengruppen einzustellen.
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4 zeigt eine Draufsicht
der Stangenplatte 54. Die Stangenplatten 45, 46, 65 und 66 auf
der Vakuumseite des Flansches 10 sind ähnlich. Die Stangenplatte hat
vier Bohrungen 70 durch welche die Stangen verlaufen können. Ein
durchgehendes Gewindeloch 74 mit Innendurchmesser Φ verläuft durch
das Zentrum der Stangenplatte und kann dazu verwendet werden, Komponenten
mittels Gewinderingen zu befestigen. Die Stangenplatte 54 basiert auf
einer kommerziell erhältlichen
Standard-Stangenplatte, deren vier Ecken 71 (dargestellt
mit strichpunktierten Linien) maschinell bearbeitet wurden, um vier
bogenförmige
Eckpartien 72 zu bilden. Diese liegen auf dem Bogen eines
einzelnen Kreises mit Durchmesser φ, dessen Mittelpunkt auf oder
in der Nähe
der optischen Achse des zusammengesetzten Systems liegen wird. Die
Doppelstangenplatten, auf welche oben Bezug genommen wurde, sind
ebenfalls kommerziell erhältliche
Standardartikel mit der Ausnahme, dass die beiden Stangenplatten
maschinell bearbeitete Ecken, wie unmittelbar zuvor beschrieben,
aufweisen. Beim Einbringen in ein Einsatzrohr befinden sich die
bogenförmigen
Bereiche 72 der Stangenplatten in unmittelbarer Nähe zur inneren
Oberfläche
des Einsatzrohres, jedoch werden zwischen der inneren Oberfläche des
Einsatzrohres und den geraden Bereichen des äußeren Rands der Stangenplatten
vier Lücken
gebildet, welche sich zwischen den bogenförmigen Teilen erstrecken. Diese
Lücken
können
zur Durchführung
von elektrischen Leitungen und optische Lichtleitfasern auf der
Außenseite
des Probenhalters verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform
könnte
der äußere Rand
der Stangenplatten zirkular sein oder einen bogenförmigen Bereich,
welcher sich über
den Hauptteil eines Kreises, d. h. über mehr als 180 Grad erstreckt
und einen geraden Kreissehnen-Bereich, welcher die Enden des bogenförmigen Bereichs
verbindet, aufweisen.
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5 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines
Kryostaten-Einsatzrohres 100 zur Aufnahme der oben beschriebenen
Probenhalter. Das Einsatzrohr 100 besitzt eine konventionelle
Konstruktion mit einem Flansch 111 an einem Ende zur Verbindung mit
dem Flansch 11 des in 1 dargestellten
Vakuum-Flansches 10.
Das Einsatzrohr 100 hat einen langen, röhrenförmigen Körperabschnitt 112,
welcher in einem geschlossenen Unterseitenbereich endet. Der röhrenförmige Körperabschnitt 112 hat
einen Innendurchmesser φ + δ von 50 mm.
Der Außendurchmesser φ der Stangenplatten,
welche in das Einsatzrohr 100 eingebracht werden müssen, ist
etwas kleiner, um einen losen Drucksitz in dem Rohr zu bilden, um den
Probenhalter seitlich zu lokalisieren. Das Einsatzrohr umfasst weiterhin ein
Standard-Evakuierungsventil und ein Standard-Druckentspannungsventil,
wobei keines von beiden dargestellt ist. Diese Ventile sind an einem
oberen Bereich des röhrenförmigen Körperabschnitts 112 zu
dem Flansch 111 hin befestigt.