ES2593879B1 - Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacio - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacío, que comprende un elemento (8) de soporte de muestras asociable a un dispositivo (2) de manipulación de dicho elemento (8) de soporte, un eje roscado (1) que puede fijarse al dispositivo (2) de manipulación; un elemento (10) de base fijado con capacidad de giro al eje roscado; un elemento (4) de tuerca enroscado en el eje roscado; un elemento (5, 6) de conexión asociado al elemento (4) de tuerca y asociado al elemento (8) de soporte, estando articulado el elemento (8) de soporte a dicho elemento (5, 6) de conexión mediante una primera articulación (9) y estando articulado a dicho elemento (10) de base mediante una segunda articulación (11); y medios (12) de apoyo que comprenden una superficie (14) de apoyo para una parte (5) del grupo formado por el elemento (4) de tuerca, los medios (5, 6) de conexión, el elemento (10) de base y el elemento (8) de soporte.
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacfo.
Objeto de la invencion.
La presente invencion se refiere a un dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacfo.
Antecedentes de la invencion.
En laboratorios en los que se trabaja en entornos de vacfo (alto vacfo o ultra alto vacfo) y con haces de radiacion (rayos X, neutrones, electrones) para el analisis de muestras (por ejemplo, dispuestas en placas STM) mediante la incidencia de dichos haces de radiacion sobre las mismas, es muy habitual manipular las muestras directamente dentro del entorno de vacfo. Esto implica el uso de un sistema complejo de dispositivos de transferencia de muestras para recoger las muestras de un dispositivo de suministro y para disponerlas en la ubicacion deseada a efectos de llevar a cabo el analisis de las mismas.
El dispositivo de suministro de muestras comprende un manipulador alargado en forma de barra unido de forma fija por un extremo a un soporte de muestras. El manipulador permite introducir el soporte de muestras con las muestras en una camara de vacfo manipulando dicho soporte desde el exterior. El soporte de muestras pasa a traves de una abertura estanca presente en la pared de la camara. Esta abertura no permite el movimiento del manipulador en una direccion diferente a la de su eje longitudinal. Por lo tanto, una vez el soporte de muestras se ha introducido en la camara de vacfo, no es posible modificar su orientacion con respecto a dicho eje longitudinal.
Esta limitacion hace necesario utilizar los dispositivos de transferencia mencionados anteriormente dentro de la camara de vacfo para cambiar la orientacion de las muestras cuando dichas muestras deben quedar dispuestas en su ubicacion de
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analisis en una orientacion distinta a la orientacion que presentan en el soporte.
El uso de estos dispositivos de transferencia en el interior de la camara de vado resulta inconveniente. En primer lugar, el espacio disponible en el interior de la camara es reducido. Por otro lado, los mecanismos que funcionan en un entorno de vado deben cumplir una serie de requisitos que hacen posible su uso en este tipo de entornos, lo que aumenta considerablemente su coste en comparacion con mecanismos analogos convencionales. Finalmente, el hecho de tener que transferir las muestras del soporte de muestras a su ubicacion de analisis usando uno o mas dispositivos adicionales de transferencia aumenta las posibilidades de que las muestras se caigan o sufran algun dano durante el proceso de transferencia.
Por lo tanto, resultana deseable un dispositivo de soporte de muestras que permita variar la orientacion de las muestras despues de ser introducidas en la camara de vado, de modo que no sea necesaria la intervencion de un dispositivo de transferencia para cambiar su orientacion o de modo que sea posible reducir el numero de dispositivos de transferencia presentes en el interior de la camara de vado.
En el estado de la tecnica existen dispositivos de soporte de muestras que permiten orientar el soporte de muestras con respecto al manipulador. Estos dispositivos solamente permiten orientar el soporte de muestras en angulos predefinidos, por ejemplo, de 30 o de 45 grados con respecto al eje longitudinal del manipulador. Asimismo, los dispositivos mencionados requieren el uso de manipuladores complejos con ejes dobles, lo que aumenta su dificultad de fabricacion y su precio.
Descripcion de la invencion.
El objetivo de la presente invencion es solventar los inconvenientes que presentan los dispositivos conocidos en la tecnica, proporcionando un dispositivo de soporte de muestras en entornos de vado que comprende un elemento de soporte de muestras asociable a un dispositivo de manipulacion de dicho elemento de soporte de muestras, caracterizado por el hecho de que comprende ademas un eje roscado que incluye medios de fijacion al dispositivo de manipulacion en un extremo; un elemento de base fijado al extremo opuesto del eje roscado de modo que el eje roscado puede girar libremente alrededor de su eje longitudinal con respecto a
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dicho elemento de base; un elemento de tuerca enroscado en el eje roscado y desplazable a lo largo del mismo por enroscamiento; un elemento de conexion asociado al elemento de tuerca y asociado al elemento de soporte de muestras, estando articulado el elemento de soporte de muestras a dicho elemento de conexion mediante una primera articulacion y estando articulado a dicho elemento de base mediante un segunda articulacion, siendo los ejes de articulacion de la primera y la segunda articulaciones paralelos entre si y perpendiculares con respecto al eje longitudinal del eje roscado; y medios de apoyo que pueden fijarse a un soporte exterior y que comprenden una superficie de apoyo para una parte del grupo formado por el elemento de tuerca, los medios de conexion, el elemento de base y el elemento de soporte de muestras.
Preferiblemente, el elemento de conexion comprende una primera barra unida de forma fija por un extremo al elemento de tuerca y una segunda barra articulada por un extremo al otro extremo de la primera barra y articulada por su otro extremo al elemento de soporte de muestras a traves de la primera articulacion, siendo los ejes de articulacion de la articulacion entre la primera y la segunda barras y de la primera articulacion paralelos entre si.
Ventajosamente, los medios de apoyo comprenden una pieza que incluye medios de fijacion a un soporte exterior y una abertura a traves de la misma para el paso del elemento de soporte de muestras, comprendiendo dicha abertura una superficie de apoyo para la primera barra con una forma complementaria con respecto al contorno exterior de una parte de dicha primera barra.
Tambien ventajosamente, el elemento de soporte de muestras comprende una pluralidad de compartimentos modulares para muestras correspondientes.
El dispositivo de la presente invencion permite orientar el elemento de soporte de muestras en la direccion deseada con respecto al eje longitudinal del manipulador de manera sencilla y economica. El eje roscado del dispositivo puede fijarse al manipulador por uno de sus extremos, quedando alineado con el manipulador para girar de forma solidaria con el mismo. El giro del manipulador provoca el giro del eje roscado alrededor de su eje longitudinal. El giro del eje roscado provoca a su vez el desplazamiento lineal del elemento de tuerca, que no gira conjuntamente con el eje roscado gracias a que el elemento de conexion asociado a dicho elemento de
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tuerca esta apoyado en los medios de apoyo. El elemento de conexion transmite el desplazamiento del elemento de tuerca al elemento de soporte de muestras a traves de la primera articulacion, y el elemento de soporte de muestras gira alrededor de la segunda articulacion, perpendicularmente con respecto al eje longitudinal del eje roscado (y del manipulador).
El angulo de giro del elemento de soporte de muestras y el sentido de giro del mismo dependera del angulo que se hacen girar el manipulador y el eje roscado y del sentido de giro en el que se hacen girar.
Por lo tanto, el dispositivo de la presente invencion permite obtener una manera sencilla y economica de modificar la orientacion de las muestras contenidas en un elemento de soporte de muestras situado en un entorno de vacfo. Simplemente es necesario girar el manipulador asociado al elemento de soporte de muestras alrededor de su eje longitudinal en uno u otro sentido un angulo determinado para modificar la orientacion de dicho elemento de soporte de muestras segun se desee. El dispositivo tiene una estructura muy sencilla y su funcionamiento tambien es simple, permitiendo disponer ademas las muestras en cualquier orientacion deseada, sin ningun lfmite o posicion angular predeterminados.
Breve descripcion de los dibujos.
Con el fin de facilitar la descripcion de cuanto se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que, esquematicamente y tan solo a tftulo de ejemplo no limitativo, se representa un caso practico de realizacion del dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacfo de la invencion, en los cuales:
-la figura 1 es una vista en perspectiva general de parte del dispositivo de la presente invencion;
-las figuras 2a y 2b son dos vistas en planta superior de parte del dispositivo mostrado en la figura 1a en dos posiciones diferentes;
-las figuras 3a, 3b y 3c son una vista lateral extrema, una vista posterior y una vista en perspectiva, respectivamente, del dispositivo de la invencion con los medios de apoyo;
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-la figura 4 es una vista en planta superior del dispositivo mostrado en las figuras 3a, 3b y 3c con los medios de apoyo representados en seccion;
-la figura 5 es una vista esquematica general en la que puede observarse el dispositivo de la presente invencion montado en una instalacion de analisis de muestras en entorno de vacfo y asociado a un manipulador.
Descripcion de una realizacion preferida.
En las figuras 1,2a y 2b puede observarse de forma general parte del dispositivo de la presente invencion. El dispositivo de la presente invencion comprende un eje roscado 1 con una rosca en su superficie exterior que incluye un primer extremo 1a y un segundo extremo 1b. El eje roscado 1 puede unirse por el primer extremo 1a a un extremo de un manipulador 2 (mostrado solamente en la figura 5), que consiste basicamente en un elemento alargado en forma de barra que se extiende una longitud determinada.
Al estar unidos, el eje longitudinal central X del eje roscado 1 y el eje longitudinal central del manipulador 2 coincidiran (ver nuevamente figura 5). El eje roscado 1 podra unirse al manipulador 2 de cualquier manera conocida para girar solidariamente con el mismo alrededor del eje X y para fijar su posicion a lo largo del eje X con respecto a dicho manipulador 2. En este caso, el primer extremo 1a consiste en un eje roscado con un diametro mas pequeno que el del resto del eje roscado 1 y que se enrosca en un orificio axial presente en el extremo correspondiente del manipulador 2 (figura 5). Se usa una tuerca 3 para asegurar que el eje roscado 1 no gire con respecto al manipulador 2 alrededor del eje X en ningun sentido.
De este modo, el giro del manipulador 2 alrededor de su eje central longitudinal en uno u otro sentido provocara el giro del eje roscado 1 alrededor de su eje central longitudinal X de manera correspondiente.
El dispositivo tambien comprende un elemento 4 de tuerca enroscado en el eje roscado 1. El elemento 4 de tuerca esta fijado a una primera barra 5 que se extiende desde el elemento 4 de tuerca en la direccion del eje X y en alejamiento con respecto al primer extremo 1a del eje roscado 1. La primera barra 5 y el elemento 4 de tuerca tienen el mismo perfil exterior en la zona en la que estan unidos.
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La primera barra 5 esta articulada por su extremo libre a uno de los extremos de una segunda barra 6 mediante una articulacion 7 con un eje de articulacion que es perpendicular con respecto al eje X. La segunda barra 6 esta articulada por su otro extremo al extremo distal de un soporte 8 de muestras mediante otra articulacion 9 con un eje de articulacion que es perpendicular con respecto al eje X y paralelo con respecto al eje de articulacion de la articulacion 7.
El soporte 8 de muestras esta articulado por su extremo proximal u opuesto al extremo distal a un elemento 10 de base mediante otra articulacion 11 que tambien tiene un eje de articulacion paralelo con respecto a los ejes de articulacion de la articulacion 7 y de la articulacion 9. El soporte 8 de muestras puede comprender una pluralidad de modulos 8a adyacentes adaptados para contener soportes S para muestras de cualquier formato deseado (en la realizacion representada, placas para muestras de tipo STM). El numero de modulos 8a puede variar segun las necesidades y, aunque en la realizacion mostrada el soporte 8 comprende ocho modulos 8a, serfa posible disponer un numero mayor o menor de modulos 8a.
El elemento 10 de base esta unido al segundo extremo 1b del eje roscado 1 de modo que el eje roscado 1 puede girar libremente alrededor del eje X con respecto a dicho elemento 10 de base pero su posicion a lo largo del eje longitudinal X con respecto al elemento 10 de base es fija. Esta fijacion se obtiene de manera conocida en la tecnica, mediante el uso de un cojinete dispuesto entre ambos elementos en el interior de un alojamiento del elemento 10 de base y que ejerce la funcion de tope o reten axial.
Debe observarse que el elemento 4 de tuerca, las dos barras 5, 6, el elemento 10 de base y el soporte 8 de muestras forman un grupo en el que dichos elementos se comportan como un cuerpo solidario al serles aplicado un par de giro alrededor de un eje paralelo al eje X. Las articulaciones 7, 9 y 11 actuan tambien como medios de fijacion de la posicion relativa alrededor de un eje paralelo al eje X entre los elementos correspondientes, permitiendo solamente el giro relativo de dichos componentes alrededor de un eje perpendicular con respecto a dicho eje X.
De esta manera, el eje roscado 1 gira solidariamente con el manipulador 2 alrededor del eje X cuando esta unido al mismo y puede girar independientemente con respecto
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al resto de los elementos del dispositivo 1.
Haciendo referencia a las figuras 3a a 3c, el dispositivo de la presente invencion tambien comprende unos medios de apoyo que son necesarios para su funcionamiento. Los medios de apoyo comprenden una pieza anular 12 que puede fijarse a un soporte exterior (normalmente, al cuerpo o a una pared de un dispositivo de analisis en entornos de vacfo, tal como un sincrotron, ver figura 5) y que comprende una abertura 13 en su parte central a traves de la que puede pasar el grupo formado por el elemento 4 de tuerca, las dos barras 5, 6, el elemento 10 de base y el soporte 8 de muestras, asf como el eje roscado 1, comprendiendo dicha abertura 13 una superficie 14 de apoyo que consiste en una cavidad en la abertura 13 que tiene una forma complementaria con respecto al contorno exterior (seccion transversal) de la primera barra 5.
La abertura 13 esta disenada para permitir el paso del elemento 4 de tuerca, las dos barras 5, 6, el elemento 10 de base, el soporte 8 de muestras y el eje roscado 1 a traves de la misma mediante un movimiento de dichos componentes paralelo al eje X. El plano en el que esta comprendida la abertura 13 es perpendicular con respecto a dicho eje X. Durante parte de este movimiento, parte de la primera barra 5 queda alojada en la superficie 14 de apoyo (ver figuras 3a y 3c), de modo que la primera barra 5 puede desplazarse de forma paralela al eje X a lo largo de dicha superficie 14 de apoyo, de manera similar a una llave y un agujero de cerradura. No obstante, cuando la primera barra 5 esta alojada en la superficie 14 de apoyo, el movimiento del elemento 4 de tuerca, las dos barras 5, 6, el elemento 10 de base y el soporte 8 de muestras alrededor de un eje paralelo al eje X es imposible, ya que las paredes de la superficie 14 de apoyo contactan con las paredes exteriores de la primera barra 5. De esta manera, la superficie 14 de apoyo de la abertura 13 de la pieza anular 12 evita que el grupo formado por el elemento 4 de tuerca, las dos barras 5, 6, el elemento 10 de base y el soporte 8 de muestras pueda girar alrededor de un eje paralelo al eje X, ya que todos estos elementos se comportan como un cuerpo solidario al serles aplicado un par de giro alrededor de dicho eje, tal como se ha explicado anteriormente.
A continuacion se explicara el funcionamiento del dispositivo de la presente invencion. Haciendo referencia de forma especffica a las figuras 2a y 2b, en las mismas puede observarse que el soporte 8 de muestras esta dispuesto formando un
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angulo diferente con respecto al eje X. En la figura 2a el soporte 8 esta alineado longitudinalmente con respecto al eje X, mientras que en la figura 2b el soporte 8 forma un angulo de aproximadamente 30 grados con respecto a dicho eje X.
Para obtener la posicion mostrada en la figura 2b a partir de la posicion mostrada en la figura 2a, se hace girar el manipulador 2 alrededor de su eje longitudinal X, de modo que el eje roscado 1 tambien girara alrededor del mismo eje X y en el mismo sentido (ver flechas). Esta operacion se realizara con el dispositivo dispuesto en una posicion como la mostrada en las figuras 3a a 3c y 4, es decir, con la primera barra 5 dispuesta dentro de la superficie 14 de apoyo de la abertura 13.
El giro del eje roscado 1 alrededor del eje X hara que el elemento 4 de tuerca se desplace a lo largo del eje X, ya que el elemento 4 de tuerca no girara alrededor del eje X, impedido por las paredes de la superficie 14 de apoyo en contacto con las paredes de la primera barra 5 unida al elemento 4 de tuerca. El desplazamiento del elemento 4 de tuerca en una u otra direccion a lo largo del eje X dependera del sentido de giro del eje roscado 1.
El desplazamiento del elemento 4 de tuerca provoca el desplazamiento correspondiente en la misma direccion de la primera barra 5 y, por lo tanto, de la articulacion 7. Tal como ya se ha descrito anteriormente, el soporte 8 de muestras esta articulado a la segunda barra 6 a traves de la articulacion 9 y esta articulado al elemento 10 de base a traves de la articulacion 11. De este modo, el desplazamiento descrito de la articulacion 7 hara que la segunda barra 6 articulada a la misma y al soporte 8 de muestras empiece a bascular alrededor de la articulacion 7, ya que la posicion relativa de la articulacion 11 del soporte 8 de muestras al elemento 10 de base es fija en la direccion del eje X y la primera barra 5 es solidaria con respecto al elemento 4 de tuerca. La basculacion de la segunda barra 6 (en sentido horario en la figura 2b) hara que el soporte 8 de muestras comience a bascular alrededor de la articulacion 11 tambien en sentido horario.
Cuanto mas se haga girar el manipulador 2 y, por lo tanto, el eje roscado 1, en el mismo sentido, mayor sera el desplazamiento longitudinal del elemento 4 de tuerca y de la primera barra 5 y, por lo tanto, mayor sera el angulo que basculara el soporte 8 de muestras con respecto al eje X.
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Evidentemente, para volver a disponer el soporte 8 de muestras en la posicion de la figura 2a solamente sera necesario hacer girar el manipulador 2 en sentido contrario hasta obtener la posicion deseada.
En la figura 5 puede observarse el dispositivo de la presente invencion montado en una instalacion de analisis de muestras en entorno de vacfo, por ejemplo, en un sincrotron. El soporte 8 de muestras esta dispuesto en posicion recta (0° con respecto al eje X) en el interior de una camara de vacfo despues de haber pasado a traves de la pieza anular 12 unida al cuerpo del sincrotron. Tambien puede observarse parte del manipulador 2 utilizado para introducir el dispositivo en la camara de vacfo y para cambiar la inclinacion del soporte 8 de muestras desde el exterior de dicha camara.
Gracias al dispositivo de la presente invencion, es posible cambiar la orientacion del soporte 8 de muestras dentro de la camara de vacfo solamente haciendo girar el manipulador 2 alrededor del eje X desde el exterior, tal como se ha descrito anteriormente, de modo que cada soporte S que contiene la muestra correspondiente quedara orientado de la manera mas adecuada para recoger dicha muestra y disponerla en su ubicacion de ensayo definitiva, siendo posible eliminar dispositivos de transferencia intermedios que, de no existir la posibilidad de orientar el soporte 8, serfan necesarios para llevar a cabo dicha funcion.
El dispositivo de la presente invencion no requiere el uso de ejes dobles o de mecanismos complicados para cambiar la orientacion del soporte 8 de muestras dentro de la camara de vacfo.
El intervalo de angulos que el soporte 8 de muestras puede girar alrededor de la articulacion 11 con respecto al eje X puede variar de 0 a 90°.
Todos los componentes del dispositivo de la invencion estaran fabricados preferiblemente con materiales compatibles para su uso en entornos de vacfo (alto vacfo y/o ultra alto vacfo).
Claims (4)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacfo que comprende un elemento (8) de soporte de muestras asociable a un dispositivo (2) de manipulacion de dicho elemento (8) de soporte de muestras, caracterizado por el hecho de que comprende ademas un eje roscado (1) que incluye medios (1a, 3) de fijacion al dispositivo (2) de manipulacion en un extremo (1a); un elemento (10) de base fijado al extremo opuesto (1b) del eje roscado (1) de modo que el eje roscado (1) puede girar libremente alrededor de su eje longitudinal (X) con respecto a dicho elemento (10) de base; un elemento (4) de tuerca enroscado en el eje roscado (1) y desplazable a lo largo del mismo por enroscamiento; un elemento (5, 6) de conexion asociado al elemento (4) de tuerca y asociado al elemento (8) de soporte de muestras, estando articulado el elemento (8) de soporte de muestras a dicho elemento (5, 6) de conexion mediante una primera articulacion (9) y estando articulado a dicho elemento (10) de base mediante un segunda articulacion (11), siendo los ejes de articulacion de la primera y la segunda articulaciones (9, 11) paralelos entre si y perpendiculares con respecto al eje longitudinal (X) del eje roscado (1); y medios (12) de apoyo que pueden fijarse a un soporte exterior y que comprenden una superficie (14) de apoyo para una parte (5) del grupo formado por el elemento (4) de tuerca, los medios (5, 6) de conexion, el elemento (10) de base y el elemento (8) de soporte de muestras.
- 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el elemento de conexion comprende una primera barra (5) unida de forma fija por un extremo al elemento (4) de tuerca y una segunda barra (6) articulada por un extremo al otro extremo de la primera barra (5) y articulada por su otro extremo al elemento (8) de soporte de muestras a traves de la primera articulacion (9), siendo los ejes de articulacion de la articulacion (7) entre la primera y la segunda barras (5, 6) y de la primera articulacion (9) paralelos entre si.
- 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2, caracterizado por el hecho de que los medios de apoyo comprenden una pieza (12) que incluye medios de fijacion a un soporte exterior y una abertura (13) a traves de la misma para el paso del elemento (8) de soporte de muestras, comprendiendo dicha abertura (13) una superficie (14) de apoyo para la primera barra (5) con una forma complementaria con respecto al contorno exterior de una parte de dicha primera barra (5).
- 4. Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por el hecho de que el elemento (8) de soporte de muestras comprende una pluralidad de compartimentos modulares (8a) para muestras 5 correspondientes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201631349A ES2593879B1 (es) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacio |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES201631349A ES2593879B1 (es) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacio |
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| ES2593879A1 ES2593879A1 (es) | 2016-12-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201631349A Active ES2593879B1 (es) | 2016-10-19 | 2016-10-19 | Dispositivo de soporte de muestras en entornos de vacio |
Country Status (1)
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|---|---|
| ES (1) | ES2593879B1 (es) |
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- 2016-10-19 ES ES201631349A patent/ES2593879B1/es active Active
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|---|---|
| ES2593879A1 (es) | 2016-12-13 |
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Legal Events
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