ES2931307T3

ES2931307T3 - Conjunto de pruebas que incluye una mesa con múltiples grados de libertad

Info

Publication number: ES2931307T3
Application number: ES12835945T
Authority: ES
Inventors: Edward Cyrankowski; Syed Amanulla Syed Asif; Ryan Major; Derek Rasugu; Yuxin Feng
Original assignee: Bruker Nano Inc
Current assignee: Bruker Nano Inc
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2022-12-28
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP5789055B2; JP2016027567A; US9472374B2; EP2761357A1; EP4155799A2; JP6141918B2; DE202012013742U1; US10663380B2; US20170030812A1; EP4155799A3; JP2015503112A; WO2013049641A1; US20140231670A1; EP2761357B1; US20220357251A1; US11237087B2; US20200408655A1; EP2761357A4

Abstract

Una etapa de muestra de múltiples grados de libertad o un conjunto de prueba que incluye una etapa de muestra de múltiples grados de libertad. La etapa de muestreo de múltiples grados de libertad incluye una pluralidad de etapas, incluidas las lineales, y una o más etapas de rotación o inclinación configuradas para posicionar una muestra en una pluralidad de orientaciones para acceso u observación por parte de múltiples instrumentos en un volumen agrupado que limita el movimiento de la muestra. etapa de muestra de múltiples grados de libertad. La etapa de muestra de múltiples grados de libertad incluye uno o más conjuntos de sujeción para mantener estáticamente la muestra en su lugar durante la observación y con la aplicación de fuerza a la muestra, por ejemplo mediante un instrumento de prueba mecánico. Más lejos, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de pruebas que incluye una mesa con múltiples grados de libertad

Solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica los derechos de prioridad con respecto a la solicitud provisional de patente de Estados Unidos con n.° de serie 61/540.317, presentada el 28 de septiembre de 2011.

Campo técnico

Este documento se refiere en general, pero no a modo de limitación, a conjuntos y métodos para probar mecánicamente muestras a escala micrométrica o inferior.

Antecedentes

Las cámaras de alojamiento de instrumentos, por ejemplo, la cámara de un microscopio electrónico de barrido (SEM), un microscopio óptico, un microscopio electrónico de transmisión u otro conjunto de múltiples instrumentos, contiene una pluralidad de instrumentos y detectores estrechamente agrupados alrededor de una ubicación centralizada cerca de una mesa de muestras y dirigidos hacia la misma. La ubicación centralizada es pequeña y limita el acceso a la muestra, p. ej. debido a los instrumentos de pruebas mecánicas instalados dentro de la cámara.

En un ejemplo, un instrumento de pruebas mecánicas está instalado dentro de un orificio de acceso de la cámara de alojamiento de instrumentos. El instrumento de pruebas mecánicas está acoplado positivamente con la pared del alojamiento de instrumentos y se extiende desde la pared hacia la ubicación centralizada en una orientación limitada o única (por ejemplo, en el ángulo de instalación estática en relación a la mesa de muestras). El instrumento de pruebas mecánicas que se extiende desde la pared hasta la ubicación centralizada consume un valioso espacio en la cámara de alojamiento de instrumentos. Una muestra que se introduzca en la cámara de alojamiento de instrumentos deberá orientarse hacia el instrumento para facilitar las pruebas mecánicas. Por ejemplo, la mesa de muestras debe orientar la muestra en un ángulo preciso para las pruebas mecánicas de indentación o rayado. Es más, la extensión del instrumento de pruebas mecánicas desde la pared consume un valioso espacio que de otro modo estaría disponible para los instrumentos, los elementos electrónicos y similares situados dentro de la cámara de alojamiento de instrumentos. Por otro lado, desacoplar la muestra del instrumento de pruebas mecánicas crea un gran bucle mecánico que se extiende a través de la pared de alojamiento de instrumentos, lo que puede aumentar la incertidumbre y el error durante las pruebas mecánicas cuantitativas.

En otro ejemplo, un conjunto de pruebas que incluye un instrumento de pruebas mecánicas y una mesa se acopla a la mesa de muestras de la cámara de alojamiento de instrumentos. Las mesas de estos conjuntos de pruebas proporcionan un grado limitado de orientación (por ejemplo, lineal) de la muestra en relación con el instrumento de pruebas mecánicas y el conjunto de instrumentos y detectores de la cámara de alojamiento de instrumentos. La flexibilidad de orientación de la muestra está limitada por lo compacto de la cámara de alojamiento de instrumentos, así como por los instrumentos y detectores agrupados alrededor de la ubicación centralizada de la mesa de muestras de alojamiento de instrumentos. Además, se pueden realizar pruebas mecánicas y, a continuación, se debe reorientar la muestra para poder hacer exámenes o trabajos adicionales con los instrumentos y detectores de la cámara de alojamiento de instrumentos.

Adicionalmente, la provisión de mesas lineales añade tolerancia a la mesa que soporta la muestra y, en consecuencia, frustra el posicionamiento preciso de la muestra, que incluye ubicaciones de prueba de interés micrométricas o más pequeñas, en relación con los instrumentos. La tolerancia es necesaria para facilitar el movimiento entre partes de las mesas, y cada grado de libertad se va acumulando en la tolerancia de la mesa. Por otro lado, durante las pruebas mecánicas la muestra y la mesa se ven sometidas a fuerzas, momentos y similares que pueden desplazar indeseablemente la muestra debido a las tolerancias y frustrar aún más la precisión de las mediciones y la observación de una ubicación de prueba de interés micrométrica o más pequeña.

Técnica anterior

Los documentos US 2007/045537 A1, US 5559329 A y JP 2000-097836 A divulgan herramientas micromecánicas, tales como un indentador, dentro de la cámara de vacío de un microscopio electrónico de barrido.

El documento no de patente "Compact test platform for in-situ indentation and scratching inside a scanning electron microscope (SEM)" de R. Rabe, These n.° 3593 (2006), Escuela Politécnica Federal de Lausana, muestra un dispositivo compacto de prueba de indentación-rayado, que se ha instalado dentro de un microscopio electrónico de barrido.

Los documentos de no patente "MEMS resonant load cells for micro-mechanical test frames: feasibility study and optimal design" de A. Torrents, K. Azgin, S.W. Godfrey, E. Topalli, T. Akin y L.Valdevit, J. Micromech. Microeng. 20 (12), págs. 125004:1-17 (2010), así como "A resonant tuning fork force sensor with unprecedented combination of resolution and range" de K. Azgin, C. Ro, A. Torrents, T. Akin y L. Valdevit, IEEE 24th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (2011), págs. 545-548, divulgan un bastidor de pruebas micromecánicas, con una célula de carga en una nanomesa y una muestra de prueba en una mesa de pruebas con 5 grados de libertad montada sobre un riel de soporte común dentro de la cámara de vacío de un microscopio óptico o electrónico de barrido. La mesa de muestras comprende mesas lineales (X, Y, Z) sobre una mesa de doble inclinación.

VISIÓN GENERAL

La invención está definida por las reivindicaciones.

Los inventores han observado, entre otras cosas, que posicionar una muestra para su observación, interacción y comprobación mecánicas dentro de una cámara compacta de un alojamiento de instrumentos, tal como un microscopio electrónico de barrido (SEM), puede ser un problema a resolver. La cámara de un alojamiento de instrumentos de este tipo incluye una serie de instrumentos y detectores (por ejemplo, instrumentos FIB, uno o varios detectores de retrodispersión de electrones (EBSD), un cañón de electrones para un SEM y similares) agrupados alrededor de una ubicación centralizada de pruebas, así como de los límites físicos de las paredes del alojamiento de instrumentos. Para aprovechar al máximo todos los instrumentos y detectores dentro del alojamiento de instrumentos, o un subconjunto de los mismos, una muestra deberá orientarse y colocarse dentro de la cámara compacta de acuerdo con los parámetros de prueba de los instrumentos y detectores (por ejemplo, puntos focales, distancias de trabajo y necesidades de posicionamiento cooperativo de dos o más instrumentos, tales como un cañón de electrones y un EBSD). La orientación y la posición de la muestra para cada instrumento y detector deben estar dentro de la ubicación centralizada y evitar que la muestra o una mesa choquen o impacten con ninguno de los instrumentos o detectores agrupados que rodean la ubicación centralizada de pruebas (por ejemplo, una región de coincidencia localizada que incluya una pluralidad de regiones de trabajo de uno o más instrumentos).

La presente materia objeto puede proporcionar una solución a este problema, suministrando un conjunto de pruebas que incorpora una mesa de muestras con múltiples grados de libertad. En un ejemplo, el conjunto de pruebas se acopla a la mesa de muestras existente en el alojamiento de instrumentos (por ejemplo, la mesa de muestras de un SEM). El conjunto de pruebas utiliza una mesa de muestras con múltiples grados de libertad que incluye mesas lineales, de rotación y de inclinación para posicionar y reposicionar de forma precisa, fiable y rápida una muestra dentro de la cámara de acuerdo con los parámetros de prueba (por ejemplo, las regiones de trabajo, tales como los puntos focales, intervalos de los instrumentos y similares) de cada uno de los instrumentos utilizados sucesivamente o al mismo tiempo. Además, el posicionamiento y la orientación de la muestra se producen dentro de la ubicación centralizada (región de coincidencia localizada) de la cámara compacta rodeada por los instrumentos y detectores agrupados. La combinación de rotación, inclinación y posicionamiento lineal facilitan la orientación y el posicionamiento de una muestra en la ubicación centralizada de acuerdo con las regiones de trabajo de uno o más instrumentos. Por otro lado, el posicionamiento y reposicionamiento de la muestra se realiza sin necesidad de abrir la cámara y reposicionarla manualmente.

El conjunto de pruebas incluye una o más mesas acopladas con un instrumento de pruebas mecánicas (por ejemplo, un transductor que incluya una sonda de indentación o de rayado, mordazas de tensión, o similares) para proporcionar al menos un grado adicional de libertad al conjunto de pruebas. Por ejemplo, una muestra que tenga que inclinarse y girarse para dirigir la misma hacia un primer instrumento se retendrá muy cerca de la ubicación centralizada de la cámara compacta definida por los puntos focales o las distancias de trabajo (por ejemplo, las regiones de trabajo) del uno o varios instrumentos y detectores, así como de sus alojamientos físicos. El instrumento de pruebas mecánicas debe posicionarse igualmente en relación con la muestra para probar mecánicamente la misma. El conjunto de pruebas posiciona y orienta de este modo la muestra de acuerdo con los parámetros de cada uno de los instrumentos originalmente presentes dentro de la cámara compacta de alojamiento de instrumentos, al tiempo que posiciona un instrumento de pruebas mecánicas para interactuar con la muestra. El movimiento del instrumento de pruebas mecánicas mantiene la muestra en la orientación deseada en relación a los instrumentos y detectores, permitiendo usar los mismos y también realizar pruebas mecánicas al mismo tiempo en la muestra.

Como se describe en el presente documento, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad (y, en algunos ejemplos, el instrumento de pruebas mecánicas) permite posicionar y orientar una muestra dentro de una ubicación centralizada (por ejemplo, una región de coincidencia localizada) de la cámara compacta, y evita sustancialmente que la mesa de muestras con múltiples grados de libertad choque o impacte con los instrumentos y detectores estrechamente agrupados alrededor de la ubicación centralizada.

Otro problema a resolver puede ser la tolerancia de las distintas mesas utilizadas para posicionar y orientar una muestra dentro de la ubicación centralizada del alojamiento de instrumentos. Debido a que los instrumentos, los detectores y el instrumento de pruebas mecánicas efectúan las pruebas en ubicaciones de la muestra micrométricas o más pequeñas, incluso una tolerancia mínima en las mesas puede mover una ubicación de la muestra de interés y desalinearla de cara a la prueba o la observación. Cuando tiene acumulados múltiples grados de libertad proporcionados por múltiples mesas, la tolerancia de cada una de las mesas puede aumentar aún más la inexactitud del posicionamiento y la orientación de la muestra. Además, las pruebas mecánicas en la muestra por indentación, rayado y similares puede desalinear la muestra de forma inadmisible en relación a uno o más de los instrumentos o detectores debido a la tolerancia de las mesas o a la falta de bloqueo positivo de una o más de las mesas en su sitio antes de las pruebas mecánicas. La deformación excesiva de las mesas aumenta la incertidumbre en las mediciones mecánicas y frustra aún más la capacidad de extraer datos mecánicos cuantitativos de las pruebas.

En otro ejemplo, la materia objeto divulgada puede proporcionar una solución a este problema, p. ej. proporcionando conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados para una o más mesas lineales que proporcionen una interfaz estructural sólida entre cada mesa y cada base de mesa. El acoplamiento de superficie con superficie entre las superficies cilíndricas de rodamiento y las superficies de interfaz opuestas elimina sustancialmente el movimiento relativo de los componentes de cada mesa lineal, a lo largo de ejes no coincidentes con los ejes lineales de las respectivas mesas. Adicionalmente, una o más de las mesas de rotación y de inclinación incluye conjuntos de sujeción que sujetan positivamente la mesa de cada accionador estáticamente en relación con la respectiva base de mesa. Los conjuntos de sujeción permiten acoplar la mesa a la base de mesa con múltiples puntos de contacto para mantener firmemente la mesa en la posición deseada. Ni el contacto entre el instrumento de pruebas mecánicas y la muestra (por ejemplo, indentación, rayado y similares), ni la correspondiente transmisión de fuerzas a la mesa de muestras con múltiples grados de libertad, evitan que la muestra quede sujeta de forma fiable en la posición y orientación deseadas para las pruebas y la observación. La mesa con múltiples grados de libertad puede proporcionar de este modo la flexibilidad de posicionamiento lineal, de inclinación y de rotación sin las tolerancias acumuladas presentes en otros conjuntos con múltiples grados de libertad.

Esta visión general pretende ofrecer una visión general de la materia objeto de la divulgación. No pretende ser una explicación exclusiva o exhaustiva de la divulgación. La descripción detallada se incluye para proporcionar más información sobre la divulgación.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, que no están necesariamente dibujados a escala, los números similares pueden describir componentes similares en diferentes vistas. Los dibujos ilustran de forma general, a modo de ejemplo, pero no a modo de limitación, varias realizaciones de la invención.

La Figura 1 es una vista isométrica en corte de un ejemplo de un conjunto de múltiples instrumentos que incluye una mesa de muestras con múltiples grados de libertad.

La Figura 2 es una vista isométrica de un conjunto de pruebas que incluye la mesa de muestras con múltiples grados de libertad mostrada en la Figura 1, con una superficie de mesa de muestras en una primera orientación.

La Figura 3 es una vista isométrica detallada de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad mostrada en la Figura 1.

La Figura 4 es una vista isométrica de un ejemplo de instrumento de pruebas mecánicas acoplado al conjunto de pruebas.

La Figura 5 es una vista isométrica inferior del conjunto de pruebas de la Figura 2, que incluye un ejemplo de montura de conjunto.

La Figura 6 es una vista esquemática del conjunto de pruebas de la Figura 2 que incluye múltiples mesas lineales, una mesa de rotación y una mesa de inclinación.

La Figura 7 es una vista en sección transversal de un ejemplo de un conjunto de rodamientos de rodillos cruzados interpuesto entre una mesa y una base de mesa.

La Figura 8A es una vista isométrica de un ejemplo de un conjunto que incluye mesas de rotación y de inclinación.

La Figura 8B es una vista en sección transversal del conjunto de las mesas de rotación y de inclinación mostradas en la Figura 8A.

La Figura 9 es una vista isométrica de los motores piezoeléctricos y el conjunto de sujeción de la mesa de rotación mostrada en la Figura 8A.

La Figura 10A es una vista isométrica de los motores piezoeléctricos y el conjunto de sujeción de la mesa de inclinación mostrada en la Figura 8A.

La Figura 10B es una vista en sección transversal de la mesa de inclinación de la Figura 8A que muestra una pluralidad de zapatas de accionamiento, que proporcionan dos o más puntos de contacto entre la base de mesa y la mesa de la mesa de inclinación.

La Figura 11 es una vista isométrica de otro ejemplo de conjunto de pruebas que incluye una mesa acoplada a un instrumento de pruebas mecánicas.

La Figura 12 es una vista isométrica de la mesa mostrada en la Figura 11.

La Figura 13A es una vista isométrica del conjunto de pruebas de la Figura 2, con una superficie de mesa de muestras en una segunda orientación.

La Figura 13B es una vista esquemática del conjunto de pruebas de la Figura 13A en la segunda orientación.

La Figura 14 es una vista esquemática de un ejemplo de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad, que incluye vectores de fuerza aplicados y transmitidos a través de la mesa de muestras.

La Figura 15 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un método para orientar una muestra dentro de una cámara de un conjunto de múltiples instrumentos utilizando el conjunto de mesa de muestras con múltiples grados de libertad.

La Figura 16 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un método para bloquear en una orientación una mesa de un conjunto de mesa de muestras.

La Figura 17 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un método para utilizar una mesa de muestras con múltiples grados de libertad que incluye una pluralidad de mesas lineales.

Descripción detallada

La Figura 1 muestra una vista parcial de un conjunto de múltiples instrumentos 100. Como se muestra, el conjunto de múltiples instrumentos 100 incluye una cámara 102 de microscopio que rodea un conjunto de pruebas 112 y una pluralidad de instrumentos que incluyen un primer, segundo, tercero y cuarto instrumentos 104, 106, 108, 110. Como se muestra, cada uno de los instrumentos primero a cuarto 104-110 está agrupado estrechamente alrededor de una zona adyacente al conjunto de pruebas 112. Por ejemplo, los instrumentos primero a cuarto 104-110 están dispuestos en e incluyen un eje de instrumento y puntos focales o distancias de trabajo (por ejemplo, regiones de trabajo) que definen o están dentro de una región de coincidencia localizada cerca del conjunto de pruebas 112, por ejemplo, adyacente a una mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Como se describirá con detalle adicional más adelante, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, un componente del conjunto de pruebas 112, está configurada para orientar una muestra sobre una superficie de mesa de muestras en una pluralidad de orientaciones relativas a dos o más de los instrumentos del primero a cuarto instrumentos 104-110.

Como se muestra en la Figura 1, el conjunto de pruebas 112 está situado dentro de la cámara 102 de microscopio, como se ha descrito anteriormente en el presente documento. Como se muestra, el conjunto de pruebas 112 incluye un instrumento de pruebas mecánicas 114, tal como un indentador, un instrumento de pruebas mecánicas de rayado (movimiento lateral), un instrumento de pruebas de tracción, y similares. El instrumento de pruebas mecánicas 114 está configurado para interactuar con una muestra presente en una mesa de superficie de muestras de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. La mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 acoplada al conjunto de pruebas 112 proporciona múltiples grados de libertad para posicionar y orientar la muestra sobre la mesa de superficie de muestras, en relación con uno o más de los instrumentos primero a cuarto 104-110 y el instrumento de pruebas mecánicas 114. Por ejemplo, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 está configurada para posicionar una muestra para la interacción con el instrumento de pruebas mecánicas 114 al tiempo que permite la observación y la manipulación adicionales con uno o más de los instrumentos primero a cuarto, 104 110. Dicho de otra forma, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad facilita la prueba mecánica en una muestra situada en la superficie de mesa de muestras mientras que a la vez (o al mismo tiempo) se observa o manipula la muestra con uno o más de los instrumentos primero a cuarto, 104-110. De manera similar, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 permite posicionar y orientar la muestra dentro del volumen compacto de la región de coincidencia localizada formada por cada uno de los instrumentos primero a cuarto, 104-110. Como se describirá con detalle adicional en el presente documento, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 permite posicionar y orientar la muestra dentro de esta área estrechamente agrupada dentro de la cámara 102 de microscopio sin interactuar o chocar con ninguno de los instrumentos primero a cuarto 104-110. Dicho de otra forma, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 está configurada para orientar la superficie de mesa de muestras (por ejemplo, una o más de la muestra, la superficie de mesa de muestras, o una parte de la superficie de mesa de muestras) en relación a cada una de las regiones de trabajo en la región de coincidencia localizada combinando el movimiento de dos o más de la pluralidad de mesas lineales, de rotación y de inclinación.

En un ejemplo, el conjunto de múltiples instrumentos 100 incluye un instrumento de tipo microscopio, tal como un microscopio electrónico de barrido, que incluye, por ejemplo, un primer instrumento 104, tal como un cañón de electrones, y un segundo instrumento 108, tal como un detector de retrodispersión de electrones. En otra opción, el conjunto de múltiples instrumentos 100 incluye un tercer instrumento 110, tal como un detector de electrones secundario, y un cuarto instrumento 106, tal como un cañón de haz de iones enfocado. En un ejemplo, el cuarto instrumento 106 es una herramienta configurada para procesar adicionalmente la muestra posicionada en la superficie de mesa de muestras. Por ejemplo, el cuarto instrumento 106, que en un ejemplo es un cañón de haz de iones enfocado, está configurado para eliminar partes de la muestra y exponer partes de la misma que no estuvieran disponibles previamente para su estudio e interacción con el instrumento de pruebas mecánicas 114 y uno o más de los instrumentos primero a tercero 104-108.

Visión general del conjunto de pruebas

La Figura 2 muestra un ejemplo del conjunto de pruebas 112 mostrado anteriormente en la Figura 1. Como se ha descrito previamente, el conjunto de pruebas 112 incluye un instrumento de pruebas mecánicas 114 en un ejemplo. El conjunto de pruebas 112 incluye además una mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Haciendo referencia ahora a la Figura 2, el conjunto de pruebas 112 incluye una plataforma de conjunto de pruebas 200 con un tamaño y forma adecuados para recibir y montar tanto el instrumento de pruebas mecánicas 114 como la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. La plataforma de conjunto de pruebas 200 incluye además una montura 202 de conjunto. En un ejemplo, la montura 202 de conjunto está configurada para posicionarse en y acoplarse a una mesa de montaje 101 del conjunto de múltiples instrumentos 100 (véase la Figura 1). La montura 202 de conjunto permite accionar el conjunto de pruebas en relación con los instrumentos 104-110 del conjunto de múltiples instrumentos 100. Además, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 proporciona una capacidad adicional de orientación y posicionamiento para una muestra situada sobre la superficie de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116.

Con referencia de nuevo a la Figura 2, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 incluye un conjunto 204 de mesas lineales. En un ejemplo, el conjunto de la mesa lineal incluye unas mesas lineales X, Y, y Z configuradas para posicionar la superficie de mesa de muestras 208 a lo largo de uno o más de los ejes lineales. Adicionalmente, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 incluye un conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación acoplado con el conjunto 204 de mesas lineales.

El conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación está acoplado en serie con el conjunto 204 de mesas lineales.

El instrumento de pruebas mecánicas 114 está acoplado a la plataforma de conjunto de pruebas 200 con una mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas (por ejemplo, una mesa configurada para mover el instrumento relativamente a lo largo de un eje X) interpuesta entre los mismos. En un ejemplo, la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas incluye una o más mesas lineales (una o más mesas lineales X, Y o Z) configuradas para mover el instrumento de pruebas mecánicas 114 en relación con la superficie de mesa de muestras 208, así como uno o más de los instrumentos primero a cuarto 104-110.

Tal como se muestra en la Figura 2, un cableado 212 de accionamiento y detección se extiende hasta una o más partes del conjunto de pruebas 112, por ejemplo hasta cada una de las mesas lineales del conjunto 204 de mesas lineales, así como hasta cada una de la mesa de rotación y la mesa de inclinación del conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. Adicionalmente, en otro ejemplo el cableado 212 de accionamiento y detección se proporciona para el instrumento de pruebas mecánicas 114 y para la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas. El cableado 212 de accionamiento y detección facilita el accionamiento de cada una de las mesas lineales, la mesa de rotación y la mesa de inclinación, el instrumento de pruebas mecánicas, y similares. En otro ejemplo, el cableado 212 de accionamiento y detección se acopla con codificadores proporcionados en cada una de las mesas del conjunto 204 de mesas lineales, el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación, y la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas para facilitar un accionamiento preciso de los instrumentos y la superficie de mesa de muestras 208, así como una medición precisa del posicionamiento y la orientación de los mismos, como se describe en el presente documento.

Con referencia de nuevo a la Figura 2, cada uno de los instrumentos 104, 110 se muestra con unos respectivos ejes 214, 216 de primer instrumento y segundo instrumento. En un ejemplo, cada uno de los instrumentos incluye un primer y segundo puntos focales 218, 220, respectivamente. En un ejemplo, los puntos focales incluyen distancias de trabajo, p. ej. un intervalo de distancias desde el primer y segundo instrumentos 104, 110. Los ejes y puntos focales 214-220 de instrumento descritos en el presente documento son ilustrativos. Adicionalmente, los instrumentos descritos y mostrados en la Figura 1, p. ej. el segundo instrumento 106 y el tercer instrumento 108, incluyen los correspondientes ejes y puntos focales de instrumento. Los ejes y puntos focales de instrumento definen unas regiones de trabajo que forman correspondientemente una región de coincidencia localizada 222 en una posición estrechamente agrupada entre cada uno de los instrumentos 104-110, de acuerdo con regiones de trabajo consolidadas o compuestas. La región 222 de coincidencia proporciona un volumen dentro de la cámara 102 de microscopio dentro del cual debe posicionarse la superficie de mesa de muestras 208, que incluye una muestra sobre la misma, para proporcionar acceso y utilidad a cada uno de los instrumentos 104-110 así como al instrumento de pruebas mecánicas 114. Dicho de otra forma, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 incluye grados de libertad lineal, de rotación, y de inclinación para posicionar la superficie de mesa de muestras 208 sustancialmente en cualquier orientación deseada dentro de la región 222 de coincidencia para proporcionar acceso para la observación e interacción con uno o más de los instrumentos 104-110 y el instrumento de pruebas mecánicas 114.

Además, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 está configurada para posicionar la superficie de mesa de muestras 208 dentro de la región 222 de coincidencia sin que se produzca una colisión no deseada con ninguno de los instrumentos 104-110 ni con el instrumento de pruebas mecánicas 114. Opcionalmente, el instrumento de pruebas mecánicas 114 situado en la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas está configurado para cooperar con el movimiento de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, para asegurar que durante las pruebas mecánicas pueda interactuarse con la superficie de mesa de muestras 208 en diversas orientaciones en las que también pueda alinearse la muestra con uno o más de los instrumentos 104-110. Por ejemplo, una muestra se alinea con el instrumento de pruebas mecánicas 114 al tiempo que también se orienta la misma en relación a uno o más de los instrumentos 104-110.

Mesas lineales del conjunto de mesas lineales

La Figura 3 muestra una vista en perspectiva del conjunto 204 de mesas lineales. En el ejemplo mostrado en la Figura 3, el conjunto 204 de mesas lineales incluye una mesa lineal 300 de eje X, una mesa lineal 302 de eje Y, y una mesa lineal 304 de eje Z. Como se describe en el presente documento, cada una de las mesas lineales incluye una base de mesa y una plataforma de mesa. En un ejemplo, la base de mesa se considera la parte de base de cada una de las mesas lineales y la plataforma de mesa es la parte que se mueve en relación con la base de mesa. Por ejemplo, en lo que se refiere a la mesa lineal 302 de eje Y, la mesa lineal de eje Y incluye una base 308A de mesa y una plataforma móvil 308B de mesa acoplada a la base 308A de mesa. En otro ejemplo, la mesa lineal 300 de eje X incluye una base 310A de mesa y una plataforma móvil 310B de mesa que puede moverse en relación a la base 310A de mesa. De forma similar, la mesa lineal 304 de eje Z incluye una plataforma 312B de mesa que puede moverse en relación a una base 312A de mesa. Como se muestra en la Figura 3, en algunos ejemplos una o más de las bases 308A, 310B, y 312B de mesa es parte de una plataforma 308B, 310B, 312B de mesa de una de las otras mesas lineales 300-304. Dicho de otra forma, la plataforma de mesa o la base de mesa de una de las mesas lineales es, al menos en algunos ejemplos, una parte, p. ej. una parte integral o acoplada, de las otras bases de mesa o plataformas de mesa de las otras mesas lineales 300-304. De este modo, las mesas lineales 300-304 se proporcionan en serie para proporcionar una movilidad X, Y, y Z de la superficie de mesa de muestras 208.

Como se muestra en la Figura 3, el conjunto 204 de mesas lineales está acoplado al conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. En un ejemplo, las mesas lineales 300, 302 y 304 de eje X, Y y Z están configuradas para orientar y posicionar la superficie de mesa de muestras 208, incluyendo el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. En otro ejemplo, las mesas lineales 300, 302 y 304 (y 210) de eje X, Y y Z incluyen, pero sin limitación, una o más mesas lineales fabricadas y comercializadas por Physik Instrumente GmbH & CO. de Alemania; Dynamic Structures and Materials, LLC de Franklin Tennessee; Attocube Systems AG de Alemania; SmarAct GmbH de Alemania; y PiezoSystem Jena GmbH de Alemania. Las mesas lineales 300, 302, 304 incluyen unos accionadores 301 (que en la Figura 3 se muestran con la mesa 300, y las mesas 302, 304 incluyen unos accionadores 301 duplicados o similares) que mueven las plataformas de mesa en relación con las respectivas bases de mesa e incluyen, pero sin limitación, mesas lineales motrices con motores paso a paso, motores piezoeléctricos, accionadores de bobina móvil, accionadores de arrastre-adherencia, y similares. Un ejemplo de motor que puede utilizarse con una o más de las mesas lineales 300, 302, 304 es un motor lineal proporcionado por Dynamic Structures and Materials, LLC con el número de modelo I-30.

Opcionalmente, las mesas lineales 300, 302, 304 están configuradas para proporcionar un movimiento lineal preciso a lo largo de un eje deseado (por ejemplo, el eje X, Y o Z) y, como se describe en el presente documento, restringen el movimiento lateral de las plataformas 308B, 310B, 312B de mesa en relación con las respectivas bases 308A, 310A, 312A de mesa y los correspondientes ejes lineales. Por ejemplo, como se describe en el presente documento, los conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados (mostrados en la Figura 7) proporcionan un contacto entre superficies mediante rodamientos de rodillos cruzados. El contacto entre superficies limita el movimiento lateral de las plataformas en relación a las bases (por ejemplo, proporciona una tolerancia mínima que permite el movimiento lineal pero impide sustancialmente el movimiento lateral). Dicho de otra forma, los conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados proporcionan un soporte estructural rígido a través del contacto de superficie con superficie entre cada una de las plataformas de mesa y las bases de mesa. Los conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados proporcionan una estructura de apoyo rígida entre las plataformas de mesa y las bases de mesa para evitar sustancialmente el movimiento de las plataformas de mesa en relación con las bases de mesa en cualquier eje, excepto a lo largo del eje lineal de las mesas 300, 302, 304. En otros ejemplos, las mesas lineales incluyen otros conjuntos de rodamientos, incluyendo, aunque no de forma limitativa, rodamientos de bolas, rodamientos de deslizamiento y similares.

En otro ejemplo, las mesas lineales 300, 302, 304 incluyen una o más características de sujeción o bloqueo que bloquean (por ejemplo, anclan, sujetan, retienen, y similares) las plataformas 308B, 310B, 312B de mesa en relación con las respectivas bases 308A, 310A, 312A de mesa en una configuración no alimentada. En otras palabras, una o más de las mesas lineales 300, 302, 304 ancla la respectiva plataforma 308B, 310B o 312B de mesa en relación a la respectiva base 308A, 310A o 312A de mesa cuando el accionador de la mesa no está activo. El dispositivo de sujeción o bloqueo coopera con los conjuntos de rodamientos (por ejemplo, conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados) para proporcionar mesas individuales que son estructuralmente estables a lo largo de cada eje (X, Y y Z) en estado estático, y capaces de realizar un movimiento lineal preciso con las plataformas 308B, 310B, 312B de mesa que no pueden moverse lateralmente (por ejemplo, sustancialmente incapaces de movimiento lateral). Las mesas lineales 300, 302, 304 combinadas proporcionan de este modo un conjunto 204 de mesas lineales que permite el movimiento a lo largo de cada uno de los ejes lineales (X, Y y Z) que también minimiza la tolerancia entre las plataformas y bases de mesa. La restricción lateral permitida en cada una de las mesas lineales, p. ej. mediante los conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados en combinación con las características de sujeción o bloqueo de una o más de las mesas lineales 300, 302, 304, garantiza en consecuencia que el conjunto 204 de mesas lineales sea estable y soporte la superficie de mesa de muestras 208 en cualquier orientación estática deseada para las pruebas mecánicas.

Instrumento de pruebas mecánicas

La Figura 4 muestra el instrumento de pruebas mecánicas 114 mostrado anteriormente en la Figura 1. Como se muestra, el instrumento de pruebas mecánicas 114 incluye un alojamiento 400 de instrumento que incluye en el mismo transductores, sensores y similares configurados para operar el vástago 406 de instrumento y detectar el movimiento del mismo, y de una punta 408 de instrumento situada en el extremo del vástago 406 de instrumento. Como se describe en el presente documento, el instrumento de pruebas mecánicas 114 está configurado para contactar y probar (por ejemplo, indentar, rayar, proporcionar una fuerza de tracción a través de características de agarre y similares) una muestra presente en la superficie 206 de mesa de muestras acoplada a la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. En otro ejemplo, el instrumento de pruebas mecánicas 114 incluye un transductor tridimensional configurado para proporcionar una o más de la indentación, rayado y similares con la punta 408 de instrumento sobre la muestra presente en la superficie de mesa de muestras 208.

En un ejemplo, el instrumento de pruebas mecánicas 114 incluye un diseño modular. Por ejemplo, el instrumento de pruebas mecánicas 114 incluye una interfaz 402 de instrumento con un tamaño y forma adecuados para el correspondiente acoplamiento con una interfaz electromecánica 404 complementaria. En un ejemplo, la interfaz electromecánica 404 se acopla con una parte de la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas. La interfaz electromecánica 404 proporciona una interfaz mecánica para los componentes estructurales del instrumento de pruebas mecánicas 114 y, al mismo tiempo, proporciona una interfaz eléctrica para el transductor y cualesquiera otros instrumentos, sensores o detectores del instrumento de pruebas mecánicas 114. En otro ejemplo, la interfaz electromecánica 404 proporciona conexiones mecánicas y eléctricas con cualquiera de un número de instrumentos configurados para la conexión modular con la interfaz electromecánica 404, p. ej. en una interfaz 402 de instrumento de los respectivos instrumentos. Por ejemplo, el instrumento de pruebas mecánicas 114 incluye, aunque no de forma limitativa, una agrupación de instrumentos separados, tales como un indentador, un escáner, un detector, y similares. Cada uno de los instrumentos está configurado para uno o más del contacto y la prueba mecánicos con la muestra presente en la superficie de mesa de muestras 208, y/o para la observación y el escaneo o detección de los rasgos y características de la muestra presente en la superficie de mesa de muestras 208.

Con referencia de nuevo a la Figura 4, se muestra cómo la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas (por ejemplo, una mesa lineal X) acopla el instrumento de pruebas mecánicas 114 (que incluye por ejemplo la interfaz electromecánica 404) con la plataforma de conjunto de pruebas 200. Como se describe en el presente documento, la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas proporciona al menos un movimiento lineal del instrumento de pruebas mecánicas 114, en relación con la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 que incluye, por ejemplo, una muestra presente sobre la superficie de mesa de muestras 208.

La montura de conjunto de pruebas

La Figura 5 muestra otra vista del conjunto de pruebas 112 que incluye la plataforma de conjunto de pruebas 200. En el ejemplo mostrado en la Figura 5, se proporciona una parte inferior del conjunto de pruebas 112. Como se ha descrito previamente, en un ejemplo, el conjunto de pruebas 112 incluye una montura 202 de conjunto proporcionada en una parte de la plataforma de conjunto de pruebas 200. Como se muestra en la Figura 5, la montura 202 de conjunto se extiende desde la plataforma de conjunto de pruebas 200 y está configurada para encajar de forma cooperativa con una mesa de montaje 101 del conjunto de múltiples instrumentos 100. En un ejemplo, la montura 202 de conjunto incluye un perímetro 500 de montura. El perímetro 500 de montura está dimensionado y conformado para el acoplamiento complementario (por ejemplo, la recepción) dentro de un correspondiente orificio de la mesa de montaje 101 del microscopio de múltiples instrumentos 100. Por ejemplo, el perímetro 500 de montura no es circular y es complementario al orificio de la mesa de montaje del conjunto de múltiples instrumentos 100. El perímetro no circular asegura que la plataforma de conjunto de pruebas 200 quede acoplada de forma no giratoria con la mesa de montaje 101 del conjunto de múltiples instrumentos 100. Además, el perímetro 500 no circular de la montura 202 de conjunto asegura que el movimiento del conjunto de pruebas 112, proporcionado p. ej. por la mesa de montaje 101 del conjunto de múltiples instrumentos 100, se transmita de forma precisa y fiable a la plataforma de conjunto de pruebas 200 (por ejemplo, evitando la rotación relativa entre un orificio circular y una montura circular). Por consiguiente, un conjunto de múltiples instrumentos 100 configurado para accionar una mesa de montaje 101 puede proporcionar de este modo una mayor flexibilidad en la orientación (por ejemplo, uno o más del movimiento lineal, de rotación y de inclinación) además de los múltiples grados de libertad que proporciona el conjunto de pruebas 112, como se ha descrito en el presente documento.

En otro ejemplo, la montura 202 de conjunto incluye una característica 502 de acoplamiento de plataforma (tal como una cola de milano) que se extiende a lo largo de al menos una de las superficies de la montura 202 de conjunto. En un ejemplo, la característica 502 de acoplamiento de plataforma está dimensionada y conformada para el acoplamiento complementario con una correspondiente característica de la mesa de montaje 101 del conjunto de múltiples instrumentos 100. La característica 502 de acoplamiento de plataforma acopla positivamente el conjunto de pruebas 112 con el conjunto de múltiples instrumentos 100 (por ejemplo, cuando está montado) para proporcionar de este modo un sólido soporte estructural rígidamente acoplado al conjunto 100.

Representación esquemática de los múltiples grados de libertad del conjunto de pruebas

La Figura 6 muestra una representación esquemática del conjunto de pruebas 112, que incluye el instrumento de pruebas mecánicas 114 y la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Como se ha descrito previamente, cada uno del instrumento de pruebas mecánicas 114 y la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 se acoplan con una plataforma de conjunto de pruebas 200 y forman de este modo un diseño unitario configurado para acoplarse con una mesa de montaje 101 de un conjunto de múltiples instrumentos, tal como el conjunto 100 mostrado en la Figura 1.

La representación esquemática de la Figura 6 muestra cada uno de los grados de libertad de movimiento del conjunto de pruebas 112, incluyendo los grados de libertad de la superficie de mesa de muestras 208, así como del instrumento de pruebas mecánicas 114 (incluyendo el vástago 406 de instrumento y la punta 408 de instrumento). Como se describe en el presente documento, los múltiples grados de libertad tanto para la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 como para el instrumento de pruebas mecánicas 114 proporcionan, en combinación con la mesa, una mayor flexibilidad para el posicionamiento y la orientación de la muestra sobre la superficie de mesa de muestras 208 en relación con uno o más instrumentos tales como los instrumentos 104-110 y el instrumento de pruebas mecánicas 114 mostrados en la Figura 1. Dicho de otra forma, el factor de forma compacto del conjunto de pruebas 112 permite posicionar y orientar una muestra en relación con uno o más instrumentos en una pluralidad de orientaciones para proporcionar acceso e interactividad con los instrumentos, además de permitir efectuar pruebas in situ con el instrumento de pruebas mecánicas 114 a pesar de la naturaleza agrupada y apretada de los instrumentos 104-110, sin tener que reposicionar manualmente la muestra en relación con los instrumentos deseados.

Con referencia de nuevo a la Figura 6, se muestra una mesa de rotación 600 acoplada al conjunto 204 de mesas lineales. La mesa de rotación 600 está acoplada en serie con el conjunto 204 de mesas lineales.

De manera similar, una mesa de inclinación 602 está acoplada a la mesa de rotación 600. La mesa de inclinación 602 está acoplada en serie con la mesa de rotación 600. De acuerdo con la invención, las mesas de rotación y de inclinación 600, 602 están acopladas entre la superficie de mesa de muestras 208 y las mesas lineales 300-304.

Refiriéndose primero a la mesa de rotación 600, la mesa de rotación 600 incluye una base de mesa 604A acoplada a la mesa 312B de la mesa lineal 304 de eje Z. Adicionalmente, la mesa de rotación 600 incluye una plataforma de mesa 604B acoplada de forma móvil a la base de mesa 604A. La plataforma de mesa 604B es giratoria en relación a la base de mesa 604A de acuerdo con el accionamiento de uno de los accionadores descritos más adelante.

Con referencia de nuevo a la Figura 6, se muestra la mesa de inclinación 602 con una base de mesa 606A y una plataforma de mesa 606B correspondientes. En un ejemplo, la plataforma de mesa 606B se acopla con la superficie de mesa de muestras 208. La plataforma de mesa 606B es inclinable en relación a la base de mesa 606A y, en un ejemplo, la plataforma de mesa 606B, que incluye la superficie de mesa de muestras 208 acoplada a la misma, está configurada para el movimiento, p. ej. en un arco de 180 grados desde la posición indicada en la Figura 6. Dicho de otra forma, la superficie de mesa de muestras 208 y la plataforma de mesa 606B pueden colocarse en una orientación opuesta a la orientación mostrada en la Figura 6. En otro ejemplo, la mesa de rotación 600 puede girar en un arco de aproximadamente 180 grados, permitiendo de este modo posicionar la superficie de mesa de muestras 208 sustancialmente en cualquier orientación a lo largo del circuito de 360 grados de la mesa de rotación 600. Cuando se operan combinadamente, la mesa de rotación 600 y la mesa de inclinación 602 permiten posicionar la superficie de mesa de muestras 208 a lo largo de un circuito completo de 360 grados alrededor del eje central de la mesa de rotación 600.

Opcionalmente, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad incluye una mesa 610 de rotación de muestras interpuesta entre la superficie de mesa de muestras 208 y la mesa de inclinación 602. En un ejemplo, la mesa 610 de rotación de muestras incluye una base 612A de mesa y una plataforma 612B de mesa. En un ejemplo, la base 612A de mesa está acoplada a la plataforma de mesa 606B de la mesa de inclinación 602, y la plataforma 612B de mesa está acoplada a la superficie de mesa de muestras 208. La mesa 610 de rotación de muestras puede operarse para girar la superficie de mesa de muestras 208, y una muestra situada sobre la misma, alrededor de un eje 614 de rotación de superficie de muestras (mostrado en la Figura 6). La rotación proporcionada por la mesa 610 de rotación de muestras facilita el posicionamiento y la alineación de una muestra (por ejemplo, una muestra heterogénea, una muestra con múltiples ubicaciones de prueba, y similares) con uno o más instrumentos, como se ha descrito en el presente documento. La mesa 610 de rotación de muestras proporciona un grado adicional de libertad al conjunto de pruebas 112, p. ej. un sexto grado de libertad en combinación con las mesas de rotación y de inclinación 600, 602 y las mesas lineales 300, 302, 304.

En otro ejemplo, la mesa 610 de rotación de muestras está configurada de forma similar a las mesas 600, 602 de rotación o de inclinación descritas en detalle en el presente documento. Por ejemplo, la mesa 610 de rotación de muestras incluye uno o más motores, tales como motores piezoeléctricos que operan para girar la plataforma 612B de mesa y la superficie de mesa de muestras 208. En otro ejemplo, y de forma similar a las mesas 600, 602 de rotación o de inclinación, mientras la mesa 610 de rotación de muestras está parada (por ejemplo, el motor está inactivo), la mesa 610 opera para sujetar la plataforma 612B de mesa en su sitio para posicionar de manera estable y fiable la muestra sobre la misma para la prueba mecánica, mediante acoplamiento mecánico con la muestra.

Tal como se muestra en la Figura 6, el instrumento de pruebas mecánicas 114 se acopla a la plataforma de conjunto de pruebas 200 con la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas. En un ejemplo, la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas proporciona uno o más ejes lineales de movimiento al instrumento de pruebas mecánicas 114. En un ejemplo, la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas proporciona movimiento a lo largo de un eje X, p. ej. a lo largo de un eje paralelo al eje X de la mesa lineal 300 de eje X del conjunto 204 de mesas lineales.

En un ejemplo, la provisión de mesas lineales duales en cada uno del instrumento de pruebas mecánicas 114 y la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 permite posicionar la superficie de mesa de muestras 208 y el instrumento de pruebas mecánicas 114 en un factor de forma sustancialmente definido por la plataforma de conjunto de pruebas 200. Por ejemplo, si se mira el conjunto de pruebas 112 en una vista en planta, el movimiento de la superficie de mesa de muestras 208, p. ej. a lo largo de un eje X correspondiente a la mesa lineal 300 de eje X mostrada en la Figura 6, normalmente moverá la superficie de mesa de muestras 208 en relación a la plataforma 200 de pruebas y en algunas circunstancias moverá una o más de las mesas lineales 300-304 y/o las mesas de rotación y de inclinación 600, 602 sustancialmente fuera del perímetro de la plataforma de conjunto de pruebas 200. Cuando se utiliza en cooperación con la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas, la mesa lineal de instrumento de pruebas mecánicas puede moverse en una dirección opuesta en relación con el movimiento de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 a lo largo del eje lineal de la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas. De esta forma, se minimiza sustancialmente la proyección del instrumento de pruebas mecánicas 114 y la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 fuera del límite de la plataforma 200 de pruebas. Dicho de otra forma, si resulta necesario orientar la superficie de mesa de muestras 208 en una configuración que empujaría la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 substancialmente fuera de los límites de la plataforma 200 de pruebas, p. ej. para orientar la muestra en relación a un instrumento así como al instrumento de pruebas mecánicas 114. En su lugar, puede moverse el instrumento de pruebas mecánicas 114 cooperativamente en una dirección opuesta, para minimizar de este modo la proyección tanto del instrumento de pruebas mecánicas 114 como de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 más allá del perímetro de la plataforma de conjunto de pruebas 200.

Con referencia de nuevo a la Figura 6, se muestra de nuevo el conjunto 204 de mesas lineales con la representación esquemática. Por ejemplo, la mesa lineal 302 de eje Y incluye una base 308A de mesa y una plataforma 308B de mesa. De forma similar, la mesa lineal 300 de eje X incluye una base 310A de mesa y una plataforma 310B de mesa. La mesa lineal 304 de eje Z incluye una base 312A de mesa y una plataforma 312B de mesa. Como se muestra en la Figura 6, las plataformas de mesa y las bases de mesa de cada una de las mesas, incluyendo las mesas de rotación y de inclinación 600, 602, pueden, en algunos ejemplos, ser integrales a las correspondientes bases de mesa y mesas de otros accionadores. Por ejemplo, la plataforma 308B de mesa de la mesa lineal 302 de eje Y está acoplada o es integral a la base 310A de mesa de la mesa lineal 300 de eje X. De manera similar, la base de mesa 604A de la mesa de rotación 600 es integral o está acoplada a la plataforma 312B de mesa de la mesa lineal 304 de eje Z.

La mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 con el conjunto 204 de mesas lineales, que incluye las mesas lineales 300-304 de eje X, Y y Z, así como las mesas de rotación y de inclinación 600, 602, proporciona al menos cinco grados de libertad para la superficie de mesa de muestras 208. Como se ha descrito anteriormente, la mesa lineal 210 de instrumento mecánico proporciona un mayor grado de libertad y flexibilidad para el posicionamiento cooperativo de la superficie de mesa de muestras 208, así como del instrumento de pruebas mecánicas 114. En el caso de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, la mesa lineal 300 de eje X está configurada para proporcionar un movimiento al menos a la superficie de mesa de muestras 208 dentro y fuera de la página correspondiente a la Figura 6. De manera similar, la mesa lineal 302 de eje Y está configurada para proporcionar un movimiento a la superficie de mesa de muestras 208 de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, tal como se muestra en la Figura 6. La mesa lineal 308 de eje Z proporciona correspondientemente un movimiento de la superficie de mesa de muestras 208 hacia la parte superior e inferior de la página correspondiente a la Figura 6. La mesa de rotación 600 hace girar la superficie de mesa de muestras 208 y la mesa de inclinación 602 inclina la superficie de mesa de muestras 208. Los múltiples grados de libertad (por ejemplo, cinco o más grados de libertad) proporcionados por al menos la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 proporciona de este modo flexibilidad a la hora de orientar y posicionar la superficie de mesa de muestras 208 en relación con cualquiera de los instrumentos 104 110 mostrados en la Figura 1, así como con el instrumento de pruebas mecánicas 114. El posicionamiento de la superficie de mesa de muestras 208 se lleva a cabo dentro del área estrechamente agrupada conformada por los instrumentos 104-110, en un ejemplo. Dicho de otra forma, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 permite posicionar la superficie de mesa de muestras 208 en cualquiera de diversas orientaciones dirigidas dentro o fuera de la región 222 de coincidencia definida por las regiones de trabajo de uno o más de los instrumentos 104-110 y permite un posicionamiento fiable y preciso de la muestra sobre la superficie de mesa de muestras 208 de acuerdo con los parámetros de trabajo de cada uno de los instrumentos 104-110, al tiempo que proporciona suficiente flexibilidad para permitir la interacción con el instrumento de pruebas mecánicas 114, por ejemplo, en paralelo a la observación con uno o más instrumentos 104-110.

Conjunto de rodamientos de rodillos cruzados

Como se describe en el presente documento, en un ejemplo, se incluyen unos conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados (véase la Figura 7) entre la plataforma de mesa y las bases de mesa de una o más de las mesas lineales, tales como las mesas lineales 300-304 de eje X, Y y Z del conjunto 204 de mesas lineales y la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas. En un ejemplo, los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados se interponen entre la base 310A de mesa y la plataforma 310B de mesa de la mesa lineal 300 de eje X, tal como se muestra en la Figura 7. En el ejemplo mostrado en la Figura 7, los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados se interponen entre la plataforma y la base 310B, A de mesa. Como se muestra, la plataforma 310B de mesa incluye un primer canal 900 de riel que se extiende dentro y fuera de la página sustancialmente paralelo al eje lineal de la mesa lineal 300 de eje X. Un segundo canal 902 de riel se extiende correspondientemente dentro y fuera de la página a lo largo de partes del alojamiento 801 de accionador (en un ejemplo, en asociación con la base 310A de mesa). El primer y segundo canales 900, 902 de riel cooperan para formar ranuras cuyo tamaño y forma permiten recibir la pluralidad de rodamientos 908 de rodillos en las mismas.

Como se muestra, p. ej. en la Figura 7, el primer y segundo canales 900, 902 de riel incluyen pares opuestos de superficies de interfaz. En un ejemplo, el primer canal 900 de riel incluye una primera superficie 904A de interfaz y el segundo canal 902 de riel incluye una segunda superficie 904B de interfaz, opuesta a la primera superficie 904A de interfaz. De manera correspondiente, el segundo canal 902 de riel incluye una primera superficie 906A de interfaz y el primer canal 900 de riel incluye una segunda superficie 906B de interfaz, opuesta a la primera superficie 906A de interfaz. Las superficies 904A, B, y 906A, B de interfaz con numeración similar forman pares opuestos de superficies de interfaz alineadas con el eje lineal de la respectiva mesa lineal, y se extienden paralelas al mismo.

Los rodamientos 908 de rodillos están situados dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel, y proporcionan la interfaz móvil entre la plataforma 310B de mesa y la base 310A de mesa. Por ejemplo, en cada uno del primer y segundo canales 900, 902 de riel de cada uno de los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados están posicionados una pluralidad de rodamientos 908 de rodillos. En un ejemplo, el primer y segundo canales 900, 902 de riel del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados mostrado a la izquierda de la Figura 7 incluyen cinco o más rodamientos 908 de rodillos en los mismos. Los rodamientos 908 de rodillos se proporcionan en una configuración alternativamente cruzada en la que las superficies cilíndricas 910 de rodamiento (por ejemplo, las superficies cilíndricas de los rodamientos 908 de rodillos en contraposición a las superficies de extremo de los rodamientos) están dispuestas en ángulos de 90 grados en relación a cada rodamiento de rodillos sucesivo dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel. De manera similar, los rodamientos 908 de rodillos dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados en el lado derecho de la mesa lineal 300 de eje X mostrada en la Figura 7 están colocados dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel en una configuración alternativamente cruzada. Las superficies cilíndricas 901 de rodamiento cooperan con las superficies 904A, 904B, y 906A, 906B de interfaz opuestas para proporcionar un contacto entre las superficies de interfaz opuestas, lo que correspondientemente proporciona un acoplamiento estructural robusto entre la base 310A de mesa y la plataforma 310B de mesa.

Por ejemplo, con la configuración mostrada en la Figura 7 se minimiza sustancialmente el movimiento de la plataforma 310B de mesa en relación con la base 310A de mesa, p. ej. debido a la aplicación de una fuerza lateral sobre una o más de la plataforma 310 de mesa o la base 310A de mesa (por ejemplo, ortogonal o desplazado con respecto al eje lineal de la mesa lineal 300 de eje X). El contacto de superficie con superficie entre los rodamientos 908 de rodillos y las superficies 904A, B, y 906A, B de interfaz minimiza la inclinación relativa o el movimiento lateral de la plataforma y la base 310B, 310A de mesa. Dicho de otra manera, los rodamientos 908 de rodillos y su configuración cruzada dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel proporcionan interfaces alternadas de superficie con superficie entre las superficies 904A, B, y 906A, B de interfaz opuestas, para evitar sustancialmente el movimiento relativo ortogonal al eje lineal de la mesa lineal 300 de eje X. En otras palabras, las tolerancias que de otro modo se darían en otros sistemas de rodamientos (y que se multiplican a través de las múltiples mesas acopladas en serie) se minimizan entre las múltiples mesas del conjunto 204 de mesas lineales y la mesa lineal 210 utilizados con el instrumento de pruebas mecánicas 114.

En un ejemplo, las superficies cilíndricas 910 de rodamiento tienen una longitud más corta en relación con el diámetro de las superficies planas 912 de extremo de cada uno de los rodamientos 908 de rodillos. Debido a que las superficies planas 912 de extremo tienen un diámetro mayor que la longitud de las superficies cilíndricas 910 de rodamiento, el movimiento y el contacto de los rodamientos 908 de rodillos con la superficie 904A, 904B, y 906A, 906B de interfaz opuesta en el primer y segundo canal 900, 902 de riel se concentra en las superficies cilíndricas 910 de rodamiento. Dicho de otra forma, las superficies cilíndricas 901 de rodamiento son más cortas que la distancia entre las superficies 904A, 904B y 906A, 906B de interfaz opuestas. Al tener las superficies planas 912 de extremo un diámetro mayor que la longitud de las superficies cilíndricas 910 de rodamiento, se minimiza el contacto positivo entre las superficies planas 912 de extremo y los pares opuestos de superficies 904A, 904B, y 906A, 906B de interfaz. En su lugar, se proporciona acoplamiento móvil entre las superficies cilíndricas 910 de rodamiento y las superficies de interfaz opuestas. Sólo se produce un contacto incidental entre las superficies planas 912 de extremo de los rodamientos 908 de rodillos y las superficies 904A, 904, y 906A, 906B de interfaz opuestas. La plataforma 310B de mesa es de este modo capaz de moverse suavemente en relación a la base 310A de mesa a lo largo del eje lineal de la mesa de acuerdo con la operación del accionador 301, al tiempo que se impide su movimiento a lo largo de los ejes no paralelos como se describe en el presente documento. En otras palabras, los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados guían el movimiento de la plataforma 310B de mesa a lo largo del eje lineal (la dirección de traslación) de la mesa, al tiempo que restringen (por ejemplo, minimizan o eliminan) el movimiento lateral, la inclinación y similares de la plataforma 310B de mesa en relación con la base 310A de mesa y el eje lineal de la mesa.

Resulta importante señalar que el accionador 301 puede mover de forma precisa y fiable la plataforma 310B de mesa en relación a la base 310A de mesa de acuerdo con la tolerancia minimizada del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados. En otras palabras, la plataforma 310B de mesa solo puede moverse a lo largo del eje lineal de la mesa lineal 300 de eje X. El movimiento ortogonal, p. ej. el movimiento debido a las tolerancias entre los rodamientos esféricos y similares entre una plataforma de mesa y una base de mesa, se evita sustancialmente mediante el conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados (o conjuntos en un ejemplo). Las superficies 904A, 904B y 906A, 906B de interfaz, en combinación con los rodamientos 908 de rodillos alternativamente cruzados, evita sustancialmente la inclinación y el movimiento lateral de la plataforma 310B de mesa en relación a la base 310A de mesa.

En un ejemplo, los rodamientos 908 de rodillos descritos en el presente documento están construidos, aunque no de forma limitativa, con un material cerámico tal como nitruro de silicio. Al construir los rodamientos 908 de rodillos con un material cerámico tal como nitruro de silicio, los rodamientos 908 de rodillos pueden empaquetarse dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel en una relación lado a lado. Por ejemplo, la pluralidad de rodamientos 908 de rodillos en cada uno de el primer y segundo canales 900, 902 de rodillo pueden posicionarse dentro del canal sucesivamente con los rodamientos 908 de rodillos en contacto mutuo (por ejemplo, en una relación alternativamente cruzada como se describe en el presente documento). Los rodamientos 908 de rodillos tienen un coeficiente de fricción mínimo debido al contacto entre los rodamientos 908 de rodillos, p. ej. a lo largo de sus superficies cilíndricas 910 de rodamiento. La fricción minimizada tiene un efecto mínimo sobre la facilidad para mover la plataforma 310B de mesa en relación con la base 310A de mesa. En otro ejemplo, el primer y segundo canales 900, 902 de riel, p. ej. del alojamiento 801 de accionador y la plataforma 310B, están construidos con materiales similares o idénticos a los de la base y plataforma 310A, B de mesa, p. ej. titanio, acero, y similares.

Conjunto de mesa de rotación y mesa de inclinación

La Figura 8A muestra una vista isométrica del conjunto 206 de rotación y de inclinación mostrado anteriormente en la Figura 2. Como se describe en el presente documento, el conjunto 206 de inclinación de rotación está configurado para acoplarse en serie con el conjunto 204 de mesas lineales. En otros ejemplos, el conjunto 206 de mesas de rotación y de inclinación está configurado para interponer el acoplamiento entre una o más de las mesas lineales 300 304 como se describe en el presente documento. En otro ejemplo más, el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación está configurado para posicionarse entre la plataforma de conjunto de pruebas 200 y una o más de las mesas lineales del conjunto 204 de mesas lineales.

Haciendo referencia de nuevo a la Figura 8A, el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación incluye la mesa de rotación 600 y la mesa de inclinación 602 acoplada a la mesa de rotación. Como se muestra, un alojamiento 1000 de mesa de rotación se extiende alrededor de la mesa de rotación 600. De forma similar, un alojamiento 1002 de mesa de inclinación se extiende sobre al menos parte de la mesa de inclinación 602. La superficie de mesa de muestras 208 se muestra acoplada a la mesa de inclinación 602. En un ejemplo, el alojamiento 1000 de mesa de rotación incluye una interfaz eléctrica 1004 que proporciona unas 1006 tomas de rotación y de inclinación a acoplar con el cableado 212 de accionamiento y detección, por ejemplo, para mediciones de codificadores e instrucciones para operar y detectar la posición de las mesas de rotación y de inclinación 600, 602.

Con referencia ahora a la Figura 8B, se muestra en sección transversal el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación tal como se ha mostrado anteriormente en la Figura 8A. La mesa de rotación 600 incluye una plataforma 1008B de mesa de rotación y una base 1008A de mesa de rotación. Del mismo modo, la mesa de inclinación 602 incluye una base 1010A de mesa de inclinación y una plataforma 1010B de mesa de inclinación. En un ejemplo, la plataforma 1008B de mesa de rotación y la base 1010A de mesa de inclinación se incorporan a un conjunto de husillo de rotación 1018. Tal como se muestra en la Figura 8B, el conjunto de husillo de rotación 1018 está configurado para el movimiento giratorio dentro del alojamiento 1000 de mesa de rotación.

En un ejemplo, se proporciona una pluralidad de rodamientos 1012, 1014 de rotación entre el conjunto de husillo de rotación 1018 y el alojamiento 1000 de mesa de rotación. Los rodamientos 1012, 1014 de rotación facilitan la rotación del conjunto de husillo de rotación 1018 en relación al alojamiento 1000. En un ejemplo, los rodamientos 1012, 1014 de rotación incluyen una pluralidad de rodamientos de bolas interpuestos entre el respectivo alojamiento 1000 de mesa de rotación y el conjunto de husillo de rotación 1018. De manera similar al conjunto de husillo de rotación 1018, en un ejemplo la mesa de inclinación 602 incluye un conjunto de husillo de inclinación 1020 que incorpora la plataforma 1010B de mesa de inclinación. El conjunto de husillo de inclinación 1020 está acoplado de forma móvil con el conjunto de husillo de rotación 1018, p. ej. con unos rodamientos 1016 de inclinación a cada lado del conjunto de husillo de inclinación 1020. En un ejemplo, los rodamientos de inclinación incluyen rodamientos de bolas interpuestos entre el conjunto de husillo de inclinación 1020 y el conjunto de husillo de rotación 1018. Opcionalmente, una o ambas mesas de rotación y de inclinación 600, 602 incluyen unos respectivos codificadores 1022 de rotación y codificadores 1024 de inclinación para medir con precisión la posición del respectivo conjunto de husillo de rotación 1018 en relación al alojamiento 1000 de mesa de rotación y la posición del conjunto de husillo de inclinación 1020 en relación al conjunto de husillo de rotación 1018.

Mesa de rotación

La Figura 9 muestra el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. En el ejemplo mostrado, se ha retirado el alojamiento 1000 de mesa de rotación para exponer los componentes dentro de la mesa de rotación 600. Como se ha descrito previamente, el conjunto 206 de rotación y de inclinación incluye una mesa de rotación 600 acoplada a una mesa de inclinación 602. Haciendo referencia a la Figura 9, la mesa de rotación 600 mostrada incluye la plataforma 1008B de mesa de rotación acoplada rotacionalmente con la base 1008A de mesa de rotación. Como se ha descrito previamente, en un ejemplo la plataforma 1008B de mesa de rotación incluye un conjunto de husillo de rotación 1018 que incluye p. ej. parte de la base 1010A de mesa de inclinación. (Véase la Figura 8B). Opcionalmente, la mesa 610 de rotación de muestras mostrada en la Figura 6 está configurada de forma similar a la mesa de rotación 600 (por ejemplo, con conjuntos de motor similares y un conjunto de sujeción similar).

Como se muestra en la Figura 9, la mesa de rotación 600 incluye una pluralidad de conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos (por ejemplo, motores) colocados alrededor de la mesa de rotación 600. Cada uno de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos incluye un primer y segundo motores piezoeléctricos 1104A, B opuestos (por ejemplo, elementos motores). Entre cada uno del primer y segundo motores 1104A, B opuestos está interpuesta una zapata motriz 1106 acoplada a la plataforma 1008b de mesa. En un ejemplo, la plataforma 1008B de mesa incluye una brida 1100 de rotación acoplada al resto de la plataforma 1008B de mesa. Como se muestra en la Figura 9, la brida 1100 de rotación se extiende alrededor de las zapatas motrices 1106 de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos y está acoplada a las mismas. En un ejemplo, los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos trabajan en paralelo para mover la brida 1100 de rotación y efectuar la rotación del conjunto de husillo de rotación 1018. Por ejemplo, los primeros motores 1104A opuestos de cada uno de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos se operan en paralelo (por ejemplo, se expanden y relajan simultáneamente siguiendo una señal de accionamiento de diente de sierra para mover las zapatas motrices 1106) para efectuar la rotación en una dirección, mientras que los segundos motores 1104B opuestos de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos se operan en paralelo para efectuar la rotación del conjunto de husillo de rotación 1018 en una dirección opuesta (por ejemplo, en sentido horario o antihorario). Opcionalmente, los motores 1104A opuestos de cada uno de los conjuntos 1102A-C se operan en secuencia (expandiéndose y relajándose cada uno de manera precedente o sucesiva a los otros motores 1104A) para girar el conjunto de husillo de rotación 1018 en una primera dirección. De forma similar, los motores 1104B opuestos de cada uno de los conjuntos 1102A-C se operan en secuencia para girar el conjunto de husillo de rotación 1018 en una segunda dirección opuesta. En otra opción, la mesa de rotación 600 incluye uno o más conjuntos de motores (por ejemplo, uno o más de los conjuntos 1102A-C de motores) y uno o más de los conjuntos de motores se operan para accionar la mesa de rotación 600.

Con referencia de nuevo a la Figura 9, los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos se muestran acoplados con un anillo 1108 de soporte de motor que se extiende por debajo y alrededor de la brida 1100 de rotación. El anillo 1108 de soporte de motor proporciona una estructura robusta para el soporte de cada uno de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos. Además, el anillo 1108 de soporte de motor está soportado dentro de la base 1008A de mesa de rotación por una columna 1112 de soporte acoplada a una pluralidad de elementos 1114A, B de resorte (por ejemplo, elementos de resorte separados o elementos de resorte virtuales del mismo resorte). Como se muestra en la Figura 9, la pluralidad de columnas 1112 de soporte y los elementos 1114A, B de resorte están dispuestos alrededor del anillo 1108 de soporte de motor y, de este modo, proporcionan un acoplamiento sólido pero desviable con el resto de la base 1008A de mesa de rotación. En otro ejemplo, el anillo 1108 de soporte de motor incluye puntos 1116 de contacto de resorte colocados adyacentes a los lados de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos (por ejemplo, soportando los conjuntos o con los conjuntos interpuestos entre los mismos). Opcionalmente, el anillo 1108 de soporte de motor incluye uno o más puntos 1116 (uno, dos, tres o más puntos de contacto) de contacto. En un ejemplo, un único punto 1116 de contacto está asociado a cada uno de los conjuntos 1102A-C de motores.

En el ejemplo mostrado en la Figura 9, los elementos 1114A, B de resorte colocados a ambos lados de las columnas 1112 de soporte (resortes separados o elementos de un solo resorte con elementos plurales que se extienden hasta los puntos 1116 de contacto separados que se extienden desde la columna 112 de soporte) están acoplados entre los puntos 1116 de contacto de resorte y la columna 1112 de soporte. Como se describirá con detalle adicional más adelante, los elementos 1114A, B de resorte proporcionan un soporte de sesgo opuesto para cada uno de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos para proporcionar una función de sujeción al conjunto de husillo de rotación 1018 entre los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos. En otras palabras, los elementos 1114A, B de resorte sujetan el conjunto 1018 de husillo (por ejemplo, la plataforma 1008B de mesa) estáticamente en relación con la base 1008A de mesa) cuando los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos no están girando el conjunto de husillo.

Con referencia de nuevo a la Figura 9, se muestra un conjunto 1110 de sujeción en cualquier extremo del conjunto de husillo de rotación 1018. En un ejemplo, el conjunto 1110 de sujeción incluye el rodamiento 1014 de rotación acoplado a la base 1008A de mesa de rotación así como los elementos 1114A, B de resorte. Tal y como se ha descrito anteriormente, los elementos 1114A, B de resorte están acoplados entre la columna 1112 de soporte y los contactos 1116 de resorte. Los elementos 1114A, B de resorte sesgan el anillo 1108 de soporte de motor, así como los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos, en dirección ascendente hacia la brida 1100 de rotación. Mientras los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos están en un estado relajado (por ejemplo, no están siendo operados para efectuar la rotación del conjunto de husillo de rotación 1018) los elementos 1114A, B de resorte sesgan el anillo 1108 de soporte de motor hacia arriba y, de este modo, enganchan positivamente las zapatas motrices 1106 contra una primera superficie de la brida 1100 de rotación para evitar sustancialmente la rotación no deseada del conjunto de husillo de rotación 1018. Dicho de otra forma, el conjunto de husillo de rotación 1018 está bloqueado en su sitio y estático incluso cuando actúen sobre él fuerzas externas, p. ej. sobre el conjunto de husillo de inclinación 1020 y el conjunto de husillo de rotación 1018 (por ejemplo, debido a pruebas mecánicas sobre una muestra). Las zapatas motrices 1106 de los conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos mantienen estáticamente el conjunto de husillo de rotación 1018 en su sitio aplicando fricción a través de la fuerza normal aplicada por los elementos 1114A, B de resorte de cada uno de los resortes dispuestos alrededor del anillo 1108 de soporte de motor.

Como se muestra en la Figura 9, en un ejemplo los elementos 1114A, B de resorte incluyen múltiples elementos de resorte que se extienden entre la columna 1112 de soporte y los contactos 1116 de resorte. Opcionalmente, los elementos 1114A, B de resorte incluyen elementos de resorte que tienen al menos un contrapeso que se extiende entre una columna 1112 de soporte y los contactos 1116 de resorte. En otro ejemplo, los elementos 1114A, B de resorte incluyen cada uno un único elemento de resorte que se extiende entre la columna 1112 de soporte y cada uno de los contactos 1116 de resorte. En un ejemplo, los elementos 1114A, B de resorte (ya sea un solo resorte o varios) incluyen, pero sin limitación, resortes de flexión que tienen un perímetro sustancialmente plano que se estratifica una o más veces sobre sí mismo en forma de serpentina.

Como se muestra en la Figura 9, cada una de las zapatas motrices 1106 está dispuesta alrededor del anillo 1108 de soporte de motor. Cuando se acoplan con la brida 1100 de rotación, las zapatas motrices 1106 de cada uno de los tres conjuntos 1102A-C de motores piezoeléctricos proporcionan a la brida 1100 de rotación un sólido soporte sesgado hacia arriba y, de este modo, sujetan la brida 1100 de rotación entre una superficie de sujeción que incluye, aunque no de forma limitativa, el rodamiento 1014 de rotación (acoplado a lo largo de una segunda superficie de la brida de rotación) y las zapatas motrices 1106 (acopladas a lo largo de una primera superficie de la brida de rotación) para efectuar el posicionamiento estático bloqueado de la brida 1100 de rotación y el conjunto 1118 de husillo de rotación acoplado a la brida 1100. Dicho de otra forma, el conjunto 1110 de sujeción sujeta la plataforma 1008B de mesa entre los elementos 1114A, B de resorte (y en un ejemplo los conjuntos 1102A-C de motores) y una parte opuesta de la base de mesa 1008A (por ejemplo, una superficie de sujeción) para bloquear la plataforma 1008B de mesa en su sitio. Como se describe en el presente documento, en un ejemplo, el conjunto 1110 de sujeción sujeta alrededor de la primera y segunda superficies de una parte de la plataforma 1008B de mesa, tal como la brida 1100 de rotación, con los conjuntos de motores 1104A-C sesgados por resortes y el rodamiento 1014 de rotación asociado a la base 1008A de plataforma.

Mesa de inclinación

Las Figuras 10A y 10B muestran unas respectivas vistas en perspectiva y en sección transversal de la mesa de inclinación 602 del conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación mostrado previamente en la Figura 2. Con referencia en primer lugar a la Figura 10A, la mesa de inclinación 602 mostrada incluye la plataforma 1010B de mesa de inclinación y la base 1010A de mesa de inclinación. Como se ha descrito previamente, en un ejemplo, la base 1010A de mesa de inclinación está incorporada en el conjunto de husillo de rotación 1018 descrito anteriormente y mostrado en las Figuras 8A y 8B. La plataforma 1010B de mesa de inclinación está incorporada a un conjunto de husillo de inclinación 1020 acoplado rotativamente con el conjunto de husillo de rotación 1018. Como se muestra en la Figura 12, el conjunto de husillo de inclinación 1020 está soportado en un ejemplo por los rodamientos 1016 de inclinación que facilitan el movimiento de rotación del conjunto de husillo de inclinación 1020 en relación con el conjunto de husillo de rotación 1018. En un ejemplo, un eje 1200 se extiende a través del conjunto de husillo de inclinación 1020 y soporta tanto los rodamientos 1016 de inclinación como el conjunto de husillo de inclinación 1020 entre los mismos. Opcionalmente, la mesa 610 de rotación de muestras mostrada en la Figura 6 está configurada de forma similar a la mesa de inclinación 602 (por ejemplo, con conjuntos de motores similares y un conjunto de sujeción similar).

Como se ha descrito previamente, la mesa de inclinación 602 está configurada para proporcionar a la superficie de mesa de muestras 208 un movimiento de inclinación. Por ejemplo, la mesa de inclinación 602 incluye unos conjuntos 1202A, 1202AB de motores (por ejemplo, conjuntos de motores piezoeléctricos, o motores), posicionados para el acoplamiento de accionamiento con el conjunto de husillo de inclinación 1020. Como se muestra en la Figura 10A, los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos, incluyen dos conjuntos de motores piezoeléctricos. En otro ejemplo, se proporcionan dos o más conjuntos de motores piezoeléctricos. Los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos se sitúan dentro de una silla 1206 de soporte de motor acoplada a la base 1010A de mesa de inclinación (por ejemplo, el conjunto 1018 de eje de rotación). Los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos incluyen cada uno un primer y segundo motores 1204A, B opuestos (por ejemplo, elementos motores). En un ejemplo, el primer y segundo motores 1204A, B opuestos incluyen elementos piezoeléctricos. Haciendo referencia a la Figura 10B, los motores piezoeléctricos 1204A están configurados para trabajar en paralelo (por ejemplo, se expanden y se contraen (se relajan) simultáneamente) para hacer girar el conjunto de husillo de inclinación 1020 en sentido horario, mientras que los motores piezoeléctricos 1204B están configurados para trabajar en paralelo y hacer girar el conjunto de husillo de inclinación 1020 en sentido antihorario. Como se muestra, cada uno del primer y segundo motores 1204A, B opuestos se acoplan con unas respectivas zapatas motrices 1205 asociadas a cada uno de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos. Dicho de otra manera, cada uno del primer y segundo motores 1204A, B opuestos de cada conjunto 1202A, B de motores piezoeléctricos se acopla con una sola zapata motriz 1205. Las zapatas motrices 1205 de cada conjunto 1202A, B de motores piezoeléctricos reciben de este modo fuerzas de accionamiento (a partir de la expansión de los motores piezoeléctricos) del primer y segundo motores 1204A, B opuestos de cada uno de los conjuntos de motores piezoeléctricos. Opcionalmente, se proporcionan zapatas motrices separadas para cada uno del primer y segundo motores 1204A, B opuestos. En otra opción, los primeros motores 1204A opuestos de cada uno de los conjuntos 1202A, B actúan en secuencia (precediendo o sucediendo uno de ellos al otro) para girar el conjunto de husillo de inclinación 1020 en una primera dirección, y los segundos motores 1204B opuestos actúan en secuencia para girar el conjunto de husillo de inclinación 1020 en una segunda dirección opuesta.

La mesa de inclinación 602 incluye además un conjunto 1208 de sujeción configurado para fijar el conjunto de husillo de inclinación 1020 en una orientación estática al concluir el movimiento a través de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos. En un ejemplo, el conjunto 1208 de sujeción incluye superficies de sujeción opuestas proporcionadas por uno o más del eje 1200 y el conjunto 1202-B de motores piezoeléctricos que incluyen, por ejemplo, las zapatas motrices 1205. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 10B, el conjunto de husillo de inclinación 1020 se interpone entre el eje 1200 y las zapatas motrices 1205 de cada uno de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos. En un ejemplo, el eje 1200 está soportado por los rodamientos 1016 de inclinación acoplados a la base 1010A de mesa de inclinación. A través de uno o más de los rodamientos 1016 de inclinación o del acoplamiento directo del eje 1200 con la base 1010A de mesa de inclinación, la base 1010A de mesa de inclinación soporta el eje para proporcionar un soporte estructural para el conjunto 1208 de sujeción y para ayudar a las zapatas motrices 1205 a enganchar positivamente con el conjunto de husillo de inclinación 1020 para el posicionamiento estático del conjunto tras posicionar la superficie de mesa de muestras 208 como se desee.

Refiriéndose de nuevo a la Figura 10B, el conjunto 1208 de sujeción incluye una base 1210 de soporte que en un ejemplo forma parte del conjunto de husillo de rotación 1018. La base 1210 de soporte está dimensionada y conformada para recibir una pluralidad de elementos axiales 1212A, B de resorte. Los elementos axiales 1212A, B de resorte se extienden entre la base 1210 de soporte y la silla 1206 de soporte de motor. En un ejemplo, los elementos axiales 1212A, B de resorte sesgan la silla 1206 de soporte de motor y, de este modo, sesgan los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos, así como las zapatas motrices 1205, logrando un acoplamiento positivo con el conjunto de husillo de inclinación 1020. El acoplamiento positivo de las zapatas motrices 1205 con el conjunto de husillo de inclinación 1020 asegura que las zapatas motrices 1205 enganchen friccionalmente con el conjunto de husillo de inclinación 1020 para asegurar que el accionamiento de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos resulte en una inclinación precisa del conjunto de husillo de inclinación 1020. Adicionalmente, el sesgo proporcionado por los elementos axiales 1212A, B de resorte asegura que el acoplamiento positivo proporcionado por las zapatas motrices 1205 logre un acoplamiento friccional estático con el conjunto de husillo de inclinación 1020 mientras los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos están relajados (por ejemplo, no accionados) para de este modo sujetar el conjunto de husillo de inclinación 1020 entre los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos, así como el eje 1200 (por ejemplo, los rodamientos 1016 de inclinación).

En un ejemplo, los elementos axiales 1212A, B de resorte incluyen unos elementos axiales 1212A, B de resorte cada uno de los cuales está asociado a los respectivos lados de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos. Por ejemplo, el elemento axial 1212A de resorte está asociado al motor piezoeléctrico 1204B y el elemento axial 1212B de resorte está asociado al motor piezoeléctrico 1204A. Los elementos axiales 1212A, B de resorte proporcionan de este modo un sesgo opuesto a cada uno de los motores piezoeléctricos 1204A, B para asegurar que los motores piezoeléctricos, que incluyen las zapatas motrices 1205, queden positivamente sesgados para su acoplamiento con el conjunto de husillo de inclinación 1020 para asegurar la sujeción estática del conjunto de husillo de inclinación mientras los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos no están en funcionamiento. Dicho de otra forma, se proporciona una fuerza de sesgo a cada uno del primer y segundo motores piezoeléctricos 1204A, B opuestos para proporcionar a la zapata motriz 1205 un correspondiente vector de fuerza a través de cada uno de los motores piezoeléctricos y de este modo evitar sustancialmente la inclinación o el deslizamiento de la zapata motriz 1205 fuera del conjunto de husillo de inclinación 1020. Los elementos axiales 1212A, B de resorte asociados a cada uno de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos proporcionan de este modo un acoplamiento positivo en al menos dos puntos alrededor del conjunto de husillo de inclinación 1020. El eje 1200 sujeta de este modo el conjunto de husillo de inclinación 1020 en un punto de contacto del eje y el conjunto de husillo de inclinación 1020 entre dos puntos de contacto formados por las zapatas motrices 1205 y el conjunto de husillo de inclinación 1020. El conjunto de husillo de inclinación 1020 queda sujeto de este modo por tres puntos en superficies opuestas del conjunto de husillo de inclinación para asegurar que el conjunto de husillo de inclinación quede sujeto estáticamente en su sitio cuando el primer y segundo motores 1204A, B opuestos de los conjuntos 1202A, B de motores no están en funcionamiento. Opcionalmente, los elementos axiales 1212A, B de resorte están consolidados en resortes unitarios que soportan cada uno de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos (por ejemplo, a los lados izquierdo y derecho de la silla 1206 de soporte de motor, inmediatamente debajo de cada uno de los conjuntos 1202A, B, o similares).

Elementos laterales de resorte de la mesa de inclinación

Haciendo referencia de nuevo a la Figura 10A, en otro ejemplo la mesa de inclinación 602, p. ej. el conjunto 1208 de sujeción, incluye además unos elementos laterales 1214A, B de resorte para proporcionar soporte lateral a la silla 1206 de soporte y a los elementos axiales 1212A, B de resorte. Los elementos laterales 1214A, B de resorte soportan la silla 1206 de soporte de motor y los elementos axiales 1212A, B de resorte, ya que sesgan las zapatas motrices 1205 de cada uno de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos para el acoplamiento con el conjunto de husillo de inclinación 1020. Por ejemplo, los elementos laterales 1214A, B de resorte impiden sustancialmente que el movimiento lateral de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos provoque el desacoplamiento o la desalineación con el conjunto de husillo de inclinación 1020. En su lugar, los elementos laterales 1214A, B de resorte limitan la depresión y la elevación de la silla 1206 de soporte de motor (mediante la deflexión de los elementos axiales 1212A, B de resorte) para asegurar que las zapatas motrices 1205 logren un contacto de superficie con superficie con el conjunto de husillo de inclinación 1020 durante el funcionamiento de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos, así como el posicionamiento estático del conjunto de husillo de inclinación 1020.

Como se muestra en la Figura 10A, los elementos laterales 1214A, B de resorte están acoplados entre la base 1010B de mesa de inclinación, tal como el conjunto de husillo de rotación 1018 (la base 1210 de soporte), y la silla 1206 de soporte de motor. Unos huecos 1300 están formados entre la silla 1206 de soporte de motor y la base 1210 de soporte para facilitar la deflexión axial de los elementos axiales 1212A, B de resorte con el correspondiente movimiento de la silla 1206 de soporte de motor y el primer y segundo conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos. Como se muestra, los elementos laterales 1214A, B de resorte salvan los respectivos huecos 1300 (a cada lado de la silla 1206) y proporcionan de este modo un soporte lateral desviable a cada lado de la silla 1206 de soporte de motor. Los elementos laterales 1214A, B de resorte aseguran de este modo que la silla 1206 de soporte de motor pueda moverse hacia arriba y hacia abajo de acuerdo con el sesgo proporcionado por los elementos axiales 1212A, B de resorte, así como la deflexión causada por el movimiento del primer y segundo motores 1204A, B opuestos de cada uno de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos.

Los elementos laterales 1214A, B de resorte limitan el movimiento de la silla 1206 de soporte, los elementos axiales 1212A, B de resorte, y los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos al movimiento axial mientras evitan sustancialmente el movimiento lateral de los componentes asociados. Al limitar el movimiento de la silla 1206 de soporte de motor, de los elementos axiales 1212A, B de resorte y de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos al movimiento axial, se evita sustancialmente la desalineación lateral de las zapatas motrices 1205, p. ej. con el conjunto de husillo de inclinación 1020 mostrado en las Figuras 10A y 10B. Se mantiene de este modo el acoplamiento positivo de superficie con superficie de las zapatas motrices 1205 con el conjunto de husillo de inclinación 1020 durante el funcionamiento de los conjuntos 1202A, B de motores piezoeléctricos, así como la configuración de retención estática en la que las zapatas motrices 1205 enganchan por fricción con el conjunto de husillo de inclinación 1020 para evitar sustancialmente el movimiento de inclinación no deseado del conjunto de husillo de inclinación 1020 (por ejemplo, la plataforma de mesa de inclinación en relación con la base 1010a de mesa de inclinación (por ejemplo, la base 1210 de soporte donde el conjunto de husillo de rotación 1018).

Conjunto de pruebas que incluye una mesa para su uso con un instrumento de pruebas mecánicas

La Figura 11 muestra otro ejemplo del conjunto 1400 de pruebas configurado para su uso con el conjunto de múltiples instrumentos 100 mostrado en la Figura 1. Al menos algunas de las características del conjunto 1400 de pruebas son similares o idénticas a las características descritas anteriormente en el presente documento, y se incorporan en relación al conjunto 1400 de pruebas. Como se muestra en la Figura 11, el conjunto 1400 de pruebas incluye una mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 que incluye un conjunto 204 de mesas lineales y un conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación acoplado con el conjunto 204 de mesas lineales. El conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación incluye una superficie de mesa de muestras 208. La mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, como se ha descrito anteriormente, está configurada para mover la superficie de mesa de muestras 208 en diversas orientaciones y posiciones para facilitar la observación y la interacción con una muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208, por ejemplo, con el instrumento 1402 de pruebas mecánicas y con cualquiera de los instrumentos 104-110 mostrados en la Figura 1.

En un ejemplo, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 está configurada para mover la superficie de mesa de muestras 208 en estas configuraciones para facilitar una o más de la observación y la interacción de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 al mismo tiempo. Por ejemplo, dos o más instrumentos observan o interactúan con la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras al mismo tiempo de acuerdo con el posicionamiento de la superficie de mesa de muestras 208 con uno o más de la rotación, la inclinación y el posicionamiento lineal de la superficie de mesa de muestras 208 (por ejemplo, con la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116). En otro ejemplo, la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas coopera con la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 para facilitar el posicionamiento del instrumento 1402 de pruebas mecánicas en relación con la superficie de mesa de muestras 208 dentro de la cámara 102 de microscopio mostrada en la Figura 1.

Como se muestra en la Figura 11, el conjunto 1400 de pruebas incluye el instrumento 1402 de pruebas mecánicas, tal como un indentador, un instrumento de rayado, un instrumento de tracción, un sensor, una herramienta de observación y similares. En un ejemplo, el instrumento 1402 de pruebas mecánicas incluye un instrumento modular configurado para el acoplamiento selectivo con una mesa 1408. Por ejemplo, el instrumento 1402 de pruebas mecánicas incluye, aunque no de forma limitativa, un indentador de alta carga y un indentador de baja carga, en donde el instrumento 1402 de pruebas mecánicas de alta carga está configurado para proporcionar fuerzas de indentación mucho mayores sobre una muestra en comparación con el instrumento de pruebas mecánicas de baja carga. Como se muestra en la Figura 11, cada uno de los instrumentos 1402 de pruebas mecánicas incluye un vástago 1404 de instrumento acoplado con un transductor o sensor posicionado dentro del instrumento de pruebas mecánicas. Cada uno de los instrumentos 1402 de pruebas mecánicas incluye además una punta 1406 de instrumento, configurada para el contacto y la interacción con una muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208.

En un ejemplo, el instrumento 1402 de pruebas mecánicas incluye una pluralidad de transductores modulares reemplazables, configurados para proporcionar fuerzas y intervalos de desplazamiento variables para la punta 1406 de instrumento. Por ejemplo, en un ejemplo, el instrumento 1402 de pruebas mecánicas incluye el transductor de baja carga configurado para 10 mili-Newtons de fuerza y más o menos 15 micras de accionamiento electrostático bidireccional. En otro ejemplo, el instrumento 1402 de pruebas mecánicas incluye otro transductor, por ejemplo, el transductor de alta carga (descrito anteriormente) configurado para fuerzas máximas de al menos 30 mili-Newtons con un recorrido de al menos 80 micras en la dirección de la superficie de mesa de muestras 208 proporcionada por la mesa 1408 de accionamiento. Opcionalmente, se disponen diversas células de carga que pueden seleccionarse para uno o más de los transductores de alta o baja carga que proporcionan diferentes intervalos de fuerza y sensibilidad.

La mesa 1408 (por ejemplo, una mesa que proporciona movimiento lineal a lo largo del eje Y) como se describe en el presente documento en la mesa lineal 210 de instrumento de pruebas mecánicas (que proporciona movimiento lineal a lo largo del eje X) proporciona un medio suplementario o un medio alternativo para que la punta 1406 de instrumento haga contacto con la muestra situada sobre la superficie 208 de la mesa de muestras o para que la punta 1406 de instrumento lleve a cabo indentaciones sobre la misma. Dicho de otra forma, la mesa 1408 está configurada para proporcionar la fuerza de accionamiento, por ejemplo, la fuerza de indentación de la punta 1406 de instrumento sobre la muestra situada en la superficie de mesa de muestras 208. En un ejemplo, la mesa 1408 está configurada para desplazar el instrumento de pruebas mientras que el instrumento 1402 de pruebas mecánicas que incluye un transductor en el mismo está configurado para detectar la fuerza aplicada a la superficie de mesa de muestras 208, así como el desplazamiento de la punta 1406 de instrumento al contactar con la muestra de acuerdo con la operación de la mesa 1408.

Haciendo referencia ahora a la Figura 12, se muestra en detalle un ejemplo de la mesa 1408 sin el instrumento 1402 de pruebas mecánicas. Como se muestra en la Figura 12, la mesa 1408 incluye una base 1500A de mesa y una plataforma 1500B de mesa acoplada de forma móvil a la base 1500B de mesa. Como se muestra, la plataforma 1500B de mesa está acoplada de forma móvil en relación a la base 1500A de mesa, por ejemplo con unos resortes 1512 de flexión. Un accionador, tal como un accionador piezoeléctrico 1502, se acopla entre la base 1500A de mesa y la plataforma 1500B de mesa. El accionador piezoeléctrico 1502 coopera con los resortes 1512 de flexión para guiar la plataforma 1500B de mesa a lo largo de un eje lineal (por ejemplo, un eje X, Y o Z en función de la orientación de la mesa 1408). En el ejemplo mostrado en la Figura 12, la mesa 1408 guía el movimiento de la plataforma 1500B de mesa a lo largo de un eje lineal Y (por ejemplo, hacia la superficie de mesa de muestras 208). La mesa 1408 para posicionar y accionar el instrumento 1402 de pruebas mecánicas incluye, aunque no de forma limitativa, mesas lineales motrices con motores paso a paso, accionadores o motores piezoeléctricos, accionadores de bobina móvil, accionadores de arrastre-adherencia, y similares. La mesa 1408 incluye, aunque no de forma limitativa, una o más mesas lineales fabricadas y comercializadas por Physik Instrumente GmbH & CO. de Alemania; Dynamic Structures and Materials, LLC de Franklin Tennessee; Attocube Systems AG de Alemania; SmarAct GmbH de Alemania; y PiezoSystem Jena GmbH de Alemania. Un ejemplo de la mesa 1408 es una mesa de flexión proporcionada por Dynamic Structures and Materials, LLC. La operación de la mesa 1408, p. ej. de una o varias de las mesas mencionadas anteriormente, mueve la plataforma 1500B de mesa en relación a la base 1500A de mesa de manera controlada y guiada para asegurar sustancialmente que el movimiento del instrumento 1402 de pruebas mecánicas (véase la Figura 11) sea en dirección lineal y no se incline, ladeé o similares en relación con el eje lineal de movimiento deseado.

En otro ejemplo, la mesa 1408 incluye un sensor 1514 de desplazamiento configurado para medir el desplazamiento de la plataforma 1500B de mesa. El sensor 1514 de desplazamiento puede de este modo cooperar con el transductor del instrumento 1402 de pruebas mecánicas para medir el desplazamiento de la plataforma 1500B de mesa y el correspondiente desplazamiento del instrumento 1402 de pruebas mecánicas, así como de su punta 1406 de instrumento durante el funcionamiento del conjunto 1400 de pruebas. En un ejemplo, cuando la punta 1406 de instrumento contacta con una muestra situada sobre la superficie 208 de plataforma de muestras, comienza a aumentar la medición de la fuerza a través del transductor del instrumento 1402 de pruebas mecánicas. Cuando se acoplan con las mediciones de desplazamiento del sensor 1514 de desplazamiento, las mediciones de fuerza y de desplazamiento del respectivo transductor del instrumento 1402 de pruebas mecánicas y el sensor 1514 de desplazamiento se utilizan conjuntamente para determinar una o más propiedades mecánicas de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208. En otro ejemplo, la mesa 1408 incluye una toma eléctrica 1516 configurada para operar el accionador 1502 así como para recibir mediciones procedentes del sensor 1514 de desplazamiento e interconectar dichas mediciones con un procesador y una interfaz de usuario, configurada para mostrar dicha información.

Funcionamiento del conjunto de pruebas

Con referencia de nuevo a la Figura 2, el conjunto de pruebas 112 se muestra con la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 y el instrumento de pruebas mecánicas 114 colocados sobre una plataforma de conjunto de pruebas 200. Como se ha descrito previamente, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 incluye tanto un conjunto 204 de mesas lineales como un conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. El conjunto 204 de mesas lineales y el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación están configurados para mover la superficie de mesa de muestras 208 que incluye, por ejemplo, una muestra situada dentro de una región de coincidencia localizada dentro de un conjunto de microscopio, tal como la región 222 mostrada en la Figura 2.

La región de coincidencia localizada 222 está definida por las regiones de trabajo de los instrumentos, tales como los instrumentos 104, 106, 108, 110 mostrados en la Figura 2. El funcionamiento del conjunto de pruebas 112 comienza con la superficie de mesa de muestras 208 tal como se muestra. Por ejemplo, la superficie de mesa de muestras 208 se muestra en un ángulo sustancialmente ortogonal al instrumento de pruebas mecánicas 114 que incluye, por ejemplo, el vástago 406 de instrumento y la punta 408 de instrumento mostrados anteriormente en la Figura 4. En esta orientación, el instrumento de pruebas mecánicas 114 está configurado para indentar o rayar la muestra presente en la superficie de mesa de muestras 208. En esta configuración particular, uno de los instrumentos 104-110 está configurado de manera similar para observar o interactuar simultáneamente con la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 mientras el instrumento de pruebas mecánicas 114 efectúa una o más pruebas mecánicas sobre la muestra.

En otro ejemplo, cuando resulta deseable mover la superficie de mesa de muestras 208, p. ej. para orientar la muestra en relación a otro instrumento dentro del conjunto de múltiples instrumentos 100, se acciona la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 para orientar la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra situada sobre la misma en relación al instrumento deseado. El conjunto de pruebas 112, p. ej. el conjunto 210 de mesa lineal del instrumento de pruebas mecánicas 114, se opera de manera similar para posicionar el instrumento de pruebas mecánicas 114 en alineación con al menos parte de la muestra y permitir hacer pruebas mecánicas paralelas in situ sobre la muestra mientras se observa o interactúa con la misma mediante uno o más de los instrumentos 104-110.

Haciendo referencia ahora a la Figura 13A, la superficie de mesa de muestras 208 se muestra orientada en una segunda configuración relativa a la primera configuración mostrada en la Figura 2. Como se muestra, se coloca la superficie de mesa de muestras 208 en una posición sustancialmente ortogonal a la posición mostrada en la Figura 2. Por ejemplo, se opera el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación, que en un ejemplo incluye la mesa de rotación 600, para mover la superficie de mesa de muestras 208 a la orientación sustancialmente ortogonal mostrada. Como se muestra de forma similar en la Figura 13A, en otro ejemplo, se opera la mesa de inclinación 602 (mostrada en la Figura 6) para inclinar u orientar la superficie de mesa de muestras 208 a una orientación ligeramente elevada a la orientación sustancialmente vertical mostrada en la Figura 2. Dicho de otra forma, la superficie plana de la superficie de mesa de muestras 208 se orienta en un ángulo inclinado en relación a la orientación mostrada en la Figura 2. En un ejemplo, como se muestra en la Figura 13A, la orientación de la superficie de mesa de muestras 208, así como de la muestra situada sobre la misma, se lleva a cabo para posicionar la muestra en una orientación dirigida hacia uno de los instrumentos, tal como el tercer instrumento 108 que incluye, por ejemplo, un detector de retrodispersión de electrones (EBSD).

En otro ejemplo, se opera el conjunto 204 de mesas lineales, que incluye p. ej. las mesas lineales 300, 302, 304 de eje X, Y y Z, a través de los accionadores 301 para posicionar linealmente la superficie de mesa de muestras 208, acoplada al conjunto 204 de mesas lineales mediante el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación, en relación con uno o varios de los instrumentos 104-110. Dicho de otra forma, el conjunto 204 de mesas lineales está configurado para elevar y trasladar la superficie de mesa de muestras 208 en relación a la primera posición mostrada en la Figura 2. En otras palabras, el conjunto 204 de mesas lineales está configurado para mover la superficie de mesa de muestras 208 dentro y fuera de la página, a la izquierda y a la derecha de la página, y verticalmente (hacia arriba o hacia abajo) en relación con la página, tal como se muestra en la Figura 13A.

Con referencia ahora a la Figura 13B, se proporciona una representación esquemática del conjunto de pruebas 112 mostrado anteriormente en las Figuras 2 y 13A, que muestra la superficie de mesa de muestras 208 en la orientación proporcionada en la Figura 13A. Dicho de otra forma, se gira la superficie de mesa de muestras 208 desde la orientación mostrada en la Figura 2 y se inclina de acuerdo con la operación del conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación, que incluye, por ejemplo, la mesa de rotación 600 y la mesa de inclinación 602. Como se muestra en el ejemplo de la Figura 13B, la superficie de mesa de muestras 208 se orienta en la nueva orientación mostrada en la Figura 13A, p. ej. para orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento 108. Como se ha descrito previamente, la combinación del conjunto 204 de mesas lineales que incluye las mesas 300 304 de eje X, Y y Z, y el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación que incluye las mesas de rotación y ^{de inclinación 600,}602^{, proporciona la flexibilidad deseada para orientar la superficie de mesa de muestras 208}sustancialmente en cualquier orientación dirigida a uno cualquiera de los instrumentos 104-110 o utilizable con uno cualquiera de los mismos, como se ha descrito anteriormente en el presente documento. Adicionalmente, en al menos algunos ejemplos, la orientación de la superficie de mesa de muestras 208 permite usar el instrumento de pruebas mecánicas 114 con la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 al tiempo que se observa o se interactúa con la muestra mediante uno cualquiera de los instrumentos 104-110.

En el ejemplo mostrado en la Figura 13B, se muestra con línea discontinua una huella compuesta 1600 de instrumentos que se extiende alrededor de al menos parte de la superficie de mesa de muestras 208. Como se ha descrito previamente, en un ejemplo, los instrumentos, tales como los instrumentos 104-110, están estrechamente agrupados alrededor de la superficie de mesa de muestras 208, p. ej. debido a las limitaciones de espacio dentro de un conjunto de múltiples instrumentos 100 como se muestra en la anterior Figura 1. Debido a las limitaciones de espacio, el conjunto 204 de mesas lineales y el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación trabajan en conjunto para posicionar y orientar flexiblemente la superficie de mesa de muestras 208 en cualquiera de múltiples posiciones, para orientar en consecuencia la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras en relación a cualquiera de uno o más de los instrumentos 104-110. Es decir, el conjunto 204 de mesas lineales y el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación cooperan para posicionar y orientar la superficie de mesa de muestras 208 dentro de una región de coincidencia localizada, definida al menos en parte por la huella compuesta 1600 de instrumentos.

En algunos ejemplos, resulta deseable no solo orientar la superficie de mesa de muestras 208 con uno o más de los instrumentos 104-110 sino también alinear una parte de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114, por ejemplo. La alineación de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114, así como con uno o más de los instrumentos 104-110, permite hacer pruebas mecánicas con el instrumento 114 sobre la muestra al tiempo que se observa o se interactúa con la misma mediante uno o más de los instrumentos 104-110. Tal como se muestra en la Figura 13B, al girar la superficie de mesa de muestras 208, p. ej. desde la orientación originalmente mostrada en la Figura 2, no solo se gira la superficie de mesa de muestras 208 en relación al instrumento 108, sino que también se gira en relación al instrumento de pruebas mecánicas 114, que en la Figura 13B se muestra en la posición original con línea discontinua. En un ejemplo, el conjunto de pruebas 112 incluye un instrumento de pruebas mecánicas 114 fijo con un tamaño y forma adecuados para su colocación en la orientación mostrada con línea discontinua en la Figura 13B. Como se muestra, para que la superficie de mesa de muestras 208 quede alineada con el instrumento de pruebas mecánicas 114 tal como está posicionado, debe operarse el conjunto 204 de mesas lineales para retirar la superficie de mesa de muestras 208 (hacia arriba a lo largo de la página) para alinear la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114, al tiempo que se posiciona la muestra en relación con el instrumento 108 para la observación y/o el análisis. Posicionar la superficie de mesa de muestras 208 en la orientación mostrada en la Figura 13B (es decir, no retirada) resulta deseable al menos por dos razones. En un ejemplo, al retirar la superficie de mesa de muestras 208 alejándola del instrumento 108, p. ej. para alinear la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114 fijo, la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 queda colocada en el borde de la región de trabajo del instrumento 108 o fuera de la misma, frustrando de este modo la observación con el instrumento 108 si desean efectuarse también pruebas mecánicas al mismo tiempo. Por consiguiente, es deseable mover la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra situada sobre la misma para que coincidan con la región de trabajo del instrumento 108 dentro de la región de coincidencia localizada 222, al tiempo que se alinea el instrumento de pruebas mecánicas 114 con la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 para las pruebas mecánicas. Proporcionar el conjunto de mesas lineales, tal como el conjunto 210 de mesas lineales mostrado en la Figura 13A, facilita el posicionamiento del instrumento de pruebas mecánicas 114 en la orientación mostrada en la Figura 13B. En otras palabras, se alinea el instrumento de pruebas mecánicas 114 con la superficie de mesa de muestras 208 al tiempo que se posiciona la superficie de mesa de muestras 208 dentro de la región de trabajo del instrumento 108.

Adicionalmente, resulta ventajoso mover el instrumento de pruebas mecánicas 114 de la manera mostrada para facilitar el posicionamiento continuo de la superficie de mesa de muestras 208, que incluye p. ej. el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación, fuera de una huella 1600 de instrumento. Tal como se muestra en la Figura 13B, la huella 1600 de instrumento, en un ejemplo, se extiende alrededor de al menos parte de la región de coincidencia localizada 222. Como se ha descrito previamente, los instrumentos, tales como los instrumentos 104 110, conforman una serie de instrumentos agrupados alrededor de la superficie de mesa de muestras 208 y de los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, saturando de este modo la región y, en consecuencia, es necesario un posicionamiento flexible de la superficie de mesa de muestras 208, por ejemplo, combinando el conjunto 204 de mesas lineales y el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. Cuando se desea alinear la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114 durante la interacción y observación con los instrumentos 104-110, resulta importante proporcionar grados adicionales de libertad para facilitar la alineación del instrumento de pruebas mecánicas 114 con la superficie de mesa de muestras 208. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 13B, sin mover el instrumento de pruebas mecánicas 114 (el instrumento de pruebas mecánicas mostrado en su estado fijo con las líneas discontinuas) la retirada de la superficie de mesa de muestras 208 posicionaría al menos el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación en una configuración de conflicto con la huella 1600 de instrumento. Dicho de otra forma, al menos el conjunto 206 de mesa de rotación y ^{mesa de inclinación chocaría con los instrumentos situados dentro de la huella}1600 ^{de instrumentos cuando se}alineara la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114 y se posicionara en relación con el instrumento 108 para la observación mediante el mismo.

Al proporcionar el accionador 210 de mesa lineal (por ejemplo, un accionador en el eje X) que se muestra en la Figura 13A, pueden operarse solos o juntos uno o más del conjunto 204 de mesas lineales y el conjunto 210 de mesas lineales del instrumento de pruebas mecánicas 114 para posicionar la superficie de mesa de muestras 208 y el instrumento de pruebas mecánicas 114, para no solo orientar la superficie de mesa de muestras 208 en relación con el instrumento 108 sino también alinear al mismo tiempo la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114. Esta flexibilidad añadida (además del movimiento lineal del eje Y proporcionado por la mesa 1408) permite alinear el instrumento de pruebas mecánicas 114 con la superficie de mesa de muestras 208 sustancialmente en cualquier orientación en la que se oriente la superficie de mesa de muestras 208 en relación a cualquiera de los instrumentos 104-110, p. ej. mientras se gira la superficie de mesa de muestras 208 aproximadamente 180 grados desde una dirección ascendente y una dirección descendente, donde la dirección descendente se muestra en la Figura 13B y la dirección ascendente sería 180 grados opuesta a la orientación mostrada en la Figura 13B.

Refiriéndose nuevamente a la Figura 13B, para mantener la orientación de la superficie de mesa de muestras 208 dentro de la región de coincidencia localizada 222 y evitar así la colisión con los instrumentos formados por la huella 1600 de instrumentos, el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación se mueve con el conjunto 204 de mesas lineales, p. ej. con uno o más de los accionadores 300-304 de mesa, al tiempo que el instrumento de pruebas mecánicas 114 se mueve como se muestra en la Figura 13B. Dicho de otra forma, el instrumento de pruebas mecánicas 114 se desplaza en una primera dirección lineal, por ejemplo, hacia abajo a lo largo de la página como se muestra en la Figura 13B, y el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación se mueve hacia arriba en relación con el instrumento 108 para alinear la superficie de mesa de muestras 208 con el instrumento de pruebas mecánicas 114 al tiempo que se orienta la superficie de mesa de muestras 208 dentro de la región de trabajo del instrumento 108. Combinando la traslación lineal de la superficie de mesa de muestras 208, por ejemplo mediante el conjunto 204 de mesas lineales, y el conjunto 210 de mesas lineales del instrumento de pruebas mecánicas se minimiza sustancialmente la traslación general de cada uno de los componentes tales como el instrumento de pruebas mecánicas 114 y la superficie de mesa de muestras 208, manteniendo de este modo el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación y la superficie 208 de forma segura dentro de la huella 1600 de instrumentos. La mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, así como el instrumento de pruebas mecánicas 114, pueden de este modo posicionar combinadamente (o por separado, en el caso de la mesa de muestras con múltiples grados de ^libertad116 ^{operada por sí misma) de manera flexible la superficie de mesa de muestras 208 en una o más}orientaciones dentro de la región de coincidencia localizada 222 sin que la superficie de mesa de muestras 208 (o cualquiera de las mesas descritas en el presente documento) choque con cualquiera de los instrumentos 104-110 previamente mostrados en la Figura 2 que forman la huella 1600 de instrumentos.

La adición del conjunto 210 de mesas lineales del instrumento de pruebas mecánicas 114 proporciona una flexibilidad mejorada para permitir de este modo alinear el instrumento de pruebas mecánicas 114 con la superficie de mesa de muestras 208 sustancialmente en cualquier orientación de la superficie de mesa de muestras 208 en relación con los instrumentos 104-110. Además, la provisión del conjunto 210 de mesas lineales con el instrumento de pruebas mecánicas 114 proporciona una mayor flexibilidad al sistema global al minimizar la traslación general necesaria para el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación, al tiempo que permite alinear el instrumento de pruebas mecánicas 114 con la superficie de mesa de muestras 208 a medida que se orienta la muestra situada en la mesa de muestras de otra manera dentro de la región de trabajo de uno o más de los instrumentos 104-110.

Además, tal y como se muestra en el presente documento, la combinación del conjunto 204 de mesas lineales con el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación proporciona un sistema configurado para mover la superficie de mesa de muestras 208 alrededor del instrumento de pruebas mecánicas 114. Dicho de otra forma, combinando el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación con las mesas lineales del conjunto 204 puede asegurarse que la superficie de mesa de muestras 208 sea móvil alrededor de al menos la punta del instrumento estático (o móvil) 114, incluyendo, aunque no de forma limitativa, posiciones a ambos lados de la punta (izquierda, derecha, abajo y arriba), delante de la punta (por ejemplo, con el extremo de la punta ortogonal a la superficie 208), y una variedad casi infinita de posiciones entre las anteriores. A la inversa, el instrumento de pruebas mecánicas 114 puede acceder a y contactar con la superficie de mesa de muestras 208 desde diversos ángulos de acuerdo con la operación coordinada de uno o más del conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación y el conjunto 204 de mesas lineales (y opcionalmente, las mesas asociadas al instrumento de pruebas mecánicas 114).

Posicionamiento y bloqueo de muestra con la mesa de muestras con múltiples grados de libertad

Como se ha descrito anteriormente, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 proporciona una flexibilidad sustancial para posicionar la superficie de mesa de muestras 208 y una muestra sobre la misma en relación con uno o más de los instrumentos 104-110, al tiempo que permite el acceso al instrumento de pruebas mecánicas 114. El acoplamiento móvil de cada una de las plataformas de mesa con las respectivas bases de mesa para cada una de las mesas del conjunto 204 de mesas lineales y el conjunto 206 de rotación y de inclinación supone la aparición de tolerancias no deseadas en la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 global. Dichas tolerancias incluyen el desplazamiento lateral y tolerancias de inclinación que permiten el movimiento de la superficie de mesa de muestras 208 durante el posicionamiento o después del mismo, desalineando la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra situada sobre la misma en relación con uno o más de los instrumentos 104-110 y un instrumento de pruebas mecánicas 114. Las tolerancias frustran la realización de pruebas precisas y fiables en una ubicación deseada de la muestra.

Como se ha descrito anteriormente en el presente documento, uno o más conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados, así como los conjuntos de sujeción descritos en el presente documento, tales como el conjunto 1100 de sujeción para la mesa de rotación 600, el conjunto 1208 de sujeción para la mesa de inclinación 600, así como la sujeción proporcionada a través de las mesas lineales 210, 300, 302, 304, minimizan sustancialmente cualquier posible imprecisión causada por las tolerancias y permite el posicionamiento preciso y fiable de cualquier muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208. Dicho de otra forma, incluso con la flexibilidad proporcionada por las robustas superficies de soporte de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, se proporcionan acoplamientos de sujeción y bloqueo, y similares, a lo largo de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 para asegurar que una muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208, una vez en la posición deseada, permanezca bloqueada de forma precisa y fiable en la misma a pesar del accionamiento o la interacción con instrumentos tales como el instrumento de pruebas mecánicas 114. En otras palabras, las fuerzas que inciden sobre la superficie de mesa de muestras 208, p. ej. las procedentes del instrumento de pruebas mecánicas 114 acoplado con la superficie de mesa de muestras 208, así como las fuerzas ambientales tales como la gravedad que incidan sobre las mesas de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, tienen un efecto mínimo en el posicionamiento y la retención de la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra sobre la misma en relación con la posición deseada.

Haciendo referencia ahora a la Figura 14, se proporciona un ejemplo esquemático de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Como se muestra, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 incluye un conjunto 204 de mesas lineales y un conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación. Como se ha descrito previamente, en un ejemplo, el conjunto 204 de mesas lineales incluye una pluralidad de mesas lineales 300-304 tales como mesas de eje X, Y y Z. Las mesas lineales 300-304 permiten posicionar linealmente la superficie de mesa de muestras 208 (incluyendo, por ejemplo, el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación) en una o más orientaciones trasladadas como se ha descrito anteriormente en el presente documento. Como se muestra en la Figura 14, en un ejemplo, cada una de las mesas 300-304 de eje X, Y y Z incluye unos correspondientes conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados. Como se muestra en la Figura 14, se proporciona un conjunto de rodamientos de rodillos cruzados entre cada una de las plataformas de mesa y las bases de mesa de cada una de las mesas 300-304 de eje X, Y y Z. En otros ejemplos, y como se muestra en el presente documento, se proporcionan dos o más conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados para cada una de las mesas 300-304 de eje X, Y y Z para proporcionar un soporte mejorado y minimizar las tolerancias (por ejemplo, la desviación, inclinación y similares de las plataformas de mesa en relación a las bases de mesa).

Como se muestra, cada uno de los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados incluye una pluralidad de rodamientos 908 de rodillos colocados dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel. Como se ha descrito anteriormente en el presente documento, los rodamientos 908 de rodillos proporcionan interfaces de superficie con superficie entre las bases de mesa y las plataformas de mesa de cada una de las mesas 300-304 de eje X, Y y Z. Los rodamientos 908 de rodillos se proporcionan en una configuración alternativamente cruzada dentro del primer y segundo canales 900, 902 de riel. Como se muestra, p. ej. en la Figura 7, los pares opuestos de superficies de interfaz, por ejemplo, 906A, 906B y 904A, 904B permiten que las plataformas de mesa y las bases de mesa entren en contacto con los rodamientos 908 de rodillos. Por ejemplo, las interfaces de rodillo de los rodamientos 902 de rodillos hacen contacto plano a lo largo de cada una de las superficies 904A, B y 906A, B de interfaz para soportar y transmitir fuerzas, pares de torsión y similares a través del contacto superficial entre los rodamientos 908 de rodillos y las plataformas de mesa y bases de mesa opuestas. Este contacto de superficie con superficie entre las plataformas de mesa y las bases de mesa con los rodamientos 908 de rodillos intermedios evita sustancialmente la desviación o la inclinación de las plataformas de mesa en relación con las bases de mesa y, de este modo, proporciona una interfaz de soporte robusta entre las plataformas de mesa y las bases de mesa de cada una de las mesas 300-304 de eje X, Y y Z. El soporte robusto permite al mismo tiempo un movimiento fácil de las plataformas de mesa en relación con las bases de mesa a través de la guía proporcionada por los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados durante la traslación de una o más de las mesas (por ejemplo, para orientar la superficie de mesa de muestras 208).

En el ejemplo esquemático mostrado en la Figura 14, se aplican una o más fuerzas, tales como una fuerza instrumental 1700 y la gravedad 1704, a la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 para ilustrar las características de soporte robusto de la mesa de muestras 116 durante la operación. Como se muestra en la Figura 14, las mesas 300-304 y 600, 602 están orientadas para colocar la superficie de mesa de muestras 208 en una orientación sustancialmente ortogonal en relación al vástago 406 de instrumento y a la punta 408 del instrumento de pruebas mecánicas 114. El acoplamiento del instrumento de pruebas mecánicas 114 con la superficie de mesa de muestras 208 aplica la fuerza instrumental 1700, incluyendo los correspondientes momentos, sobre los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Para asegurar que la superficie 208 de plataforma de muestras y la muestra situada sobre la misma se mantengan en la posición deseada (por ejemplo, para asegurar la colocación precisa de la punta 408 de instrumento en la ubicación de prueba deseada), toda la cadena de componentes de la ^{mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116, desde la superficie de mesa de muestras}208 ^{hasta la base}308A de mesa de la mesa 302 de eje Y, deberá permanecer sustancialmente estática desde el momento en que se termine de posicionar la misma hasta al menos el procedimiento de pruebas con el instrumento. Como se describe a continuación, los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 garantizan el desplazamiento exacto y preciso de la muestra durante el posicionamiento y que pueda mantenerse la misma de forma fiable en una posición y orientación estáticas especificadas (por ejemplo, bloqueada, retenida, sujeta en su sitio, y similares) durante la interacción con el instrumento de pruebas mecánicas 114. Minimizar la desviación de la muestra y/o del instrumento de pruebas mecánicas 114 debido a la deformación del conjunto de mesas y/o plataformas reduce el error y la incertidumbre durante el procedimiento de pruebas mecánicas. Además, la mesa de muestras con múltiples grados de libertad mantiene la muestra en la posición y orientación deseadas para la posterior observación de la muestra o interacción con la misma, por ejemplo, con uno o varios de los instrumentos 104-110.

Como se muestra en la Figura 14, la fuerza instrumental 1700 se aplica sobre la superficie de mesa de muestras 208. Opcionalmente, la fuerza instrumental 1700 se aplica de forma opuesta, p. ej. durante ensayos de tracción. Los conjuntos 1110 y 1208 de sujeción para las respectivas mesas de rotación y de inclinación 600, 602 sujetan los componentes del conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación en la orientación mostrada en la Figura 14. Por ejemplo, como se ha descrito anteriormente, los conjuntos de husillo de cada una de las mesas de rotación y de inclinación 600, 602 enganchan con múltiples puntos de contacto para impedir sustancialmente el movimiento de los husillos (por ejemplo, plataformas de mesa) en relación con las respectivas bases de mesa. La fuerza instrumental 1700 se transmite de este modo desde el conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación a la mesa 304 de eje Z adyacente sin mover los componentes de las mesas de rotación y de inclinación 600, 602 con respecto a sus respectivas orientaciones estáticas.

Como se muestra en la Figura 14, la fuerza instrumental 1702 se transmite a través del conjunto 204 de mesas lineales como se describe en el presente documento. La fuerza instrumental 1702 se aplica a los rodamientos 908 de rodillos desde la plataforma 312^bde mesa debido al contacto de superficie con superficie del primer canal 900 de riel y los rodamientos 908 de rodillos. Los rodamientos 908 de rodillos transmiten la fuerza instrumental 1702 al segundo canal 902 de riel (por ejemplo, a la superficie de interfaz opuesta como se muestra en la Figura 7). La fuerza instrumental 1702 se transmite entonces a la plataforma 310B de mesa de la mesa 300 de eje X y, a través de la interfaz del primer canal 900 de riel, se transmite a los rodamientos 908 de rodillos del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados de la mesa 300 de eje X. Los rodamientos 908 de rodillos del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados transmiten la fuerza instrumental 1702 al canal de riel opuesto 902 de la base 310A de mesa de la mesa 300 de eje X. Como se muestra en la Figura 14, la base 310A de mesa de la mesa 300 de eje X se acopla con la plataforma 308B de mesa de la mesa 302 de eje Y. Como se muestra en la Figura 14, debido a que el conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados está alineado con el vector de la fuerza instrumental 1700, así como con la fuerza transmitida desde el instrumento 1702, el conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados proporciona un soporte mínimo a la mesa 302 de eje Y contra el movimiento. En su lugar, el acoplamiento de sujeción o bloqueo proporcionado por la mesa lineal 302 (por ejemplo, con el accionador 301) mostrada anteriormente en la Figura 3 fija estáticamente la plataforma 308B de mesa en relación a la base 308A de mesa. Por consiguiente, la fuerza instrumental 1700 (incluida la fuerza transmitida desde el instrumento 1702) se transmite a través de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 a través de uno o más conjuntos de sujeción y bloqueo, que impiden sustancialmente el movimiento de los componentes asociados, y a través del contacto de superficie con superficie entre las respectivas plataformas de mesa y las bases de mesa de cada una de las mesas 300-304 de eje X, Y y Z para proporcionar un encaje robusto y soportado entre los respectivos componentes que impide sustancialmente el movimiento de los componentes entre sí.

En otro ejemplo, otras fuerzas (por ejemplo, con diferentes componentes vectoriales direccionales) inciden sobre la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. En un ejemplo, uno o más de los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 se ven sometidos a una fuerza tal como la gravedad 1704 y los momentos asociados creados por la gravedad. La gravedad, en combinación con las fuerzas de interacción proporcionadas por las pruebas mecánicas del instrumento 114 (por ejemplo, indentación, rayado, o fuerzas de tracción), desvía los componentes de otras mesas que provocan tolerancias. Las características de soporte robusto de cada uno de los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 impiden sustancialmente la inclinación o desviación de la superficie de mesa de muestras 208 incluso cuando se proporcionan dichos múltiples grados de libertad. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 14, la gravedad 1704 se indica con una flecha a través de la mesa de rotación 600. Al igual que con la fuerza instrumental 1700, la fuerza gravitacional 1704 se aplica de forma similar a cada uno de los componentes de la mesa 116 de muestras con múltiples grados, por ejemplo, cada una de las plataformas de mesa y bases de mesa de las respectivas mesas 300-304 y 600, 602. Por ejemplo, la gravedad ejercida sobre cada uno de los componentes se transmite (por ejemplo, una fuerza gravitacional 1706 transmitida) a uno o más de los componentes desde los componentes adyacentes. Evidentemente, cada uno de los componentes también está sujeto a la gravedad de forma individual. Con el fin de esta ilustración, la gravedad 1704 solo se examina como una fuerza transmitida desde un extremo a otro de la mesa 116.

Como se muestra, p. ej. en la Figura 14, la fuerza gravitacional 1704 incide sobre la mesa de rotación 600. La fuerza gravitacional 1704, así como la fuerza gravitacional asociada que incide sobre la plataforma 312B de mesa de la mesa 304 de eje Z, crea un momento correspondiente en la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. El acoplamiento de sujeción o bloqueo de la mesa lineal 304 de eje Z (por ejemplo, a través del accionador 301) impide sustancialmente el movimiento de la plataforma 312B de mesa en relación a la base 312A de mesa. Dicho de otra forma, la sujeción y el bloqueo seguro de la plataforma de mesa en relación a la base de mesa evitan sustancialmente la inclinación, desviación y similares (por ejemplo, debido a la gravedad 1704) de cualquiera de los componentes de la mesa 304 de eje Z asociada. Siguiendo con la cadena de componentes como se muestra en la Figura 14, la fuerza gravitacional 1706 transmitida se transmite a través del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados asociado a la mesa 300 de eje X, por ejemplo, mediante el contacto de superficie con superficie entre el primer y segundo canales 900, 902 de riel y los rodamientos 908 de rodillos interpuestos. Por ejemplo, la fuerza gravitacional 1706 transmitida se aplica a través del primer canal 900 de riel sobre los rodamientos 908 de rodillos cruzados alternados del conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados asociado a la mesa 300 de eje X. La fuerza gravitacional 1706 transmitida desde la plataforma 310B de mesa se transmite a la base 310 de mesa mediante el contacto de los rodamientos 908 de rodillos alternativamente cruzados acoplados a lo largo de las superficies de interfaz del segundo canal 902 de riel. Como se muestra en la Figura 14, la fuerza gravitacional 1706 transmitida se aplica de este modo al segundo canal 902 de riel.

La fuerza gravitacional 1706 se aplica a entonces a la mesa 302 de eje Y, p. ej. la plataforma 308B de mesa. La fuerza gravitacional 1706 transmitida se aplica a los rodamientos 908 de rodillos alternativamente cruzados desde el primer canal 900 de riel. La fuerza gravitacional 1706 transmitida se transmite a través de los rodamientos 908 de rodillos a las superficies de interfaz del segundo canal 902 de riel. Como se muestra en la Figura 14, se impide sustancialmente que la fuerza gravitacional 1704, así como los momentos resultantes de la gravedad, generen la deflexión de los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Dicho de otra forma, los elementos de sujeción o bloqueo asociados a cada una de las mesas lineales 300-304 (por ejemplo, los accionadores 301), así como los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados, impiden sustancialmente la deflexión de los componentes del conjunto 204 de mesas lineales. En otras palabras, al colocar la superficie de mesa de muestras 208 y una muestra situada sobre la misma en una orientación y posición deseadas, la aplicación de fuerzas tales como las procedentes del instrumento de pruebas mecánicas 114 y las fuerzas ambientales tales como la gravedad (pero incluyendo también la vibración, el movimiento de los equipos, y similares) no genera prácticamente desviación, inclinación y similares en ninguno de los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116. Dicho de otra forma, la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra situada en la misma una vez colocada según se desea quedan sustancialmente bloqueadas en esa orientación, y soportadas de manera robustamente por los componentes de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 para asegurar que la muestra se mantenga en una ubicación de prueba deseada, p. ej. para la interacción con el instrumento de pruebas mecánicas 114 y uno o más de los instrumentos 104-110.

Método para posicionar una muestra dentro de una cámara de un conjunto de múltiples instrumentos

La Figura 15 muestra un ejemplo de un método 1800 para orientar una muestra dentro de una cámara de un conjunto de múltiples instrumentos (tal como un conjunto de microscopio con múltiples instrumentos) utilizando la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 descrita en el presente documento. Al describir el método 1800, se hace referencia a uno o varios componentes, características, funciones y similares descritos anteriormente en el presente documento. Cuando es conveniente, se hace referencia a los componentes y características con números de referencia. Los números de referencia proporcionados son ilustrativos y no son exclusivos.

En 1802, se coloca una muestra en una superficie de mesa de muestras tal como la superficie de mesa de muestras 208 mostrada en la Figura 2. En 1804, se orienta la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 en una primera orientación en la cámara, tal como la cámara 102 del conjunto de múltiples instrumentos 100 mostrado en la Figura 1. En la primera orientación, la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 está orientada con una o más regiones de trabajo de uno o más instrumentos, tales como los instrumentos 104-110 dentro de la cámara 102. Como se describe en el presente documento, las regiones de trabajo están formadas, al menos en parte, por los ejes y puntos focales 214-220 de instrumento mostrados en la Figura 2 que, a su vez, cuando están consolidados forman una región de coincidencia localizada 222 y compuesta. Orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 en la primera orientación en la cámara 102, coincidente con una o más de las regiones de trabajo de uno o más de los instrumentos 104-110, incluye posicionar y orientar la muestra dentro de la región de coincidencia localizada 222 formada por las regiones de trabajo. La muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 en la primera orientación está dentro de la región de coincidencia localizada 222. Por ejemplo, la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 en una o más orientaciones dentro de la región de coincidencia localizada 222 está dentro de un espacio agrupado entre uno o más de los instrumentos 104-110 mostrados en las Figuras 1 y 2, por ejemplo.

La orientación de la muestra incluye uno o más de, por ejemplo, inclinar una mesa de inclinación 602 acoplada a la superficie 608 de mesa de muestras, en el paso 1806, o girar una mesa de rotación 600 acoplada a la superficie de mesa de muestras 208, en el paso 1808. En un ejemplo, la orientación incluye uno o más de inclinar y girar la correspondiente mesa de inclinación 602 y la mesa de rotación 600.

En 1810, el método 1800 incluye reorientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 a una segunda orientación en la cámara 102, coincidente con una o más regiones de trabajo de uno o más instrumentos 104-110. La segunda orientación es diferente de la primera (por ejemplo, una segunda orientación relativa al mismo instrumento o una segunda orientación dirigida hacia un segundo instrumento) de la muestra. La segunda orientación está dentro de la región de coincidencia localizada 222. La reorientación incluye una o más de inclinar la mesa de inclinación 602 o girar la mesa de rotación 600, tal como se ha descrito anteriormente en el presente documento. En otro ejemplo, el método 1800 incluye acoplar una plataforma de montaje de pruebas, tal como la plataforma 200 mostrada en la Figura 2 que soporta la superficie de mesa de muestras 208 y las mesas de rotación y de inclinación 600, 602, en una mesa de montaje 101 del conjunto de múltiples instrumentos 100. El conjunto de pruebas 112 montado está retirado de las paredes del conjunto de múltiples instrumentos 100, tal como se muestra en la Figura 1. Dicho de otra forma, el conjunto de pruebas 112 se coloca en el centro de las paredes del conjunto de múltiples instrumentos o (en otro ejemplo) alejado de las mismas, para mejorar la flexibilidad de posicionamiento de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 en relación a uno o más de los instrumentos 104-110 estrechamente agrupados alrededor de la superficie de mesa de muestras 208.

A continuación se muestran varias opciones para el método 1800. En un ejemplo, orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 a la primera orientación y reorientar la muestra a la segunda orientación incluyen orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras a la primera orientación coincidente con la primera región de trabajo de un primer instrumento (tal como uno de los instrumentos 104-110) del uno o más instrumentos que tienen la una o más regiones de trabajo. Reorientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 incluye orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 a la segunda orientación coincidente con la primera región de trabajo del primer instrumento. Dicho de otra forma, en un ejemplo, la orientación y la reorientación incluyen ajustar la posición y la alineación de la posición de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 (así como la alineación de la superficie de mesa de muestras 208) dentro de la misma región de trabajo de un solo instrumento. Por ejemplo, la superficie de mesa de muestras y la muestra situada sobre la misma pueden colocarse ortogonales al eje del primer instrumento. En otro ejemplo, la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra situada sobre la misma se colocan en una alineación coincidente con el eje. En otras palabras, el eje del instrumento se dirige a lo largo de la superficie 208 de plataforma de muestras.

En otro ejemplo, orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras en la primera orientación incluye orientar la muestra de la superficie de mesa de muestras 208 en la primera orientación coincidente con la primera región de trabajo de un primer instrumento, del uno o más instrumentos 104-110, que tiene una o más regiones de trabajo. Reorientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 incluye orientar la superficie de mesa de muestras 208 y la muestra situada sobre la misma a la segunda orientación coincidente con una segunda región de trabajo de un segundo instrumento, tal como el instrumento 106 del uno o más instrumentos 104-110, que tiene una o más regiones de trabajo diferentes de la región de trabajo del primer instrumento.

En otro ejemplo más, al menos una de la orientación y la reorientación de la superficie de mesa de muestras 208 incluye mover linealmente la superficie de mesa de muestras con una o más mesas lineales 300-304 acopladas a las mesas de rotación y de inclinación. Como se describe en el presente documento, en un ejemplo, la una o más mesas lineales 300-304 están incluidas en un conjunto 204 de mesas lineales mostrado p. ej. en la Figura 2. Opcionalmente, el método 1800 que incluye orientar y reorientar la superficie de mesa de muestras 208 incluye limitar el movimiento de la superficie de mesa de muestras y de una o más de las mesas de inclinación y de rotación 602, 600 hacia uno o más de los instrumentos 104-110 en la cámara 102, con la traslación lineal de una o más mesas lineales 300-304. Por ejemplo, se operan las mesas lineales 300-304 para mantener la superficie de mesa de muestras 208 dentro de la región de coincidencia localizada, al tiempo que se evita la colisión con uno o más de los instrumentos 104-110. En otras palabras, las mesas lineales 300-304 mantienen la superficie de mesa de muestras 208 en una ubicación sustancialmente centralizada lejos de la huella 1600 compuesta de instrumentos. La restricción del movimiento de la superficie de mesa de muestras 208 y de una o más de las mesas de inclinación y de rotación 602, 600 incluye mover un instrumento de pruebas mecánicas 114, por ejemplo, con un accionador 210 de mesa lineal en una dirección opuesta a la traslación lineal de la una o más mesas (como se muestra en la Figura 13B). El instrumento de pruebas mecánicas 114 está configurado para interactuar mecánicamente con una muestra de una superficie de mesa de muestras en una o más de la primera y segunda orientaciones.

En otro ejemplo más, el movimiento lineal de la superficie de mesa de muestras 208 incluye mover una plataforma de mesa (por ejemplo, una o más de 308B, 310B, 312B) en relación a una base de mesa (una o más de 308A, 310A, 312A) con un accionador 301. Los accionadores 301 incluyen, pero sin limitación, motores piezoeléctricos, motores paso a paso, accionadores de bobina móvil, accionadores de arrastre-adherencia, y similares. Opcionalmente, el método 1800 incluye sujetar una o más de las plataformas de mesa en relación con las respectivas bases de mesa (por ejemplo, de una o más de las mesas lineales 300, 302, 304) con una función de sujeción o bloqueo ejecutada por el accionador 301.

En otros ejemplos más, el método 1800 que incluye, por ejemplo, orientar y reorientar la superficie de mesa de muestras 208 incluye mover un instrumento de pruebas mecánicas 114 y alinearlo con la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras 208 en al menos la primera y segunda orientaciones. Por ejemplo, mover el instrumento de pruebas mecánicas 114 incluye operar un accionador de mesa lineal (por ejemplo, uno o más de un accionador 210 de mesa lineal de eje X, Y o Z) acoplado al instrumento de pruebas mecánicas 114. Como se describe en el presente documento, mover el instrumento de pruebas mecánicas 114 en combinación con orientar la superficie de mesa de muestras 208 (por ejemplo, orientar la superficie de mesa de muestras en una o más orientaciones dispares mediante traslación lineal, rotación e inclinación de la superficie de mesa de muestras 208) permite alinear el instrumento de pruebas mecánicas con la superficie de mesa de muestras sustancialmente en cualquier orientación relativa a los instrumentos 104-110, al tiempo que se minimiza el movimiento general de la superficie de mesa de muestras 208. Al minimizar el movimiento general (especialmente la traslación) de la superficie de mesa de muestras 208, se minimiza correspondientemente cualquier oportunidad de que la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 choque con uno o más de los instrumentos 104-110 estrechamente agrupados alrededor de la mesa 116.

Opcionalmente, una o más de las funciones de inclinar la mesa de inclinación 602 o de girar la mesa de rotación 600 incluye accionar los primeros elementos motores 1104A de los motores (por ejemplo, de los motores 1102A-C) en una primera dirección, en donde los motores incluyen el primer elemento motor 1104A y un segundo elemento motor 1104B. Accionar los primeros elementos motores 1104A de los motores 1102A, 1102B (y opcionalmente, 1102C) incluye accionar simultáneamente el primer elemento motor 1104A del primer motor 1102A y el primer elemento motor 1104A del segundo motor 1102B, para girar la plataforma de mesa de rotación en la primera dirección en relación a la base de mesa de rotación (por ejemplo, 1108B con respecto a 1108A). De forma similar, operando los primeros elementos motores 1204A del primer y segundo motores 1202A, 1202B, se gira la plataforma 1010B de mesa de inclinación en relación a la base 1010A de mesa de inclinación como se muestra en la Figura 10A.

De forma similar, una o más de las funciones de inclinar la mesa de inclinación o girar la mesa de rotación 600, 602 incluye accionar los segundos elementos motores, por ejemplo, los segundos elementos motores 1204B de los motores 1202A, 1202B, en una segunda dirección opuesta a la primera. Accionar los segundos elementos motores 1204B, 1204B de los motores 1202A, 1202B incluye accionar simultáneamente el segundo elemento motor del primer motor 1202A y el segundo elemento motor del segundo motor 1202B, para girar la plataforma 1010B de mesa de inclinación en una segunda dirección en relación a la base 1010A de mesa de inclinación. Haciendo referencia a la Figura 9, accionar los segundos elementos motores 1104B de al menos dos de los motores 1102A-C, por ejemplo, mediante el accionamiento simultáneo de los segundos elementos motores 1104B, mueve la plataforma 1010B de mesa de rotación en relación a la base 1008A de mesa de rotación.

Método para bloquear una mesa de un conjunto de mesas

La Figura 16 muestra un ejemplo del método 1900 para bloquear una mesa de un conjunto de mesa de muestras en una orientación (por ejemplo, en una orientación o posición como la descrita anteriormente en el presente documento). Al describir el método 1900 se hace referencia a uno o más componentes, características, funciones y similares descritos anteriormente en el presente documento. Cuando es conveniente, se hace referencia a los componentes y características con números de referencia. Los números de referencia proporcionados son ilustrativos y no son exclusivos.

En 1902, se mueve una plataforma de mesa en relación a una base de mesa con al menos un motor. Por ejemplo, como se describe en el presente documento, se describen múltiples mesas lineales 300-304, de rotación y de inclinación 600, 602. Cada una de las mesas incluye sus respectivas plataformas de mesas y bases de mesa. Como se describe en el presente documento, se accionan uno o más motores para mover las plataformas de mesa en relación con las bases de mesa. En 1904, el método 1900 incluye detener el movimiento de la plataforma de mesa en relación con su respectiva base de mesa. Opcionalmente, el método 1900 incluye desplazar el conjunto de pruebas 112, p. ej. operando los accionadores asociados al conjunto de múltiples instrumentos 100. El accionamiento del conjunto 100, p. ej. transmitido a través de la interfaz de la mesa de montaje 101 con la montura 202 de conjunto de pruebas, proporciona una flexibilidad adicional para el movimiento de la plataforma de mesa (por ejemplo, la superficie de mesa de muestras 208).

En 1906, el método 1900 incluye sujetar estáticamente la plataforma de mesa en relación con la base de mesa. Por ejemplo, en las Figuras 9 y 10A se muestran ejemplos de conjuntos de sujeción que incluyen los conjuntos 1110 y 1208 de sujeción. En las Figuras 9 y 10A se muestran las respectivas plataformas 1008B y 1010B de mesa, y en las Figuras 9 y 10A se muestran también las correspondientes bases 1008A y 1010A de mesa. La sujeción estática incluye una o más de las siguientes acciones. En 1908, se sesgan entre sí una superficie de sujeción y el al menos un motor, p. ej. operando uno o varios accionadores, resortes y similares, tal como se describe en el presente documento. En 1910, se acopla la plataforma de mesa entre la superficie de sujeción y el al menos un motor. En la Figura 9 se muestra un ejemplo de superficie de sujeción formada por al menos una parte del rodamiento 1014 de rotación. En la Figura 10A se muestra otro ejemplo de superficie de sujeción formada por el eje 1200 (véase también en la Figura 10B una vista en sección transversal del conjunto de husillo de inclinación 1020 que incluye el eje 1200, que se extiende a través del mismo). En las Figuras 9 y 10A se proporcionan ejemplos de motores que corresponden a las características 1102A-1102C y 1202A, 1202B, respectivamente.

En un ejemplo, el al menos un motor descrito en el método 1900 incluye un motor piezoeléctrico configurado para proporcionar al menos un movimiento direccional de la plataforma de mesa en relación con la base de mesa. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 9, los motores 1102A-C incluyen elementos motores 1104A, 1104B separados (primer y segundo elementos motores) configurados para proporcionar un movimiento de rotación en una primera y segunda direcciones opuestas. En un ejemplo, detener el movimiento de la plataforma de mesa, tal como la plataforma 1008B de mesa, en relación a la base 1008a de mesa incluye relajar el al menos un motor, por ejemplo, cada uno de los elementos motores 1104A, 1104B. En otro ejemplo, el método 1900 incorpora detener el movimiento de la plataforma de mesa, p. ej. relajando el al menos un motor para sujetar la plataforma 1008B de mesa en relación a la base 1008A de mesa. Opcionalmente, como se ha descrito anteriormente en el presente documento, la relajación de uno o más de los elementos motores 1104A, 1104B de cada uno de los motores 1102A, 1102C (o de sus homólogos en la mesa de inclinación 602) inicia automáticamente la sujeción estática de la plataforma 1008B de mesa en relación a la base 1008A de mesa.

A continuación se muestran varias opciones para el método 1900. En un ejemplo, sesgar la superficie de sujeción y el al menos un motor incluye sesgar al menos un motor, tal como uno o más de los motores 1102A, 1102C con al menos un elemento 1114A, 1114B de sesgo acoplado al al menos a un motor. El al menos un motor 1102A-C se sesga hacia la superficie de sujeción, tal como una parte del rodamiento 1014 de rotación. En otro ejemplo, como se muestra en la Figura 10A los elementos 1212A, 1212B de sesgo (mostrados en la Figura 10B) sesgan los motores 1202A, 1202B hacia la superficie de sujeción, tal como el eje 1200. En otro ejemplo, sesgar el al menos un motor incluye aplicar un primer sesgo a un primer elemento motor, tal como el elemento motor 1104A mostrado en la Figura 9, de al menos uno de los motores 1102A, con un primer elemento 1114A de resorte del al menos un elemento de sesgo. Se aplica un segundo sesgo a un segundo elemento motor, tal como el elemento motor 1104B del al menos un motor 1102A, con un segundo elemento 1114B de resorte del al menos un elemento de sesgo, en donde el primer elemento motor 1104A está configurado para mover la plataforma de mesa en una primera dirección y el segundo elemento motor 1104B está configurado para mover la plataforma de mesa en una segunda dirección, p. ej. opuesta a la primera dirección. Opcionalmente, mover la plataforma de mesa, tal como la plataforma 1008B de mesa o 1010B, en relación con las respectivas bases de mesa incluye mover una o más zapatas motrices, tales como las zapatas motrices 1106, 1206 mostradas en las Figuras 9, 10A, con uno o más de los primeros y segundos elementos motores descritos anteriormente en el presente documento. Como se muestra en las figuras, las zapatas motrices 1106, 1206 están respectivamente acopladas entre el primer y el segundo elementos motores de cada uno de los motores.

En otro ejemplo más, el método 1900 incluye además restringir la deflexión lateral del al menos un elemento de sesgo, tales como los elementos 1212A, 1212B de sesgo que se muestran en la Figura 10A, 10B con al menos un elemento 1214A, 1214B de sesgo y soporte lateral. El al menos un elemento 1214A, 1214B de sesgo y soporte lateral está acoplado con el al menos a un elemento 1212A, 1212B de sesgo. Opcionalmente, los elementos de sesgo y soporte lateral están acoplados a los elementos de sesgo con una estructura intermedia, tal como la silla 1206 de soporte de motor mostrada en la Figura 10A.

Haciendo referencia ahora a la Figura 9, en un ejemplo, sesgar entre sí la superficie de sujeción y el al menos un motor incluye desplazar al menos un motor (por ejemplo, tres motores 1102A-1102C) colocados alrededor de la plataforma 1008B de mesa hacia una primera superficie de la plataforma de mesa, por ejemplo, una superficie de la plataforma de mesa acoplada a una o más de las zapatas motrices 1106 como se muestra en la Figura 9. Acoplar la plataforma 1008B de mesa incluye acoplar el uno o más motores 1102A-C con la primera superficie y acoplar la superficie de sujeción (por ejemplo, una parte del rodamiento 1014 de rotación mostrado en la Figura l0A) con una segunda superficie de la plataforma de mesa, opuesta a la primera superficie. En un ejemplo, la plataforma 1008B de mesa incluye una brida 1100 de rotación asociada a la plataforma 1008B de mesa, y la brida 1100 de rotación incluye la primera y segunda superficies opuestas como se muestra en la Figura 9. Por ejemplo, como se muestra, la primera y segunda superficies de la brida 1100 de rotación se muestran respectivamente acopladas con las zapatas motrices 1106 y una parte del rodamiento 1014 de rotación.

En otro ejemplo más, sesgar entre sí la superficie de sujeción y el al menos un motor incluye sesgar al menos dos motores 1202a , 1202B espaciados alrededor de la plataforma 1010B de mesa, hacia una primera superficie de la plataforma de mesa tal como un perímetro exterior de un husillo 1020 de inclinación mostrado en las Figuras 10A y 10B. De forma similar, acoplar la plataforma 1010B de mesa incluye acoplar los al menos dos motores 1202A, B con la primera superficie, tal como la superficie perimetral exterior del husillo 1020 de inclinación, y acoplar la superficie de sujeción, tal como el eje 1200, con la segunda superficie de la plataforma de mesa opuesta a la primera superficie. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 10B, se acopla el eje 1200 con una superficie perimetral interna del husillo 1020 de inclinación. Tal como se muestra en la Figura 10B, el husillo 1020 de inclinación es parte de la plataforma 1010B de mesa de inclinación e incluye la primera superficie que se extiende a lo largo de un perímetro exterior del husillo de inclinación, y la segunda superficie que se extiende a lo largo de un perímetro interior del husillo de inclinación.

Operación de un conjunto de rodamientos de rodillos cruzados

La Figura 17 muestra un ejemplo de un método 2000 para utilizar una mesa de muestras con múltiples grados de libertad, tal como la mesa 116 de muestras mostrada en las Figuras 1 y 2. Al describir el método 2000, se hace referencia a uno o varios componentes, características, funciones y similares descritos anteriormente en el presente documento. Cuando es conveniente, se hace referencia a los componentes y características con números de referencia. Los números de referencia proporcionados son ilustrativos y no son exclusivos.

En 2002, el método 2000 incluye accionar una o más mesas lineales 300-304 de una pluralidad de mesas lineales acopladas a una superficie de mesa de muestras 208. Cada una de la una o más mesas lineales 300-304 incluye una plataforma de mesa acoplada de forma móvil con una base de mesa, a lo largo de unos respectivos ejes lineales (por ejemplo, x, y, y z). El accionamiento incluye mover al menos una plataforma de mesa en relación con la al menos una base de mesa a lo largo del respectivo eje lineal para una o más de las mesas lineales 300-304. Como se muestra, p. ej. en la Figura 3, cada una de las mesas lineales 300-304 incluye sus correspondientes bases 308A, 310A, 312A de mesa y plataformas 308B, 310B, 312B de mesa. Cada una de las plataformas de mesa puede moverse en relación a las correspondientes bases de mesa de las mesas lineales 300-304 asociadas, por ejemplo con los accionadores 301 asociados a cada una de las mesas. Opcionalmente, el accionamiento de la una o más mesas lineales 300-304 incluye alinear la superficie de mesa de muestras 208 con uno o más instrumentos, incluyendo un instrumento de pruebas mecánicas 114.

En 2004, el método 2000 incluye además limitar la traslación lateral y la inclinación de las plataformas de mesa en relación a las respectivas bases de mesa de la pluralidad de mesas lineales 300-304, y en relación al eje lineal de cada una de las mesas con conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados interpuestos entre una o más de las plataformas de mesa y las bases de mesa. Como se describe en el presente documento, los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados incluyen una pluralidad de rodamientos cilíndricos (por ejemplo, rodamientos 908 de rodillos) en una configuración cruzada alterna. Por ejemplo, cada rodamiento 908 de rodillos adyacente dentro de un conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados está en ángulo recto en relación a los rodamientos de rodillos adyacentes a cada lado de dicho rodamiento.

Haciendo referencia ahora a la Figura 7, en un ejemplo, limitar la traslación lateral y la inclinación de las plataformas de mesa incluye acoplar las superficies 904A, 906B de interfaz planas de plataforma (del canal 900 de rieles) con las superficies cilíndricas de la pluralidad de rodamientos cilíndricos 908, (por ejemplo, las superficies cilíndricas 910 de rodamiento mostradas en la Figura 7). Además, limitar la traslación lateral y la inclinación incluye acoplar las superficies de interfaz planas de la base de mesa, tales como 906A, 904B (del canal 902 de rieles) con las superficies cilíndricas 910 de rodamiento de la pluralidad de rodamientos cilíndricos 908. En otro ejemplo, limitar la traslación lateral y la inclinación incluye acoplar pares opuestos de superficies de interfaz planas de plataforma y de base con superficies cilíndricas de rodamiento de la pluralidad de rodamientos cilíndricos 908. Por ejemplo, se acopla una primera serie de superficies cilíndricas 910 de rodamiento, p. ej. un rodamiento cilíndrico orientado en una primera dirección (véase el rodamiento izquierdo 908 mostrado en la Figura 7) con un primer par de los pares opuestos de superficies 904A-904B de interfaz planas de plataforma y de base. De forma similar, se acopla una segunda serie de superficies cilíndricas 910 de rodamiento con un segundo par de los pares opuestos de superficies de interfaz planas de plataforma y de base, tales como las superficies 904A, 904B mostradas con el rodamiento derecho 908 en la Figura 7.

Como se ha descrito anteriormente en el presente documento, cada uno de los canales 900, 902 de riel que contiene una pluralidad de rodamientos 908 de rodillos en su interior incluye rodamientos de rodillos en una relación cruzada alternada. Por ejemplo, tal y como se ha descrito anteriormente en el presente documento, el rodamiento 908 de rodillos, tal como se muestra en la Figura 7, incluye su superficie cilíndrica 910 de rodamiento acoplada a cada uno de los pares de superficies 904A, 904B de interfaz opuestas. Un rodamiento 908 de rodillos anterior o posterior dentro de los canales 900, 902 de riel incluye una segunda serie de superficies cilíndricas 910 de rodamiento acopladas con el segundo par de los pares opuestos de superficies de interfaz planas de plataforma y de base, tales como las superficies 906A, 906B de interfaz. Como se muestra en la Figura 7, el primer par de superficies 904A, 904B de interfaz están en ángulo con el segundo par de superficies 906A, 906B de interfaz en correspondencia a la configuración cruzada alternada de los rodamientos cilíndricos. Dicho de otra forma, los canales 900, 902 de riel de cada una de las plataformas de mesa y bases de mesa incluyen superficies 904A, 904B y 906A, 906B de interfaz opuestas dimensionadas y conformadas para el contacto de superficie con superficie con las correspondientes superficies cilíndricas 910 de rodamiento de cada uno de la pluralidad de rodamientos 908 de rodillos.

A continuación se muestran varias opciones para el método 2000. En un ejemplo, limitar la traslación lateral y la inclinación incluye además guiar el movimiento de al menos una de las plataformas de mesa, tal como la plataforma 310B de mesa mostrada en la Figura 7, en relación con al menos una de las respectivas bases 310A de mesa a lo largo del respectivo eje lineal de una de las mesas lineales de la pluralidad de mesas lineales 300-304 con uno de los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados. Como se describe en el presente documento, los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados impiden o limitan sustancialmente la traslación lateral y la inclinación de las plataformas de mesa en relación a las respectivas bases de mesa cuando la traslación y la inclinación no coinciden con el eje lineal de la mesa. Los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados proporcionan de este modo una sólida cadena continua de contacto de superficie con superficie, a lo largo de la mesa de muestras con múltiples grados de libertad 116 desde la superficie de mesa de muestras 208. Adicionalmente, el conjunto 706 de rodamientos de rodillos cruzados asegura que la traslación de las plataformas de mesa, tales como las plataformas 308B, 310B, 312B de mesa, se limite a moverse a lo largo de los respectivos ejes lineales de las respectivas mesas lineales 300 304 de acuerdo con la relación de interconexión de los rodamientos 908 de rodillos dentro del conjunto 706, ya que están correspondientemente acoplados de forma móvil con las respectivas bases 308A, 310A, 312A de mesa. De este modo, los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados evitan sustancialmente la desviación y la inclinación de las plataformas lineales 300-304, al tiempo que los conjuntos 706 de rodamientos de rodillos cruzados guían con precisión y fiabilidad la traslación de la pluralidad de plataformas de mesa en relación con las respectivas bases de mesa a lo largo de los ejes lineales deseados.

En otro ejemplo más, accionar la una o más mesas lineales 300-304 incluye mover una o más de las plataformas 308B, 310^b, 312B de mesa en relación con las respectivas bases de mesa, p. ej. con los accionadores 301 asociados a cada una de las mesas 300-304. En un ejemplo, los accionadores 301 incluyen, pero sin limitación, motores piezoeléctricos, motores paso a paso, accionadores de bobina móvil, accionadores de arrastre-adherencia, y similares.

En otro ejemplo más, el método 2000 incluye alinear la superficie de mesa de muestras 208 con uno o más instrumentos, tales como el instrumento de pruebas mecánicas 114, con el accionamiento de una o más de las mesas lineales 300-304 del conjunto 204 de mesas lineales mostrado previamente en las Figuras 2 y 3. Opcionalmente, alinear la superficie de mesa de muestras con uno o más instrumentos 114 incluye una o más de girar o inclinar la superficie de mesa de muestras 208 con una o más mesas de rotación o inclinación 600, 602 acopladas con la pluralidad de mesas lineales 300-304. Por ejemplo, las mesas 600, 602 de rotación o de inclinación están incorporadas en un conjunto 206 de mesa de rotación y mesa de inclinación que se acopla en serie con la pluralidad de mesas lineales y el conjunto 204 de mesas lineales.

Conclusión

El aparato y los métodos descritos en el presente documento proporcionan un sistema configurado para posicionar una muestra, para su observación e interacción mecánica y para realizar pruebas sobre la misma dentro de una cámara compacta de un alojamiento de instrumentos. La cámara de un alojamiento de instrumentos de este tipo incluye una serie de instrumentos y detectores (por ejemplo, instrumentos FIB, uno o varios detectores de retrodispersión de electrones (EBSD), un cañón de electrones para un microscopio electrónico de barrido y similares) agrupados estrechamente alrededor de una ubicación centralizada de pruebas, así de como de los límites físicos de las paredes del alojamiento de instrumentos.

El aparato de conjunto de pruebas y los métodos descritos en el presente documento permiten maniobrar de manera flexible la muestra dentro del grupo apretado de instrumentos mediante la mesa de muestras con múltiples grados de libertad. El conjunto de pruebas utiliza una mesa de muestras con múltiples grados de libertad que incluye mesas lineales, de rotación y de inclinación para posicionar y reposicionar de forma precisa, fiable y rápida una muestra dentro de la cámara de acuerdo con los parámetros de prueba (por ejemplo, las regiones de trabajo, tales como los puntos focales, intervalos de los instrumentos y similares) de cada uno de los instrumentos utilizados sucesivamente o al mismo tiempo. Además, el posicionamiento y la orientación de la muestra se producen dentro de la ubicación centralizada (región de coincidencia localizada) de la cámara compacta rodeada por los instrumentos y detectores agrupados. La combinación de rotación, inclinación y posicionamiento lineal facilitan la orientación y el posicionamiento de una muestra en la ubicación centralizada de acuerdo con las regiones de trabajo de uno o más instrumentos. Por otro lado, el posicionamiento y reposicionamiento de la muestra se realiza sin necesidad de abrir la cámara y reposicionarla manualmente.

En otro ejemplo, el conjunto de pruebas incluye una o más mesas acopladas con un instrumento de pruebas mecánicas (por ejemplo, un transductor que incluya una punta de indentación o de rayado, mordazas de tensión, o similares) para proporcionar al menos un grado adicional de libertad al conjunto de pruebas. Por ejemplo, una muestra que tenga que inclinarse y girarse para dirigir la misma hacia un primer instrumento se retendrá muy cerca de la ubicación centralizada de la cámara compacta definida por los puntos focales o las distancias de trabajo (por ejemplo, las regiones de trabajo) del uno o varios instrumentos y detectores, así como de sus alojamientos físicos. El instrumento de pruebas mecánicas debe posicionarse igualmente en relación con la muestra para probar mecánicamente la misma. El conjunto de pruebas posiciona y orienta de este modo la muestra de acuerdo con los parámetros de cada uno de los instrumentos originalmente presentes dentro de la cámara compacta de alojamiento de instrumentos, al tiempo que posiciona un instrumento de pruebas mecánicas para interactuar con la muestra. El movimiento del instrumento de pruebas mecánicas mantiene la muestra en la orientación deseada en relación a los instrumentos y detectores, permitiendo usar los mismos y también realizar pruebas mecánicas al mismo tiempo en la muestra.

Por otro lado, el aparato de pruebas, p. ej. el conjunto de mesas lineales que incluye una o más de las mesas de eje X, Y y Z, incluye uno o más conjuntos de rodamientos con soporte lateral y mecanismos de guía lineal sustancialmente rígidos. En un ejemplo, el uno o más conjuntos de rodamientos incluyen, pero sin limitación, conjuntos de rodamientos de rodillos cruzados para una o más de las mesas lineales que proporcionan una interfaz estructural sólida entre cada plataforma de mesa y base de mesa. El acoplamiento de superficie con superficie entre las superficies cilíndricas de rodamiento y las superficies de interfaz opuestas elimina sustancialmente el movimiento relativo de los componentes de cada mesa lineal, a lo largo de ejes no coincidentes con los ejes lineales de las respectivas mesas. Adicionalmente, una o más de las mesas de rotación y de inclinación incluye conjuntos de sujeción que sujetan positivamente la plataforma de mesa de cada accionador estáticamente en relación con la respectiva base de mesa. Los conjuntos de sujeción permiten acoplar la plataforma de mesa a la base de mesa con múltiples puntos de contacto para mantener firmemente la plataforma de mesa en la posición deseada. Ni el contacto entre el instrumento de pruebas mecánicas y la muestra (por ejemplo, indentación, rayado, carga de tracción, y similares), ni la correspondiente transmisión de fuerzas a la mesa de muestras con múltiples grados de libertad, evitan que la muestra quede sujeta de forma fiable en la posición y orientación deseadas para las pruebas y la observación. La mesa con múltiples grados de libertad puede proporcionar de este modo la flexibilidad de posicionamiento lineal, de inclinación y de rotación sin las tolerancias acumuladas presentes en otros conjuntos con múltiples grados de libertad.

En este documento, se utilizan los términos "un" o "uno/a", como es habitual en los documentos de patente, para incluir uno/a o más de uno/a, independientemente de cualquier otro caso o uso de "al menos uno/a" o "uno/a o más" En este documento, el término "o" se utiliza de modo no exclusivo, de manera que "A o B" incluya "A pero no B" "B pero no A", y "A y B", a menos que se indique lo contrario. En este documento, las expresiones "que incluye" y "en el/la que" se utilizan como equivalentes en español simple de las respectivas expresiones "que comprende" y "en donde". Asimismo, en las siguientes reivindicaciones, los términos "incluyendo" y "comprendiendo" son abiertos, es decir, un sistema, dispositivo, artículo, composición, formulación o proceso que incluya elementos adicionales a los enumerados después de dicho término, en una reivindicación, se consideran dentro del ámbito de dicha reivindicación. Por otro lado, en las siguientes reivindicaciones, los términos "primer/a", "segundo/a", y "tercer/o/a" etc. se utilizan meramente como etiquetas y no pretenden imponer requisitos numéricos a sus objetos.

Los ejemplos de métodos descritos en el presente documento pueden ser implementados por máquina o por ordenador, al menos en parte. Algunos ejemplos pueden incluir un medio legible por ordenador o un medio legible por máquina, codificado con instrucciones operables para configurar un dispositivo electrónico para que lleve a cabo métodos como los descritos en los ejemplos anteriores. Una implementación de tales métodos puede incluir un código, tal como un microcódigo, un código de lenguaje ensamblador, un código de lenguaje de nivel superior, o similares. Dicho código puede incluir instrucciones legibles por ordenador para llevar a cabo diversos métodos. El código puede formar parte de programas informáticos. Además, en un ejemplo, el código puede almacenarse de forma tangible en uno o varios medios volátiles, no transitorios, o medios tangibles no volátiles legibles por ordenador, p. ej. durante la ejecución o en otros momentos. Ejemplos de estos medios tangibles legibles por ordenador pueden incluir, pero sin limitación, discos duros, discos magnéticos extraíbles, discos ópticos extraíbles (por ejemplo, discos compactos y discos de vídeo digitales), casetes magnéticos, tarjetas o lápices de memoria, memorias de acceso aleatorio (RAM), memorias de sólo lectura (ROMs), y similares.

La descripción anterior pretende ser ilustrativa y no restrictiva. Por ejemplo, los ejemplos descritos anteriormente (o uno o más aspectos de los mismos) pueden utilizarse en combinación con otros. Al revisar la descripción anterior, un experto en la materia pueden utilizar otras realizaciones. Asimismo, en la anterior Descripción detallada, pueden agruparse varias características para agilizar la divulgación. Esto no debe interpretarse como una intención de que una característica no divulgada sea esencial para cualquier reivindicación. En cambio, la materia objeto inventiva puede surgir en menos que en todas las características de una única realización divulgada. Por tanto, se contempla que dichas realizaciones puedan combinarse entre sí en diversas combinaciones o permutaciones. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de pruebas (112) configurado para funcionar dentro de una cámara (102) de un conjunto de múltiples instrumentos (100), cada instrumento del conjunto de múltiples instrumentos (100) incluye una región de trabajo, definiendo las regiones de trabajo una región de coincidencia localizada (222), comprendiendo el conjunto de pruebas (112):

una plataforma de conjunto de pruebas (200) configurada para acoplarse a una mesa de montaje (101) del conjunto de múltiples instrumentos (100);

un instrumento de pruebas mecánicas (114) acoplado a la plataforma de conjunto de pruebas (200), estando el instrumento de pruebas mecánicas (114) configurado para hacer contacto con una muestra, situada en una superficie de mesa de muestras (208), y para llevar a cabo pruebas en la misma;

un conjunto de mesa de muestras con múltiples grados de libertad acoplado a la plataforma de conjunto de pruebas (200), incluyendo la mesa de muestras con múltiples grados de libertad (116):

la superficie de mesa de muestras (208),

una pluralidad de mesas lineales (300, 302, 304) acopladas en serie a la plataforma de conjunto de pruebas (200), una mesa de rotación (600), y una mesa de inclinación (602), en donde las mesas de rotación y de inclinación (600, 602) están acopladas entre la superficie de mesa de muestras (208) y la pluralidad de mesas lineales (300, 302, 304);

en donde la mesa de muestras con múltiples grados de libertad (116) está configurada para orientar la superficie de mesa de muestras (208) dentro de la región de coincidencia localizada (222), en cada una de las regiones de trabajo de la región de coincidencia localizada (222), mediante la combinación de movimiento de las mesas lineales (300, 302, 304) y una o más de las mesas de rotación o inclinación (600, 602); y

en donde, en una configuración instalada en la que la plataforma de conjunto de pruebas (200) está acoplada a la mesa de montaje (101) del conjunto de múltiples instrumentos (100), se retira el conjunto de pruebas (112) de las paredes de la cámara del conjunto de múltiples instrumentos (102).

2. El conjunto de pruebas (112) de la reivindicación 1, en donde la mesa de rotación (600) incluye una plataforma de rotación (604B) acoplada de forma móvil a una base de rotación (604A), y la mesa de inclinación (602) incluye una plataforma de mesa de inclinación (606B) acoplada de forma móvil a una base de mesa de inclinación (606A).

3. El conjunto de pruebas (112) de la reivindicación 2, que comprende un conjunto de rotación y de inclinación que incluye las mesas de rotación y de inclinación (600, 602), en donde el conjunto de rotación y de inclinación está acoplado a la pluralidad de mesas lineales (300, 302, 304) e incluye:

la base de mesa de rotación (604A) acoplada a la pluralidad de mesas lineales (300, 302, 304),

un conjunto de husillo de rotación (1018) acoplado de forma móvil a la base de mesa de rotación (604A), en donde el conjunto de husillo de rotación incluye la plataforma de mesa de rotación (604B) y la base de mesa de inclinación, y

un conjunto de husillo de inclinación (1020) acoplado de forma móvil al conjunto de husillo de rotación.

4. El conjunto de pruebas (112) de la reivindicación 2, en donde al menos una de la mesa de rotación (600) y la mesa de inclinación (602) incluye uno o más motores, y cada uno del uno o más motores incluye:

un primer elemento motor configurado para mover una de la plataforma de mesa de rotación (604B) o la plataforma de mesa de inclinación (606B) en una primera dirección con relación a la base de mesa de rotación (604A) o la base de mesa de inclinación (606A), respectivamente,

un segundo elemento motor configurado para mover la una de la plataforma de mesa de rotación (604B) o la plataforma de mesa de inclinación (606B) en una segunda dirección con relación a la base de mesa de rotación (604A) o la base de mesa de inclinación (606A), respectivamente, en donde la segunda dirección es opuesta a la primera dirección, y

una zapata motriz (1106) acoplada entre el primer y el segundo elementos de motor, enganchando la zapata motriz (1106) de forma móvil con la una de las plataformas (604B, 606B) de mesa de rotación o de inclinación, o con la una de las respectivas bases de mesa de rotación o de inclinación (604A, 606A).

5. El conjunto de pruebas (112) de la reivindicación 1, en donde el conjunto de mesa de muestras con múltiples grados de libertad (116) está aislado de las paredes de una cámara (102) de un conjunto de múltiples instrumentos (100).

6. El conjunto de pruebas (112) de la reivindicación 1, en donde la mesa de inclinación (602) incluye un intervalo de movimiento de inclinación, y la mesa de rotación (600) incluye un intervalo de movimiento de rotación, y las mesas de inclinación y de rotación (602, 600) pueden moverse a través de los respectivos intervalos de movimiento de inclinación y de rotación mientras la superficie de mesa de muestras (208) está orientada en cada una de las regiones de trabajo de la región de coincidencia localizada (222).

7. Un método para orientar una muestra dentro de una cámara (102) de un conjunto de múltiples instrumentos (100) utilizando el conjunto de pruebas (112) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método:

posicionar la muestra sobre la superficie de mesa (208);

orientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras (208) en una primera orientación en la cámara (102), coincidente con dos o más regiones de trabajo de dos o más instrumentos dentro de la cámara (102), incluyendo un instrumento de pruebas mecánicas (114), definiendo las dos o más regiones de trabajo la región de coincidencia localizada (222) dentro de la cámara (102), y estando la muestra en la primera orientación dentro de la región de coincidencia localizada (222), incluyendo la orientación uno o más de:

inclinar la mesa de inclinación (602) acoplada a la superficie de mesa de muestras (208), o

girar la mesa de rotación (600) acoplada a la superficie de mesa de muestras (208);

reorientar la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras (208) a una segunda orientación en la cámara (102) coincidente con dos o más regiones de trabajo de los dos o más instrumentos, siendo la segunda orientación diferente de la primera orientación y estando la muestra en la segunda orientación dentro de la región de coincidencia localizada (222), incluyendo la reorientación uno o más de: inclinar la mesa de inclinación (602) o girar la mesa de rotación (600); y

acoplar la plataforma de conjunto de pruebas (200), que incluye la superficie de mesa de muestras (208) y una o más de las mesas de rotación o de inclinación (600, 602), a la mesa de montaje (101) del conjunto de múltiples instrumentos (100), y retirar el conjunto de pruebas (112) montado para alejarlo de las paredes del conjunto de múltiples instrumentos (100).

8. El método de la reivindicación 7, en donde la orientación de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras (208) a la primera orientación incluye uno o más de:

girar la mesa de rotación (600) acoplada a la superficie de mesa de muestras (208), y

girar la superficie de mesa de muestras (208) alrededor de un eje de rotación de la superficie de la muestra, que se extiende a través de la superficie de mesa de muestras (208); y

la reorientación de la muestra situada sobre la superficie de mesa de muestras (208) a la segunda orientación incluye una o más de: inclinar la mesa de inclinación (602) o girar la mesa de rotación (600), y girar la mesa de rotación acoplada a la superficie de mesa de muestras (208).