KR102435642B1 - 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치 및 방법 - Google Patents

샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠(120)을 포함하는 유지 장치(110)를 포함하는, 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810) 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치(100)에 관한 것으로, 적어도 하나의 캠(120)은 개방 단부 부분(122), 로킹 부분(126), 로킹 트랙 부분(124) 및 릴리스 트랙 부분(128)을 구비한 곡선형 트랙을 포함하며, 로킹 트랙 부분(124) 및 릴리스 트랙 부분(128)은 각각, 개방 단부 부분(122)과 로킹 부분(126)을 연결하며, 곡선형 트랙은 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)가 샘플 홀더(200)를 유지 장치(110)에 부착하기 위해 로킹 트랙 부분(124)을 통해 개방 단부 부분(122)으로부터 로킹 부분(126)으로 안내되도록 구성되며, 곡선형 트랙은 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)가 유지 장치(110)로부터 샘플 홀더(200)를 릴리스하기 위해 릴리스 트랙 부분(128)을 통해 로킹 부분(126)으로부터 개방 단부 부분(122)으로 안내되도록 추가로 구성된다.

Description

샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치 및 방법
본 개시는 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치, 이 장치를 구비한 시스템, 진공 챔버 내외로 이송되도록 구성된 샘플 홀더, 및 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 개시는 특히, 저온 유지 장치의 진공 챔버 내외로의 샘플 홀더의 로딩 및 언로딩에 관한 것이다. 본 개시는 추가로, 샘플 이송 장치의 선형 이동에 의한 샘플 홀더의 로딩 및 언로딩에 관한 것이다.
저온 유지 장치는 일반적으로, 저온 유지 장치 내부에 장착된 샘플을 저온으로 유지하는 데 사용된다. 예를 들어, 액체 헬륨과 같은 극저온 유체조를 사용하여 저온이 달성될 수 있다. 그러나, 액체 헬륨과 같은 냉매는 저온 유지 장치로 유입되는 외부 및/또는 내부 열로 인해 계속해서 증발하기 때문에 정기적으로 재충전되어야 한다. 이로 인해 상당한 시간과 자원이 요구됨에 따라, 이러한 저온 유지 장치는 작동 비용이 높은 편이다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 무냉매 저온 유지 장치(cryogen-free cryostat)가 개발되었다. 무냉매 저온 유지 장치는, 펄스 튜브 저온 냉각기와 같은, 무냉매 폐쇄형 사이클의 시스템을 채용할 수 있다. 최신의 펄스 튜브 극저온 냉각기는 최저 1.2K의 온도를 달성할 수 있다. 켈빈 이하의 온도를 달성하기 위해, 무냉매 폐쇄형 사이클의 시스템에 추가하여 자기 냉각 스테이지(magnetic cooling stage)가 사용될 수 있다. 자기 냉각 스테이지는 최저 몇 밀리 켈빈의 온도를 달성할 수 있는 단열 탈자화 냉동기(ADR: adiabatic demagnetization refrigerator)일 수 있다. ADR은 자기-열량 효과를 기반으로 한다. 매체가 자화되면 그 자기 모멘트가 정렬되며 자화 열이 방출된다. 반대의 경우도 마찬가지이며, 매체가 탈자화되면 그 온도가 떨어진다.
특히, 켈빈 이하의 온도에서는 저온 유지 장치로의 유입 열이 중요하다. 저온 유지 장치의 내부를 외부로부터 단열 처리할 필요가 있다. 이를 위해, 샘플을 저온 유지 장치 내로 삽입하거나 저온 유지 장치로부터 샘플을 제거할 때 접근 시간을 줄이는 것이 유리할 수 있다. 또한, 저온 유지 장치의 외부로부터 들어오는 물체와 저온 유지 장치 내부 사이의 접촉을 줄이거나 심지어 피하는 것이 유리하다.
전술한 바와 같은 관점에서 볼 때, 당업계의 문제 중 적어도 일부를 극복하는 신규의 샘플 이송 장치, 시스템, 샘플 홀더 및 방법이 유용하다.
EP 2 141 488 A1은 금속 샘플 홀더를, 특히 샘플의 분석 또는 준비를 위한 위치로 이송되거나 유지될 바이알을 포함하는 샘플을 폐쇄하는 금속 캡을 교대로 유지 및 해제하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 장치는, 샘플 홀더를 고정하기 위해 그 자유 단부에 자석이 마련되어 있는 핀을 구비한 지지 부재; 상기 핀의 둘레에서 그리고 상기 핀을 따라 상기 지지 부재에 장착되는 외부 고정 관체; 및 상기 외부 고정 관체 내에 이동 가능하게 장착되는 내부 관형 가이드로서, 외측 단부가 상기 자석을 둘러싸는 해제 위치와, 상기 자석이 샘플 홀더를 유지할 수 있도록 상기 가이드가 상기 외부 고정 관체의 내부로 후퇴되는 유지 위치를 점유할 수 있는 것인 내부 관형 가이드를 포함한다. 적어도 하나의 캠이 상기 가이드에 형성되고, 가이드의 이동 시 상기 외부 고정 관체를 통해 이동 가능한 캠 팔로워와, 상기 가이드를 그 해제 위치를 향해 편향시키는 탄성 수단과 협동하여, 상기 가이드가 상기 외부 고정 관체의 내부로 이동될 때 상기 팔로워를 상기 유지 위치에 가역적으로 로킹하고 상기 가이드를 내부로 더 이동시켜 이 동작을 해제한 후 상기 초기 해제 위치로 복귀시킨다.
JP 2000 133691 A는 진공 이송 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 대기로부터 진공을 격리하기 위한 밀봉 기구에 관한 것이다.
EP 3 163 222 A1은 샘플을 냉각하기 위한 무냉매 냉각 장치로서, 진공 챔버, 메인 열탕을 제공하기 위해 진공 챔버에 제1 온도를 생성하도록 구성된 제1 냉각 장치, 샘플이 배치될 샘플 스테이지와 연결되어 있는 제2 냉각 장치, 및 제1 냉각 장치와 제2 냉각 장치를 작동시키면서 샘플을 변경하도록 구성된 샘플 로딩 장치를 포함하고, 상기 제2 냉각 장치는 샘플 스테이지에 제2 온도를 제공하도록 구성된 고체 상태 냉각기이며, 상기 제2 온도는 제1 온도와 다른 것인 무냉매 냉각 장치에 관한 것이다.
전술한 바의 견지에서, 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치, 이 장치를 구비한 시스템, 진공 챔버 내외로 이송되도록 구성된 샘플 홀더, 및 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 방법이 제공된다.
본 개시의 일 목적은 샘플 홀더를 진공 챔버 내로 효율적으로 삽입하며 및/또는 샘플 홀더를 진공 챔버로부터 효율적으로 제거하는 것이다. 본 개시의 다른 목적은 진공 챔버 내로 유입되는 열을 줄이는 것이다. 본 개시의 추가의 양태, 이점 및 특징이 청구범위, 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 샘플 홀더를 진공 챔버 내부로 및/또는 외부로 이송하기 위한 샘플 이송 장치가 제공된다. 샘플 이송 장치는 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워(follower)와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠을 구비한 유지 장치를 포함한다. 적어도 하나의 캠은 개방 단부 부분, 로킹(locking) 부분, 로킹 트랙 부분, 및 릴리스 트랙 부분을 구비한 곡선형 트랙을 포함하며, 로킹 트랙 부분 및 릴리스 트랙 부분은 각각, 개방 단부 부분과 로킹 부분을 연결한다. 곡선형 트랙은 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 유지 장치에 부착하기 위해 로킹 트랙 부분을 통해 개방 단부 부분으로부터 로킹 부분으로 안내되도록 구성된다. 곡선형 트랙은 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워가 유지 장치로부터 샘플 홀더를 릴리스하기 위해 릴리스 트랙 부분을 통해 로킹 부분으로부터 개방 단부 부분으로 안내되도록 추가로 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 샘플 홀더를 진공 챔버 내부로 및/또는 외부로 이송하기 위한 샘플 이송 장치가 제공된다. 샘플 이송 장치는 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠을 구비한 유지 장치를 포함한다. 적어도 하나의 캠은 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 샘플 이송 장치에 부착하기 위해 제1 경로를 따라 적어도 하나의 캠의 개방 단부 부분으로부터 적어도 하나의 캠의 로킹 부분으로 안내되도록, 그리고 적어도 하나의 팔로워가 샘플 이송 장치로부터 샘플 홀더를 릴리스하기 위해 제1 경로와 상이한 제2 경로를 따라 로킹 부분으로부터 개방 단부 부분으로 안내되도록 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 샘플 홀더를 진공 챔버 내부로 및/또는 외부로 이송하기 위한 샘플 이송 시스템이 제공된다. 샘플 이송 시스템은 샘플 이송 장치 및 샘플 홀더를 포함한다. 샘플 이송 장치가 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠을 포함하거나, 샘플 홀더가 샘플 이송 장치의 적어도 하나의 팔로워와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠을 포함한다. 적어도 하나의 캠은 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 샘플 이송 장치에 부착하기 위해 제1 경로를 따라 적어도 하나의 캠의 개방 단부 부분으로부터 적어도 하나의 캠의 로킹 부분으로 안내되도록, 그리고 적어도 하나의 팔로워가 샘플 이송 장치로부터 샘플 홀더를 릴리스하기 위해 제1 경로와 상이한 제2 경로를 따라 로킹 부분으로부터 개방 단부 부분으로 안내되도록 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 시스템이 제공된다. 시스템은 진공 챔버를 포함한다. 시스템은 본 개시의 실시예의 샘플 이송 장치 및/또는 샘플 홀더를 추가로 포함한다. 샘플 이송 장치가 진공 챔버 내부에서의 샘플 이송 장치의 이송을 위해 시스템, 특히 진공 챔버에 연결 가능하다. 시스템이 저온 유지 장치일 수 있다. 특히, 진공 챔버가 저온 유지 장치의 진공 챔버일 수 있다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 진공 챔버 내부로 및/또는 외부로 이송되도록 구성된 샘플 홀더가 제공된다. 샘플 홀더는 본 개시의 실시예에 따른 샘플 이송 장치의 유지 장치의 적어도 하나의 캠과 협동하도록 구성된 적어도 하나의 팔로워를 포함한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 진공 챔버 내로 및/또는 외부로 이송되도록 구성된 샘플 홀더가 제공된다. 샘플 홀더는 샘플 이송 장치의 유지 장치의 적어도 하나의 팔로워와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠을 포함한다. 적어도 하나의 캠은 개방 단부 부분, 로킹 부분, 로킹 트랙 부분 및 릴리스 트랙 부분을 구비한 곡선형 트랙을 포함하며, 로킹 트랙 부분 및 릴리스 트랙 부분은 각각, 개방 단부 부분과 로킹 부분을 연결한다. 곡선형 트랙은 유지 장치의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 유지 장치에 부착하기 위해 로킹 트랙 부분을 통해 개방 단부 부분으로부터 로킹 부분으로 안내되도록 구성된다. 곡선형 트랙은 유지 장치의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 유지 장치로부터 릴리스하기 위해 릴리스 트랙 부분을 통해 로킹 트랙 부분으로부터 개방 단부 부분으로 안내되도록 추가로 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 캠의 곡선형 트랙의 개방 단부 부분에 적어도 하나의 팔로워를 삽입하며, 곡선형 트랙의 로킹 트랙 부분을 따라 곡선형 트랙의 로킹 부분으로 적어도 하나의 팔로워를 이동시키며, 로킹 부분에 적어도 하나의 팔로워를 로킹하도록 함으로써 샘플 이송 장치의 유지 장치에 샘플 홀더를 부착하는 단계; 샘플 이송 장치를 사용하여 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하는 단계; 및 로킹 부분으로부터 적어도 하나의 팔로워를 릴리스하며, 곡선형 트랙의 릴리스 트랙 부분을 따라 곡선형 트랙의 개방 단부 부분으로 적어도 하나의 팔로워를 이동시킴으로써 유지 장치로부터 샘플 홀더를 릴리스하는 단계를 포함한다.
실시예는 또한, 개시된 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이며, 각각의 설명된 방법 양태를 수행하기 위한 장치 부분을 포함한다. 이들 방법 양태가 하드웨어 구성요소, 적절한 소프트웨어로 프로그래밍된 컴퓨터, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 실시예가 또한, 설명된 장치를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본원에는 장치의 모든 기능을 수행하기 위한 방법 양태가 포함된다.
위에서 인용된 본 개시의 특징이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시의 보다 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 제공될 수 있다. 첨부 도면은 본 개시의 실시예에 관한 것이며 다음과 같이 설명된다:
도 1은 본원에 설명된 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치의 개략도를 보여주고;
도 2는 본원에 설명된 실시예에 따른 캠의 개략도를 보여주며;
도 3a 및 도 3b는 본원에 설명된 실시예에 따른 샘플 홀더의 부착 및 릴리스에 관한 개략도를 보여주고;
도 4는 본원에 설명된 추가의 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치의 개략도를 보여주며;
도 5는 본원에 설명된 또 다른 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치의 개략도를 보여주고;
도 6은 본원에 설명된 추가의 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치의 개략도를 보여주며;
도 7은 본원에 설명된 실시예에 따른 샘플 홀더의 개략도를 보여주고;
도 8은 본원에 설명된 실시예에 따른 시스템의 개략도를 보여주며;
도 9는 본원에 설명된 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 방법의 순서도를 보여준다.
이제, 하나 이상의 예가 도면에 도시된 본 개시의 다양한 실시예가 상세히 참조될 것이다. 도면에 관한 아래의 설명에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 일반적으로, 개별 실시예에 대하여 차이점만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시의 설명을 위해 제공된 것이며, 본 개시를 제한하려는 것은 아니다. 또한, 일 실시예의 일부로서 도시되거나 설명된 특징이 또 다른 실시예를 산출하기 위해 다른 실시예에서 또는 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다. 설명은 이러한 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.
저온 및 초저온에서는, 샘플을 저온 유지 장치 내로 삽입하거나 저온 유지 장치로부터 샘플을 제거할 때 접근 시간을 줄이는 것이 유리할 수 있다. 또한, 저온 유지 장치의 외부로부터 들어오는 물체와 저온 유지 장치의 내부 사이의 접촉을 줄이거나 심지어 피하는 것이 유리하다.
본 개시는 샘플 홀더의 삽입 또는 제거 동안 팔로워가 따라 안내되는 캠을 사용한다. 캠은 샘플 홀더 및/또는 샘플 이송 장치의 선형 이동에 의해 샘플 홀더가 샘플 이송 장치에 대해 부착 및 릴리스될 수 있도록 하는 형상으로 형성된다. 따라서, 회전 이동과 같은 추가 이동이 필요하지 않다. 샘플 홀더를 샘플 이송 장치에 대해 또는 샘플 이송 장치를 샘플 홀더에 대해 단순히 밀어냄으로써 샘플 홀더가 샘플 이송 장치에 대해 부착 및 릴리스될 수 있다.
이에 의해, 샘플 홀더가 진공 챔버 내로 효율적으로 삽입될 수 있고 및/또는 진공 챔버로부터 효율적으로 제거될 수 있다. 또한, 특히, 샘플 홀더가 삽입된 후에 샘플 이송 장치는 진공 챔버로부터 제거될 수 있으면서 샘플 홀더만 진공 챔버에 남아 있기 때문에, 예를 들어, 저온 유지 장치의 진공 챔버 내로 유입되는 열이 감소될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 설명된 실시예에 따른 진공 챔버 내부로 및/또는 외부로 샘플 홀더(200)를 이송하기 위한 샘플 이송 장치(100)의 개략도를 보여준다. 도 1의 a)는 샘플 이송 장치(100)로부터 분리된 샘플 홀더(200)를 보여주며, 도 1의 b)는 샘플 이송 장치(100)에 고정적으로 부착된 샘플 홀더(200)를 보여준다.
샘플 이송 장치(100)는 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠(120)을 구비한 유지 장치(110)를 포함한다. 적어도 하나의 캠(120)은 선형 이동에 의해, 특히, 샘플 홀더(200)를 샘플 이송 장치(100)에 대해 밀어내거나 샘플 이송 장치(100)를 샘플 홀더(200)에 대해 밀어냄으로써 샘플 홀더를 부착 및 릴리스하도록 구성된 형상을 갖는다. 일부 구현에서, 적어도 하나의 캠(120)을 포함하는 유지 장치(110)의 적어도 일부가 적층 제조(additive manufacturing) 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 유지 장치(110)는 샘플 홀더(200)가 샘플 홀더(200)의 부착 및 릴리스 동안 유지 장치(110)의 종축선(10)에 대해 선형적으로만 이동하도록 구성된다. 다시 말해, 유지 장치(110)는 샘플 홀더(200)의 부착 및 릴리스 동안 샘플 홀더(200)가 유지 장치(110)의 종축선(10)에 대해 각방향 이동(즉, 회전)을 수행하지 않도록 구성된다. 이로써, 샘플 홀더(200)가 진공 챔버 내의 고정 베이스에 정렬 및 고정될 수 있다.
일부 구현에서, 종축선(10)이 수직 방향에 본질적으로 평행할 수 있다. 다시 말해, 종축선(10)이 본질적으로 수직 축선일 수 있다. 예컨대, 종축선(10)이 샘플 홀더(200)의 부착 및 릴리스 동안 수직 방향에 본질적으로 평행할 수 있다.
"수직 방향" 또는 "수직 배향"이라는 용어는 "수평 방향" 또는 "수평 배향"과 구별되는 것으로 이해된다. 즉, "수직 방향" 또는 "수직 배향"은, 예를 들어, 종축선(10) 및/또는 샘플 이송 장치(100)의 본질적으로 수직 배향을 나타내며, 정확한 수직 방향 또는 수직 배향으로부터 몇 도의, 예를 들어, 10°까지의 또는 심지어 15°까지의 편차는 여전히 "본질적으로 수직 방향" 또는 "본질적으로 수직 배향"으로 간주된다. 수직 방향이 본질적으로 중력에 평행할 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 유지 장치(110)가 원통형 형상을 갖는다. "원통"이라는 용어는 원형 바닥 형상과 원형 상부 형상 및 상부 원과 하부 원을 연결하는 곡선형 표면 영역 또는 외장을 갖는 것으로 일반적으로 허용되는 바와 같이 이해될 수 있다. 유지 장치(110)의 종축선(10)이 원통의 원통 축선에 대응할 수 있다.
일부 구현에서, 적어도 하나의 캠(120)이 원통형 유지 장치(110)의 내부 표면에 제공된다. 예를 들어, 적어도 하나의 캠(120)이 원통형 유지 장치(110)의 벽 또는 두께를 관통하여 연장되는 절개부일 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 유지 장치(110)는 샘플 홀더(200)용의 수용 공간을 포함한다. 수용 공간이 유지 장치(110)의 내부 공간일 수 있다. 샘플 홀더(200)가 유지 장치(110), 특히, 원통의 내부에 의해 획정될 수 있는 수용 공간에 삽입 가능할 수 있다. 예를 들어, 유지 장치(110)는 샘플 홀더(200)가 유지 장치(110)에 부착될 때 샘플 홀더(200)가 유지 장치(110)의 외부로 돌출하지 않도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 샘플 홀더(200)가 로딩 및/또는 언로딩 절차 동안 보호될 수 있다.
샘플 홀더(200)가 유지 장치(110)의 내부 형상에 대응하는 외부 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 샘플 홀더(200)가 유지 장치(110)의 수용 공간의 원통형 내부 형상에 대응하는 원통형 외부 형상을 가질 수 있다. 이에 의해, 유지 장치(110)의 내부에서의 샘플 홀더(200)의 이동이 제한될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 샘플 이송 장치(100)가 이송 기구에 연결 가능한 연결 수단(130)을 포함할 수 있다. 이송 기구는 샘플 이송 장치(100)를 진공 챔버의 외부로부터 진공 챔버의 내부로 그리고 진공 챔버의 내부로부터 진공 챔버의 외부로 이송하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 이송 기구가 샘플 이송 장치(100)를 진공 챔버 내외로 이동시키기 위한 구동부 또는 모터를 포함할 수 있다. 이송 기구가 진공 로킹부를 추가로 포함할 수 있다.
도 2는 본원에 설명된 실시예에 따른 캠(120)의 개략도를 보여준다.
유지 장치의 적어도 하나의 캠(120)은 개방 단부 부분(122), 로킹 부분(126), 로킹 트랙 부분(124) 및 릴리스 트랙 부분(128)을 구비한 곡선형 트랙을 포함한다. 로킹 트랙 부분(124) 및 릴리스 트랙 부분(128)은 각각, 개방 단부 부분(122)과 로킹 부분(126)을 연결한다. 특히, 로킹 트랙 부분(124)의 제1(또는 상부) 단부 및 릴리스 트랙 부분(128)의 제1(또는 상부) 단부가 로킹 부분(126)을 제공하거나, 로킹 부분(126)에서 종결될 수 있다. 유사하게, 로킹 트랙 부분(124)의 제2(또는 하부) 단부 및 릴리스 트랙 부분(128)의 제2(또는 하부) 단부가 개방 단부 부분(122)을 제공하거나, 개방 단부 부분(122)에서 종결될 수 있다. 개방 단부 부분은 유지 장치(110)의 종축선에 평행한 방향으로 개방되어 있는 곡선형 트랙의 일부이다.
곡선형 트랙은 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더(200)를 유지 장치에 부착하기 위해 로킹 트랙 부분(124)을 통해 개방 단부 부분(122)으로부터 로킹 부분(126)으로 안내되도록 구성된다. 곡선형 트랙은 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워가 유지 장치로부터 샘플 홀더를 릴리스하기 위해 릴리스 트랙 부분(128)을 통해 로킹 부분(126)으로부터 개방 단부 부분(122)으로 안내되도록 추가로 구성된다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 적어도 하나의 캠(120)의 곡선형 트랙이 루프(loop) 및/또는 하트(heart) 형상, 특히 비대칭 루프 및/또는 비대칭 하트 형상으로 형성된다. 비대칭은 유지 장치(110)의 종축선에 대해 정의될 수 있다. 그러나, 본 개시가 이것으로 제한되는 것은 아니고, 로킹 트랙 부분(124)을 통해 샘플 홀더(200)를 부착하며 곡선형 트랙의 다른 부분, 즉, 릴리스 트랙 부분(124)을 통해 샘플 홀더(200)를 릴리스하는 것을 허용하는 기타(예를 들어, 비대칭) 형상이 사용될 수 있다.
로킹 부분(126)이 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워를 소정의 위치에 로킹시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 곡선형 트랙이 유지 장치의 종축선을 따라 연장될 수 있고, 로킹 부분(126)이 로킹 트랙 부분(124)과 릴리스 트랙 부분(128)의 사이에 배치되며, 로킹 트랙 부분(124)과 릴리스 트랙 부분(128)이 개방 단부 부분(122)으로부터 멀어지는 방향으로 종축선을 따라 로킹 부분(126)보다 추가로 연장된다. 따라서, 로킹 부분(126)이 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워를 소정의 위치에 로킹시킬 수 있는 오목부 또는 함몰부로서 제공된다.
도 3a 및 도 3b는 각각, 본원에 설명된 실시예에 따른 샘플 홀더의 부착 및 릴리스에 관한 개략도를 보여준다.
도 3a의 (a)를 참조하면, 팔로워가 개방 단부 부분에 삽입된다. 개방 단부 부분이 로킹 트랙 부분에 연결되며, 곡선형 트랙은 팔로워가 개방 단부 부분에 삽입된 후에 팔로워가 로킹 트랙 부분 내로 힘을 받도록 하는 형상으로 형성된다. 그런 다음, 팔로워가 비선형 로킹 트랙 부분을 따라 이동하며[도 3a의 (b)], 팔로워가 소정의 위치에 로킹되는 로킹 부분에 도달한다[도 3a의 (c)]. 예를 들어, 팔로워가 고정되도록 팔로워가 오목부 또는 함몰부에서 하향 이동할 수 있다.
도 3b의 (a)를 참조하면, 팔로워가, 예를 들어, 상향 이동에 의해 로킹 부분으로부터 제거된다. 로킹 부분이 릴리스 트랙 부분에 연결되며, 곡선형 트랙은 팔로워가 로킹 부분을 떠난 후에 팔로워가 릴리스 트랙 부분으로 힘을 받도록 하는 형상으로 형성된다. 그런 다음, 팔로워가 비선형 릴리스 트랙 부분을 따라 이동하며[도 3b의 (b)], 팔로워가 곡선형 트랙을 떠날 수 있는 개방 단부 부분에 도달한다[도 3b의 (c)]. 예를 들어, 샘플 홀더가 샘플 이송 장치로부터 분리될 수 있도록 팔로워가 곡선형 트랙의 외부로 하향 이동할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 곡선형 트랙은 샘플 홀더가 샘플 이송 장치에 부착될 때 팔로워가 제1 경로를 따라 안내되거나 힘을 받으며 샘플 홀더가 샘플 이송 장치로부터 릴리스될 때 제2 경로를 따라 안내되거나 힘을 받도록 하는 형상을 가질 수 있다. 제1 경로와 제2 경로는 상이한 경로이다. 예를 들어, 제1 경로와 제2 경로가, 팔로워의 상이한 안내를 제공하기 위해, 유지 장치의 종축선에 대해 비대칭일 수 있다.
도 4는 본원에 설명된 추가의 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치의 개략도를 보여준다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 유지 장치(110)는 제1 섹션(112) 및 제1 섹션(112)에 이동 가능하게 연결된 제2 섹션(114)을 포함한다. 제2 섹션(114)이 적어도 하나의 캠(120)을 포함할 수 있다. 제1 섹션(112) 및 제2 섹션(114)이 유지 장치(110)의 종축선(10)을 따라 배치될 수 있다.
일부 구현에서, 유지 장치(110)의 제2 섹션(114)이 적층 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 제1 섹션(112) 및 제2 섹션(114)이 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있다.
일부 구현에서, 제1 섹션(112) 및 제2 섹션(114)이 턱솔이음(tongue-and-groove connection)에 의해 서로 연결될 수 있다. 특히, 제1 섹션(112)이 적어도 하나의 촉(tongue)을 가질 수 있고, 제2 섹션(114)이 적어도 하나의 홈(groove)을 가질 수 있다. 대안으로서, 제2 섹션(114)이 적어도 하나의 촉을 가질 수 있고, 제1 섹션(112)이 적어도 하나의 홈을 가질 수 있다. 제1 섹션(112)과 제2 섹션(114) 사이의 연결은 제1 섹션(112)에 대한 제2 섹션(114)의 이동을 허용하도록 구성된다.
일부 구현에서, 제2 섹션(114)이 유지 장치(110)의 종축선(10)에 평행(또는 동일)할 수 있는 회전 축선을 중심으로 회전 가능하다. 샘플 홀더의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 부착하거나 릴리스하기 위해 적어도 하나의 캠의 곡선형 트랙을 따라 안내될 때 샘플 홀더가 선형적으로 그리고 비회전식으로 이동되도록 제2 섹션(114)이 회전 축선을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 샘플 홀더 및 제1 섹션(112)이 샘플 홀더를 부착하거나 릴리스하기 위해 서로에 대해 선형적으로만 이동할 수 있다. 또한, 제2 섹션(114)은 샘플 홀더가 부착되거나 릴리스될 때 제1 섹션(112) 및 샘플 홀더 모두에 대해 회전할 수 있다. 다시 말해, 샘플 홀더 및 제1 섹션(112)의 서로에 대한 각방향 배향은 본질적으로 동일하게 유지되는 반면, 샘플 홀더가 선형 운동만으로 부착 또는 릴리스되는 것을 허용하기 위해 샘플 홀더와 제1 섹션(112) 모두에 대한 제2 섹션(114)의 각방향 배향은 변경된다.
일부 실시예에서, 제2 섹션(114)이 유지 장치(100)의 종축선에 본질적으로 수직인 평면 내에서 회전할 수 있다. "본질적으로 수직"이라는 용어는, 예를 들어, 종축선 및 평면의 본질적으로 수직 배향과 관련된 것이며, 정확한 수직 배향으로부터 몇 도의, 예를 들어, 5°까지의 또는 심지어 10°까지의 편차는 여전히 "본질적으로 수직"인 것으로 간주된다.
도 5는 본원에 설명된 추가의 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치의 개략도를 보여준다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 샘플 이송 장치는 샘플 홀더(200)가 유지 장치의 종축선을 따라 이동하는 것을 방지하기 위해 샘플 홀더(200)와 접촉하도록 구성된 고정 장치(150)를 포함한다. 예를 들어, 고정 장치(150)는 샘플 홀더(200)가 샘플 이송 장치에 부착된 후 샘플 홀더(200)의 수직 방향 이동을 방지하도록 구성될 수 있다.
고정 장치(150)에 의한 샘플 홀더(200)의 이동 방지 효과는 유지 장치의 종축선을 따라 가해지는 소정의 외력만큼 제공될 수 있다. 소정의 외력을 초과하면, 샘플 홀더(200)가 종축선을 따라 이동하여, 예를 들어, 샘플 홀더(200)의 로킹 상태를 릴리스할 수 있다.
일부 구현에서, 고정 장치(150)가 적어도 하나의 접촉 요소(152) 및 적어도 하나의 탄성 요소(154)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 접촉 요소(152)가 제1 단부(152a) 및 제2 단부(152b)를 구비하고, 제1 단부(152a)는 샘플 홀더(200)와 접촉하도록 구성되며, 제2 단부(152b)는 적어도 하나의 탄성 요소(154)에 연결된다. 제1 단부(152a)는 적어도 하나의 접촉 요소(152)의 하부 단부일 수 있고, 제2 단부(152b)는 적어도 하나의 접촉 요소(152)의 상부 단부일 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 적어도 하나의 접촉 요소(152)는 원통형 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 접촉 요소(152)의 직경이 유지 장치의 직경보다 작을 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 적어도 하나의 접촉 요소(152)의 직경이 샘플 홀더(200)의 직경과 같거나 더 작을 수 있다.
일부 구현에서, 고정 장치(150)는 유지 장치(110)의 내부 공간에 배치된다. 예를 들어, 고정 장치(150)는 샘플 홀더(200)를 수용하도록 구성된 유지 장치(110)의 수용 공간 위에 배치될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 적어도 하나의 탄성 요소(154)는 단일 탄성 요소이거나, 다수의 탄성 요소이다. 적어도 하나의 탄성 요소(154)는 코일 스프링과 같은 스프링일 수 있다. 적어도 하나의 탄성 요소(154)의 제1 단부가 유지 장치(110)에 연결될 수 있고, 적어도 하나의 탄성 요소(154)의 제2 단부가 적어도 하나의 접촉 요소(152)의 제2 단부(152b)에 연결될 수 있다.
적어도 하나의 탄성 요소(154)는 샘플 홀더(200)에 대해 탄성력을 제공할 수 있다. 따라서, 탄성력이 "유지력"으로 지칭될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 팔로워(210)가 소정의 위치에 로킹되도록 탄성력이 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)를 적어도 하나의 캠(120)의 로킹 부분으로 가압하거나 밀어낼 수 있다. 샘플 홀더(200)를 릴리스하기 위해, 사용자가 적어도 하나의 탄성 요소(154)에 의해 제공되는 유지력의 방향의 반대 방향으로 샘플 홀더를 가압하거나 밀어내어 적어도 하나의 팔로워(210)를 적어도 하나의 캠(120)의 로킹 부분으로부터 제거할 수 있다.
도 6은 본원에 설명된 추가의 실시예에 따른 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 샘플 이송 장치(100)의 개략도를 보여준다. 샘플 이송 장치(100)는 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 장치와 유사하며, 따라서 유사하거나 동일한 양태의 설명은 반복되지 않는다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 샘플 이송 장치가 각각 개개의 곡선형 트랙을 갖는 2개 이상의 캠을 포함한다. 예를 들어, 샘플 이송 장치가 3개 또는 심지어 4개의 캠을 포함한다. 샘플 홀더가 캠의 개수에 해당하는 개수의 팔로워를 구비할 수 있다.
도 7은 본원에 설명된 실시예에 따른 샘플 홀더(200)의 개략도를 보여준다. 샘플 홀더(200)가 또한, "퍽(puck)"으로 지칭될 수 있다.
샘플 홀더(200)는 진공 챔버 내부의 베이스에 기계적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 특히, 샘플 이송 장치가 샘플 홀더(200)를 진공 챔버 내로 이송하며 샘플 홀더(200)를 베이스와 연결하는 데 사용될 수 있다. 이후, 샘플 홀더(200)가 진공 챔버 내부에 남아 있는 동안 샘플 이송 장치가 진공 챔버로부터 제거될 수 있다. 이에 의해, 저온 유지 장치의 진공 챔버 내로 유입되는 열이 감소될 수 있으며 더 낮은 온도에 도달할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 샘플 홀더(200)가 하나 이상의 가이드(230)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 가이드(230)는 샘플 홀더(220)가 진공 챔버 내로의 이송 과정의 적어도 일부 동안 소정의 배향 상태에 있는 것을 보장한다. 소정의 배향은 샘플 홀더(200)의 추가적인 회전 없이 샘플 홀더(200)가 베이스에 연결되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 샘플 홀더(200)의 적어도 일부가 중공형 원통인 경우, 하나 이상의 가이드(230)가 샘플 홀더(200)의 내부 원주 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가이드(230)가 중공형 원통의 내부 원주 상의 돌출부일 수 있다. 하나 이상의 가이드(230)가 진공 챔버 및/또는 베이스 및/또는 샘플 이송 장치의 대응하는 하나 이상의 요소와 정합하도록 구성될 수 있다.
일부 구현에서, 샘플 홀더(200)가 본질적으로 원통형 형상을 가질 수 있다. 샘플 홀더(200)가 제1 측면(예컨대, 상부 측면), 제1 측면과 반대편 제2 측면(예컨대, 하부 측면), 및 제1 측면과 제2 측면을 연결하는 원주 방향(외부) 측면을 가질 수 있다. 적어도 하나의 팔로워(210)가 원주 방향(외부) 측면 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 팔로워(210)가 원주 방향(외부) 측면 상의 돌출부일 수 있다.
샘플 홀더(200)가 시험 또는 검사용 샘플을 운반하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샘플 홀더(200)의 제1 측면이 샘플 지지 표면을 구비하거나, 샘플 지지 표면일 수 있다. 샘플은 기계적 수단(예를 들어, 클램프) 및/또는 접착제(예를 들어, GE 니스)를 사용하여 샘플 지지 표면 상에 장착될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 샘플의 하나 이상의 물리적 특성이 저온 또는 초저온에서 측정될 수 있다. 하나 이상의 물리적 특성이 자화, 저항성 및 전도성을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. 선택적으로, 샘플의 하나 이상의 물리적 특성이 외부 자기장 및/또는 압력과 같은 외부 조건 하에서 측정될 수 있다.
일부 구현에서, 샘플 홀더(200)가 진공 챔버 내부의 베이스에 전기적으로 및/또는 광학적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 도 7의 예에는, 복수의 전기 커넥터(220)가 도시되어 있다. 복수의 전기 커넥터(220)가 핀(pin)일 수 있다. 복수의 전기 커넥터(220)가 샘플 홀더(200)의 제2 측면에 제공될 수 있고, 베이스에 있는 대응하는 복수의 전기 커넥터와 정합하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전기 커넥터(220)가 샘플 홀더(200)의 중공형 원통 내부에 제공될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 복수의 전기 커넥터(220)는 다른 커넥터의 종방향 연장 길이보다 짧은 종방향 연장 길이를 갖는 적어도 하나의 커넥터를 포함한다. 종방향 연장 길이가 샘플 이송 장치의 유지 장치의 종축선에 본질적으로 평행하게 정의될 수 있다. 가장 짧은 커넥터인 상기 적어도 하나의 커넥터가 테스트 커넥터 또는 테스트 핀일 수 있다. 특히, 베이스와 가장 짧은 커넥터 사이에 전기적 연결이 설정되어 확인되면, 다른(더 긴) 커넥터도 모두 연결되어 있다고 쉽게 가정할 수 있다.
전기적 및/또는 광학적 연결이 하나 이상의 물리적 특성을 측정하기 위한 샘플과 진공 챔버의 외부 사이의 연결을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 전기적 및/또는 광학적 연결이 샘플 홀더 상의(또는 내부의) 적어도 하나의 장치와 진공 챔버의 외부 사이의 연결을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 장치가 온도계 및 자기장 센서를 포함하거나, 이것으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 장치가 이것으로 제한되는 것은 아니다.
일부 구현에서, 복수의 전기 및/또는 광학 단자가 샘플 홀더(200)의 제1 측면 상에 제공될 수 있다. 복수의 전기 및/또는 광학 단자가 복수의 전기(및/또는 광학) 커넥터(220)에 연결될 수 있다. 복수의 전기 및/또는 광학 단자가 샘플 홀더(200)의 제1 측면 상의 적어도 하나의 장치(예를 들어, 온도계) 및/또는 샘플과 연결되도록 구성될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예에서, 샘플 이송 장치가 적어도 하나의 캠을 포함하며, 샘플 홀더가 적어도 하나의 대응하는 팔로워를 포함한다. 그러나, 본 개시가 이것으로 제한되는 것은 아니며, 샘플 홀더는 적어도 하나의 캠을 포함할 수 있고, 샘플 이송 장치는 적어도 하나의 대응하는 팔로워를 포함할 수 있다.
특히, 본 개시의 일 양태에 따르면, 진공 챔버 내부 및/또는 외부로 이송되도록 구성된 샘플 홀더가 제공된다. 샘플 홀더는 샘플 이송 장치의 유지 장치의 적어도 하나의 팔로워와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠을 포함한다. 적어도 하나의 캠은 개방 단부 부분, 로킹 부분, 로킹 트랙 부분 및 릴리스 트랙 부분을 구비한 곡선형 트랙을 포함하며, 로킹 트랙 부분 및 릴리스 트랙 부분은 각각, 개방 단부 부분과 로킹 부분을 연결한다. 곡선형 트랙은 유지 장치의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 유지 장치에 부착하기 위해 로킹 트랙 부분을 통해 개방 단부 부분으로부터 로킹 부분으로 안내되도록 구성된다. 곡선형 트랙은 유지 장치의 적어도 하나의 팔로워가 샘플 홀더를 유지 장치로부터 릴리스하기 위해 릴리스 트랙 부분을 통해 로킹 트랙 부분으로부터 개방 단부 부분으로 안내되도록 추가로 구성된다.
도 8은 본원에 설명된 실시예에 따른 시스템(800)의 개략도를 보여준다. 시스템이 무냉매 저온 유지 장치와 같은 저온 유지 장치일 수 있다.
시스템(800)은 진공 챔버(810)를 포함한다. 시스템(800)은 본 개시의 실시예의 샘플 이송 장치(100) 및/또는 샘플 홀더(200)를 추가로 포함한다.
진공 챔버(810)는 내부가 진공이 되도록 구성된 내부 공간(812)을 갖는다. 진공 챔버(810)는 내부 공간(812)을 본질적으로 기밀, 진공 기밀, 열 불침투성 및/또는 방사선 불투과성 방식으로 외부로부터 밀폐시킨다. 선택적으로, 진공 챔버(810)가 내부 공간(812)을 외부로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.
진공은 일반적으로, 본질적으로 물질이 없는 공간으로 이해된다. 본 출원서 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같은 용어 "진공"은 특히, 기술적 진공, 즉 대기압보다 훨씬 낮은 기체 압력을 갖는 영역으로 이해된다. 진공 챔버(810) 내부의 진공이 고진공 또는 초고진공일 수 있다. 터보 펌프 및/또는 크라이오 펌프(cryo-pump)(도시하지 않음)와 같은 하나 이상의 진공 발생 공급원이 진공을 발생시키기 위해 진공 챔버(810)에 연결될 수 있다.
시스템(800)이 내부 공간과 진공 로킹부를 갖는 접근 포트(820)를 포함할 수 있다. 진공 로킹부가 폐쇄 상태에서 본질적으로 진공 기밀 방식으로 접근 포트(820)의 내부 공간으로부터 내부 공간(812)을 밀폐할 수 있고, 개방 상태에서 내부 공간(812)으로의 접근을 허용할 수 있다. 예컨대, 진공 로킹부가 폐쇄될 수 있고, 샘플 홀더가 부착된 샘플 이송 장치가, 예컨대 대기압 하에서 접근 포트(820)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 접근 포트(820)의 내부 공간이 외부로부터 밀폐될 수 있고, 내부 공간에 기술적 진공이 발생될 수 있다. 그런 다음, 진공 로킹부가 개방되어 진공 챔버(810)의 내부 공간(812)과 접근 포트(820)의 내부 공간을 연결할 수 있다. 샘플 홀더(200)가 부착된 샘플 이송 장치(100)가 이송 기구(830)를 이용하여 진공 챔버(810) 내로 삽입될 수 있다. 샘플 홀더(200)가 베이스(840)에 기계적으로 부착되며, 샘플 홀더(200)가 샘플 이송 장치(100)로부터 릴리스되고, 샘플 이송 장치(100)가 내부 공간(812)으로부터 제거된다. 진공 로킹부가 폐쇄될 수 있고, 시스템(800)이 샘플 홀더(200) 상의 샘플을 검사하도록 작동될 수 있다.
시스템(800)은 5 mK 내지 300 K의 범위, 특히 5 mK 내지 250 K의 범위, 특히 5 mK 내지 200 K의 범위, 특히 5 mK 내지 150 K의 범위, 특히 5 mK 내지 100 K의 범위, 보다 특히 5 mK 내지 약 70 K의 범위의 진공 챔버 내부의 온도를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 시스템이 저온 유지 장치일지라도, 샘플에 대한 측정을 수행하기 위해 실온까지의 온도가 제공될 수 있다.
본원에 설명된 다른 실시예와 조합될 수 있는 일부 실시예에 따르면, 시스템(800)이 단열 탈자화 냉동고, 특히 다단식 단열 탈자화 냉동고이다. 다단식 단열 탈자화 냉동고는 1 K 이하, 특히 500 mK 이하, 특히 100 mK 이하, 특히 50 mK 이하에서 작동하도록 구성될 수 있다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 본 개시가 이것으로 제한되는 것은 아니며, 시스템(800)이 더 높은 온도, 즉 1 K 이상의 온도에서, 예를 들어 최대 실온에서 작동될 수 있다.
종래의 시스템(예를 들어, 샘플 로드/강성 시스템)과 비교하여, 본 개시의 자동 로킹 기구를 사용하면 샘플의 매우 빠른 삽입 및 제거가 허용된다. 시스템에 샘플을 열적으로 결합하기 위한 추가의 단계가 필요하지 않다. 모든 단계(샘플 홀더의 삽입, 시스템으로의 샘플 홀더의 연결, 샘플 홀더로부터의 샘플 이송 장치(케이지)의 분리, 시스템으로부터의 샘플 이송 장치의 제거, 또는 시스템 내로의 샘플 이송 장치의 삽입, 샘플 홀더로의 샘플 이송 장치의 결합, 시스템으로부터의 샘플 홀더의 분리, 시스템으로부터의 샘플 이송 장치 및 샘플 홀더의 제거)가 단일 선형 운동으로 수행될 수 있다. 이것은 매우 빠른 샘플 변경을 허용한다.
샘플 홀더를 시스템에 결합하기 위해 토크가 전달될 필요가 없으므로, 케이블에 의해 구동되는 벨로우즈가 본 개시의 샘플 이송 장치와 결합하여 사용될 수 있고, 이것은 강성의 연결 로드의 사용을 불필요하게 만든다. 벨로우즈를 케이블 잡아당김과 조합하여 사용함으로써, 유연한 길이를 갖는 이송 기구가 실현될 수 있다. 이는 이러한 시스템의 가능한 전체 높이의 감소로 반영된다. 선형 이동은 용이하게 제어 가능하므로, 공정의 자동화가 간소화되거나, 처음부터 가능하게 된다.
도 9는 본원에 설명된 실시예에 따른, 예를 들어, 저온 유지 장치의 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 방법(900)의 순서도를 보여준다.
방법(900)은 캠의 곡선형 트랙의 개방 단부 부분에 적어도 하나의 팔로워를 삽입하고, 곡선형 트랙의 로킹 트랙 부분을 따라 곡선형 트랙의 로킹 부분으로 적어도 하나의 팔로워를 이동시키며, 로킹 부분에 적어도 하나의 팔로워를 로킹하도록 함으로써 샘플 이송 장치의 유지 장치에 샘플 홀더를 부착하는 단계의 블록(910), 샘플 이송 장치를 사용하여 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하는 단계의 블록(920), 및 로킹 부분으로부터 적어도 하나의 팔로워를 릴리스하며, 곡선형 트랙의 릴리스 트랙 부분을 따라 곡선형 트랙의 개방 단부 부분으로 적어도 하나의 팔로워를 이동시킴으로써 유지 장치로부터 샘플 홀더를 릴리스하는 단계의 블록(930)을 포함한다.
본원에 설명된 실시예에 따르면, 샘플 홀더를 진공 챔버 내외로 이송하기 위한 방법이 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 컴퓨터 소프트웨어 제품 및 상호 관련된 제어부에 의해 수행될 수 있고, 제어부가 진공 챔버 내외로 샘플 홀더를 이송하기 위한 장치의 해당 구성요소와 통신하는 CPU, 메모리, 사용자 인터페이스, 입출력 수단을 구비할 수 있다.
본 개시는 샘플 홀더의 삽입 또는 제거 동안 팔로워가 따라 안내되는 캠을 사용한다. 캠은 샘플 홀더 및/또는 샘플 이송 장치의 선형 이동에 의해 샘플 홀더가 샘플 이송 장치에 대해 부착 및 릴리스될 수 있도록 하는 형상으로 형성된다. 따라서, 회전 이동과 같은 추가 이동이 필요하지 않다. 샘플 홀더를 샘플 이송 장치에 대해 또는 샘플 이송 장치를 샘플 홀더에 대해 단순히 밀어냄으로써 샘플 홀더가 샘플 이송 장치에 대해 부착 및 릴리스될 수 있다.
전술한 내용이 본 개시의 실시예에 관한 것이긴 하지만, 본 개시의 기본 범위를 벗어나지 않고 본 개시의 다른 추가의 실시예가 고안될 수 있으며, 본 개시의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810) 내외로 이송하기 위한 샘플 이송 장치(100)로서,
    샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)와 협동하도록 구성된 적어도 하나의 캠(120)을 구비한 유지 장치(110)를 포함하며,
    적어도 하나의 캠(120)은 개방 단부 부분(122), 로킹(locking) 부분(126), 로킹 트랙 부분(124) 및 릴리스 트랙 부분(128)을 구비한 곡선형 트랙을 포함하고, 로킹 트랙 부분(124) 및 릴리스 트랙 부분(128)은 각각, 개방 단부 부분(122)과 로킹 부분(126)을 연결하며, 개방 단부 부분(122)은 유지 장치(110)의 종축선(10)에 평행한 방향으로 개방되어 있는 곡선형 트랙의 일부이고,
    곡선형 트랙은, 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)가 샘플 홀더(200)를 유지 장치(110)에 부착하기 위해 로킹 트랙 부분(124)을 통해 개방 단부 부분(122)으로부터 로킹 부분(126)으로 안내되도록 구성되어 있으며,
    곡선형 트랙은 추가적으로, 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)가 유지 장치(110)로부터 샘플 홀더(200)를 릴리스하기 위해 릴리스 트랙 부분(128)을 통해 로킹 부분(126)으로부터 개방 단부 부분(122)으로 안내되도록 구성되어 있고,
    샘플 이송 장치(100)는, 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810)의 안으로 이송할 때, 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810) 내의 베이스(840)에 기계적으로 연결하도록 구성되어 있으며,
    샘플 이송 장치(100)는, 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810)의 밖으로 이송할 때, 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810) 내의 베이스(840)로부터 기계적으로 연결 해제하도록 구성되어 있는 것인 샘플 이송 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 유지 장치(110)는, 샘플 홀더(200)가 샘플 홀더(200)의 부착 및 릴리스 동안 유지 장치(110)의 종축선(10)에 대해 선형적으로만 이동하도록 구성되어 있는 것인 샘플 이송 장치(100).
  3. 제1항에 있어서, 유지 장치(110)는 제1 섹션(112) 및 제1 섹션(112)에 이동 가능하게 연결된 제2 섹션(114)을 포함하며, 제2 섹션(114)은 적어도 하나의 캠(120)을 포함하는 것인 샘플 이송 장치(100).
  4. 제3항에 있어서, 제2 섹션(114)은 유지 장치(110)의 종축선(10)에 평행한 회전 축선을 중심으로 회전 가능한 것인 샘플 이송 장치(100).
  5. 제4항에 있어서, 샘플 홀더(200)의 적어도 하나의 팔로워(210)가 샘플 홀더(200)를 부착 또는 릴리스하기 위해 적어도 하나의 캠(120)의 곡선형 트랙을 따라 안내될 때, 샘플 홀더(200)가 선형적으로 및 비회전식으로 이동되도록, 제2 섹션(114)은 회전 축선을 중심으로 회전하도록 구성되어 있는 것인 샘플 이송 장치(100).
  6. 제1항에 있어서, 유지 장치(110)는 원통형 형상을 갖는 것인 샘플 이송 장치(100).
  7. 제1항에 있어서, 유지 장치(110)의 종축선(10)을 따라 샘플 홀더(200)가 이동하는 것을 방지하기 위해 샘플 홀더(200)와 접촉하도록 구성된 고정 장치(150)를 추가로 포함하는 샘플 이송 장치(100).
  8. 제7항에 있어서, 고정 장치(150)는,
    적어도 하나의 탄성 요소(154); 및
    제1 단부(152a) 및 제2 단부(152b)를 구비한 적어도 하나의 접촉 요소(152)
    를 포함하고, 제1 단부(152a)는 샘플 홀더(200)와 접촉하도록 구성되며, 제2 단부(152b)는 적어도 하나의 탄성 요소(154)에 연결되는 것인 샘플 이송 장치(100).
  9. 제7항에 있어서, 고정 장치(150)는 유지 장치(110)의 내부 공간에 배치되는 것인 샘플 이송 장치(100).
  10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 캠(120)의 곡선형 트랙은 루프(loop) 및 하트(heart) 형상 중 적어도 하나인 것인 샘플 이송 장치(100).
  11. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 캠(120)의 곡선형 트랙은 유지 장치(110)의 종축선(10)을 따라 연장되고, 로킹 부분(126)은 로킹 트랙 부분(124)과 릴리스 트랙 부분(128)의 사이에 배치되며, 로킹 트랙 부분(124)과 릴리스 트랙 부분(128)은 개방 단부 부분(122)으로부터 멀어지는 방향으로 종축선(10)을 따라 로킹 부분(126)보다 더 연장되는 것인 샘플 이송 장치(100).
  12. 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810) 내외로 이송하기 위한 방법(900)으로서,
    a) 샘플 홀더(200)를 샘플 이송 장치(100)의 유지 장치(110)에,
    - 유지 장치(110)의 종축선(10)에 평행한 방향으로 개방되어 있는 곡선형 트랙의 일부인, 캠(120)의 곡선형 트랙의 개방 단부 부분(122)에 적어도 하나의 팔로워(210)를 삽입하는 것과,
    - 적어도 하나의 팔로워(210)를 곡선형 트랙의 로킹 트랙 부분(124)을 따라 곡선형 트랙의 로킹 부분(126)으로 이동시키는 것과,
    - 로킹 부분(126)에 적어도 하나의 팔로워(210)를 로킹하는 것
    에 의해, 부착하는 단계(910);
    b) 샘플 이송 장치(100)를 사용하여 샘플 홀더(200)를 진공 챔버(810) 내외로 이송하는 단계(920); 및
    c) 샘플 홀더(200)를 유지 장치(110)로부터,
    - 로킹 부분(126)으로부터 적어도 하나의 팔로워(210)를 릴리스하는 것과,
    - 적어도 하나의 팔로워(210)를 곡선형 트랙의 릴리스 트랙 부분(128)을 따라 곡선형 트랙의 개방 단부 부분(122)으로 이동시키는 것
    에 의해 릴리스하는 단계(930)
    를 포함하고,
    샘플 홀더(200)가 진공 챔버(810)의 안으로 이송될 때, 샘플 홀더(200)는 진공 챔버(810) 내의 베이스(840)에 기계적으로 연결되며,
    샘플 홀더(200)가 진공 챔버(810)의 밖으로 이송될 때, 샘플 홀더(200)는 진공 챔버(810) 내의 베이스(840)로부터 기계적으로 연결 해제되는 것인 방법(900).
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