KR20180042815A - 정의된 방식으로 스위칭 가능한 자기 파지 장치 - Google Patents

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KR20180042815A
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노어베어트 라스
다니엘 콜러
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안톤 파르 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 주사 탐침 현미경(1)을 위한 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 분리 가능하게 파지하기 위한 파지 장치(50)에 관한 것이며, 상기 파지 장치(50)는 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 수용하기 위한 수용 유닛(54)과, 파지 모드에서, 수용 유닛(54) 상에 수용된 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 파지하기 위해 수용 유닛(54) 상에서 파지 자력을 가하기 위한 자계를 안내하도록 구성되는 자계 가이드 유닛(56)과, 파지 모드 또는 릴리스 모드를 선택적으로 설정하기 위해, 자계 가이드 유닛(56)과 자계 스위칭 유닛(58) 간의 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성되는 자계 스위칭 유닛(58)을 포함하며, 릴리스 모드에서 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)는 수용 유닛(54)으로부터 분리되도록 파지 해제된다.

Description

정의된 방식으로 스위칭 가능한 자기 파지 장치{MAGNETIC HOLDING DEVICE SWITCHABLE IN A DEFINED MANNER}
본 발명은 파지 장치, 주사 탐침 현미경(scanning probe microscope), 그리고 주사 탐침 현미경의 자기 시료 홀더(magnetic specimen holder) 또는 시료 몸체(specimen body)를 분리 가능하게 파지하기 위한 방법에 관한 것이다.
원자력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope)은 주로 표면들의 측면 또는 수직 고해상도 분석[특히 표면들의 지형적인 분석(topographical analysis)]을 위해 이용된다. 이 경우, [측정 첨단(measuring tip) 또는 측정 탐침 첨단으로서도 지칭되는] 나노 유효 범위의 소형 침부(needle)를 포함한 측정 탐침(예: 캔틸레버로서도 지칭되는 외팔보)은 표면 위로 안내되며(다시 말해 주사하며), 그리고 표면과 캔틸레버의 상호작용을 기반으로 캔틸레버의 편향이 검출된다. 시료의 각각의 표면 특성에 따라서, 캔틸레버의 편향이 위치에 따라서 기록되거나, 또는 탐침의 추적(tracing)이 기록된다. 캔틸레버 또는 첨단의 편향은 용량성으로(특히 압전 방식으로), 또는 광학 센서들에 의해 측정될 수 있다. 이런 방법은 원자 해상도(atomic resolution)에 이르기까지 시료의 표면의 구조 분석을 가능하게 한다. 분석할 시료의 표면까지 캔틸레버의 이격 간격은 매우 정밀하게 설정될 수 있다. 그에 따라, 예컨대 접촉 모드(contact mode), 비접촉 모드(non-contact mode), 태핑 AFM 모드(tapping mode) 등과 같은 다양한 측정 방법들이 실현될 수 있다. US 5,406,832 A호에는 AFM(원자력 현미경)의 구성이 기재되어 있다.
원자력 현미경으로 측정되어야 하는 시료 몸체는 시료 준비의 목적을 위해 시료 홀더 상에 배치된다. 그 다음, 상기 시료 홀더는 시료 몸체와 함께 측정 장치 내에 고정된다. 측정의 개시 전에, 시료 몸체 또는 시료 홀더는 파지 장치의 수용 유닛 상에 고정된다. 이런 절차는 종래의 방식에서는 복잡하다.
US 8,302,456 B2는 특히 작은 구조들을 측정할 수 있게 하는 AFM용 시료 홀더 또는 센서 홀더를 개시하고 있다. 진공 흡입에 대한 예시는 키사이트(Keysight)사(社)에서 판매되고 있는 장비 5600LS AFM에서 이용된다. JP 2003-329562 A호에 따르면, 시료 홀더는, 고정 부재와, 스프링 및 일종의 베이어닛 조인트에 의해 고정되는 인입 또는 인출식 영구 자석을 포함한다. US 5,260,577은, 복수의 자석에 의해 이 자석들 위에 위치하는 플레이트 상에서 고정되는 시료 캐리어(sample carrier)를 개시하고 있다. EP 0,373,742 B1호는 시료 플랫폼 상에 시료를 포함하며, 상기 시료 플랫폼은 다시 보조 플랫폼 상에 위치한다. 두 플랫폼 내에는 자신의 고유 축을 중심으로 90°만큼 회전할 수 있는 자석들이 위치한다.
고정과 관련한 또 다른 종래의 변형예는 측정 장치에서 강자성 시료 홀더와 하나 이상의 영구 자석으로 이루어진 조합부(combination)이다. 이런 해결책의 단점은, 사용자가 작용하는 자력에 대항하여 상당한 근력을 가하면서 측정 장치에서 시료 홀더를 억지로 당겨 빼내야 한다는 점에 있다. 이는 주사 탐침 현미경의 민감한 부품들 및 민감하고 작은 시료 몸체들의 주변 환경에서 손상 위험을 야기하며, 그리고 그 사용자 친화성도 충분하지 않다.
본 발명의 과제는, 주사 탐침 현미경 상에서 시료 몸체의 장착을 신속하고, 간단하며, 오류에 강인하게, 그리고 정확하게 실행할 수 있게 하는 가능성을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는, 특허 독립 청구항들에 따르는 특징들을 갖는 대상들을 통해 해결된다. 추가 실시형태들은 종속 청구항들에서 개시된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, (시료 캐리어로서도 지칭될 수 있는) 자기 시료 홀더, 다시 말하면 자성 재료(특히 강자성 재료, 페리자성 재료, 상자성 재료 및/또는 영구자성 재료)를 포함하거나 그 재료로 구성되는 시료 홀더, 또는 자기 시료 몸체, 다시 말하면 자성 재료(특히 강자성 재료, 페리자성 재료, 상자성 재료 및/또는 영구자성 재료)를 포함하거나 그 재료로 구성되는 시료 몸체(이런 경우에 시료 몸체는 시료 홀더 없이도 장착될 수 있음)를 분리 가능하게 파지하기 위한 파지 장치가 (특히 주사 탐침 현미경 또는 다른 측정 장치용으로) 제공되고, 파지 장치는, 자기 시료 홀더 또는 자기 시료 몸체를 수용하기 위한 수용 유닛(예: 장착판의 인서트 또는 함몰부)과; 파지 모드에서 수용 유닛 상에 수용된 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 파지하기 위해 수용 유닛 상에서 파지 자력(holding magnetic force)을 가하기 위한 자계를 안내하도록 구성되는 자계 가이드 유닛과; 파지 모드(holding mode) 또는 릴리스 모드(release mode)를 선택적으로 설정하기 위해, 자계 가이드 유닛과 자계 스위칭 유닛 간의 적어도 2개의 상대 배치 상태(relative-arranged state) 간에 전환하도록 구성되는 자게 스위칭 유닛을; 포함하며, 릴리스 모드에서 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체는 수용 유닛으로부터 분리되도록 파지 해제(release)된다. 수용 유닛은 예컨대 시료 홀더 또는 시료 몸체로 향해 있는 파지 장치의 표면을 통해서도 형성될 수 있다.
본 발명의 일 추가 실시형태에 따라서, 시료 몸체의 표면의 주사 스캐닝을 이용하여 시료 몸체와 관련한 표면 정보를 검출하기 위한 주사 탐침 현미경이 제공되며, 주사 탐침 현미경은, 시료 몸체를 파지하기 위한 자기 시료 홀더, 또는 시료 홀더를 미포함한 자기 시료 몸체와, 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 분리 가능하게 파지하기 위한 앞에서 기재한 특징들을 갖는 파지 장치를 포함한다.
일 추가 전형적인 실시형태(exemplary embodiment)에 따라서, 자기 시료 홀더 또는 자기 시료 몸체(특히 주사 탐침 현미경)를 분리 가능하게 파지하기 위한 방법이 제공되며, 이런 방법의 경우, 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체는 수용 유닛 상에 수용되고, 파지 모드에서 수용 유닛 상에 수용된 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 파지하기 위해 수용 유닛 상에서 파지 자력(특히 견인하는 파지 자력)을 가하기 위한 자계가 자계 가이드 유닛에 의해 안내되며, 그리고 파지 모드에서 출발하여, 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체가 수용 유닛으로부터 분리되도록 (특히 수용 유닛의 위치에서 자력을 완전하게, 또는 적어도 실질적으로 제거하는 것을 통해, 또는 파지 모드에서의 견인 자력을 릴리스 모드에서의 반발 자력으로 전환하는 것을 통해) 파지 해제되는 릴리스 모드를 설정하기 위해, 자계 가이드 유닛과 자계 스위칭 유닛 간의 적어도 2개의 상대 배치 상태 중 일측 상대 배치 상태에서 타측 상대 배치 상태로 전환된다.
본 출원의 범위에서, "자계 가이드 유닛"이란 개념은, [특히 자신의 형상(shaping) 및/또는 재료 조성을 기반으로] (예컨대 자계 스위치 유닛으로부터) 공급되는 자계를 사전 설정 가능한 방식으로 공간상 안내할 수 있는, 다시 말하면 자계의 자계선들(magnetic field line)의 경로, 진행 방향(running direction) 또는 궤적(trajectory)을 정의된 방식으로 조절할 수 있는 적어도 부분적으로 자성인 자기 구조(magnetic structure)를 의미한다. 이 경우, 자계 가이드 유닛은, 파지 모드에서 수용 유닛을 관통하도록 자계선들을 안내하고 릴리스 모드에서는 수용 유닛으로부터 자계선들을 이격 안내하도록 형성될 수 있다.
본 출원의 범위에서, "자계 스위칭 유닛"이란 개념은, (특히 자신의 형상 및/또는 재료 조성을 기반으로) 자계 가이드 유닛에 의해 공간상 안내되는 자계를 생성할 수 있으며, 그리고 특히 전체 자계 스위칭 유닛, 또는 자계 스위칭 유닛의 일부분의 상이한 위치들에 할당되는 (적어도 2개의) 상이한 스위칭 상태들에서 자계선들의 상이한 가이드 경로들을 설정할 수 있는 적어도 부분적으로 자성인 자기 구조를 의미한다.
본 출원의 의미에서, "상대 배치 상태"란 개념은 특히 한편으로 자계 가이드 유닛(예컨대 그 전체 또는 그 개별 컴포넌트들)과 다른 한편으로는 자계 스위칭 유닛(그 전체 또는 그 개별 컴포넌트들) 사이의 상대적인 공간 배치 상태를 의미한다. 이와 관련하여, 특히 상대 배치 상태란, 자계 스위칭 유닛과 관련한 자계 가이드 유닛의 상대 위치, 또는 자계 스위칭 유닛과 관련한 자계 가이드 유닛의 상대 배향을 의미할 수 있다. 그러나 파지 모드 또는 릴리스 모드를 선택적으로 설정하기 위해 자계 가이드 유닛과 자계 스위칭 유닛 간의 상대 배치 상태의 변경은, 자계 가이드 유닛 또는 자계 스위칭 유닛의 일측 컴포넌트가 자계 가이드 유닛 또는 자계 스위칭 유닛의 상응하는 잔여 부분에 상대적으로, 그리고 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛의 각각의 타측 컴포넌트에 상대적으로 이동되는 것을 통해서도 수행될 수 있다.
본 출원의 범위에서, "스위칭한다"는 개념은, 적절하게 정의되는 일측 스위칭 상태에서 적절하게 정의되는 타측 스위칭 상태로 전이되는 것을 의미한다. 그에 따라, 이와 관련하여, "스위칭한다"는 개념은 일측 작동 모드에서 타측 작동 모드로의 연속적인 전이로서가 아니라, 일측 작동 모드에서 타측 작동 모드로의 정의된 이산 전이(discrete transition)로서 해석될 수 있다.
본 출원의 범위에서, "주사 탐침 현미경"이란 개념은, 특히 시료 몸체의 이미지 또는 기타 표면 정보가 광학 또는 전자 광학 촬상에 의해(다시 말해 렌즈의 사용하에) 생성되는 것이 아니라, 시료 몸체와 측정 탐침의 상호작용을 통해 생성되는 것인 현미경을 의미한다. 분석할 시료 표면은 주사 과정에서 상기 측정 탐침에 의해 점마다 스캐닝된다. 그 다음, 각각의 개별 점에 대해 발생하는 측정값들은 합성되어 하나의 이미지를 형성하거나, 또는 또 다른 방식으로 평가될 수 있다.
본 발명의 일 전형적인 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛과 자계 가이드 유닛 간의 적절하게 정의되는 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 정의된 방식으로 스위칭될 수 있는 파지 장치가 제공된다. 파지 모드에 상응하는 제1 상대 배치 상태에서, 한편으로 수용 유닛 상의 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체와 다른 한편으로는 자계 가이드 유닛과 자계 스위칭 유닛으로 이루어진 조합부는 수용 유닛 상에서 시료를 단단히 고정하는 하나의 자기 파지 메커니즘(magnetic holding mechanism)을 형성한다. 릴리스 모드에 상응하는 제2 상대 배치 상태에서는, 해당 자력은 실질적으로, 또는 완전하게 비활성화되거나, 또는 적어도 강하게 감소되거나, 또는 심지어 자신의 부호가 반전된다. 이는, 스위칭 과정 후에 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛의 상호작용을 통해 앞서 견인하던 자계를 방향 전환하거나 극성 전환하는 것을 통해 달성될 수 있다. 그에 따라, 일 전형적인 실시형태에 따라서, 예컨대 영구 자석의 자계 생성을 기반으로 하면서 시료 관련 공간 영역 내에서 비활성화될 수 있거나 방향 전환될 수 있는 자력을 생기게 하는, 간단하게 형성되고 간단하게 작동될 수 있는 파지 메커니즘이 제공된다. 이 경우, 자기 시료 홀더/시료 몸체의 위치에서 자력의 활성화 또는 비활성화 또는 방향 전환은 바람직하게는 단지 기계적으로만 수행되고, 그 외에도 단지 매우 적은 작동력만을 요구한다. 이런 아키텍처는 구성에서 콤팩트하고 간단하며, 그리고 작동 중에는 진동이 없고 강인하다. 또한, 바람직하게는 파지 장치의 작동을 통해 상기 위치에서 일반적으로 이야기되는 원하지 않는 열 발생도 발생하지 않는다. 경우에 따라 소형 시료 홀더들을 위해 기능하는 비활성화될 수 없는 영구 자석들과 달리, 본 발명의 전형적인 실시형태들은 시료 홀더들 또는 시료 몸체들이 대형인 경우에도 장착 및 분리 시 확실한 작동을 가능하게 한다. 파지 동안 필요한 자기 견인력에 유의하지 않고도, 본 발명의 일 전형적인 실시형태에 따라서, 자력의 전환 후에 시료 홀더가 약한 힘으로 분리될 수 있으며, 그럼으로써 시료 홀더는 대응하는 스위칭 상태에서 파지력이 감소되거나 제거되거나 또는 심지어 방향 전환된 조건에서도 수용 유닛으로부터 분리될 수 있게 된다.
하기에서는 파지 장치, 주사 탐침 현미경 및 방법의 추가의 전형적인 실시형태들이 기재된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛은 (파지 상태에서 견인하고 릴리스 상태에서는 이격 안내되거나 감소되거나 반발하는 방식으로 극성 전환되는) 자계를 생성하기 위한 자석, 특히 영구 자석을 포함할 수 있다. 그에 따라, 자계 스위칭 유닛은 동시에 자계 생성 유닛으로서 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 자석은 상기 자계의 소스(source)일 수 있다. 전자석의 복잡하면서도 원하지 않는 열 방출을 생성하는 작동은 영구 자석을 제공할 경우 불필요할 수 있다. 자계 스위칭 유닛은 상기 방식으로 전기 에너지 공급 없이 작동될 수 있다. 그러나 대안의 실시형태들에 따라서, 전기 에너지 공급원 역시도 특히 전자석의 작동을 위해 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛은 자화 가능한 재료, 특히 강자성 재료를 포함할 수 있거나 그 재료로 구성될 수 있다. 상기 재료는, 자계, 예컨대 자계 스위칭 유닛에 의해 생성되는 자계가 존재하는 상태에서 상기 자계를 목표한 바대로 공간상 조절하고 자기 선속(magnetic flux)을 정의된 경로들을 통해 안내하거나 편향시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 릴리스 모드에서, 자계는 수용 유닛으로부터 이격 안내될 수 있다. 달리 표현하면, 자계 스위칭 유닛이 릴리스 위치를 취한다면, 자계 스위칭 유닛에 의해 생성된 자계는, 공간상, 상대적으로 더 오랫동안 자기 견인력을 수용 유닛의 영역 내 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체에 가하는 것이 아니라, 또 다른 공간 영역 내에서 자기 작용을 발휘하도록, 자계 가이드 유닛의 재료를 통해 안내된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛은, 자계 스위칭 유닛의 적어도 일부분의 세로방향으로 이동시키는 것을 이용하여, 특히 선형으로 이동시키는 것을 이용하여 2개(또는 2개보다 많은) 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성될 수 있다. 세로방향 또는 선형 이동은 특히 정확하게, 또는 적어도 실질적으로, 또는 주로 직선으로 진행하고 (예컨대 소정의 공차 이내에서) 극미하게 비직선인 성분을 포함할 수 있는 이동을 의미한다. 간단한 세로방향 이동을 수행함으로써 상이한 작동 모드들 간에 상기와 같이 스위칭하는 것을 통해, 정의된 스위칭 위치들의 정의된 설정은 적은 복잡성으로 가능하다. 또한, 병진 스위칭 이동(translational switching movement)은 정의된 스위칭 상태들의 설정을 수월하게 한다. 그러나 그 대안으로 회전 스위칭 이동 역시도 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛은, 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 단지 기계적으로만 스위칭하도록 구성될 수 있다. 단지 기계적으로만 수행되는 상기 전이는 예컨대 스위칭하기 위해 작동 부재를 작동시키거나 레버를 변위시킬 수 있는 근력을 가하는 방식으로 사용자를 통해 수행될 수 있다. 따라서 파지 장치를 작동시키는 것을 통해 간단한 작동이 가능해지며, 그럼으로써 측정 장치들에서 원하지 않는 인공 잡음들(artefact)을 야기할 수 있는 원하지 않는 전기 열 방출은 방지된다. 파지 장치의 작동은 적합한 공구에 의해, 또는 공기 없이도 수행될 수 있다. 본 출원의 범위에서, "공구 없이 작동 가능한"이란 개념은, 특히 사용자가 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 장착하고 분리하기 위한 파지 장치를 작동시키기 위해 파지 장치의 외부에서 공구(예: 스크루드라이버) 또는 기타 보조 수단을 이용하지 않아도 된다는 것을 의미한다. 그러나 사용자에 의해 정의되는 전환의 대안으로, 파지 장치의 기계식 작동 역시도 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은, 릴리스 모드에서 수용 유닛 상에서 이 수용 유닛 상에 수용된 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 파지하기 위한 파지 자력을 비활성화하도록 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 측정 장치의 장착 베이스로부터 시료 몸체와 함께 시료 홀더의 분리는 거의 완전하게 힘없이, 그리고 큰 자력을 극복하지 않고도 수행될 수 있다(이런 경우에 오직 작은 중력 힘만이 극복하기만 하면 된다). 따라서 특히 사용자 친화적이면서도 안전한 작동이 가능해진다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은, 파지 모드에서 수용 유닛 상의 시료 홀더 또는 시료 몸체를 관통하는 방식으로 자계선들을 형성하며, 그리고 릴리스 모드에서는 대안의 경로를 관통하는 방식으로 자계선들을 형성하도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 자계를 단순히 편향하는 것을 통해, 파지 모드와 릴리스 모드 간의 전이가 간단한 방식으로 수행될 수 있다. 이는, 선택적으로 수용 유닛 상에 시료 홀더를 고정하거나 수용 유닛으로부터 시료 홀더를 분리하는 형태이면서 특히 에너지를 절약하고 간단하면서도 사용자 친화적인 형태를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은, 파지 모드에서 수용 유닛 상의 시료 홀더 또는 시료 몸체를 관통하는 자기 단락 회로(magnetic short circuit)를 형성하고, 릴리스 모드에서는 수용 유닛 상의 시료 홀더 또는 시료 몸체의 옆을 지나가는 대안의 자기 단락 회로를 형성하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 자기 단락 회로란 개념은 상응하는 공간 영역 내에서 폐쇄된 자계선들을 형성하는 점을 의미한다. 파지 모드에서, 높은 파지 자력을 생성하기 위해, 높은 밀도를 갖는 자계선들이 시료 홀더 또는 시료 몸체의 영역 내에서 연장되거나, 또는 그 영역에 집중되는 반면, 릴리스 모드에서 높은 밀도의 자계선들은 시료 홀더로부터 이격 안내되면서 대안의 경로를 통해 안내될 수 있다. 이런 경우에, 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체는 릴리스 모드의 작동 상태에서 실제로 더 이상 고정 자력을 감지하지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛은 자기 선속의 소스로서 구성될 수 있으며(특히 영구 자석을 구비할 수 있으며), 자계 스위칭 유닛의 자기 선속은 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하는 것을 이용하여 자계 가이드 유닛에 의해 정의될 수 있는 적어도 2개의 상이한 자기 경로를 통해 안내될 수 있다. 자계 스위칭 유닛의 자기 선속의 소스는 자계 스위칭 유닛의 적어도 하나의 영구 자석을 통해 실현될 수 있다. 이런 경우에, 자계 가이드 유닛은, 고정 자력을 생성하기 위해 상기 자기 선속을 수용 유닛으로 지향하게 하거나, 또는 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 파지 해제하기 위해 상기 자기 선속을 수용 유닛으로부터 이격 안내하는 임무를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은, 적어도 2개의 상대 배치 상태 간의 전환 동안 두 자기 경로의 자기 저항들의 합이 실질적으로 일정하도록 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 파지 모드와 릴리스 모드 간에 파지 장치가 적은 힘으로도 전환될 수 있는데, 그 이유는 전체 자계 가이드 유닛 내의 자기 선속이 변동되지 않거나, 또는 극미하게만 변동되기 때문이다. 이는 파지 장치의 사용자 친화성을 증가시킨다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 적어도 2개의 상대 배치 상태(특히 상대 위치) 중 적어도 하나는 자계 가이드 유닛의 내부에서 공동부의 경계 벽부 상에서 자계 스위칭 유닛의 해당 정지 위치에 할당될 수 있다. 다시 말해, 자계 스위칭 유닛 또는 이 자계 스위칭 유닛의 컴포넌트가 자계 스위칭 유닛의 공동부의 단부면[예: 자계 스위칭 유닛의 자기 슈(magnetic shoe)의 공동부의 단부면] 쪽에 부딪친다면, 이는 사용자에게 원하는 스위칭 상태(특히 릴리스 모드)가 설정되었다는 직관적인 촉각 피드백이다. 또한, 기계적 정지를 통해, 실제로 안정된 스위칭 상태가 실현되는 점이 보장된다.
그러나 그 대안으로, 또는 그에 보충되어, 파지 모드 역시도 단부면에서의 정지를 통해 정의될 수 있다. 그 대신, 예압 유닛(pre-loading unit)(예: 스프링)이 외부 힘이 존재하지 않은 상태에서 모드들 중 하나의 모드(특히 파지 모드)로 자계 스위칭 유닛 또는 그 일부분[예: 자기 슬라이더(magnetic slider)]을 예압하는 것을 통해, 모드들 중 하나(특히 파지 모드)를 정의할 수도 있다.
그에 따라, 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파지 장치는, 두 상대 배치 상태 중 하나로, 특히 바람직하게는 파지 모드로 자계 스위칭 유닛을 기계적으로 예압하도록 형성될 수 있는 예압 유닛(예: 스프링, 고무 블록, 또는 동일한 이름으로 전기 충전되고 서로 전기 절연되는 2개의 몸체)을 포함할 수 있다. 상기 예압 유닛을 제공하는 것을 통해, 외부 힘이 존재하지 않은 상태에서 시스템이 적절하게 정의되는 스위칭 상태들 중 하나의 스위칭 상태로 잔존하는 점이 보장될 수 있다. 바람직하게는, 외부 힘이 존재하지 않은 상태에서, 그리고 예압 유닛의 작용으로 인해, 파지 장치는, 시료 홀더의 원하지 않는 분리를 방지하기 위해, 파지 모드로 예압된다. 그에 따라, (예컨대 파지 장치의 주변에서 불특정한 충격 또는 진동을 통한) 시료 홀더 또는 시료 몸체의 의도되지 않은 파지 해제는 불가능해질 수 있다. 달리 표현하면, 이런 경우에, 사용자는, 수용 유닛으로부터 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체를 분리할 수 있도록 하기 위해, 파지 해제하도록 능동적인 행동을 수행해야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛은 공동부를 구비한 (특히 디스크형인) 자기 슈를 포함할 수 있고, 자계 스위칭 유닛은 공동부의 내부에서 이송되도록 장착되는 자기 슬라이더를 포함할 수 있다. 공동부의 내부에서 자기 슬라이더의 왕복 이송은 파지 모드와 릴리스 모드 간의 스위칭에 상응할 수 있는데, 그 이유는 자기 슬라이더의 자기 몸체가 수용 유닛의 영역과, 이 영역과 상이한 영역 사이에서 높은 밀도의 자계선들의 이동을 실행할 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자기 슈는 실질적으로 자기 슬라이더의 이송 또는 변위 방향에 대해 수직으로 비자성 재료[특히 자기 슈 내의 하나 이상의 공기 간극(air gap), 바람직하게는 한 쌍의 공기 간극]에 의해 정의된 자기 배리어(magnetic barrier)를 포함할 수 있다. 상기 자기 배리어, 예컨대 자기 슈의 국소적 얇은 위치(thin position)는 그 자체를 관통하여 연장되는 자기 경로를 에너지와 관련하여 불가능하게 하면서 또 다른 경로를 촉진할 수 있으며, 이 또 다른 경로를 따라서는 높은 밀도의 자계선들이 파지 모드와 릴리스 모드 사이에서 변위될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자기 슬라이더의 영구자성 블록은 릴리스 모드에서 자기 배리어의 일측에서의 공동부의 인접 벽부의 제1 경계면(interface face)과 접촉하고, 및/또는 파지 모드에서는 자기 배리어의 타측에서의 공동부의 인접 벽부의 제2 경계면과 접촉하는 접촉면을 포함할 수 있다. 영구자성 블록의 상응하는 부분 표면으로서의 상기 접촉면은 제1 경계면보다 더 작고, 및/또는 제2 경계면보다 더 작을 수 있으며, 특히 바람직하게는 제1 경계면의 기껏해야 90%, 바람직하게는 기껏해야 80%, 특히 바람직하게는 기껏해야 70%일 수 있고, 및/또는 제2 경계면의 기껏해야 90%, 바람직하게는 기껏해야 80%, 특히 바람직하게는 기껏해야 70%일 수 있다(도 15 참조). 접촉면에 비해 훨씬 더 큰 경계면(들)을 제공하는 것을 통해, 영구자성 몸체의 위치 부정확성에 대해 매우 강인하고 상기 위치 변동 또는 부정확성의 경우에도 자신의 각각의 정의된 스위칭 상태(특히 파지 모드 또는 릴리스 모드)에서 벗어나지 않는 파지 장치가 제공될 수 있다. 그에 따라, 각각의 경계면 중 어느 위치에 접촉면이 포지셔닝되는지와 무관하게, 동일한 스위칭 상태가 유지될 수 있다. 그러므로 상기 파지 장치는 거친 조건에서도, 그리고 공차가 존재할 때에도 특히 오류에 강인하다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자기 슈는 수용 유닛으로 향해 있는 표면 상에 자성 재료로 이루어진 2개의 극 돌출부(pole projection)를 포함할 수 있다. 하나 또는 적어도 3개의 극 돌출부 역시도 가능하다. 예컨대 실질적으로 원통형이거나 기둥형인 2개의 극 돌출부는 여타의 경우 평면인 자기 슈의 표면에 비해 돌출될 수 있고, 그 결과로 높은 밀도의 자계선들이 작동 모드들 중 하나의 작동 모드(특히 파지 모드)에서 정의된 방식으로 관통하는 영역들을 정의할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자기 슬라이더는, (일측 또는 양측에서) 자기 슬라이더의 비자성 재료 상에 일체로 형성되는 영구자성 블록을 포함할 수 있다. 자기 슬라이더는 예컨대 자기 슈의 공동부 내에서 왕복하는 방식으로 이리저리 이송될 수 있는 피스톤형 몸체일 수 있다. 예컨대 피스톤형 몸체의 정면 측 영역은 특히 영구자성인 재료로 형성될 수 있으며, 그에 반해 피스톤형 몸체의 후면 측 영역은 비자성 재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은, 전체로서의 자계 가이드 유닛과 전체로서의 자계 스위칭 유닛 간의 이격 간격을 변경하는 것을 이용하여 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성될 수 있다. 상기 구현예에 따라서, 자계 가이드 유닛 또는 수용 유닛으로부터 자계 스위칭 유닛을 이격시키는 것을 통해, 수용 유닛의 영역 내 자계 강도는 감소될 수 있으며, 그럼으로써 릴리스 모드가 활성화될 수 있다. 그 반대로, 수용 유닛으로 자계 스위칭 유닛을 근접시키는 것을 통해 파지 모드가 활성화될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛(또는 자계 가이드 유닛)은, 자계 스위칭 유닛(또는 자계 가이드 유닛)의 잔여 자기 섹션으로부터 부분 자기 섹션을 분리하는 것을 이용하여 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성될 수 있다. 자계 스위칭 유닛 및 자계 가이드 유닛 중 하나로부터 자기 컴포넌트를 분리시키는 것을 통해, 마찬가지로 자계선들은, 분리하는 것으로 인해 파지 모드와 릴리스 모드 간의 전이가 실현되도록 편향될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 자계 스위칭 유닛(또는 자계 가이드 유닛)은, 자계 스위칭 유닛(또는 자계 가이드 유닛)의 기본 자기 섹션에 추가 자기 섹션을 부착하는 것을 이용하여 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성될 수 있다. 자계 스위칭 유닛 또는 자계 가이드 유닛의 자기 컴포넌트를 덧대는 것을 통해, 마찬가지로 자계선들은, 덧대는 것으로 인해 파지 모드와 릴리스 모드 간의 전이가 실현되도록 편향될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파지 장치는 에너지와 관련하여 자립적인 파지 장치로서 형성될 수 있으며, 특히 전기 에너지 공급 없이(예컨대 단지 근력에 의해서만) 작동될 수 있다. 이런 방식으로, 파지 장치와 그에 따른 시료 홀더 상의 시료 몸체의 (예컨대 진공 시스템의 작동 동안 생성될 수 있는 것과 같은) 원하지 않는 진동들뿐만 아니라, (예컨대 전기 에너지 공급 유닛의 작동 동안 나타날 수 있는 것과 같은) 원하지 않는 가열 역시도 방지될 수 있다. 따라서 시료 몸체에서의 측정은 높은 정밀도로, 그리고 인공 잡음 없이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파지 장치는 앞에서 언급한 특징들을 갖는 적어도 하나의 추가 자계 가이드 유닛 및 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛을 포함할 수 있으며, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛뿐만 아니라 적어도 하나의 추가 자계 가이드 유닛 및 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛은, 함께 동일한 수용 유닛에 작용하도록 구성될 수 있다(도 6 및 도 7 참조). 원하거나 요구되는 파지력을 가할 수 있도록 하기 위해, 임의의 개수의 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은 파지 장치의 프레임 내에 쌍을 이루는 방식으로 조합될 수 있다. 특히 쌍들은 직렬로 작동될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파지 장치는, 자계 스위칭 유닛 및 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛에 동시에 작용하도록 구동될 수 있는 (특히 강성인) 제어 몸체를 포함할 수 있다. 이런 방식으로, 파지 장치의 일부 또는 모든 파지력 생성 컴포넌트는 선택적으로 공동 작동으로 원하는 상태로, 특히 파지 모드 또는 릴리스 모드로 전환될 수 있다. 다시 말해, 제어 몸체에 의해, 자기 키들(magnetic key) 중 모두 또는 단지 일부분만을 작동시킬 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 제어 몸체는 제어 디스크로서 형성될 수 있으며, 상기 제어 디스크는 적어도 부분적으로 자계 가이드 유닛 및 적어도 하나의 추가 자계 가이드 유닛과 함께 제어 디스크의 둘레에 충분하게 배치될 수 있는(이 대안으로, 또는 이에 보충되어 제어 디스크 내부의 배치 역시도 가능한) 자계 스위칭 유닛 및 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛에 결과적으로 동시에 작용하기 위해 회전 구동될 수 있다. 제어 디스크를 회전시키는 것을 통해, 제어 디스크의 외주면(및/또는 내주면) 상의 종동 구조들(following structure)은 각각의 자계 스위칭 유닛들에 작용할 수 있고, 그 결과 모든 자계 스위칭 유닛을 동시에 원하는 작동 모드로 전환될 수 있다. 제어 디스크의 둘레에 대응하는 자계 가이드 유닛들과 함께 자계 스위칭 유닛들을 충분하게 배치하는 것을 통해, 실질적으로 균일한 고정력이 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체에 가해질 수 있다.
일 대안의 실시형태에 따라서, 제어 몸체는 제어 디스크와 다르게 형성될 수 있다. 이런 식으로, 상기 대안의 실시형태에 따라서, 예컨대 자기 키들의 선형 어셈블리를 제어 로드(control rod)로 작동시킬 수 있다. 상기 제어 로드는 예컨대 선형으로 배치된 복수의 파지 장치의 복수의 자계 스위칭 유닛에 동시에 작용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 주사 탐침 현미경은, 자기 시료 홀더에서, 또는 직접적으로 수용 유닛에서 시료 몸체의 표면을 주사 스캐닝하도록 구성되는 측정 탐침을 포함할 수 있다. 이런 방식으로, 측정 첨단 또는 측정 탐침은 시료 몸체의 표면을 주사하고 그 결과로 시료 몸체의 표면 특성들에 대한 정보들을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라서, 주사 탐침 현미경은 원자력 현미경으로서 형성될 수 있다. 원자힘 현미경 또는 원자 에너지 현미경으로도 지칭되는 원자력 현미경(AFM)은 특수한 주사 탐침 현미경이다. 이런 현미경은 표면 화학에서, 또는 표면 특징화에서 공구로서 이용되고 나노미터 눈금으로 표면들의 기계적 스캐닝 및 원자힘의 측정을 위한 임무를 수행한다.
하기에서는 본 발명의 전형적인 실시예들이 하기 도면들을 참조하여 상세하게 기재된다.
도 1은 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치를 포함하는 주사 탐침 현미경을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르고 자기 키로서 형성된 파지 장치를 도시한 3차원도이다.
도 3은 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 2에 따른 파지 장치를 도시한 수직 횡단면도이다.
도 4는 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 2에 따른 파지 장치를 도시한 수평 횡단면도이다.
도 5는 릴리스 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 4에 따른 파지 장치를 도시한 수평 횡단면도이다.
도 6은 도 2에 따르는 복수의 자계 스위칭 유닛 및 자계 가이드 유닛의 어셈블리를 포함하는 파지 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 파지 모드에 따르는 또 다른 스위칭 상태에서 도 6의 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 8은 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 또 다른 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치를 도시한 개략적 측면도이다.
도 9는 자계 스위칭 유닛의 컴포넌트를 추가하는 것에 의해 설정되는 릴리스 모드에 따르는 또 다른 스위칭 상태에서 도 8에 따른 파지 장치를 도시한 도면이다.
도 10은 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 자계 스위칭 유닛의 2개의 영구 자석을 포함하는 또 다른 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치를 도시한 횡단면도이다.
도 11은 릴리스 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 10에 따른 파지 장치를 도시한 횡단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치를 도시한 개략도이다.
도 13은 본 발명의 추가 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치를 도시한 개략도이다.
도 14는 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치의 스위칭 절차를 도해로 나타낸 개략도이다.
도 15는 도 2 내지 도 5에 따르는 실시예에 대해 도 12에 상응하게 도시한 개략도이다.
여러 도면에서 동일하거나 유사한 컴포넌트들에는 동일한 도면부호들이 부여된다.
도면들을 참조하여 본 발명의 전형적인 실시예들이 기재되기 전에, 본 발명 및 기본 기술들의 일부 공통 관점들이 설명된다.
시료 몸체로서도 지칭되는 측정할 시료를 단독으로, 또는 시료 홀더와 함께 시료 플랫폼 상에 고정하기 위해, 종래의 주사 탐침 현미경들의 경우 예컨대 고정 내장되거나 수동으로 분리될 수 있는 영구 자석이 이용된다. 영구 자석의 자계는 비활성화될 수 없으며, 그럼으로써 자석 또는 시료 홀더는 자계에 대항하여 높은 힘을 가하는 것으로 이동될 수밖에 없다. 특히 시료 홀더들이 대형인 경우, 자기 견인력은, 간단한 떼어냄 또는 들어올림이 여전히 높은 힘을 가하는 것으로만 가능하거나, 또는 전혀 가능하지 않을 정도로 크다.
그 대안으로, 종래에는 자체의 견인력이 활성화되거나 비활성화될 수 있는 전자석들이 이용되었다. 높은 비용 및 복잡한 배선 외에도, 상기 구성의 추가 단점은, 유지 전류를 통한 원하지 않는 온도 상승에 있다.
그 밖에도, 주사 탐침 현미경의 장착 베이스 상에 시료 홀더를 고정하기 위해, 진공-흡입 메커니즘들 역시도 이용된다. 그러나 상기 메커니즘들은 복잡하면서도 비싸고, 추가 호스 라인들을 요구하며, 더 나아가 진동들을 야기하며, 이런 진동들은 측정값들을 특히 원하지 않는 방식으로 왜곡시킬 수 있다.
상기 종래의 접근법들에서 출발하며, 본 발명의 일 실시예는, 자기 시료 홀더 또는 자기 시료 몸체가 안전하고 안정되게, 그리고 측정에 대해 간섭 영향 없이 플랫폼 상에 고정될 수 있게 하면서, 측정의 실행 후에는 시료 홀더 또는 시료 몸체가 수월하면서 안전하게 제거될 수 있는 파지 장치를 제공한다.
본 발명의 일 전형적인 실시예에 따라서, 자계 스위칭 유닛의 적어도 하나의 영구 자석이면서 시료 플랫폼 내에 위치하는 상기 적어도 하나의 영구 자석은 정의되고 서로 분명한 경계로 분할된 적어도 2개의 스위칭 위치 사이에서 왕복 이동될 수 있다. 자신들 사이에 비자성 재료(예: 공기 간극)가 위치하는 하나 이상의 강자성 컴포넌트를 적합하게 배치하는 것을 통해, 자계선들은 파지 모드에 상응할 수 있는 제1 위치에서 시료 홀더 또는 시료 몸체를 관통하면서 이 시료 홀더 또는 시료 몸체를 고정한다. 릴리스 모드에 상응할 수 있는 제2 위치에서는, 자계선들에 마찬가지로 강자성 재료를 관통하는 대안의 경로가 사전 설정될 수 있으며, 그럼으로써 이런 모드에서는 시료 홀더 또는 시료 몸체에 자기 견인력이 작용하지 않거나, 또는 매우 적은 자기 견인력만이 작용하게 된다. 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체는 릴리스 모드에서 힘들이지 않고 제거될 수 있으며, 그에 반해 파지 모드에서 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체는 강한 자력으로 파지 장치의 수용 유닛 상에 고정된다.
본 발명의 전형적인 실시예들에 따라서, 상기 파지 장치는, 측정 동안 시료 홀더 또는 시료 몸체를 안정되게 고정하고 측정 후에는 시료 홀더 또는 시료 몸체를 용이하게 분리하는 점이 중요하게 여겨지는 임의의 측정 장치에 적용될 수 있다. 그러나 특히 바람직하게는 주사 탐침 현미경을 위해 상기 파지 장치를 이용하는데, 그 이유는 진동 및 가열이 없을 뿐 아니라 안정되고 신뢰성도 있는 작동 방식이 주사 탐침 현미경의 요건들을 특히 우수하게 충족하기 때문이다.
그에 따라, 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따라서, 하기 컴포넌트들이 이용될 수 있으면서 자력 작용을 이용하여 시료 몸체 또는 시료 홀더를 분리 가능하게 고정하기 위한 파지 장치가 제공된다.
- 시료 홀더 또는 시료 몸체를 수용하기 위한 수용 유닛이 그 상에 제공될 수 있으면서, 시료 플랫폼으로서도 지칭될 수 있는 기초판 또는 장착판. 이 경우, 자계 가이드 유닛 및 자계 스위칭 유닛은 수용 유닛과 상호작용 방식으로 연결될 수 있고 파지 자력의 생성 및 공간상 안내에 관여할 수 있다.
- 시료 판으로서 형성될 수 있는 시료 홀더.
- 예컨대 자계 스위칭 유닛 또는 이 자계 스위칭 유닛의 일부분을 형성할 수 있는 적어도 하나의 영구 자석.
상기 어셈블리에 의해, 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체의 고정 또는 분리는 영구 자석과 수용 유닛 사이의 상대 이동을 통해 가능해질 수 있으며, 이런 상대 이동에 의해서는 자계의 대안의 결과가 달성될 수 있다.
비록 상기 파지 장치는 매우 다양한 측정 장치들을 위해 이용될 수 있다고 하더라도, 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따라서, 상기 파지 장치는 주사 탐침 현미경(SPM) 또는 원자력 현미경(AFM)을 위해 적용되는데, 그 이유는 파지 장치의 특별한 장점들이 상기 적용의 경우에 특히 강하게 효과를 발휘하기 때문이다.
예컨대 자석의 기재한 이동은 선형으로, 또는 거의 선형으로 수행될 수 있다. 이는 바람직하게는, 자기 배리어를 통해 서로 분리되어 명백하게 서로 분리된 스위칭 위치들 간의 이동을 가능하게 한다.
스프링 힘에 대항하는 변위는 비록 반드시 요구되는 것은 아니지만, 그러나 매우 바람직한 것이다. 원칙상, 자석은 예압 유닛 없이도 (예컨대 밀거나 당기는 것을 통해) 전후 이동될 수 있다. 그러나 특히, 전진 이동이 (특히 바람직하게는 제어 디스크로서 형성된 제어 몸체의) 회전된 웨지(wedge)에 의해 수행되는, 도 6 및 도 7에 따라서 도시된 실시형태의 경우, 출발 위치로의 후진 이동이 스프링 힘 또는 또 다른 예압력을 통해 특히 편리하고 간편하면서도 정확하게 실행된다. 대안의 실시형태에서는, 예컨대 또 다른 측에 결과적으로 후진 이동을 실현할 수도 있는 대향 웨지(counter wedge)를 제공할 수도 있다. 바람직하게는 (앞에서 기재한 파지 모드에 상응하는) "시료 홀더 또는 시료 몸체가 고정된" 상태는 스프링이 이완된 상태에서 제공될 수 있다. 이는, 그 결과로 시료 홀더 또는 시료 몸체를 분리하기 위해 스프링 힘에 대항하여 능동적인 작동이 이루어진다는 점, 다시 말하면 자석이 스프링 쪽으로 전진 이동된다는 점을 의미한다. 따라서, 자기 시료 홀더 또는 자기 시료 몸체가 파지 장치로부터 원하지 않게 분리되지 않게 되는 점이 보장되는데, 그 이유는 이를 위해서 예압력의 능동적인 극복이 요구되기 때문이다.
특히 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 복수의 파지 장치가 규칙적으로 배치되어 제공될 수 있다(예컨대 도 6 및 도 7 참조). 그에 따라, 파지력의 증대뿐만 아니라 특히 균일하거나 균등한 파지력이 가능하다.
도 1에는, 원자력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope)로서 형성되는 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르는 주사 탐침 현미경(SMP)(1)이 도시되어 있다.
주사 탐침 현미경(1)의 경우, 캔틸레버 편향, 다시 말하면 (캔틸레버로서도 지칭되는) 측정 탐침(11)의 위치 변동 또는 형태 변동이 광학 센서 시스템에 의해 검출된다. 이 경우, 전자기 방사선 소스(2)(예: 레이저 소스)는 전자기 일차 빔(13)(특히 광빔)을 (하나 이상의 광학 렌즈의 어셈블리로서 형성될 수 있는) 집속 유닛(12)을 경유하여 측정 탐침(11)으로 송신한다. 측정 탐침(11)에 의해 반사되는 전자기 이차 빔(3)은 광 및 위치 감응 검출기(10)로 전파된다[특히 전자기 이차 빔(3)은 편향 미러(14) 또는 또 다른 광학 편향 요소에 의해 위치 감응 검출기(10) 상으로 편향될 수 있다]. 측정 탐침(11)이 [도 1에 따라서 수직인 z 방향으로 위치 변동을 실행할 수 있는] 액추에이터(4)를 통해 이동되고, 및/또는 측정 탐침(11)이 자신의 형태를 변경한다면, 레이저 광의 변동이 위치 감응 검출기(10) 상에서 검출될 수 있다. 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50) 상의, 또는 내의 시료 홀더(52) 상에서 분석하거나 특징화할 시료 몸체와 측정 탐침(11)의 (캔틸레버 첨단으로서도 지칭되는) 측정 첨단(5)의 각각의 상호작용에 따라서, 측정 탐침(11)의 편향은 가변되고 검출기(10) 상의 해당 영역에는 전자기 이차 빔(3)이 충돌한다. 그 다음, 검출기 신호는 평가 유닛(8)에서 처리될 수 있다. 그 다음, 시료 몸체(6)의 표면의 생성되는 고해상도 이미지는 디스플레이 장치(9)에 의해 표시될 수 있다. 시료 몸체(6)의 표면은 측정 첨단(5)[즉, 측정 탐침(11)의 민감한 첨단]으로 주사될 수 있다. 시료 테이블(17)은 도 1에 따르는 수평 평면에서(다시 말해 z 축에 대해 직각인 x 방향 및 y 방향으로) 액추에이터들(18)에 의해 이동될 수 있다. 그에 따라, 주사 탐침 현미경(1)은 측정 탐침(11)을 이용한 시료 몸체(6)의 표면을 주사 스캐닝함으로써 시료 몸체(6)와 관련한 표면 정보를 검출하기 위해 이용된다.
자체 상에 장착된 시료 몸체(6)를 포함한 자기 시료 홀더(52)를 분리 가능하게 파지하기 위한 이미 청구된 파지 장치(50)는 수용 유닛(54)과, 자계 가이드 유닛(56)과, 자계 스위칭 유닛(58)으로 구성된다. 파지 장치(50)의 전형적인 실시예들은 도 2 내지 도 15를 참조하여 더 상세하게 기재된다. 자기 시료 홀더(52) 상에 시료 몸체(6)를 제공하는 것의 대안으로, 수용 유닛(54) 상에 자기 시료 몸체(6)를 직접적으로[즉, 시료 홀더(52) 없이] 장착할 수도 있다. 이런 경우, 파지 자력은 자기 시료 몸체(6)와 파지 장치(50) 사이에서 작용한다.
도 2에는, 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르는 자기 키로서 형성된 파지 장치(50)의 3차원도가 도시되어 있다. 도 3에는, 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 2에 따른 파지 장치(50)의 수직 횡단면도가 도시되어 있다. 도 4에는, 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 2에 따르는 파지 장치(50)의 수평 횡단면도가 도시되어 있다. 도 5에는, 도 4에 따르지만, 그러나 여기서는 릴리스 모드에 따르는 스위칭 상태로 파지 장치(50)의 수평 횡단면도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 5에 따르는 파지 장치(50)는 측정할 시료가 그 상에 배치될 수 있거나, 또는 자체가 측정할 시료일 수 있는 자성 재료를 포함하는 시료 홀더(52)(도 1 참조. 도 2 내지 도 5에는 미도시)를 분리 가능하게 파지하기 위해 이용된다. 파지 장치(50)는 특히 바람직하게는 도 1에 따른 것처럼 주사 탐침 현미경(1)에서 구현될 수 있다.
파지 장치(50)는 도 2에 마찬가지로 도시되지 않은 수용 유닛(54)(도 1 참조)을 포함하며, 이 수용 유닛은 자기 시료 홀더(52)를 수용하도록 형성된다. 수용 유닛(54)은, 도 2에 도시된 것처럼, 명백하게 파지 장치(50)의 컴포넌트들의 상부에 위치된다. 수용 유닛(54)은 예컨대 함몰부일 수 있거나, 또는 시료 테이블(17)의 표면 영역이면서 여타의 방식으로 구조적으로 범위 한정되거나 공간상 경계로 분할된 상기 표면 영역일 수 있거나, 또는 시료 홀더(52)를 위한 장착 플랫폼일 수 있다. 단순한 경우에서, 수용 유닛은 예컨대 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)로 향해 있는 파지 장치(50)의 표면을 통해 형성된다. 사용자는 시료 홀더 상에, 또는 그 면에 배치되는 측정할 시료 몸체(6)와 함께 시료 홀더(52)를 수용 유닛(54) 상에 장착할 수 있다.
도시된 실시예에서 시료 테이블(17)과 관련하여 위치 고정되고 이동 불가능하게 구성되는 자계 가이드 유닛(56)은 전체적으로, 또는 부분적으로 자성 재료(예: 강자성 재료)로 형성될 수 있으며, 그리고 수용 유닛(54)과 상호작용하는 방식으로 연결되어 포지셔닝된다. 자계 가이드 유닛(56)은 파지 모드에서 수용 유닛(54) 상에서 파지 자력을 가하기 위한 자계를 공간상 안내하기 위해 이용된다. 그 결과로, 상기 파지력은 수용 유닛(54) 상에 수용된 자기 시료 홀더(52)를 자기로 파지할 수 있게 한다.
또한, 파지 장치(50)의 경우, 도시된 실시예에서 부분적으로 영구자성 재료(예: 강자성 재료)로 형성되고 이동 가능하게 구성되는 자계 스위칭 유닛(58)도 제공된다. 자계 스위칭 유닛(58)은, 파지 모드 또는 릴리스 모드를 선택적으로 설정하기 위해, 자계 가이드 유닛(56)과 자계 스위칭 유닛(58) 간의 2개의 상대 위치 간에 스위칭하도록 구성된다. 릴리스 모드에서, 자기 시료 홀더(52)는 수용 유닛(54)으로부터 분리되도록 파지 해제되는데, 그 이유는 파지 모드에서 시료 홀더(52)를 관통하면서 이 시료 홀더를 견인하는 자계가 이제 시료 홀더(52)로부터 공간상 이격 안내되어 어떠한 자기 견인력도, 또는 명목상의 자기 견인력도 더 이상 시료 홀더(52)에 가하지 않기 때문이다. 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 2개의 상대 위치 사이에서 서로 상대적으로 스위칭될 수 있는 방식으로 서로 상호작용한다. 이 경우, 도 2 내지 도 4에 도시된 제1 상대 위치는, 자기 시료 홀더(52)가 그에 상응하게 생성된 자력에 의해 수용 유닛(54) 상에 자기로 고정되어 있는 파지 모드에 상응한다. 상기 자력은 자계 가이드 유닛(56)과 자계 스위칭 유닛(58) 간의 상호작용을 통해 생성되어 공간상 제어된다. 이와 반대로, 도 5에 도시된 제2 상대 위치는 파지 장치(50)의 릴리스 모드에 상응한다. 이런 릴리스 모드에서는, 파지 모드와 달리, 자기 시료 홀더(52)는 수용 유닛(54)으로부터 분리되도록 파지 해제되는데, 그 이유는 견인하는 자력이 더 이상 시료 홀더에 작용하지 않기 때문이다. 이는, 수용 유닛(54)의 영역에서 명목상 자계를 더 이상 생성하지 않도록 하기 위해, 자계 스위칭 유닛(58)에 의해 생성되는 자계가 명백히 공간상 편향되는 제2 상대 위치에서 자계 가이드 유닛(56)과 자계 스위칭 유닛(58) 간의 상호작용을 통해 실행된다. 따라서 사용자는 릴리스 모드에서 큰 힘을 들이지 않고 파지 장치(50)로부터 시료 홀더(52)를 분리할 수 있게 된다.
도 4와 도 5 간의 비교로 알 수 있는 것처럼, 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 자계 스위칭 유닛(58)의 선형의 수평 세로방향 변위를 이용하여 2개의 상대 위치 사이에서 파지 장치(50)를 스위칭하도록 구성된다. 외부 자력을 가하지 않고 설정되는 도 4에 따르는 상태에서, 여기서는 나선형 스프링으로서 형성된 예압 유닛(64)은 파지 장치(50)를 파지 모드로 밀어붙이거나 강제 전환한다. 다시 말해, 예압 유닛(64)은 파지 모드로 자계 스위칭 유닛(58)을 기계식으로 예압하도록 장착되는 (예컨대 기계식인) 리턴 스프링으로서 실현될 수 있다. 예압 유닛(64)에 의해 자계 스위칭 유닛(58)에 가해지는 예압력의 극복을 통해(이 극복은 예컨대 근력을 가하는 것을 통해, 또는 기계적으로 실행될 수 있음), 그리고 예압력에 대항하여 공동부(62) 내부의 전방 정지 위치까지 자계 스위칭 유닛(58)을 변위시키는 것을 통해 비로소, 릴리스 위치가 활성화될 수 있다. 이런 방식으로, 파지 위치[외부 힘 작용이 없는 파지 장치(50)의 상태]뿐만 아니라, 릴리스 위치[전방 정지부까지 스프링 힘에 대항하여 자기 스위칭 유닛(58)을 변위시킴] 역시도 파지 장치(50)의 컴포넌트들의 적절하게 정의된 공간 위치들에 할당된다.
바람직하게는, 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 단지 기계적으로만 2개의 상대 위치 간에 스위칭할 수 있거나 스위칭될 수 있도록 구성된다. 그에 따라, 파지 장치(50)를 스위칭하기 위해, 전기 구동 에너지 및 진공력은 요구되지 않으며, 그럼으로써 측정 작동 동안 원하지 않는 가열뿐 아니라 측정 작동을 특히 간섭하는 진동 역시도 발생하지 않게 된다. 그에 따라, 파지 장치(50)는 에너지와 관련하여 자립적으로, 그에 따라 콤팩트하게 형성될 수 있다. 파지 모드와 릴리스 모드 간에 파지 장치(50)를 전환하기 위해, 단순히 자계 스위칭 유닛(58)을 변위시키는 것만으로도 충분하다.
도 2 내지 도 5에 따르는 실시예의 경우, 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 릴리스 모드에서 수용 유닛(54) 상에서, 이 수용 유닛(54) 상에 수용된 자기 시료 홀더(52)를 파지하기 위한 파지 자력을 비활성화도록 구성된다. 이는, 도 3에 따르는 파지 모드에서 개략적으로 도시된 수용 유닛(54)의 영역 내에서 연장되고 그 영역에서 집중되는 자계선들(98)에 따라서 식별되며, 그에 반해 자계선들(98)은 도 5에 따르는 릴리스 모드에서는 또 다른 위치에 위치된다. 달리 표현하면, 파지 모드에서 자계선들(98)은 수용 유닛(54) 상의 시료 홀더(52)를 관통하는 방식으로 형성되고, 그에 반해 릴리스 모드에서는 자계선들(98)은 대안의 경로를 관통하는 방식으로 형성되어 수용 유닛(54)으로부터 이격 만곡된다. 다시 말해, 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은 파지 모드에서 수용 유닛(54) 상의 시료 홀더(52)를 관통하는 자기 단락 회로를 형성하며, 그리고 릴리스 모드에서는 수용 유닛(54) 상의 시료 홀더(52)의 옆을 지나가는 대안의 자기 단락 회로를 형성한다. 그에 따라, 자계 스위칭 유닛(58)은 자기 선속 소스로서 구성될 수 있으며, 자신의 자기 선속은 한편으로 도 2 내지 도 4에 따르고 다른 한편으로는 도 5에 따르는 2개의 상대 위치 간에 스위칭하는 것에 의해, 자계 가이드 유닛(56)의 형태에 의해 정의되는 2개의 상이한 자기 경로를 통해 안내될 수 있다.
바람직하게는 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 2개의 상대 위치 간의 전환 동안 두 자기 경로의 자기 저항들의 합이 실질적으로 일정하도록 형성된다. 이런 방식으로, 도 4와 도 5 간의 전이는 적은 힘으로 실현될 수 있는데, 그 이유는 실질적으로 예압 유닛(62)의 예압력만이 극복되기만 하면 되고, 자계선들(98)의 분포를 재구성하기 위한 명목상의 추가 작업은 실행되지 않아도 되기 때문이다.
그 밖에, 도 2 내지 도 5로부터는, 자계 가이드 유닛(56)의 내부에서 공동부(62)의 단부면 상에서 자계 스위칭 유닛(58)의 대응하는 정지 위치가 릴리스 모드에 할당되어 있음을 알 수 있다. 이는, 릴리스 모드의 정확한 설정을 허용하는데, 그 이유는 사용자가 릴리스 모드로 자계 스위칭 유닛(58)을 전환하는 경우 이 전환이 종료될 때 촉각 피드백을 수신하기 때문이다.
더욱 구체적으로 말하면, 자계 가이드 유닛(56)은 도 2 내지 도 5에 따라서 슬롯형 관통구멍으로서 형성된 공동부(62)를 포함하는 디스크형 강자성 자기 슈(66)로서 구성된다. 상응하는 방식으로, 자계 스위칭 유닛(58)은 자기 슬라이더(68)를 포함하며, 이 자기 슬라이더는 공동부(62)의 내부에서 세로방향으로 이송되도록 장착된다. 자기 슈(66)는 자기 슬라이더(68)의 이송 방향에 대해 실질적으로 수직으로 비자성 재료에 의해 정의되는 자기 배리어(70)를 포함하며, 이 자기 배리어는 도시된 실시예에서 한 쌍의 공기 간극(71)으로서 형성되어 있다. 더욱 정확하게 표현하면, 자계를 위한 배리어는 공기 간극들(71)과 자기 슈(66)의 테두리 사이의 각각의 얇은 위치(96)를 통해 형성된다.
도 3에서 가장 잘 알 수 있는 것처럼, 자기 슈(66)는 수용 유닛(54)으로 향해 있는 평면 표면 상에 자성 재료로 이루어진 [계자 극(field pole)으로서도 지칭될 수 있는] 2개의 극 돌출부(72)를 포함한다. 자기 배리어(70) 및 극 돌출부들(72)은 파지 모드와 릴리스 모드 간에 파지 장치(50)를 전환할 때 자계선들(98)의 패턴 또는 자계선들의 이주 이동(migratory movement)을 제어하기 위해 이용된다.
도시된 실시예에서, 자기 슬라이더(68)는 영구자성 블록(76)을 포함하며, 이 블록 상에서 양측에는 자기 슬라이더(68)의 비자성 재료(78)가 일체로 형성되어 있다. 영구자성 블록(76) 및 비자성 재료(78)는 함께 피스톤형 자기 슬라이더(68)를 형성하며, 이 자기 슬라이더는 근력에 의해, 그리고 예압 유닛(64)의 예압력에 의해 공동부(62) 내에서 왕복 이동될 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 어셈블리 그룹은 자기 키로서 지칭될 수 있다. 상기 어셈블리는 자기 선속을 편향시키거나 안내하는 강자성 자기 슈(66)와, 영구자성 블록(76)을 포함하는 자기 슬라이더(68)와, 리턴 스프링으로서 형성된 예압 유닛(64)으로 형성된다.
도 3 및 도 4에는, 자기 키가 단면도로 도시되어 있다. 영구자성 블록(76)은, 대부분 두 계자 극 또는 극 돌출부(72)[주 자계(main field)]를 경유하여 자기 슈(66)의 기하구조를 관통하여 안내되는 자계를 생성하거나 야기한다. 그 다음, 두 극 돌출부(72)를 강자성 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)와 접촉시키면, 여기서 자기 견인력이 생성된다. 자계의 적은 부분은 자기 배리어(70)[또는 얇은 위치(96)] 및 분기 회로(94)(shunt circuit)를 경유하여 안내된다[이는 보조 자계(auxiliary field)로서 지칭될 수 있다]. 이처럼 적고 보통은 무시할 수 있는 부분이 파지력의 생성을 위해 상실된다.
그러나 이제 자기 슬라이더(68)가 영구자성 블록(76)과 함께 예압 유닛(64)의 복원력에 대항하여 자기 배리어(70)[또는 얇은 위치(96)]의 옆을 지나면서 변위된다면, 자계 분포는 방향 전환된다. 이는 도 5에 도시되어 있다. 이제는 보조 자계를 위해, 더 이상 자기 배리어(70)(또는 도면부호 96)를 경유하여 안내되지 않는 분기 회로(94)를 경유하는 경로가 생성되기 때문에, 자계의 상기 부분이 결정 요인이 된다. 이와 반대로, 주 자계는 무시될 수 있다. 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)와 자기 슈 간의 자기 견인력은 소멸된다.
도 4 및 도 5에 따르는 두 도시된 위치 또는 상대 배치 상태 사이에서 영구자성 블록(76)을 포함한 자기 슬라이더(68)의 변위 동안, 주 자계 및 보조 자계에 대해 두 자기 경로의 자기 저항들의 합은 거의 동일하다. 그 결과로서, 영구자성 블록(76)을 변위시키기 위해, 리턴 스프링으로서 형성된 예압 유닛(64)의 스프링 힘 외에, 작동력은 거의 필요하지 않다.
도 2 내지 도 5에 따라서 기재된 실시예에 의해, 시료 홀더(52)의 고정은, (예컨대 유지 전류 전자석의 이용에서와 같은) 원하지 않는 온도 변동 및/또는 (예컨대 진공 고정의 경우에서와 같은) 원하지 않는 진동으로 인한 AFM 측정에 대해 간섭 영향 없이 가능해진다.
도 2 내지 도 5에서 추가로 확인할 수 있는 것처럼, 도시된 구성에 의해 자기 키의 선형 활성화가 가능해진다. 이는 간단한 조작 및 간단한 구성을 허용한다. 파지 장치(50)의 형태인 자기 키는 그 외에도 자립적으로 작동될 수 있으며, 그럼으로써 특히 전기 배선 또는 진공 호스 라인은 필요하지 않게 된다.
도 6에는, 릴리스 모드에 따르는 스위칭 상태에서 모든 자계 스위칭 유닛(58)을 동시에 작동하기 위한 하나의 공통 제어 몸체(90)와 조합되는 도 2 내지 도 5에 따르는 복수의 자계 스위칭 유닛(58) 및 자계 가이드 유닛(56)의 어셈블리를 포함하는 파지 장치(50)가 도시되어 있다. 도 7에는, 파지 모드에 따르는 또 다른 스위칭 상태에서 도 6의 어셈블리가 도시되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 이 도면들에 도시된 파지 장치(50)는 도 2 내지 도 5에 따르는 복수의 자계 가이드 유닛(56)과, 도 2 내지 도 5에 따르면서 상기 복수의 자계 가이드 유닛과 상호작용하는 복수의 자계 스위칭 유닛(58)을 포함한다. 그에 따라, 자기 가이드 유닛들(56) 및 대응하는 자계 스위칭 유닛들(58)은, 모두 함께 동일한 수용 유닛(54) 및 그에 따른 동일한 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)(이 두 대상은 도 6 및 도 7에는 도시되어 있지 않음)에 작용하도록 구성된다. 이를 목적으로, 도 6 및 도 7에 따르는 파지 장치(50)는 제어 디스크로서 형성된 제어 몸체(90)를 포함하며, 이 제어 몸체는 예컨대 모터로, 또는 근력에 의해 회전 이동될 수 있다. 이런 경우에, 소정의 각도를 중심으로 한 회전 동안, 제어 몸체(90)의 반경 방향의 바깥쪽 영역들은 종동부들(follower)로서 동시에, 또는 공동으로, 모든 자계 스위칭 유닛(58)을 릴리스 모드로 전환하기 위해(도 6 참조), 상기 모든 자계 스위칭 유닛에 작용한다. 파지 모드로 모든 자계 스위칭 유닛(58)을 전환하기 위해(도 7 참조), 제어 몸체(90)의 회전 각도는, 제어 몸체(90)에 의해 힘이 예압 유닛(64) 쪽으로 가해지지 않도록 설정된다. 그에 따라, 도 6 및 도 7에 따라서, 제어 몸체(90)는 제어 디스크 또는 제어 링으로서 형성된다. 이런 제어 몸체(90)는, 자계 가이드 유닛들(56)과 함께 부분적으로 제어 디스크의 둘레에 충분하게 배치되는 자계 스위칭 유닛들(58)에 결과적으로 동시에 작용하기 위해 회전 구동될 수 있다. 기능상 짝을 이루는 자계 가이드 유닛(56) 및 할당된 자계 스위칭 유닛(58)으로 이루어진 추가 쌍은 도 6 및 도 7에 따르는 어셈블리의 중심에 포지셔닝되며, 다시 말해 제어 링의 중심 공동부 내에 포지셔닝된다. 마지막에 언급한 자계 스위칭 유닛(58)에는, 제어 링의 안쪽 반경부 상에서 종동부로서 기능하는 돌출부가 작용한다. 도 6 및 도 7에 따르는 파지 장치(50)에 의해, 공간을 절약하면서 간단하게 제어할 수 있는 구성으로, 높은 파지력이 달성될 수 있다.
다시 말해 상대적으로 더 대형인 시료 홀더(52)에 걸쳐서 특히 높은 견인력 및 특히 균일한 힘 분포를 보장하기 위해, 예컨대 도 6 및 도 7에 도시된 방식으로, 복수의 자기 키가 함께 이용될 수 있다. 어셈블리 그룹들[이 어셈블리 그룹들 각각은 하나의 자계 가이드 유닛(56)과 하나의 할당된 자계 스위칭 유닛(58)을 포함함]은 제어 몸체(90)의 형태인 하나의 공통 제어 디스크를 통해 제어된다. 제어 몸체(90)가 회전되면, 이는 모든 자기 키에서 자기 슬라이더들(68)의 실질적으로 동시 인입 또는 인출로 이어지고, 그에 따라 견인력들의 동시 활성화 또는 비활성화로 이어진다. 그에 따라, 도 6 및 도 7에 따른 실시예에 따라서, 이산 설정 가능한 파지력은 N개의 자기 키의 병렬 회로에 의해 가능해지며, 여기서 N은 2보다 크거나 같은 각각의 정수일 수 있다.
도 8에는, 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 또 다른 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50)의 개략적 측면도가 도시되어 있다. 도 9에는, 자계 스위칭 유닛(58)을 추가하거나 공간상 한쪽으로 이동시키는 것에 의해 설정되는 릴리스 모드에 따르는 또 다른 스위칭 상태에서 도 8에 따른 파지 장치(50)가 도시되어 있다.
그에 따라, 도 8 및 도 9에 따라서, 파지 장치(50)는, 여기서는 자계 가이드 유닛(56)을 형성하는 기본 자기 섹션(86) 상에, 여기서는 자계 스위칭 유닛(58)을 형성하는 추가 자기 슬라이더(84)를 부착하는 것에 의해, 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록, 특히 파지 모드(도 8 참조)에서 릴리스 모드(도 9 참조)로 스위칭하도록 구성된다. 두 도시된 상대 배치 상태 사이에서 도 8 및 도 9에 따른 파지 장치(50)를 전환하기 위해, 자계 스위칭 유닛(58)을 이동시키는 것을 통해 자계선들(98)에 상응하는 자기 원(magnetic circle)은 편향된다. 도 8에 따라서, 자계선들(98)의 자기 원은 자기 시료 홀더(52)를 관통하여 연장되며, 그에 따라 상기 자기 시료 홀더를 자기로 견인한다. 도 9에 따라서는, 자계선들(98)의 자기 원은 자계 가이드 유닛(56)에 자계 스위칭 유닛(58)을 추가하는 것에 의해 편향되어 시료 홀더(52)로부터 이격 안내되며, 그럼으로써 자기 시료 홀더(52)에 작용하는 파지 자력은 비활성화된다. 여기서 유념할 사항은, 도 8 및 도 9에 따르는 실시예의 경우, 영구자성 블록(76)이 자계 가이드 유닛(56)의 일부분을 형성함으로써[그리고 여기서는 자계 스위칭 유닛(58)의 일부분은 형성하지 않음으로써] 오직 자계 가이드 유닛(56)의 기재한 실시예에 따르는 자계 생성 기능만이 수행되게 된다는 점이다.
도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, 분명하게 더 작은 자기 저항을 갖는 분기 회로가 제공된다면, 이는 마찬가지로 시료 홀더(52)를 관통하는 자기 선속을 감소시킨다.
도 8 및 도 9에 따르는 실시예의 경우, (도 2 내지 도 7, 도 10 내지 도 15에 따르는 실시예들과 달리) 전체 시스템의 자기 저항의 사소하지 않은 정도의 증가가 발생하기 때문에, 도 8 및 도 9에 따라서, 파지력의 범위에 속하는 기계적 힘이 이용되어야 한다.
도 10에는, 파지 모드에 따르는 스위칭 상태에서 자계 스위칭 유닛(58)의 2개의 영구자성 블록(76)을 포함하는 또 다른 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50)의 횡단면도가 도시되어 있다. 도 11에는, 릴리스 모드에 따르는 스위칭 상태에서 도 10에 따른 파지 장치(50)의 횡단면도가 도시되어 있다.
추가 대안(도 10 및 도 11 비교)으로서, 자기 키는, 자계가 활성화 및 비활성화되는 것이 아니라, 인출되는 자계의 극성이 반전되는 형태로 형성되어 작동될 수 있다. 자기 슬라이더(68)가 도 10 및 도 11에 상응하게 반전되는 방식으로 분극화되는 제2 영구 자석[다시 말해 추가의 영구자성 블록(76)]을 구비한다면, 자기 슬라이더(68)를 변위시키는 것을 통해, 자기 키 또는 파지 장치(50)의 계자 극들 또는 극 돌출부들(72)의 분극화가 반전될 수 있다. 이런 식으로, 시료 홀더(52) 상에서의 추가 영구 자석과 조합되어(예컨대 도 12의 오른쪽 비교), 견인에서 반발로 전환될 수 있다.
일반적으로 명백하게 설명할 사항은, 본 발명의 모든 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50)가 정확히 2개의 스위칭 상태(즉, 파지 모드 및 릴리스 모드) 사이에서 선택적으로 작동될 수 있거나, 또는 그 대안으로 적어도 2개의 스위칭 상태 사이에서 작동될 수 있다는 점이다. 정확히 3개의 스위칭 상태가 제공되는 경우, 예컨대 견인하는 자력을 갖는 파지 모드와, 수용 유닛 상에서 실질적으로, 또는 완전하게 소멸되는 자력을 갖는 릴리스 모드와, 수용 유닛 상에서 반발하는 방식으로 작용하는 자력을 갖는 반발 모드 간에 스위칭될 수 있다. 3개 또는 심지어 그 이상의 스위칭 상태가 제공되는 경우, 파지 장치는 복수의 수용 영역 또는 복수의 시료 홀더(52) 또는 복수의 시료 몸체(6) 역시도 조작할 수 있고(예컨대 하기에서 기재되는 도 12 참조), 및/또는 추가 기능들을 이용할 수 있다.
도 12에는, 본 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50)의 개략도가 도시되어 있다.
도 12에 따르는 자기 키는 영구자성 블록(76)으로서 적어도 하나의 영구 자석과, 선택적으로 이용될 수 있는 적어도 2개의 자기 원(81, 83)으로 형성된다. 영구자성 블록(76)은 완전하게, 또는 부분적으로 자계 스위칭 유닛(58)을 구성하며, 그리고 도 12에 2개의 화살표로 도시된 것처럼 세로방향으로 이송될 수 있다. 두 자기 원(81, 83) 각각은 하나의 상응하는 자계 가이드 유닛(56, 56')을 형성한다. 자계 가이드 유닛(56)은 제1 시료 홀더(52)의 영역 내 자계를 안내하고, 그에 반해 자계 가이드 유닛(56')은 제2 시료 홀더(52')의 영역 내 자계를 안내한다. 도시된 실시예에서, 시료 홀더(52)는 (예컨대 자성 재료로 이루어진) 자기 시료 홀더로서 형성되고, 시료 홀더(2')는 영구자성 시료 홀더로서 형성된다. 그 대안으로, 두 시료 홀더(52, 52') 모두를 자화 가능한(그러나 예컨대 아직은 자화되지 않은) 재료로 형성하거나, 또는 두 시료 홀더(52, 52') 모두를 영구자성 재료로 형성할 수도 있다. 그 밖에도, 도 12에는, 자계 스위칭 유닛(58)의 영구자성 블록(76)이 (1), (2), (3), (4)로 표시되어 있는 4개의 스위칭 위치 또는 4개의 스위칭 상태에 있을 수 있는 점도 개략적으로 도시되어 있다. 상기 스위칭 상태들[(1), (2), (3), (4)] 각각은 자계 가이드 유닛들(56, 56') 각각에 대한 자계 스위칭 유닛(58)의 각각의 상대 배치 상태 또는 상대 위치에 상응한다.
영구자성 블록(76)의 형태인 영구 자석은 파지 장치(50) 내의 자기 선속의 소스로서 이용된다. 상기 선속의 안내를 위해[자계 가이드 유닛들(56, 56') 비교], 구조적으로 서로 구별될 수 있는 적어도 2가지의 자기 경로가 구현된다. 상기 경로들 각각은, 영구자성 블록(76)이 개별 원들의 경계면들 사이에서 왕복 이동될 수 있도록 형성되는 2개의 경계면을 포함한다(도 15 역시 비교). 영구자성 블록(76)의 계자 극들이 자기 원들 중 하나의 자기 원의 경계면들과 일치하도록 영구자성 블록(76)이 포지셔닝된다면, 자기 선속의 대부분은 상기 원을 관통하여 안내된다. 상기 원(결과적으로 능동 원으로서 지칭됨)은 자신의 각각의 임무[예컨대 시료 홀더(52) 또는 시료 홀더(52')를 자기로 고정하는 임무]를 충족할 수 있다.
원들은, 작동 상태에서 2개의 인접한 원의 자기 저항들이 유사하도록 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 적어도 하나의 영구자성 블록(76)의 변위를 위해 거의 힘을 가할 필요가 없다.
바람직하게는 경계면들은 적어도 하나의 영구자성 블록(76)의 상응하는 표면들보다 분명히 더 크다(도 15 및 해당 기재내용 비교). 이런 방식으로, 변위 동안 분명하게 서로 구별될 수 있으면서 적절하게 정의되는 스위칭 위치들 또는 스위칭 상태들[(1), (2), (3), (4)]이 생성된다.
예컨대 스위칭 상태[(1)]는 자계의 분기 회로에 상응할 수 있다. 스위칭 상태[(2)]는 시료 홀더(52)의 파지 모드에 상응할 수 있다. 스위칭 상태[(3)]는 시료 홀더(52')의 파지 모드에 상응할 수 있다. 스위칭 상태[(4)]는 다시금 자계의 분기 회로에 상응할 수 있다.
전형적으로, 자기 원들 내에서 하기 기능들이 가능하다.
- 스위칭 상태[(1)]: 자기 원은 최대한 적은 저항의 자기 분기 회로로 형성된다. 이런 방식으로 메커니즘에서 명목상 선속은 발생하지 않는다(자석은 비활성화된다).
- 스위칭 상태[(2)]: 계자 극들(A+ 및 A-)은 분극화된다. 상기 계자 극들이 강자성 시료 홀더(52)를 통해 서로 연결된다면, 자기 선속이 발생하며, 그 결과로 견인력이 발생한다.
- 스위칭 상태[(3)]: 계자 극들(B+ 및 B-)은 분극화된다. 힘 작용은 계자 극쌍(A)에서 계자 극쌍(B)으로 변위된다. 계자 극들(B+ 및 B-)이 자기 (특히 영구자성인) 시료 홀더(52')와 연결된다면, 여기서는 단지 강자성인 시료 홀더(52)의 경우에서보다 훨씬 더 강력한 힘 작용이 발생한다.
- 스위칭 상태[(4)]: 계자 극들(B+ 및 B-)은 반대로 분극화된다. 계자 극들의 분극화의 반전을 통해, 이제는 메커니즘과 시료 홀더(52') 간에 반발 작용이 발생한다.
도 13에는, 본 발명의 추가의 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50)의 개략도가 도시되어 있다. 도 14에는, 본 발명의 일 전형적인 실시예에 따르는 파지 장치(50)의 스위칭 절차가 개략적인 도해로 도시되어 있다.
자계 스위칭 유닛(58)(적어도 이 자계 스위칭 유닛의 부분)으로서의 영구자성 블록(76)과 자기 경로들 사이의 상대 이동은 영구자성 블록(76) 또는 경로의 전도 구조 또는 이 두 대상의 조합부의 이동을 통해 실현될 수 있다. 상대 이동은 병진 이동, 회전 이동, 또는 이 두 이동의 조합 이동의 형태로 수행될 수 있다. 도 13은 도시된 상이한 이산 스위칭 상태들을 설정하기 위한 회전의 예시를 도해로 도시하고 있다. 이와 반대로, 도 14는 도시된 상이한 스위칭 상태들을 설정하기 위한 병진 이동의 예시를 도해로 도시하고 있다.
도 15에는, 도 2 내지 도 5에 따르는 실시예에 대해, 도 12에 상응하는 개략도에 따르는 상황들이 도해로 도시되어 있다.
앞에서 기재한 원리의 구현에서, 본 발명의 전형적인 실시예들에 따르는 메커니즘은 2개의 자기 경로로 구성되고, 제1 경로는 도 5에서 도면부호 104로 표시되어 있고. 제2 경로는 도 3 및 도 4에서 도면부호 102로 식별표시되어 있다. 제1 경로(104)는 상술한 기재내용에서 원(1)에 따르는 분기 회로이다. 제2 경로(102)는 2개의 극 돌출부(72)의 분극화를 통해 강자성 시료 홀더(52)의 견인을 야기하며, 그리고 그에 따라 기재한 원(2)을 구현한 것이다.
도 15에는, 공동부(62)가 이 공동부(62)의 블라인드홀 바닥부에서 출발하여 자기 배리어(70)의 두 슬롯 또는 통기공(71)(airhole)까지에 이르는 제1 부분 섹션과, 자기 배리어(70)의 두 슬롯 또는 통기공(71)에서 출발하여 공동부(62)의 개방 단부까지에 이르는 제2 부분 섹션을 포함하는 점이 도시되어 있다. 공동부(62)를 범위 한정하는 자기 슈(66)의 충분한 벽부는 제1 부분 섹션 내에서 제1 경계면(106)으로서 지칭된다. 공동부(62)를 범위 한정하는 자기 슈(66)의 충분한 벽부는 제2 부분 섹션 내에서 제2 경계면(108)으로서 지칭된다. 각각의 작동 모드(즉, 파지 모드 또는 릴리스 모드)에 따라서 제1 경계면(106) 또는 제2 경계면(108)에 접하는 자계 스위칭 유닛(58)의 영구자성 블록(76)의 각각의 대향 면 또는 접촉면(110)은 바람직하게는 제1 경계면(106)보다 더 작은, 특히 기껏해야 반 정도의 크기인 면적을 가지며, 그리고 제2 경계면(108)보다도 더 작은, 특히 기껏해야 반 정도의 크기인 면적을 갖는다.
제1 경계면(106)의 어느 부분 표면 영역에 접촉면(110)이 접하는지와 무관하게, 파지 장치(50)는 항상 릴리스 모드에 있다. 상응하는 방식으로, 제2 경계면(108)의 어느 부분 표면 영역에 접촉면(110)이 접하는지와 무관하게, 파지 장치(50)는 파지 모드에 있다. 달리 표현하면, 릴리스 모드에서 자계선들(98)의 패턴은, 실질적으로 제1 경계면(106)의 어느 부분 표면 영역에 접촉면(110)이 접하는지와 무관하다. 이런 방식으로, 바람직하게는 스위칭 상태를 설정하기 위해 영구자성 블록(76)의 고정되고 정확한 포지셔닝은 불필요하다. 그에 따라, 정의된 스위칭 상태는, 설정 위치로부터 영구자성 블록(76)의 소정의 공간 편차가 있을 때조차도 보장된 상태로 유지될 수 있다. 영구자성 블록(76)이 제1 경계면(106)의 영역에 있다면, 자계선들(98)은 무게중심에 따라서, 또는 심지어는 완전하게 자기 배리어(70)의 슬롯들의 좌측에서 연장된다(도 5 비교). 이와 반대로, 영구자성 블록(76)이 제2 경계면(108)의 영역에 있다면, 자계선들(98)은 무게중심에 따라서, 또는 심지어는 완전하게 자기 배리어(70)의 슬롯들의 우측에서 연장된다(도 4 비교).
이에 보충하여, 주지할 사항은, "포함한다"가 또 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않을뿐더러 "하나"도 다수를 배제하지는 않는다는 점이다. 그 밖에도 주지할 사항은, 상술한 실시예들 중 하나의 실시예를 참조하여 기재된 특징들 또는 단계들이 앞에서 기재한 또 다른 실시예들의 또 다른 특징들 또는 단계들과 조합되어서도 이용될 수 있다는 점이다. 특허청구범위에서의 도면부호들은 제한으로서 간주되어서는 안된다.

Claims (26)

  1. 특히 주사 탐침 현미경(1)을 위한, 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 분리 가능하게 파지하기 위한 파지 장치(50)로서,
    상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 수용하기 위한 수용 유닛(54);
    파지 모드에서, 상기 수용 유닛(54) 상에 수용된 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 파지하기 위해 상기 수용 유닛(54) 상에 파지 자력을 가하기 위한 자계를 안내하도록 구성되는 자계 가이드 유닛(56); 및
    파지 모드 또는 릴리스 모드를 선택적으로 설정하기 위해, 상기 자계 가이드 유닛(56)과 자계 스위칭 유닛(58) 사이의 적어도 2개의 상대 배치 상태 간을 스위칭하도록 구성되는 자계 스위칭 유닛(58);을 포함하며,
    릴리스 모드에서 상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)는 상기 수용 유닛(54)으로부터 분리되도록 파지 해제되는 것인, 파지 장치(50).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자계 스위칭 유닛(58)은 자계를 생성하기 위한 자석(76), 특히 영구 자석을 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자계 가이드 유닛(56)은 자화 가능한 재료, 특히 강자성 재료를 포함하거나, 상기 재료로 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    릴리스 모드에서 자계는 상기 수용 유닛(54)으로부터 이격 안내되는 것인, 파지 장치(50).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 스위칭 유닛(58)은, 상기 자계 스위칭 유닛(58)의 적어도 일부분을 세로방향으로 이동시키는 것을 이용하여, 특히 선형으로 이동시키는 것을 이용하여, 상기 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 스위칭 유닛(58)은, 단지 기계적으로만 상기 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 파지 모드에서 상기 수용 유닛(54) 상에 수용된 상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 파지하기 위해 작용하는 파지 자력을 릴리스 모드에서 비활성화하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 파지 모드에서 상기 수용 유닛(54) 상의 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 관통하도록 자계선들(98)을 형성하고, 릴리스 모드에서는 다른 경로의 자계선들(98)을 형성하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 파지 모드에서 상기 수용 유닛(54) 상의 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 관통하는 자기 단락 회로를 형성하고, 릴리스 모드에서는 상기 수용 유닛(54) 상의 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)의 옆을 지나가는 다른 자기 단락 회로를 형성하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 스위칭 유닛(58)은 자기 선속의 소스로서 구성되고, 상기 자계 스위칭 유닛의 자기 선속은, 상기 적어도 2개의 상대 배치 상태 간에 스위칭하는 것을 이용하여, 상기 자계 가이드 유닛(56)에 의해 정의되는 상이한 두 개의 자기 경로를 통해 안내될 수 있는 것인, 파지 장치(50).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)은, 상기 적어도 2개의 상대 배치 상태 간의 스위칭 동안 상기 두 개의 자기 경로의 자기 저항들의 합이 실질적으로 일정하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 상대 배치 상태 중 적어도 하나는 상기 자계 가이드 유닛(56)의 내부에서 공동부(62) 내의 경계 벽부 상에서 상기 자계 스위칭 유닛(58)의 대응하는 정지 위치에 할당되는 것인, 파지 장치(50).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지 장치는 특히 파지 모드에서 상기 적어도 2개의 상대 배치 상태 중 하나의 상대 배치 상태로 상기 자계 스위칭 유닛(58)을 기계적으로 예압하도록 형성되는 예압 유닛(64), 특히 스프링을 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자계 가이드 유닛(56)은, 공동부(62)를 구비한 자기 슈, 특히 디스크형인 자기 슈(66)를 포함하고, 상기 자계 스위칭 유닛(58)은 상기 공동부(62) 내에서 이송되도록 장착되는 자기 슬라이더(68)를 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 자기 슈(66)는, 상기 자기 슬라이더(68)의 이송 방향에 대해 실질적으로 수직으로, 비자성 재료, 특히 하나 이상의 공기 간극, 바람직하게는 한 쌍의 공기 간극에 의해 정의되는 자기 배리어(70)를 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자기 슬라이더(68)의 영구자성 블록(76)은 릴리스 모드에서 상기 자기 배리어(70)의 일측에서의 공동부(62)의 인접 벽부의 제1 경계면(106)과 접촉하고, 및/또는 파지 모드에서는 상기 자기 배리어(70)의 타측에서의 공동부(62)의 인접 벽부의 제2 경계면(108)과 접촉하는 접촉면(110)을 포함하고, 상기 접촉면(110)은 상기 제1 경계면(106)보다 더 작고, 및/또는 상기 제2 경계면(108)보다 더 작으며, 특히 상기 제1 경계면(106)의 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하, 특히 바람직하게는 70% 이하이고, 및/또는 상기 제2 경계면(108)의 90% 이하, 바람직하게는 80% 이하, 특히 바람직하게는 70% 이하인 것인, 파지 장치(50).
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 슈(66)는, 상기 수용 유닛(54)으로 향해 있는 표면 상에, 자성 재료로 이루어진 2개의 극 돌출부(72)를 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 슬라이더(68)는, 상기 자기 슬라이더(68)의 비자성 재료(78) 상에 일체로 형성되는 영구자성 블록(76)을 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지 장치는, 특히 전기 에너지 공급 없이 작동될 수 있는, 에너지와 관련하여 자립적인 파지 장치(50)로서 형성되는 것인, 파지 장치(50).
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가 자계 가이드 유닛(56) 및 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛(58)을 포함하며, 상기 추가 자계 가이드 유닛(56) 및 추가 자계 스위칭 유닛(58)은 상기 자계 가이드 유닛(56) 및 자계 스위칭 유닛(58)과 함께 동일한 수용 유닛(54)에 작용하도록 구성되는 것인, 파지 장치(50).
  21. 제20항에 있어서,
    상기 파지 장치는, 상기 자계 스위칭 유닛(58) 및 상기 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛(58)에 동시에 작용하도록 구동될 수 있는 제어 몸체(90)를 포함하는 것인, 파지 장치(50).
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제어 몸체(90)는 제어 디스크로서 형성되며, 상기 제어 디스크는, 상기 자계 가이드 유닛(56) 및 상기 적어도 하나의 추가 자계 가이드 유닛(56)과 함께 상기 제어 디스크의 둘레에 충분하게 배치되고, 및/또는 상기 제어 디스크의 내부에 배치되는 상기 자계 스위칭 유닛(58) 및 상기 적어도 하나의 추가 자계 스위칭 유닛(58)에 결과적으로 동시에 작용하도록, 회전 구동될 수 있는 것인, 파지 장치(50).
  23. 시료 몸체(6)의 표면의 주사 스캐닝을 이용하여 시료 몸체(6)와 관련한 표면 정보를 검출하기 위한 주사 탐침 현미경(1)으로서,
    상기 시료 몸체(6)를 파지하기 위한 자기 시료 홀더(52), 또는 자기 시료 몸체(6)와;
    상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 분리 가능하게 파지하기 위한 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따르는 파지 장치(50)를; 포함하는 것인, 주사 탐침 현미경(1).
  24. 제23항에 있어서,
    상기 주사 탐침 현미경은 원자력 현미경으로서 형성되는 것인, 주사 탐침 현미경(1).
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 주사 탐침 현미경은 상기 시료 몸체(6)의 표면을 주사 스캐닝하도록 구성되는 측정 탐침(11)을 포함하는 것인, 주사 탐침 현미경(1).
  26. 특히 주사 탐침 현미경(1)의, 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 분리 가능하게 파지하기 위한 방법으로서,
    수용 유닛(54) 상에 상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 수용하는 단계;
    파지 모드에서, 자계 가이드 유닛(56)을 이용하여, 상기 수용 유닛(54) 상에 수용된 상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)를 파지하기 위해 상기 수용 유닛(54) 상에 파지 자력을 가하기 위한 자계를 안내하는 단계;
    파지 모드로부터 출발하여, 상기 자기 시료 홀더(52) 또는 시료 몸체(6)가 상기 수용 유닛(54)으로부터 분리되도록 파지 해제되는 릴리스 모드를 설정하기 위해, 상기 자계 가이드 유닛(56)과 자계 스위칭 유닛(58) 사이의 적어도 2개의 상대 배치 상태 중 일측의 상대 배치 상태에서 타측의 상대 배치 상태로 전환하는 단계;를 포함하는, 자기 시료 홀더 또는 시료 몸체의 분리 가능한 파지 방법.
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