WO2019048477A1 - Positioning device for positioning a functional body - Google Patents

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WO2019048477A1 PCT/EP2018/073869 EP2018073869W WO2019048477A1 WO 2019048477 A1 WO2019048477 A1 WO 2019048477A1 EP 2018073869 W EP2018073869 W EP 2018073869W WO 2019048477 A1 WO2019048477 A1 WO 2019048477A1
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Norbert Pinno-Rath
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Anton Paar Gmbh
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Abstract

The invention relates to a positioning device (60) for positioning a functional body (62), in particular for a scanning probe microscope (1), wherein the positioning device (60) has a main body (64) with a guide surface (66), a transfer body (68) which can be brought into combined rotational and translational movement relative to the main body (64) by means of a drive force and has a running surface (70) and a transfer surface (72), and has a coupling body (74) which is operatively coupled to the transfer body (68) at the transfer surface (72) and which can be operatively coupled to the functional body (62) in order to deflect the translational movement of the transfer body (68) on to the functional body (62) and as a result to position the functional body (62), wherein the guide surface (66) of the main body (64) and the running surface (70) of the transfer body (68) are arranged in operative connection with one another such that the transfer body (68) can be guided during its combined rotational and translational movement by means of the main body (64).

Description

Positioniereinrichtunq zum Positionieren eines Funktionskörpers  Positioning device for positioning a functional body
Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung, eine The invention relates to a positioning device, a
Funktionsanordnung, ein Rastersondenmikroskop, ein Verfahren zum Functional arrangement, a scanning probe microscope, a method for
Positionieren eines Funktionskörpers, sowie eine Verwendung . Positioning a functional body, as well as a use.
Ein Rasterkraftmikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) dient An Atomic Force Microscope (AFM) is used
hauptsächlich der lateral bzw. vertikal hochauflösenden Untersuchung von Oberflächen (insbesondere topographische Untersuchungen von Oberflächen). Dabei wird eine Messsonde (zum Beispiel ein Biegebalken, welcher auch als Cantilever bezeichnet wird) mit einer nanoskopisch kleinen Nadel (auch als Messspitze oder Messsondenspitze bezeichnet) über die Oberfläche geführt (d .h. gerastert bzw. gescannt) und die Auslenkung des Cantilevers, basierend auf der Wechselwirkung des Cantilevers mit der Oberfläche, detektiert. Je nach mainly the lateral or vertical high-resolution examination of surfaces (in particular topographical investigations of surfaces). In this case, a measuring probe (for example, a bending beam, which is also referred to as cantilever) with a nanoscopically small needle (also referred to as a probe tip or probe tip) over the surface (that is, rasterized or scanned) and the deflection of the cantilever, based on the interaction of the cantilever with the surface detected. Depending on
Oberflächenbeschaffenheit der Probe wird die Auslenkung des Cantilevers positionsabhängig bzw. die Nachführung der Sonde aufgezeichnet. Die Surface condition of the sample, the deflection of the cantilever is recorded depending on the position or the tracking of the probe. The
Auslenkung des Cantilevers bzw. der Spitze kann kapazitiv (insbesondere piezoelektrisch) oder mithilfe von optischen Sensoren gemessen werden. Diese Methode ermöglicht eine Strukturuntersuchung der Oberfläche der Probe bis hin zur atomaren Auflösung . Der Abstand des Cantilevers zur Oberfläche der zu untersuchenden Probe kann sehr genau eingestellt werden. Damit können verschiedene Messmethoden, wie beispielsweise der Kontaktmode (contact mode), der Nicht-Kontaktmode (non contact mode), Tast-AFM Mode (Tapping Mode), etc. realisiert werden. Deflection of the cantilever or the tip can be measured capacitively (in particular piezoelectrically) or by means of optical sensors. This method allows a structural analysis of the surface of the sample up to atomic resolution. The distance of the cantilever to the surface of the sample to be examined can be set very accurately. Thus, various measurement methods, such as the contact mode (contact mode), non-contact mode (non contact mode), tactile AFM mode (tapping mode), etc. can be realized.
Für den präzisen Betrieb eines Messgeräts, insbesondere eines  For the precise operation of a measuring device, especially one
Rastersondenmikroskops, ist die genaue Positionierung von Bauteilen des  Scanning Probe Microscopes, is the accurate positioning of components of the
Messgerätes erforderlich. Measuring device required.
Bekannt sind Positioniersysteme mit Piezoaktuatoren, die sehr kleine lineare Verschiebungen bewirken können. Sind jedoch größere Verschiebungen vonnöten, so muss eine Vielzahl von Aktuatoren miteinander kombiniert werden. In einer weiteren herkömmlichen Ausführungsform wird ein Piezoaktuator mit einem mechanischen Antrieb kombiniert. Positioning systems with piezoactuators are known which can effect very small linear displacements. However, if larger shifts are needed, a large number of actuators must be combined. In a further conventional embodiment, a piezoactuator is combined with a mechanical drive.
Ferner sind herkömmlich Antriebe bekannt, die über Getriebe oder dergleichen entsprechend untersetzt werden.  Furthermore, conventional drives are known which are geared down by gears or the like.
All diese Systeme sind mit hohem Aufwand verbunden bzw. sind komplex in der Ansteuerung. Sie benötigen außerdem viel Platz.  All these systems are associated with great effort or are complex in the control. You also need a lot of space.
Herkömmlich ist das beschriebene Positionieren also nur mit mäßiger Genauigkeit und/oder großem Aufwand möglich. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Funktionskörper, insbesondere an einem Rastersondenmikroskop, einfach und präzise  Conventionally, the described positioning is possible only with moderate accuracy and / or great effort. It is an object of the present invention, a functional body, in particular on a scanning probe microscope, simple and accurate
positionieren zu können. to be able to position.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.  This object is solved by the objects with the features according to the independent claims. Further embodiments are described in the dependent claims.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Positioniereinrichtung zum Positionieren eines Funktionskörpers (insbesondere für ein Rastersondenmikroskop) geschaffen, wobei die Positioniereinrichtung einen Grundkörper (zum Beispiel ein Stator) mit einer Führungsfläche, einen Übertragungskörper (insbesondere zum Übertragen einer Positionierkraft), der mittels einer Antriebskraft (die zum Beispiel händisch durch einen Benutzer bereitstellbar ist oder vorzugsweise durch eine automatische Antriebseinrichtung) relativ zu dem Grundkörper in kombinierte Rotations- und Translationsbewegung bringbar ist und eine Lauffläche und eine Übertragungsfläche aufweist, und einen Koppelkörper (insbesondere ein Körper zum Koppeln des Übertragungskörpers mit dem Funktionskörper) aufweist, der an der Übertragungsfläche mit dem Übertragungskörper wirkgekoppelt ist und der mit dem Funktionskörper wirkkoppelbar ist, um die Translationsbewegung des Übertragungskörpers auf den Funktionskörper umzulenken (d.h. die Richtung einer Antriebskraft zum Positionieren des Funktionskörpers zu verändern) und den Funktionskörper dadurch zu positionieren, wobei die Führungsfläche des Grundkörpers und die Lauffläche des Übertragungskörpers in Wirkverbindung miteinander angeordnet sind, sodass der Übertragungskörper während seiner kombinierten Rotationsund Translationsbewegung mittels des Grundkörpers führbar ist (insbesondere um die räumliche Orientierung und/oder die translatorische Bewegungsfreiheit des Übertragungskörpers gezielt einzuschränken). According to an exemplary embodiment of the present invention, a positioning device is provided for positioning a functional body (in particular for a scanning probe microscope), wherein the positioning device comprises a base body (for example a stator) with a guide surface, a transmission body (in particular for transmitting a positioning force), which is driven by a driving force (For example, which is manually provided by a user or preferably by an automatic drive means) relative to the body in combined rotational and translational movement and has a tread and a transfer surface, and a coupling body (in particular a body for coupling the transfer body with the Functional body) which is operatively coupled to the transfer surface with the transfer body and which is operatively coupled to the functional body to the translational movement of the Übertragungsungsk redirect rpers to the function field (ie, to change the direction of a driving force for the positioning of the functional component) and the functional member thereby to position, wherein the guide surface of the base body and the running surface of the transfer body are arranged in operative connection with each other, so that the transfer body can be guided during its combined rotation and translation movement by means of the base body (in particular in order to purposefully restrict the spatial orientation and / or the translational freedom of movement of the transfer body) ,
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine Funktionsanordnung bereitgestellt, die eine Positioniereinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen und den Funktionskörper aufweist, der mit dem Koppelkörper wirkgekoppelt ist (insbesondere mittels eines Schlittens der Positioniereinrichtung, der die eigentliche mechanische Schnittstelle der  According to a further exemplary embodiment, a functional arrangement is provided which has a positioning device with the features described above and the functional body, which is operatively coupled to the coupling body (in particular by means of a carriage of the positioning device, the actual mechanical interface of the
Positioniereinrichtung zu dem Funktionskörper bilden kann). Positioning device can form the functional body).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Rastersondenmikroskop zum Ermitteln von Oberflächeninformation  According to another embodiment of the present invention, there is a scanning probe microscope for detecting surface information
hinsichtlich eines Probenkörpers mittels rasternden Abtastens einer Oberfläche des Probenkörpers bereitgestellt, wobei das Rastersondenmikroskop einen bewegbaren Sondenkörper mit einer Messspitze zum rasternden Abtasten der Oberfläche des Probenkörpers und eine Positioniereinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen oder eine Funktionsanordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Positionieren eines Funktionskörpers des with regard to a sample body by means of scanning of a surface of the sample body, wherein the scanning probe microscope comprises a movable probe body with a measuring tip for scanning the surface of the sample body and a positioning device with the features described above or a functional arrangement with the features described above for positioning a functional body of the
Rastersondenmikroskops aufweist. Scanning probe microscope.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein  According to another exemplary embodiment is a
Verfahren zum Positionieren eines Funktionskörpers (insbesondere eines Method for positioning a functional body (in particular a
Rastersondenmikroskops) bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren ein eine Lauffläche und eine Übertragungsfläche aufweisender Übertragungskörper mit einer Antriebskraft beaufschlagt wird, um den Übertragungskörper relativ zu einem eine Führungsfläche aufweisenden Grundkörper in kombinierte Rotationsund Translationsbewegung zu bringen, und die Translationsbewegung des Übertragungskörpers auf den Funktionskörper zum Positionieren des In the method, a driving force is applied to a transfer body having a tread and a transfer surface to bring the transfer body into combined rotational and translational motion relative to a main body having a guide surface, and translating the transfer body to the functional body for positioning the transfer body
Funktionskörpers mittels eines Koppelkörpers umgelenkt wird, der an der Übertragungsfläche mit dem Übertragungskörper wirkgekoppelt ist und der mit dem Funktionskörper wirkgekoppelt ist, wobei die Führungsfläche des Functional body is deflected by means of a coupling body, which at the Transfer surface is operatively coupled to the transfer body and which is operatively coupled to the functional body, wherein the guide surface of the
Grundkörpers und die Lauffläche des Übertragungskörpers derart miteinander in Wirkverbindung gebracht werden, dass der Übertragungskörper während seiner kombinierten Rotations- und Translationsbewegung mittels des Grundkörpers geführt wird . Body and the tread of the transfer body are brought into operative connection with each other in such a way that the transfer body is guided during its combined rotational and translational movement by means of the body.
Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel wird eine Positioniereinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Justieren oder Steuern eines elektromagnetischen Strahls in einem  According to yet another exemplary embodiment, a positioning device having the above-described features for adjusting or controlling an electromagnetic beam in one
Rastersondenmikroskop verwendet. Scanning probe microscope used.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Funktionskörper" insbesondere ein Körper oder Bauteil verstanden, mit dessen Hilfe es möglich ist, in einem Messgerät oder dergleichen, insbesondere in einem Rastersondenmikroskop, eine gewünschte Funktion zu erfüllen. Diese Funktion kann mit einer präzisen Positionierung des Funktionskörpers in dem Messgerät, insbesondere dem Rastersondenmikroskop, in Zusammenhang stehen. Daher stellt ein Funktionskörper im Rahmen exemplarischer Ausführungsbeispiele eine Komponente eines Messgerätes, insbesondere eines Rastersondenmikroskops, dar, die mittels der Positioniereinrichtung in vorgebbarer und präziser Weise positioniert wird . Ein Beispiel für einen solchen Funktionskörper ist ein optischer Spiegel, mit dem im Rahmen einer Messung mit einem Rastersondenmikroskop ein elektromagnetischer Strahl (insbesondere ein Laserstrahl) in gezielter Weise umgelenkt wird . Ein solcher optischer Spiegel kann mit einer  In the context of the present application, the term "functional body" is understood to mean, in particular, a body or component with the aid of which it is possible to perform a desired function in a measuring device or the like, in particular in a scanning probe microscope In the context of exemplary exemplary embodiments, a functional body is therefore a component of a measuring device, in particular a scanning probe microscope, which is positioned in a predeterminable and precise manner by means of the positioning device An example of such a device Functional body is an optical mirror with which an electromagnetic beam (in particular a laser beam) is deflected in a targeted manner within the scope of a measurement with a scanning probe microscope
Positioniereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel präzise positioniert werden. Positioning device can be precisely positioned according to an exemplary embodiment.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Rastersondenmikroskop" insbesondere ein Mikroskop verstanden, bei dem ein Bild oder sonstige Oberflächeninformation eines Probenkörpers nicht mit einer optischen oder elektronenoptischen Abbildung erzeugt wird, sondern über die Wechselwirkung einer Messsonde mit dem Probenkörper. Die zu untersuchende Probenoberfläche wird mittels dieser Messsonde in einem Rasterprozess Punkt für Punkt abgetastet. Die sich für jeden einzelnen Punkt ergebenden Messwerte können dann zu einem Bild zusammengesetzt werden oder in anderer Weise ausgewertet werden. In the context of the present application, the term "scanning probe microscope" is understood to mean, in particular, a microscope in which an image or other surface information of a specimen is not generated with an optical or electron optical image but via the interaction of a measuring probe with the specimen Sample surface is scanned point by point using this probe in a raster process. The measured values resulting for each individual point can then be combined to form a picture or evaluated in another way.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff  In the context of the present application is under the term
„Sondenkörper" insbesondere ein Körper verstanden, mit dessen Hilfe es möglich ist, Zugriff auf eine zu analysierende, miniaturisierte und/oder beschränkt bzw. schwer zugängliche Stelle zu erhalten. An dieser Stelle kann mit Instrumenten bzw. mit Messsystemen etwas untersucht werden. Insbesondere kann ein solcher Sondenkörper bei einem mit einer Positioniereinrichtung wirkgekoppelten  In particular, "body of a probe" can be understood as meaning a body with the aid of which it is possible to gain access to an item to be analyzed, miniaturized and / or restricted or difficult to access such a probe body in a coupled with a positioning device
Messgerät (zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf, ein Rastersondenmikroskop) als Sonde während eines Messvorgangs dienen. Im Beispiel eines  Measuring device (for example, but not limited to, a scanning probe microscope) serve as a probe during a measuring operation. In the example of a
Rastersondenmikroskops kann der Sondenkörper einem Abrastern einer Scanning probe microscope, the probe body, a scanning of a
Oberfläche eines Probekörpers dienen. Serve surface of a specimen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff„Stick- In the context of the present application, the term "embroidery
Slip-Effekt" insbesondere ein physikalischer Effekt verstanden, der auftreten kann, wenn ein elastisches System gegen eine vorhandene Festkörperreibung in kleinen Schritten bewegt werden soll . Die Kraft, die notwendig ist, um die Slip effect "in particular a physical effect that can occur when an elastic system is to be moved against an existing solid friction in small increments.The force that is necessary to the
Haftreibung zu überwinden, führt zu einer Vorspannung im elastischen System. Wird die Haftreibung überwunden, geht der Reibkontakt in einen Zustand der Gleitreibung über, was zu einer plötzlichen Reduktion der Reibkraft führt. Durch die Reduktion dieser Gegenkraft wird auch die Vorspannung im System Overcoming static friction leads to a preload in the elastic system. If the static friction is overcome, the frictional contact is in a state of sliding friction, resulting in a sudden reduction of the frictional force. By reducing this drag, the bias in the system is also reduced
abgebaut, indem die Kontaktstelle einen plötzlichen unkontrollierbaren Sprung macht, der im ungünstigsten Fall größer sein kann als der beabsichtigte Schritt. degraded by the contact point makes a sudden uncontrollable jump, which may be worse than the intended step in the worst case.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine According to an exemplary embodiment of the invention is a
Positioniereinrichtung zum Positionieren eines insbesondere sehr leichten Positioning device for positioning a particular very light
Funktionskörpers mit sehr kleinen Weglängen (zum Beispiel im Functional body with very short path lengths (for example, in
Mikrometerbereich) geschaffen, die im Rahmen der Positionierung von dem Funktionskörper zurückzulegen sind . Indem der Funktionskörper über den Micrometer range), which are to be covered during the positioning of the functional body. By the functional body over the
Koppelkörper mit einer Positionierkraft beaufschlagt wird, welche der Koppelkörper wiederum von einem eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung vollführenden Übertragungskörper erhält, kann der oben beschriebene Stick-Slip-Effekt reduziert werden. Die Translationsbewegung des Übertragungskörpers führt zur eigentlichen Umpositionierung des Coupling body is subjected to a positioning force, which is the Coupling body in turn receives from a combined rotational and translational movement performing transfer body, the above-described stick-slip effect can be reduced. The translational movement of the transfer body leads to the actual repositioning of the
Funktionskörpers. Wird dieser Translationsbewegung aber eine Function body. But this translational movement becomes one
Rotationsbewegung überlagert, bewegt sich der Koppelkörper relativ zu dem Übertragungskörper nicht nur translatorisch, sondern gleichzeitig rotatorisch, und zwar entlang einer sehr langen Trajektorie. Dadurch bleibt das System stets in einem Betriebszustand mit wirkender Gleitreibungskraft, wohingegen  Superimposed on rotational movement, the coupling body moves relative to the transfer body not only translationally, but at the same rotational, along a very long trajectory. As a result, the system always remains in an operating state with effective sliding friction force, whereas
Haftreibungskraft weitgehend oder vollständig unterdrückt ist. Anschaulich kommt es daher nicht zu einem ruckartigen Springen und somit nicht zu dem oben beschriebenen Stick-Slip-Effekt, selbst wenn der Antrieb des Static friction is largely or completely suppressed. Clearly, therefore, it does not come to a jerky jumping and thus not to the above-described stick-slip effect, even if the drive of the
Übertragungskörpers (zum Beispiel mit einem Schrittmotor) inkrementell erfolgt. Auf diese Weise ist eine sehr genaue und gleichzeitig konstruktiv sehr einfache Positionierung eines Funktionskörpers ermöglicht. Durch das Umlenken der wirkenden Antriebskraft an der Übertragungsfläche des Übertragungskörpers ist zudem eine durch die Geometrie des Übertragungskörpers präzise vorgebbare Übersetzung definiert, welche die Genauigkeit der Positionierung des Transfer body (for example, with a stepper motor) takes place incrementally. In this way, a very accurate and at the same time structurally very simple positioning of a functional body is possible. By deflecting the acting driving force on the transfer surface of the transfer body also by the geometry of the transfer body precisely definable translation is defined, which determines the accuracy of the positioning of the
Funktionskörpers weiter erhöht. Function body further increased.
Insbesondere ist gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eine In particular, according to one exemplary embodiment, one
Positioniereinrichtung geschaffen, die zur präzisen linearen Verschiebung von kleinen Massen entlang kleiner Weglängen besonders vorteilhaft ist. In einem bevorzugten Anwendungsfall wird eine solche Positioniereinrichtung für ein Rastersondenmikroskop eingesetzt, zum Beispiel um die Verschiebung von Spiegeln zur Steuerung und Umlenkung eines Laserstrahls zu bewerkstelligen, der Bewegungen eines Sondenkörpers detektiert. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine wenig aufwändige und platzsparende Positioniereinrichtung bereitgestellt, mit der eine ausreichend große lineare Verschiebung eines Funktionskörpers in hinreichend fein unterteilten Schritten ermöglicht wird . Simultan kann mit einer solchen Positioniereinrichtung der Stick-Slip- Effekt weitgehend unterdrückt werden. Insbesondere stellen Positioning created, which is particularly advantageous for the precise linear displacement of small masses along small path lengths. In a preferred application, such a positioning device for a scanning probe microscope is used, for example, to accomplish the displacement of mirrors for controlling and deflecting a laser beam, which detects movements of a probe body. According to an exemplary embodiment of the invention, a low-cost and space-saving positioning device is provided with which a sufficiently large linear displacement of a functional body in sufficiently finely subdivided steps is made possible. Simultaneously, with such a positioning of the Stick-slip effect are largely suppressed. In particular, ask
exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Positioniereinrichtung bereit, die eine exakte Justierung von optischen Elementen (insbesondere von Spiegeln im Strahlengang eines Lasers) in einem Rastersondenmikroskop erlaubt. exemplary embodiments of the invention, a positioning device ready, which allows an exact adjustment of optical elements (in particular of mirrors in the beam path of a laser) in a scanning probe microscope.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird ein zum Beispiel auf einer Spindel sitzender und beispielsweise von einem Motor angetriebener Übertragungskörper, bevorzugt ein Kegelkolben, eingesetzt. Wird der  In accordance with an exemplary embodiment, a transmission body, for example a piston seated on a spindle and driven, for example, by a motor, is preferably used. Will the
Übertragungskörpers vom Motor (oder einer Antriebseinrichtung oder händisch durch einen Benutzer) in eine Drehung versetzt, so bewirkt ein in der Transfer body from the engine (or a drive device or manually by a user) set in rotation, so causes in the
Positioniereinrichtung implementierter Mechanismus (insbesondere eine Spindel) eine Übersetzung dieser Rotation in eine Translationsbewegung . Ein auf der Oberfläche des Übertragungskörpers vorzugsweise quer zur Vorschubrichtung des Übertragungskörpers sitzender Koppelkörper (zum Beispiel eine Querachse) vollführt daraufhin eine vorgebbare Bewegung, bevorzugt eine lineare Bewegung nach oben oder nach unten. Alternativ oder ergänzend ist auch eine Kipp- bzw. Drehbewegung des Funktionskörpers generierbar. Ein wesentlicher Vorteil ist hierbei, dass durch die einstellbare Geometrie des Übertragungskörpers (zum Beispiel die Neigung des Konus) und der anderen Komponenten der  Positioning device implemented mechanism (in particular a spindle) a translation of this rotation in a translational movement. A coupling body sitting on the surface of the transmission body, preferably transversely to the feed direction of the transmission body (for example a transverse axis) thereupon performs a predeterminable movement, preferably a linear movement upwards or downwards. Alternatively or additionally, a tilting or rotary movement of the functional body can be generated. A significant advantage here is that the adjustable geometry of the transfer body (for example, the inclination of the cone) and the other components of the
Positioniereinrichtung (zum Beispiel einer Ganghöhe der Spindel) eine Positioning device (for example, a pitch of the spindle) a
einstellbare Untersetzung definierbar ist. Dadurch kann insbesondere eine präzise Bewegung des Funktionskörpers über sehr kleine Distanzen ermöglicht werden. Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung sind insbesondere mit Vorteil überall dort anwendbar, wo kleine bzw. leichte Funktionskörper präzise zu verschieben oder zu verdrehen sind, also zum Beispiel bei der adjustable reduction is definable. As a result, in particular a precise movement of the functional body over very small distances can be made possible. Exemplary embodiments of the invention are particularly advantageously applicable wherever small or light functional body to move or turn precisely, so for example in the
Feinjustierung von Proben, Sensoren, Messfühlern oder optischen Elementen sowie bei der Positionierung von Präzisionswerkzeugen im Maschinenbau. Im Weiteren werden zusätzliche exemplarische Ausführungsbeispiele der Positioniereinrichtung, der Funktionsanordnung, des Rastersondenmikroskops, des Verfahrens und der Verwendung beschrieben. Fine adjustment of samples, sensors, probes or optical elements as well as the positioning of precision tools in mechanical engineering. In the following, additional exemplary embodiments of the positioning device, the functional arrangement, the scanning probe microscope, the method and the use will be described.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Grundkörper einen Hohlraum aufweisen, in dem der Übertragungskörper zumindest teilweise angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Hohlraum als einfache zylindrische Bohrung in einem Rohling ausgebildet werden. Dies führt zu einer kompakten Konfiguration der Positioniereinrichtung und einer einfachen Herstellbarkeit.  According to one embodiment, the base body may have a cavity in which the transfer body is at least partially disposed. For example, the cavity may be formed as a simple cylindrical bore in a blank. This leads to a compact configuration of the positioning device and a simple manufacturability.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Führungsfläche als zumindest ein Teilbereich einer Innenwand, insbesondere als zumindest ein Teilbereich einer kreiszylindrischen Mantelfläche der Innenwand, des Hohlraums ausgebildet sein. Anschaulich umgibt der Grundkörper bei einer solchen Ausgestaltung den Übertragungskörper, der dadurch mechanisch geschützt und in kompakter Weise untergebracht werden kann. Außerdem bewirkt eine solche Geometrie eine präzise Führung des Übertragungskörpers durch den Grundkörper.  According to one embodiment, the guide surface may be formed as at least a portion of an inner wall, in particular as at least a portion of a circular cylindrical surface of the inner wall of the cavity. Illustratively, in such an embodiment, the base body surrounds the transmission body, which can thereby be mechanically protected and accommodated in a compact manner. In addition, such a geometry causes a precise guidance of the transmission body through the main body.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lauffläche durch zumindest einen Teilbereich einer Außenwand und/oder durch zumindest einen Teilbereich einer Innenwand des Übertragungskörpers ausgebildet sein. Gemäß einer Ausgestaltung kann eine Außenwand des Übertragungskörpers die Lauffläche und somit die mechanische Schnittstelle des Übertragungskörpers zu dem  According to one embodiment, the tread may be formed by at least a portion of an outer wall and / or by at least a portion of an inner wall of the transfer body. According to one embodiment, an outer wall of the transfer body, the tread and thus the mechanical interface of the transfer body to the
Grundkörper bilden. Dies fördert zusätzlich eine platzsparende Konfiguration der Positioniereinrichtung. Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine Innenwand des Übertragungskörpers ganz oder teilweise die Lauffläche und daher die Kopplungsfläche zu dem Grundkörper bilden. In einem solchen Fall weist der Grundkörper zum Beispiel eine zumindest teilweise innerhalb des  Form body. This additionally promotes a space-saving configuration of the positioning device. Alternatively or additionally, however, an inner wall of the transfer body can also completely or partially form the running surface and therefore the coupling surface to the main body. In such a case, the base body, for example, at least partially within the
Übertragungskörpers verlaufende Kopplungsfläche auf. Transfer body extending coupling surface.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lauffläche mindestens zwei voneinander entlang einer Rotationsachse des Übertragungskörpers  According to one embodiment, the tread may be at least two apart from each other along a rotational axis of the transfer body
beabstandete, insbesondere durch die Übertragungsfläche beabstandete, spaced, in particular spaced by the transfer surface,
Laufflächenabschnitte aufweisen. Wenn zwischen diesen beiden Laufflächenabschnitten die Übertragungsfläche des Übertragungskörpers angeordnet ist, wird der Übertragungskörper anschaulich an zwei voneinander in axialer Richtung beabstandeten Bereichen durch die Führungsfläche des Have tread portions. If between these two Tread portions of the transfer surface of the transfer body is arranged, the transfer body is clearly at two mutually axially spaced areas by the guide surface of the
Grundkörpers geführt. Dies führt zu einer besonders stabilen und fehlerrobusten Führung und daher zu einer hohen Präzision der Positioniereinrichtung. Main body led. This leads to a particularly stable and fault-robust guidance and therefore to a high precision of the positioning.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die beabstandeten  According to one embodiment, the spaced apart
Laufflächenabschnitte gleiche Außendurchmesser aufweisen. Insbesondere können die beabstandeten Laufflächenabschnitte kreiszylindrische Mantelflächen mit gleichem Kreisdurchmesser aufweisen. Dies führt einerseits dazu, dass die Führungsfläche des Grundkörpers durch einfaches Bilden einer zylindrischenTread sections have the same outer diameter. In particular, the spaced tread portions may have circular cylindrical outer surfaces with the same circular diameter. On the one hand, this leads to the fact that the guide surface of the basic body by simply forming a cylindrical
Bohrung mit konstantem Durchmesser gebildet werden kann. Andererseits führt dies auch zu einer symmetrischen und daher wenig fehleranfälligen Führung des Übertragungskörpers in dem Grundkörper und zu gleichmäßigen Lagerkräften. Bore with constant diameter can be formed. On the other hand, this also leads to a symmetrical and therefore less error-prone guidance of the transmission body in the body and to uniform bearing forces.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zwischen den beabstandeten Laufflächenabschnitten im Bereich der Übertragungsfläche eine Einbuchtung gebildet sein. Diese Einbuchtung kann zum Aufnehmen des Koppelkörpers und somit zu einer besonders platzsparenden Positioniereinrichtung dienen. Auch erlaubt dies eine günstige Fertigung der Positioniereinrichtung mit zwei voneinander getrennten kreiszylindrischen Mantelflächen als  According to one embodiment, a recess may be formed between the spaced tread portions in the region of the transfer surface. This indentation can be used to receive the coupling body and thus to a particularly space-saving positioning. This also allows a favorable production of the positioning with two separate circular cylindrical lateral surfaces as
Laufflächenabschnitten und einem dazwischen angeordneten insbesondere kegelförmigen Kraftübertragungsabschnitt. Tread portions and a particular cone-shaped power transmission section arranged therebetween.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Lauffläche zumindest teilweise durch mindestens eine kreiszylindrische Mantelfläche des Übertragungskörpers ausgebildet sein. Werden insbesondere zwei einander gegenüberliegende axiale Endstücke des Übertragungskörpers als Kreiszylinder und/oder Kreishohlzylinder ausgebildet, ist eine reibungsarme Kopplung mit der Führungsfläche des  According to one embodiment, the running surface may be at least partially formed by at least one circular cylindrical lateral surface of the transmission body. In particular, two opposing axial end portions of the transfer body formed as a circular cylinder and / or circular hollow cylinder, a low-friction coupling with the guide surface of the
Grundkörpers mit einer einfachen Herstellbarkeit der Positioniereinrichtung kombiniert. Basic body combined with a simple manufacturability of the positioning.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Übertragungsfläche zumindest abschnittsweise gegenüber einer Rotationsachse des Übertragungskörpers geneigt sein, insbesondere zumindest teilweise durch mindestens eine kegelförmige Mantelfläche des Übertragungskörpers ausgebildet sein. Durch Einstellung der Neigung kann die Über- bzw. Untersetzung der auf den According to one embodiment, the transfer surface may be at least partially opposite a rotational axis of the transfer body be inclined, in particular at least partially formed by at least one conical outer surface of the transfer body. By adjusting the slope, the over- or reduction of the on the
Übertragungskörper einwirkenden Antriebskraft in eine Positionsverschiebung und/oder Drehung des Funktionskörpers präzise eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Neigung in einem Übertragungsabschnitt des Übertragungskörpers konstant eingestellt werden, was einer kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Geometrie des Übertragungsabschnitts des Übertragungskörpers entspricht. Dies erlaubt mit Vorteil eine linear übersetzte Bewegung des Funktionskörpers während des Positioniervorgangs. Wenn in anderen Applikationen hingegen eine nichtlinear übersetzte Bewegung des Funktionskörpers angestrebt wird, kann dies in konstruktiv einfacher Weise durch eine nichtkonstante Neigung des vorzugsweise rotationssymmetrischen Übertragungskörpers in seinem Transmission body acting driving force can be adjusted precisely in a positional shift and / or rotation of the functional body. For example, the inclination in a transfer section of the transfer body can be set constant, which corresponds to a conical or frusto-conical geometry of the transfer section of the transfer body. This advantageously allows a linearly translated movement of the functional body during the positioning process. If in other applications, however, a non-linearly translated movement of the functional body is desired, this can be done in a structurally simple manner by a non-constant inclination of the preferably rotationally symmetrical transmission body in its
Kraftübertragungsabschnitt erreicht werden. Insbesondere kann die Power transmission section can be achieved. In particular, the
Übertragungsfläche dann auch eine Mehrzahl von gegenüber der Rotationsachse unterschiedlich geneigten Abschnitten aufweisen, anschaulich zum Beispiel aneinander angestückte und gestufte Kegelstumpfabschnitte unterschiedlicher Steigung . Es ist auch möglich, die Mantelfläche der Kraftübertragungsfläche des Übertragungskörpers konkav oder konvex auszugestalten, um der Transfer surface then also have a plurality of opposite the axis of rotation differently inclined sections, illustratively, for example, each seized and stepped truncated cone sections of different pitch. It is also possible to design the lateral surface of the force transmission surface of the transmission body concave or convex to the
Positioniereinrichtung eine nichtlineare Positioniercharakteristik aufzuprägen. Positioning device to impose a non-linear positioning.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Koppelkörper als  According to one embodiment, the coupling body as
Querachsenkörper ausgebildet sein, der sich orthogonal zu einer Rotationsachse des Übertragungskörpers erstreckt. Zum Beispiel kann der Koppelkörper dann als zylindrischer Schaft ausgebildet werden. In anderen Applikationen kann es hingegen vorteilhaft sein, den Koppelkörper geometrisch anders zu Querachsenkörper be formed, which extends orthogonal to a rotational axis of the transfer body. For example, the coupling body can then be formed as a cylindrical shaft. In other applications, however, it may be advantageous to the coupling body geometrically different
konfigurieren, zum Beispiel als Kugel . configure, for example, as a sphere.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung eine automatische Antriebseinrichtung aufweisen, insbesondere ein Motor, weiter insbesondere ein Schrittmotor, eingerichtet zum Antreiben, insbesondere zum rotatorischen Antreiben, des Übertragungskörpers. Gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen wird angestrebt, den Funktionskörper mit einer präzisen linearen Bewegung an eine gewünschte Position zu verfahren. Hierbei wird häufig eine Positionierung mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich angestrebt. Dies kann durch einen menschlichen Benutzer nicht in allen Anwendungsfällen mit ausreichender Genauigkeit erreicht werden. Daher ist es bevorzugt, die According to one embodiment, the positioning device may comprise an automatic drive device, in particular a motor, further in particular a stepper motor, arranged for driving, in particular for rotatory driving, of the transmission body. According to exemplary Embodiments is intended to move the functional body with a precise linear movement to a desired position. In this case, a positioning with an accuracy in the micrometer range is often sought. This can not be achieved by a human user in all applications with sufficient accuracy. Therefore, it is preferred that
Positioniereinrichtung mit einer automatischen Antriebseinrichtung auszustatten, die eine reproduzierbare Antriebscharakteristik aufweist. Hierbei ist es mit Vorteil möglich, selbst einfache automatische Antriebseinrichtungen, wie zum Beispiel Schrittmotoren, implementieren zu können. Solche Schrittmotoren, die mit vertretbarem Platzbedarf und geringem Aufwand in die Positioniereinrichtung integriert werden können, führen aufgrund der beschriebenen wirksamen  To equip positioning with an automatic drive device having a reproducible drive characteristic. In this case, it is advantageously possible to be able to implement even simple automatic drive devices, such as stepper motors. Such stepper motors, which can be integrated with reasonable space requirements and little effort in the positioning, lead due to the described effective
Unterdrückung des Stick-Slip-Effekts trotz ihrer schrittweisen bzw. Suppression of the stick-slip effect despite their gradual or
inkrementellen Bewegungscharakteristik zu keinen ausgeprägten ruckartigen Verschiebungen des Funktionskörpers. Incremental motion characteristic to no pronounced jerky shifts of the functional body.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung eine According to an exemplary embodiment, the positioning device can have a
Ausgleichskupplung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Compensating coupling between the drive device and the
Übertragungskörper aufweisen. Eine solche Ausgleichskupplung kann mit Vorteil einen möglichen parallelen Achsversatz zwischen der Antriebseinrichtung und dem Übertragungskörper zumindest teilweise ausgleichen. Dadurch ist es entbehrlich, eine exakte Ausrichtung der Achse der Antriebseinrichtung und der Achse des zum Beispiel als Kegelkörper ausgebildeten Übertragungskörpers sicherstellen zu müssen. Stattdessen bewirkt die Ausgleichskupplung einen teilweisen oder sogar vollständigen Ausgleich eines möglichen parallelen Have transmission body. Such a compensation coupling can advantageously at least partially compensate for a possible parallel axial offset between the drive device and the transfer body. As a result, it is unnecessary to ensure an exact alignment of the axis of the drive device and the axis of the transmission body, which is designed, for example, as a conical body. Instead, the balancing clutch causes a partial or even complete compensation of a possible parallel
Achsversatzes zwischen Antriebseinrichtung und Übertragungskörper. Axial offset between drive device and transmission body.
Besonders vorteilhaft kann eine solche Ausgleichskupplung als Oldham- Particularly advantageous, such a compensation clutch as Oldham-
Kupplung ausgebildet werden, da eine solche Oldham-Kupplung mit geringem Platzbedarf und geringem Aufwand, simultan höchst wirksam, in der Be formed coupling, since such Oldham coupling with a small footprint and low cost, simultaneously highly effective in the
Positioniereinrichtung implementiert werden kann. Unter einer„Oldham- Kupplung", die auch als Kreuzschlitzkupplung oder Kreuzschieberkupplung bezeichnet werden kann, kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine nicht schaltbare, drehstarre Kupplung verstanden werden, die einen Radialversatz zweier paralleler Wellen ausgleichen kann. Eine Oldham-Kupplung kann insbesondere drei Einzelteile aufweisen : Zwei Scheiben, die als Positioning device can be implemented. Under an "Oldham coupling", which can also be referred to as a cross-slotted clutch or cross-slide clutch, can in the context of the present application a non-switchable, torsionally rigid coupling can be understood that can compensate for a radial offset of two parallel waves. An Oldham coupling may in particular comprise three individual parts: two discs, which may be referred to as
Kupplungsnaben ausgebildet sein können, können an den jeweiligen Clutch hubs may be formed on the respective
Wellenenden befestigt werden, beispielsweise durch eine Verschraubung oder eine Passfederverbindung . Eine dritte Scheibe kann als Schubgelenk in Form einer Kreuzscheibe und durch zwei orthogonal zueinander stehende Nut-Feder- Verbindungen zwischen den Kupplungsnaben gelagert werden. Shaft ends are fastened, for example by a screw or feather key connection. A third disc can be stored as a sliding joint in the form of a cross-plate and by two mutually orthogonal tongue and groove connections between the clutch hubs.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung eine Spindel aufweisen, die zumindest abschnittsweise in eine Aussparung in dem Übertragungskörper eingeführt ist. Eine solche Spindel kann als ortsfest gelagertes bzw. mit dem Grundkörper stark gekoppeltes Bauteil ausgebildet werden, das mit dem drehbar und translatorisch verschiebbar gelagerten Übertragungskörper wirkgekoppelt ist. Insbesondere kann die Spindel ausgebildet sein, die von einer Antriebseinrichtung verursachte  According to one embodiment, the positioning device may comprise a spindle, which is at least partially inserted into a recess in the transmission body. Such a spindle can be formed as a stationary mounted or strongly coupled to the body component, which is operatively coupled to the rotatable and translationally mounted transfer body. In particular, the spindle may be formed, which was caused by a drive device
Rotationsbewegung des Übertragungskörpers mit einer zusätzlichen  Rotational movement of the transfer body with an additional
Translationsbewegung zu überlagern. Besonders vorteilhaft ist es, den Overlay translation movement. It is particularly advantageous to the
Übertragungskörper mit einer Aussparung (zum Beispiel einer zentralen axialen Bohrung) zu versehen und zumindest einen Abschnitt der Spindel in diese Aussparung einzuführen. Da die Wirkverbindung zwischen der Spindel und dem Übertragungskörpers stark reibungsbehaftet ist, ist es besonders bevorzugt, die zusammenwirkenden Wechselwirkungsflächen von Spindel und To provide transmission body with a recess (for example, a central axial bore) and to introduce at least a portion of the spindle in this recess. Since the operative connection between the spindle and the transfer body is highly frictional, it is particularly preferred that the interacting interaction surfaces of spindle and
Übertragungskörpers sehr achsnah vorzusehen, mithin in einer die Transfer body very close to the axis, thus in a
Rotationsachse des Übertragungskörpers enthaltenden Aussparung des Rotation axis of the transmission body containing recess of the
Übertragungskörpers. Der kleine effektive Radius der Wechselwirkungsflächen zwischen Spindel und Übertragungskörper führt dann zu einem kleinen Transmitting body. The small effective radius of the interaction surfaces between spindle and transmission body then leads to a small
Reibmoment und daher zu einem reibungsarmen Betrieb der Frictional torque and therefore to a low-friction operation of
Positioniereinrichtung. Gemäß einer alternativen, aber weniger bevorzugten Ausführungsform können die korrespondierenden Wechselwirkungsflächen von Spindel und Übertragungskörper auch entlang eines Außendurchmessers des Übertragungskörpers angeordnet sein. Dann treten allerdings höhere Reibmomente auf als bei dem vorangehend beschriebenen bevorzugten Positioning. According to an alternative but less preferred embodiment, the corresponding interaction surfaces of spindle and transmission body may also be along an outer diameter of the Transmission body be arranged. However, then occur higher friction moments than in the preferred previously described
Ausführungsbeispiel. Embodiment.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung eine Spindel mit einem Spindelgewinde aufweisen, das zum Zusammenwirken mit einem Gegengewinde des Übertragungskörpers eingerichtet ist, um den  According to one embodiment, the positioning means may comprise a spindle with a spindle thread adapted to cooperate with a mating thread of the transmission body to move the spindle
Übertragungskörper in die kombinierte Rotations- und Translationsbewegung zu überführen. Die Wechselwirkungsflächen zwischen Spindel und Transfer transfer body in the combined rotational and translational movement. The interaction surfaces between spindle and
Übertragungskörper können also durch zwei zusammenwirkende bzw. Transfer bodies can thus be replaced by two cooperating or
ineinandergreifende Gewinde realisiert sein. Eine Rotationsbewegung des Übertragungskörpers, getriggert durch die Antriebseinrichtung, führt dann zwangsläufig zu einer von der Spindel erzwungenen zusätzlichen be realized interlocking thread. A rotational movement of the transmission body, triggered by the drive device, then inevitably leads to an additional forced by the spindle
Translationsbewegung des Übertragungskörpers, und folglich zu einer Translational movement of the transfer body, and thus to a
entsprechenden Positionsveränderung des Funktionskörpers. corresponding change in position of the functional body.
Bevorzugt kann das Spindelgewinde ein Außengewinde und das  Preferably, the spindle thread an external thread and the
Gegengewinde ein Innengewinde sein. Eine solche Ausgestaltung ist  Mating thread be an internal thread. Such a design is
insbesondere mit einer Anordnung der Spindel in einer zentralen und sich durch die Rotationsachse erstreckenden Aussparung des Übertragungskörpers kompatibel und erlaubt einen besonders reibungsarmen Betrieb. in particular with an arrangement of the spindle in a central and extending through the axis of rotation recess of the transmission body and allows a particularly low-friction operation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung eingerichtet sein, einen mit dem Koppelkörper wirkgekoppelten Funktionskörper ausschließlich entlang genau einer vorgegebenen Bewegungsrichtung  According to one embodiment, the positioning device can be set up, a functional body operatively coupled to the coupling body only along exactly one predetermined direction of movement
translatorisch zu bewegen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Figur 2 dargestellt. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann aufgrund der to translate. Such an embodiment is shown in FIG. According to such a configuration, due to the
Kraftübertragungscharakteristik der Positioniereinrichtung eine Bewegung des Funktionskörpers (bzw. eines mit dem Koppelkörper starr verbundenen Transmission characteristic of the positioning a movement of the functional body (or rigidly connected to the coupling body
Schlittens der Positioniereinrichtung, an dem der Funktionskörper montiert werden kann) in allen Richtungen verunmöglicht sein, mit Ausnahme der vorgegebenen Bewegungsrichtung . Auch kann dann eine Rotation des Funktionskörpers bzw. des Schlittens durch eine entsprechende Lagerung verunmöglicht werden. Carriage of the positioning device on which the functional body can be mounted) in all directions impossible, with the exception of the predetermined direction of movement. Also, then a rotation of the Function body or the carriage are made impossible by a corresponding storage.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung zum translatorischen Bewegen des Schlittens oder des Funktionskörpers eine  According to one embodiment, the positioning device for translational movement of the carriage or the functional body a
Parallelführeinrichtung aufweisen. Eine solche Parallelführung, welche eineHave parallel guide. Such a parallel guide, which a
Parallelstellung einer starren Verbindung zwischen dem Koppelkörper einerseits und dem Funktionskörper bzw. dem Schlitten der Positioniereinrichtung andererseits sicherstellt, kann eine einzige Vorzugsrichtung definieren, entlang welcher der Positionierkörper durch die Positioniereinrichtung verschoben werden kann. Ensures parallel position of a rigid connection between the coupling body on the one hand and the functional body or the carriage of the positioning on the other hand, can define a single preferred direction along which the positioning can be moved by the positioning.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung eingerichtet sein, einen mit dem Koppelkörper wirkgekoppelten Funktionskörper um eine vorgegebene Kippachse zu kippen. Insbesondere kann die  According to another embodiment, the positioning device may be configured to tilt a function body operatively coupled to the coupling body about a predetermined tilting axis. In particular, the
Positioniereinrichtung zum Kippen einen um ein Drehgelenk drehbaren Hebel aufweisen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Figur 5 dargestellt. Positioning device for tilting have a rotatable about a hinge lever. Such an embodiment is shown in FIG.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die  According to a preferred embodiment, the
Positioniereinrichtung mindestens ein Festkörpergelenk zum Einstellen einer Kopplung zwischen dem Koppelkörper und einem mit dem Koppelkörper wirkgekoppelten Funktionskörper aufweisen. Insbesondere kann die oben beschriebene Parallelführung oder das oben beschriebene Drehgelenk als Positioning device have at least one solid-state joint for setting a coupling between the coupling body and a functionally coupled to the coupling body functional body. In particular, the above-described parallel guide or the above-described pivot as
Festkörpergelenk konfiguriert werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einem„Festkörpergelenk" insbesondere ein Bereich eines Bauteils verstanden werden, der eine Relativbewegung (insbesondere translatorische Bewegung oder Drehung) zwischen zwei Starrkörperbereichen durch Biegung erlaubt. Ein Festkörpergelenk ist somit kein Gelenk im Sinne eines kinematischen Paares, sondern beruht auf dem Prinzip der Elastizität. Die Gelenkfunktion wird bei einem Festkörpergelenk anschaulich durch einen Bereich verminderter Biegesteifigkeit relativ zu zwei angrenzenden Bereichen höherer Biegesteifigkeit erreicht. Die verminderte Biegesteifigkeit kann zum Beispiel durch eine lokale Querschnittsverringerung oder eine lokale Konfiguration der Form eines Abschnitts des Bauteils erzeugt werden. Ein den Koppelkörper führendes Solid state joint can be configured. In the context of the present invention, a "solid-state joint" can be understood to mean, in particular, a region of a component which allows a relative movement (in particular translatory movement or rotation) between two rigid body regions by bending The joint function is clearly achieved in a solid-state joint by a region of reduced flexural rigidity relative to two adjacent regions of higher flexural stiffness The reduced flexural stiffness can be achieved, for example, by a local reduction in cross-section or a local configuration of the shape Section of the component to be generated. A leading the coupling body
Festkörpergelenk hat den besonderen Vorteil, dass eine Bewegung des Festkörpergelenk has the particular advantage that a movement of the
Funktionskörpers durch eine weichelastische Bewegung an einem gezielt mechanisch geschwächten Abschnitt der Positioniereinrichtung erfolgt. Dadurch kann der unerwünschte Stick-Slip- Effekt besonders wirksam unterdrückt werden, da die Gelenkfunktion ohne Ruckeln und somit ohne abrupte Übergänge zwischen Haftreibung und Gleitreibung bewerkstelligt werden kann. Die Implementierung eines Festkörpergelenks in der Positioniereinrichtung erlaubt daher insbesondere die Implementierung eines wenig aufwändigen und kompakten Schrittmotors als Antriebseinrichtung in der Positioniereinrichtung, ohne dass unerwünschte sprunghafte Positionsveränderungen des Funktionskörpers zu befürchten wären. Functional body is carried out by a soft elastic movement on a targeted mechanically weakened portion of the positioning. As a result, the unwanted stick-slip effect can be suppressed particularly effectively, since the joint function can be accomplished without jerking and thus without abrupt transitions between static friction and sliding friction. The implementation of a solid-state joint in the positioning device therefore allows, in particular, the implementation of a less complicated and compact stepping motor as a drive device in the positioning device, without any fear of undesired sudden changes in the position of the functional element.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Festkörpergelenk mit dem Grundkörper und dem Koppelkörper gekoppelt sein bzw. dazwischen angeordnet sein.  According to one embodiment, the solid-body joint may be coupled to the main body and the coupling body or arranged therebetween.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Grundkörper starr mit der According to one embodiment, the main body can be rigid with the
Antriebseinrichtung und/oder der Spindel gekoppelt sein. Durch eine solche starre Kopplung kann die Positioniereinrichtung besonders fehlerrobust und präzise betrieben werden. Drive device and / or the spindle to be coupled. By such a rigid coupling, the positioning can be operated particularly error-resistant and precise.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Funktionskörper ein optisches Bauelement (insbesondere ein Spiegel oder eine Linse), ein Probekörper, ein Sensor oder ein Messfühler sein. Allgemein ausgedrückt kann die  According to an exemplary embodiment, the functional body may be an optical component (in particular a mirror or a lens), a specimen, a sensor or a measuring sensor. Generally speaking, the
Positioniereinrichtung mit Vorteil überall dort implementiert werden, wo relativ leichtgewichtige Bauelemente um relativ kleine Wegstrecken bewegt werden sollen. Bei solchen Anwendungen entfaltet die Positioniereinrichtung ihre Vorteile in besonders ausgeprägter Weise. Positioning device can be implemented with advantage everywhere where relatively lightweight components to be moved by relatively small distances. In such applications, the positioning device unfolds its advantages in a particularly pronounced manner.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Funktionskörper starr mit dem Koppelkörper verbunden sein. Diese starre Verbindung kann zum Beispiel durch einen Schlitten der Positioniereinrichtung implementiert werden, der wiederum starr mit dem Koppelkörper verbunden sein kann. An diesem Schlitten kann der Funktionskörper montiert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann als Funktionskörper an (zum Beispiel einem Schlitten) der Positioniereinrichtung ein Umlenkspiegel zum According to one embodiment, the functional body may be rigidly connected to the coupling body. This rigid connection can be implemented, for example, by a carriage of the positioning device, which in turn can be rigidly connected to the coupling body. The functional body can be mounted on this slide. According to one embodiment, as a functional body on (for example a slide) of the positioning device, a deflection mirror for
Umlenken eines auf den Sondenkörper einwirkenden elektromagnetischen Deflecting an electromagnetic force acting on the probe body
Strahls angebracht sein. Mit Vorteil kann das Rastersondenmikroskop einen weiteren Funktionskörper an einer weiteren Positioniereinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweisen, der ebenfalls als Umlenkspiegel ausgebildet und ebenfalls zum Umlenken des elektromagnetischen Strahls angebracht ist. Insbesondere können die Umlenkspiegel mittels der Positioniereinrichtungen derart verfahrbar sein, dass der elektromagnetische Strahl zu dem jeweiligen Umlenkspiegel jeweils entlang der jeweiligen Verfahrrichtung propagiert. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Figur 11 und Figur 12 dargestellt. Bei einer solchen Implementierung kann ein Laserstrahl oder eine andere Beam attached. Advantageously, the scanning probe microscope can have a further functional body on a further positioning device with the features described above, which is also designed as a deflection mirror and is also mounted for deflecting the electromagnetic beam. In particular, the deflection mirrors can be moved by means of the positioning devices in such a way that the electromagnetic beam propagates to the respective deflection mirrors along the respective travel direction. Such an embodiment is shown in FIG. 11 and FIG. In such an implementation, one laser beam or another
elektromagnetische Strahlung präzise (zum Beispiel in einer Ebene) bewegt werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Justierung zur Ausrichtung eines Laserstrahls zu Beginn einer Messung mit einem zugehörigen electromagnetic radiation can be moved precisely (for example in one plane). This allows in particular an adjustment for aligning a laser beam at the beginning of a measurement with an associated
Rastersondenmikroskop. Scanning probe microscope.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das  According to one embodiment of the invention, the
Rastersondenmikroskop als Rasterkraftmikroskop ausgebildet sein. Das Scanning probe microscope be designed as an atomic force microscope. The
Rasterkraftmikroskop, auch atomares Kraftmikroskop oder Atomkraftmikroskop (AFM) genannt, ist ein spezielles Rastersondenmikroskop. Es dient als Werkzeug in der Oberflächenchemie bzw. in der Oberflächencharakterisierung und fungiert zur mechanischen Abtastung von Oberflächen und der Messung atomarer Kräfte auf der Nanometerskala. Die Erfindung bezieht sich auf ein Atomic Force Microscope, also called Atomic Force Microscope or Atomic Force Microscope (AFM), is a special scanning probe microscope. It serves as a tool in surface chemistry and surface characterization and is used for mechanical scanning of surfaces and the measurement of atomic forces on the nanometer scale. The invention relates to a
Rastersondenmikroskop (englisch Scanning Probe Microscope, kurz SPM), insbesondere ein Atomkraftmikroskop (englisch Atomic Force Microscope, kurz AFM), ist aber grundsätzlich auch in anderen Geräten und Instrumenten einsetzbar. Scanning probe microscope (English Scanning Probe Microscope, short SPM), in particular an atomic force microscope (English Atomic Force Microscope, short AFM), but in principle also in other devices and instruments can be used.
Es ist gemäß anderen exemplarischen Ausführungsbeispielen alternativ oder ergänzend möglich, eine Positioniereinrichtung bzw. eine Funktionsanordnung insbesondere für eine oder mehrere der folgenden It is alternatively or additionally possible according to other exemplary embodiments, a positioning or a Functional arrangement in particular for one or more of the following
Anwendungen vorzusehen : To provide applications:
- Justieren von Spiegeln, Linsen und/oder anderen optischen Elementen als Funktionskörper in einem Messinstrument zur Partikelgrößenbestimmung mittels Lichtstreuung  - Adjustment of mirrors, lenses and / or other optical elements as a functional body in a measuring instrument for particle size determination by means of light scattering
- Justieren von optischen Elementen als Funktionskörper in einem  - Adjusting optical elements as a functional body in one
Messinstrument zur Röntgenstreuung, beispielsweise Kleinwinkelstreuung (SAXS) oder Röntgen-Diffraktion (XRD) X-ray scattering instrument, for example small angle scattering (SAXS) or X-ray diffraction (XRD)
- Bewegen von Proben als Funktionskörper in einem Rheometer  - Moving samples as a functional body in a rheometer
- Bewegen von Proben oder Sonden als Funktionskörper in einem  - Moving samples or probes as a functional body in one
Rastermikroskop oder einem anderen Gerät zur Oberflächenuntersuchung (zum Beispiel einem Nanoindenter oder einem Scratch-Tester)  Scanning microscope or other device for surface inspection (for example, a nanoindenter or a scratch tester)
Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der In the following, exemplary embodiments of the
vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert beschrieben. Present invention described in detail with reference to the following figures.
Figur 1 zeigt ein Rastersondenmikroskop mit einer eine  FIG. 1 shows a scanning probe microscope with one
Positioniereinrichtung aufweisenden Funktionsanordnung gemäß einem Positioning device having functional arrangement according to a
exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung . exemplary embodiment of the invention.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Positioniereinrichtung zum FIG. 2 shows a cross-sectional view of a positioning device for
Positionieren von einem einen Laserstrahl umlenkenden optischen Bauteil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Bauteil mit einer Längsbewegung beaufschlagt wird. Positioning of a laser beam deflecting optical component according to an exemplary embodiment of the invention, in which the component is subjected to a longitudinal movement.
Figur 2A zeigt ein Detail der Positioniereinrichtung gemäß Figur 2 im  FIG. 2A shows a detail of the positioning device according to FIG. 2 in FIG
Bereich von dort implementierten Festkörpergelenken. Range of solid-state joints implemented there.
Figur 3 zeigt einen Übertragungskörper einer Positioniereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.  FIG. 3 shows a transmission body of a positioning device according to an exemplary embodiment of the invention.
Figur 4 zeigt einen Übertragungskörper einer Positioniereinrichtung gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Positioniereinrichtung zum Positionieren von einem einen Laserstrahl umlenkenden optischen Bauteil gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Bauteil mit einer Drehbewegung beaufschlagt wird. FIG. 4 shows a transmission body of a positioning device according to another exemplary embodiment of the invention. Figure 5 shows a cross-sectional view of a positioning device for positioning of a laser beam deflecting optical component according to another exemplary embodiment of the invention, in which the component is subjected to a rotational movement.
Figur 6 zeigt eine räumliche Ansicht einer Positioniereinrichtung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung .  FIG. 6 shows a spatial view of a positioning device according to an exemplary embodiment of the invention.
Figur 7 und Figur 8 zeigen Querschnittsansichten der Positioniereinrichtung gemäß Figur 6.  FIG. 7 and FIG. 8 show cross-sectional views of the positioning device according to FIG. 6.
Figur 9 und Figur 10 zeigen Querschnittsansichten der  FIG. 9 and FIG. 10 show cross-sectional views of FIG
Positioniereinrichtung gemäß Figur 6 im eingefahrenen Zustand eines Positioning device according to FIG. 6 in the retracted state of a
Koppelkörpers (siehe Figur 9) und im ausgefahrenen Zustand des Koppelkörpers (siehe Figur 10).  Coupling body (see Figure 9) and in the extended state of the coupling body (see Figure 10).
Figur 11 zeigt einen Teil eines Rastersondenmikroskops mit einer  Figure 11 shows a part of a scanning probe microscope with a
Funktionsanordnung gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung . Functional arrangement according to an exemplary embodiment of the invention.
Figur 12 zeigt ein Detail von Figur 11.  FIG. 12 shows a detail of FIG. 11.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. The same or similar components in different figures are provided with the same reference numerals.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, sollen noch einige allgemeine Aspekte der Erfindung und der zugrundeliegenden Technologien erläutert werden :  Before describing exemplary embodiments of the invention with reference to the figures, a few general aspects of the invention and the underlying technologies will be explained:
Mit einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Positioniereinrichtung zum Positionieren eines Funktionskörpers geschaffen, bei dem mittels eines rotierenden und gleichzeitig translatorisch verschobenen With an exemplary embodiment of the invention, a positioning device for positioning a functional body is provided in which by means of a rotating and translationally displaced simultaneously
Übertragungskörpers in definiert geführter Weise eine Antriebskraft in eine die Position des Funktionskörpers verändernde Kraft umgerichtet und in vorgebbarer Weise untersetzt werden kann. Aufgrund dieser präzise definierten Kinematik (insbesondere langer Rotationsweg in Kombination mit kürzerem Transmission body in a defined manner guided a driving force in a position of the functional body changing force re-directed and can be reduced in a predeterminable manner. Because of this precisely defined kinematics (especially long rotation path in combination with shorter
Translationsweg) können unerwünschte ruckartige Schritte bzw. Sprünge des Funktionskörpers, wie sie bei einem Übergang zwischen Haftreibung und Translationsweg) can unwanted jerky steps or jumps of the Functional body, as in a transition between static friction and
Gleitreibung auftreten können, und somit parasitäre Stick-Slip-Phänomene, vermieden werden. Sliding friction can occur, and thus parasitic stick-slip phenomena, can be avoided.
Dies kann insbesondere durch die Kombination einer speziellen  This can be done in particular by combining a special
Lagerarchitektur und einer zugehörigen Ausgestaltung des Antriebsstrangs der Positioniereinrichtung erreicht werden : Storage architecture and an associated configuration of the drive train of the positioning are achieved:
- Hinsichtlich der Lagerung kann ein Festkörpergelenk (zum Beispiel in Form einer gezielten mechanischen Schwächung eines Bauteils der  - With regard to the storage, a solid-state joint (for example, in the form of a targeted mechanical weakening of a component of
Positioniereinrichtung) anstelle eines rollenden oder gleitenden Gelenks implementiert werden. Eine dadurch erreichte weichelastische Bewegung vermeidet Übergänge zwischen Haftreibung und Gleitreibung und somit den unerwünschten Stick-Slip-Effekt. Positioning device) instead of a rolling or sliding joint. A soft elastic movement achieved thereby avoids transitions between static friction and sliding friction and thus the undesirable stick-slip effect.
- Was den Antriebsstrang betrifft, können zum Beispiel Schrittmotoren mit definierten Schrittwinkeln implementiert werden, die in eine möglichst kleine Linearbewegung übersetzt werden können. Die Übersetzung kann zum Beispiel durch eine Spindel bewerkstelligt werden, die eine Drehbewegung in eine  - As for the powertrain, for example, stepper motors with defined step angles can be implemented, which can be translated into the smallest possible linear movement. The translation can be accomplished, for example, by a spindle that rotates in one
Längsbewegung umsetzt.. Ein mit Vorteil mit einem kegeligen Kolben Longitudinal movement converts .. One with advantage with a conical piston
ausgebildeter Übertragungskörper wird dadurch gedreht und längsverschoben, wodurch ein Koppelkörper und in der Folge ein Schlitten mit daran montiertem Funktionskörper gezielt umpositioniert werden können. Die Ganghöhe der Spindel und/oder die Steigung des kegeligen Kolbens definieren dabei die trained transmission body is thereby rotated and longitudinally displaced, whereby a coupling body and subsequently a carriage with functional body mounted thereon can be repositioned specifically. The pitch of the spindle and / or the slope of the conical piston define the
Übersetzung. Translation.
Figur 1 zeigt ein Scanning Probe Microscope (SPM) oder  FIG. 1 shows a Scanning Probe Microscope (SPM) or
Rastersondenmikroskop 1 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das als Rasterkraftmikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) ausgebildet ist. Scanning probe microscope 1 according to an exemplary embodiment of the invention, which is designed as Atomic Force Microscope (AFM).
Bei dem Rastersondenmikroskop 1 wird ein Cantileverausschlag, d.h. eine Positionsveränderung bzw. eine Formänderung einer Messsonde 11 (die auch als Cantilever bezeichnet wird), mithilfe einer optischen Sensorik detektiert. Die Messsonde 11 ist aus einer Messspitze 5 und einem diese tragenden Sondenkörper 7 gebildet. Der Sondenkörper 7 ist an einer Montageeinrichtung 4 montiert. Eine elektromagnetische Strahlungsquelle 2 (zum Beispiel eine In the scanning probe microscope 1, a cantilever deflection, ie a change in position or a change in shape of a measuring probe 11 (which is also referred to as cantilever), is detected by means of an optical sensor system. The measuring probe 11 is made of a measuring tip 5 and a bearing this Probe body 7 is formed. The probe body 7 is mounted on a mounting device 4. An electromagnetic radiation source 2 (for example a
Laserquelle) sendet einen elektromagnetischen Primärstrahl 13 (insbesondere einen Lichtstrahl, zum Beispiel ein Laserstrahl) über eine Laser source) transmits an electromagnetic primary beam 13 (in particular a light beam, for example a laser beam) over a
Fokussierungseinrichtung 12 (die als Anordnung von einer oder mehreren optischen Linsen ausgebildet sein kann) auf die Messsonde 11. Der von der Messsonde 11 reflektierte elektromagnetische Sekundärstrahl 3 propagiert zu einem foto- und positionssensitiven Detektor 10 (insbesondere kann der elektromagnetische Sekundärstrahl 3 mittels eines oder mehrerer Umlenkspiegel 14 oder eines oder mehrerer anderer optischer Umlenkelemente auf den positionssensitiven Detektor 10 umgelenkt werden). Wird die Messsonde 11 über eine Verschiebeeinrichtung 80 (zum Beispiel einem Piezo-Aktuator, der eine Positionsveränderung in der gemäß Figur 1 vertikalen z-Richtung bewerkstelligen kann) in Bewegung gebracht und/oder verändert die Messsonde 11 ihre Form, kann eine Veränderung des Laserlichts am positionssensitiven Detektor 10 detektiert werden. Je nach Wechselwirkung der Messspitze 5 (auch als Focusing device 12 (which may be configured as an arrangement of one or more optical lenses) on the measuring probe 11. The electromagnetic secondary beam 3 reflected by the measuring probe 11 propagates to a photo- and position-sensitive detector 10 (in particular, the electromagnetic secondary beam 3 can be detected by means of one or more Deflection mirror 14 or one or more other optical deflection elements are deflected to the position-sensitive detector 10). If the measuring probe 11 is brought into motion via a displacement device 80 (for example a piezoactuator, which can effect a change in position in the vertical z-direction according to FIG. 1) and / or if the measuring probe 11 changes its shape, a change in the laser light at position-sensitive detector 10 are detected. Depending on the interaction of the measuring tip 5 (also called
Cantileverspitze bezeichnet) der Messsonde 11 mit einem zu untersuchenden bzw. zu charakterisierenden Probenkörper 6 auf einem Probenhalter 52 wird der Ausschlag der Messsonde 11 variieren und ein dazugehöriger Bereich am Cantilever tip called) of the measuring probe 11 with a to be examined or to be characterized sample body 6 on a sample holder 52, the deflection of the probe 11 will vary and an associated area on
Detektor 10 vom elektromagnetischen Sekundärstrahl 3 getroffen. Das Detector 10 hit by the electromagnetic secondary beam 3. The
Detektorsignal kann dann in einer Auswerteeinheit 8 verarbeitet werden. Das entstehende hochauflösende Bild der Oberfläche des Probenkörpers 6 kann dann mittels einer Anzeigevorrichtung 9 dargestellt werden. Eine Oberfläche des Probenkörpers 6 kann mit der Messspitze 5 (d .h. einer empfindlichen Spitze der Messsonde 11) abgerastert werden. Ein Probentisch ist in der gemäß Figur 1 horizontalen Ebene (d .h. in einer zu der z-Achse orthogonalen x-Richtung und y- Richtung) mittels Aktoren bewegbar. Das Rastersondenmikroskop 1 dient somit zum Ermitteln von Oberflächeninformation hinsichtlich des Probenkörpers 6 mittels rasternden Abtastens einer Oberfläche des Probenkörpers 6 mittels der Messsonde 11. Eine Wegmessvorrichtung 50 kann zum Messen einer Weginformation des Sondenkörpers 7 vorgesehen werden. Detector signal can then be processed in an evaluation unit 8. The resulting high-resolution image of the surface of the sample body 6 can then be displayed by means of a display device 9. A surface of the sample body 6 can be scanned with the measuring tip 5 (that is to say a sensitive tip of the measuring probe 11). A sample table is movable by means of actuators in the horizontal plane (that is to say in an x-direction orthogonal to the z-axis and y-direction) in accordance with FIG. The scanning probe microscope 1 thus serves to determine surface information with respect to the sample body 6 by means of scanning scanning of a surface of the sample body 6 by means of the Measuring Probe 11. A displacement measuring device 50 may be provided for measuring a displacement information of the probe body 7.
Wie im Weiteren näher beschrieben wird, weist das in Figur 1 dargestellte Rastersondenmikroskop 1 eine Funktionsanordnung 112 auf, die eine  As will be described in more detail below, the scanning probe microscope 1 shown in FIG. 1 has a functional arrangement 112 which has a
Positioniereinrichtung 60 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Die Positioniereinrichtung 60 positioniert gemäß Figur 1 den Umlenkspiegel 14 (wobei letzterer auch als Funktionskörper 62 bezeichnet wird, der die Funktion des Umlenkens des elektromagnetischen Sekundärstrahls 3 erfüllt). Gemäß Figur 1 wird somit die dargestellte Positioniereinrichtung 60 zum Steuern des elektromagnetischen Sekundärstrahls 3 in einem Positioning device 60 according to an exemplary embodiment of the invention. The positioning device 60 positions according to Figure 1, the deflection mirror 14 (the latter is also referred to as a functional body 62, which performs the function of deflecting the electromagnetic secondary beam 3). According to FIG. 1, the illustrated positioning device 60 is thus used to control the electromagnetic secondary beam 3 in one
Rastersondenmikroskop 1 verwendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Positioniereinrichtung 60 dafür vorgesehen, den elektromagnetischen Primärstahl 13 umzulenken, bevor dieser auf den Sondenkörper 7 trifft.  Scanning Probe Microscope 1 used. In another embodiment, the positioning device 60 is provided to redirect the electromagnetic primary steel 13 before it hits the probe body 7.
Alternativ zu Figur 1 ist es (vergleiche Figur 11 und Figur 12) auch möglich, zwei (oder mehr) Positioniereinrichtungen 60 zum Positionieren von zwei (oder mehr) Umlenkspiegeln 14 und/oder anderen Funktionskörpern 62 des As an alternative to FIG. 1, it is also possible (see FIG. 11 and FIG. 12) for two (or more) positioning devices 60 for positioning two (or more) deflecting mirrors 14 and / or other functional bodies 62 of FIG
Rastersondenmikroskops 1 vorzusehen. Zum Beispiel ist auch ein Positionieren der Messsonde 11 und/oder des Probenkörpers 6 mittels einer solchen Scanning probe microscope 1 provide. For example, a positioning of the measuring probe 11 and / or the specimen 6 by means of such a
Positioniereinrichtung 60 möglich. Positioning device 60 possible.
Exemplarische Beispiele für Positioniereinrichtungen 60, die gemäß Figur 1 eingesetzt werden können, werden im Weiteren näher beschrieben :  Exemplary examples of positioning devices 60 which can be used according to FIG. 1 are described in more detail below:
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Positioniereinrichtung 60 zum Positionieren von einem einen Laserstrahl (siehe elektromagnetischer  FIG. 2 shows a cross-sectional view of a positioning device 60 for positioning a laser beam (see electromagnetic
Primärstrahl 13 oder elektromagnetischer Sekundärstrahl 3 in Figur 1) Primary beam 13 or electromagnetic secondary beam 3 in FIG. 1)
umlenkenden optischen Bauteil (wie dem in Figur 1 dargestellten Umlenkspiegel 14) gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Bauteil mit einer reinen Längsbewegung beaufschlagt wird. deflecting optical component (such as the deflection mirror 14 shown in Figure 1) according to an exemplary embodiment of the invention, in which the component is subjected to a pure longitudinal movement.
Die Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 2 dient allgemeiner ausgedrückt zum Positionieren eines in Figur 2 schematisch dargestellten Funktionskörpers 62 eines Rastersondenmikroskops 1 und weist einen statischen Grundkörper 64 mit einer Führungsfläche 66 auf. Der Grundkörper 64 kann aus einem zylindrischen Rohling hergestellt werden, der mit einem kreiszylindrischen axialen The positioning device 60 according to FIG. 2 more generally serves to position a functional body 62 of a scanning probe microscope 1, shown schematically in FIG. 2, and has a static main body 64 with it a guide surface 66. The main body 64 may be made of a cylindrical blank having a circular cylindrical axial
Durchgangsloch 120 versehen wird, zum Beispiel eine Bohrung . Außerdem kann in einer Mantelfläche des Grundkörpers 64 eine Ausnehmung 122 gebildet werden. Mittels der Ausnehmung 122 wird eine Verbindung zwischen einem unten näher beschriebenen Koppelkörper 74 und dem Funktionskörper 62 geschaffen. Through hole 120 is provided, for example, a bore. In addition, a recess 122 can be formed in a lateral surface of the base body 64. By means of the recess 122, a connection between a coupling body 74 described in more detail below and the functional body 62 is created.
Ein als Kegelkolben mit zwei kreiszylindrischen Endabschnitten  As a cone piston with two circular cylindrical end sections
ausgebildeter Übertragungskörper 68 kann platzsparend vollständig in das Durchgangsloch 120 eingeführt werden. Der Grundkörper 64 weist also einen Hohlraum 76 in Form des Durchgangslochs 120 auf, in dem der formed transmission body 68 can be completely inserted into the through hole 120 to save space. The main body 64 thus has a cavity 76 in the form of the through hole 120, in which the
Übertragungskörper 68 angeordnet ist. Transmission body 68 is arranged.
Eine vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildete Antriebseinrichtung 96 ist mit dem Übertragungskörper 68 mittels einer hier als Oldham-Kupplung ausgebildeten Ausgleichskupplung 98 gekoppelt. Die Ausgleichskupplung 98 gleicht einen möglichen parallelen Achsversatz zwischen der Achse der  A preferably designed as a stepping motor drive means 96 is coupled to the transmission body 68 by means of a here designed as Oldham coupling compensating coupling 98. The compensating clutch 98 is equal to a possible parallel axial offset between the axis of the
Antriebseinrichtung 96 und der Achse des im Wesentlichen Drive means 96 and the axis of the substantially
rotationssymmetrischen Übertragungskörpers 68 aus. Der Grundkörper 64 ist starr mit der Antriebseinrichtung 96 gekoppelt. Die Antriebseinrichtung 96 kann den Übertragungskörper 68 zum Vollführen einer Rotationsbewegung antreiben. Eine unten näher beschriebene Spindel 100, die mit dem Übertragungskörper 68 zusammenwirkt, erzwingt, dass bei Einwirken des von der Antriebseinrichtung 96 erzeugten Antriebsmoments der Übertragungskörper 68 relativ zu dem rotationally symmetrical transfer body 68. The main body 64 is rigidly coupled to the drive device 96. The drive device 96 can drive the transfer body 68 to perform a rotational movement. A spindle 100 described in more detail below, which cooperates with the transmission body 68, forces that upon the action of the drive torque generated by the drive means 96 of the transmission body 68 relative to the
Grundkörper 64 eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung vollführt. Base 64 performs a combined rotational and translational movement.
Eine Lauffläche 70 das Übertragungskörpers 68 ist in Wirkverbindung mit einer korrespondierenden Führungsfläche 66 des Grundkörpers 64 gebracht. Genauer gesagt stehen die Führungsfläche 66 des Grundkörpers 64 und die Lauffläche 70 des Übertragungskörpers 68 in Wirkverbindung miteinander, sodass der Übertragungskörper 68 während seiner kombinierten Rotations- und Translationsbewegung mittels des Grundkörpers 64 geführt und in einer achsparallelen Position relativ zu dem Grundkörper 64 gehalten wird . A running surface 70, the transfer body 68 is brought into operative connection with a corresponding guide surface 66 of the base body 64. More specifically, the guide surface 66 of the body 64 and the tread 70 of the transfer body 68 are operatively connected to each other, so that the transfer body 68 during its combined rotation and Translational movement is guided by means of the base body 64 and held in an axially parallel position relative to the base body 64.
Eine Übertragungsfläche 72 des Übertragungskörpers 68 hingegen lenkt die Richtung der auf den Übertragungskörper 68 einwirkenden Antriebskraft (die von der Antriebseinrichtung 96 in Zusammenwirken mit der Spindel 100 generiert wird) um und überträgt diese auf einen Koppelkörper 74 der  On the other hand, a transfer surface 72 of the transfer body 68 redirects the direction of the driving force acting on the transfer body 68 (which is generated by the drive device 96 in cooperation with the spindle 100) and transfers it to a coupling body 74
Positioniereinrichtung 60. Dadurch ist der Koppelkörper 74 an der Positioning device 60. As a result, the coupling body 74 at the
Übertragungsfläche 72 mit dem Übertragungskörper 68 wirkgekoppelt. Transfer surface 72 is operatively coupled to the transfer body 68.
Gleichzeitig ist der Koppelkörper 74 mit dem Funktionskörper 62 wirkgekoppelt, um die Translationsbewegung des Übertragungskörpers 68 auf den At the same time, the coupling body 74 is operatively coupled to the functional body 62 in order to control the translational movement of the transmission body 68 on the
Funktionskörper 62 umzulenken und den Funktionskörper 62 dadurch definiert umzupositionieren bzw. gezielt und weitestgehend entlang einer Längsrichtung (gemäß Figur 2 eine vertikale Richtung, vergleiche Bezugszeichen 124) zu verschieben. Gemäß Figur 2 ist der Koppelkörper 74 als Querachsenkörper bzw. Schaft oder Zylinderkörper ausgebildet, der sich orthogonal zu der  Redirecting functional body 62 and reposition the functional body 62 in a defined manner or to displace it selectively and as far as possible along a longitudinal direction (according to FIG. 2 a vertical direction, cf. reference numeral 124). According to Figure 2, the coupling body 74 is formed as Querachsenkörper or shaft or cylinder body, which is orthogonal to the
Rotationsachse 86 des Übertragungskörpers 68 und senkrecht zu der Bildebene von Figur 2 erstreckt. Alternativ ist es auch möglich, den Koppelkörper 74 als Kugel auszubilden. Wenn der Übertragungskörper 68 eine kombinierte Rotationsund Translationsbewegung vollführt, gleitet der Koppelkörper 74 entlang der Übertragungsfläche 72 und wird in gemäß Figur 2 vertikaler Richtung 124 translatorisch verschoben.  Rotation axis 86 of the transfer body 68 and perpendicular to the image plane of Figure 2 extends. Alternatively, it is also possible to form the coupling body 74 as a ball. When the transfer body 68 carries out a combined rotational and translational movement, the coupling body 74 slides along the transfer surface 72 and is translationally displaced in the vertical direction 124 according to FIG.
Gemäß Figur 2 ist die Führungsfläche 66 des Grundkörpers 64 als  According to Figure 2, the guide surface 66 of the base body 64 as
Teilbereich einer kreiszylindrischen Mantelfläche der Innenwand des Hohlraums 76 ausgebildet. Korrespondierend ist die Lauffläche 70 durch zwei voneinander entlang der Rotationsachse 86 des Übertragungskörpers 68 durch die Part of a circular cylindrical surface of the inner wall of the cavity 76 is formed. Correspondingly, the tread 70 is separated from one another along the axis of rotation 86 of the transfer body 68 by the two
Übertragungsfläche 72 beabstandete Laufflächenabschnitte 88, 90 gebildet. Die beabstandeten Laufflächenabschnitte 88, 90 haben gleiche und identische  Transfer surface 72 spaced tread portions 88, 90 is formed. The spaced tread portions 88, 90 have the same and identical
Außendurchmesser, die im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Outer diameter, which is substantially the inner diameter of the
zylindrischen Durchgangslochs 120 entsprechen. Dies erlaubt eine Fertigung der Positioniereinrichtung 60 mit geringem Aufwand und stellt zudem eine zuverlässige und reibungsarme Führung des Übertragungskörpers 68 im Inneren des Grundkörpers 64 sicher. cylindrical through hole 120 correspond. This allows a production of the positioning device 60 with little effort and also provides a Reliable and low-friction guidance of the transfer body 68 inside the body 64 sure.
Während die Laufflächenabschnitte 88, 90 als Mantelflächen von  While the tread portions 88, 90 as lateral surfaces of
(hohl)zylindrischen Abschnitten des Übertragungskörpers 68 ausgebildet sind, ist die dazwischen angeordnete Übertragungsfläche 72 als geneigte Mantelfläche eines Kegelabschnitts ausgebildet. Zwischen den beabstandeten (Hollow) cylindrical portions of the transfer body 68 are formed, the interposed transfer surface 72 is formed as an inclined lateral surface of a cone portion. Between the spaced
Laufflächenabschnitten 88, 90 im Bereich der Übertragungsfläche 72 ist eine umlaufende Einbuchtung 92 gebildet. Die Lauffläche 70 ist also gemäß Figur 2 durch zwei axial voneinander beabstandete kreiszylindrische Mantelflächen des Übertragungskörpers 68 ausgebildet. Die Übertragungsfläche 72 hingegen ist gegenüber der Rotationsachse 86 des Übertragungskörpers 68 mit in einer Querschnittsansicht konstanter Steigung geneigt und ist durch die in Tread portions 88, 90 in the region of the transfer surface 72, a circumferential indentation 92 is formed. The tread 70 is thus formed according to Figure 2 by two axially spaced-apart circular cylindrical lateral surfaces of the transfer body 68. The transfer surface 72, however, is inclined relative to the axis of rotation 86 of the transfer body 68 with a constant pitch in a cross-sectional view and is characterized by the in
Achsrichtung zentrale kegelförmige Mantelfläche des Übertragungskörpers 68 ausgebildet. Die kegelförmige Mantelfläche bewirkt eine konstante Übersetzung der Längsbewegung des Übertragungskörpers 68 in die vertikale Bewegung des Funktionskörpers 62 (siehe Bezugszeichen 124). Axial direction central conical surface of the transfer body 68 is formed. The conical surface causes a constant translation of the longitudinal movement of the transfer body 68 in the vertical movement of the functional body 62 (see reference numeral 124).
Wie in Figur 2 dargestellt, ist die Spindel 100 in eine zentrale Aussparung 94 in dem Übertragungskörper 68 eingeführt. Die Aussparung 94 kann zum Beispiel als Bohrung in dem Übertragungskörper 68 vorgesehen sein. Eine Symmetrieachse der Aussparung 94 kann mit der Rotationsachse 86  As shown in FIG. 2, the spindle 100 is inserted into a central recess 94 in the transfer body 68. The recess 94 may be provided, for example, as a bore in the transfer body 68. An axis of symmetry of the recess 94 can with the rotation axis 86th
zusammenfallen. Die Spindel 100 ist mit einem Spindelgewinde 102 in Form eines Außengewindes versehen, das zum Zusammenwirken mit einem als Innengewinde ausgebildeten Gegengewinde 104 des Übertragungskörpers 68 eingerichtet ist, um den Übertragungskörper 68 in die kombinierte Rotations- und Translationsbewegung zu überführen. Diese Kopplung zwischen der Spindel 100 und dem Übertragungskörpers 68 ist stark reibungsbehaftet. Durch das beschriebene achsnahe Vorsehen der korrespondierenden coincide. The spindle 100 is provided with a spindle thread 102 in the form of an external thread, which is adapted to cooperate with an internally threaded counter thread 104 of the transfer body 68 to convert the transfer body 68 in the combined rotational and translational movement. This coupling between the spindle 100 and the transfer body 68 is very frictional. By the described near-axis provision of the corresponding
Wechselwirkungsflächen (Spindelgewinde 102, Gegengewinde 104) der Spindel 100 und des Übertragungskörpers 68 kann dieses resultierende Reibmoment aber gering gehalten werden und können Reibungsverluste reduziert werden. Der Grundkörper 64 ist starr mit der Spindel 100 gekoppelt. Interaction surfaces (spindle thread 102, mating thread 104) of the spindle 100 and the transmission body 68 can this resulting friction torque but kept low and friction losses can be reduced. The main body 64 is rigidly coupled to the spindle 100.
Die Positioniereinrichtung 60 ist ferner eingerichtet, einen mit dem  The positioning device 60 is further arranged, one with the
Koppelkörper 74 wirkgekoppelten Funktionskörper 62, der an einem Schlitten 126 der Positioniereinrichtung 60 montiert werden kann, ausschließlich entlang einer vorgegebenen Bewegungsrichtung (vergleiche Bezugszeichen 124) translatorisch zu bewegen. Zu diesem Zweck weist die Positioniereinrichtung 60 eine Parallelführeinrichtung 106 auf, die mit Vorteil mittels mehrerer Coupling body 74 operatively coupled functional body 62 which can be mounted on a carriage 126 of the positioning device 60, only along a predetermined direction of movement (see reference numeral 124) to move translationally. For this purpose, the positioning device 60 on a parallel guide 106, which advantageously by means of several
Festkörpergelenke 118 ausgebildet ist. Figur 2A zeigt ein Detail der Solid joints 118 is formed. FIG. 2A shows a detail of FIG
Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 2 im Bereich der dort implementierten Festkörpergelenke 118. Jedes Festkörpergelenk 118 ist ein biegbarer bzw. Positioning device 60 according to Figure 2 in the region of the solid state joints 118 implemented there. Each solid-state joint 118 is a bendable or
elastischer Bauteilabschnitt, der die Kopplung zwischen dem Koppelkörper 74 und dem mit dem Koppelkörper 74 wirkgekoppelten Funktionskörper 62 an dem Schlitten 126 einstellt. Die Parallelführeinrichtung 106 ist somit ausgleichsfähig mit dem Grundkörper 64 und dem Koppelkörper 74 verbunden. Der elastic member portion which adjusts the coupling between the coupling body 74 and the operatively coupled to the coupling body 74 functional body 62 on the carriage 126. The parallel guiding device 106 is thus compensatable connected to the base body 64 and the coupling body 74. The
Funktionskörper 62 und der Schlitten 126 hingegen sind starr mit dem Functional body 62 and the carriage 126, however, are rigid with the
Koppelkörper 74 verbunden. Coupling body 74 connected.
Die in Figur 2 dargestellte Positioniereinrichtung 60 kann eine Stage bilden und aus einem Führungsabschnitt und einem Antriebsabschnitt gebildet sein. Die Positioniereinrichtung 60 eignet sich besonders gut für die präzise Positionierung von kleinen Massen (wie zum Beispiel ein Umlenkspiegel 14, Linsen 12 oder ein kleiner Probenkörper 6). Die Stage ermöglicht eine Translation in einer  The positioning device 60 shown in FIG. 2 can form a stage and be formed from a guide section and a drive section. The positioning device 60 is particularly well suited for the precise positioning of small masses (such as a deflection mirror 14, lenses 12 or a small sample body 6). The stage enables translation in one
Raumrichtung mit einem Verfahrweg von wenigen Millimetern bei einer Auflösung im Sub-Mikrometer Bereich. Als Antriebseinrichtung 96 kann ein einfacher Schrittmotor verwendet werden. Die beschriebene Stage kann im Messkopf des Rastersondenmikroskops 1 gemäß Figur 1 zum Beispiel dazu eingesetzt werden, um die Lage eines Laserstrahls (siehe elektromagnetischer Primärstrahl 3 bzw. elektromagnetischer Sekundärstrahl 13) zu steuern. Hierzu können jeweils zwei dieser Positioniereinrichtungen 60 mit Umlenkspiegeln 14 versehen bzw. damit gekoppelt werden. Ein Verschieben dieser Umlenkspiegel 14 hat einen Parallelversalz des Laserstrahls in zwei Raumrichtungen zur Folge (siehe Figur 11 und Figur 12). Direction of space with a travel of a few millimeters at a resolution in the sub-micron range. As drive means 96, a simple stepping motor can be used. The described stage can be used in the measuring head of the scanning probe microscope 1 according to FIG. 1, for example, in order to control the position of a laser beam (see electromagnetic primary beam 3 or electromagnetic secondary beam 13). For this purpose, two of these positioning devices 60 can each be provided with deflecting mirrors 14 or coupled thereto. A displacement of this deflection mirror 14 has a Parallel salting of the laser beam in two spatial directions result (see Figure 11 and Figure 12).
Mit Vorteil kann bei der Positioniereinrichtung 60 ein gemäß Figur 2 als Kegelkolben ausgebildeter Übertragungskörper 68 implementiert werden, dessen Außenkontur aus zwei zylindrischen Laufflächenabschnitten 88, 90 und einer in axialer Richtung dazwischen angeordneten konischen Kegelfläche als  Advantageously, in the case of the positioning device 60, a transfer body 68 designed as a conical piston according to FIG. 2 can be implemented whose outer contour consists of two cylindrical tread portions 88, 90 and a conical conical surface arranged therebetween in the axial direction
Übertragungsfläche 72 gebildet sein kann. Der Übertragungskörper 68 ist über die Ausgleichskupplung 98 mit der hier als Motor ausgebildeten Transfer surface 72 may be formed. The transfer body 68 is formed via the compensating coupling 98 with the engine here
Antriebseinrichtung 96 verbunden. Des Weiteren sitzt der als Kegelkolben ausgebildete Übertragungskörper 68 auf der Spindel 100, die - wie auch der Motor- mit dem Grundkörper 64 verbunden ist. Zwingt nun die Drive device 96 connected. Furthermore, the transmission body 68 designed as a conical piston sits on the spindle 100, which, like the motor, is connected to the main body 64. Now force the
Antriebseinrichtung 96 dem Übertragungskörper 68 eine Drehbewegung auf, sorgt die Spindel 100 dafür, dass dieser Drehbewegung eine Translation überlagert wird . Drive means 96, the transmission body 68 to a rotational movement, the spindle 100 ensures that this rotational movement is superimposed on a translation.
Der Schlitten 126 ist jenes Bauteil, das im Endeffekt definiert verschoben werden soll. Er ist über die Parallelführung 106 mit dem Grundkörper 64 verbunden, die dafür sorgt, dass der Schlitten 126 in allen Richtungen außer der Bewegungsrichtung entsprechend Bezugszeichen 124 möglichst steif mit dem Grundkörper 64 verbunden ist.  The carriage 126 is the component that is to be moved in the end defined. It is connected via the parallel guide 106 with the base body 64, which ensures that the carriage 126 is connected in all directions except the direction of movement according to reference numerals 124 as stiff as possible with the main body 64.
Die Kopplung in Bewegungsrichtung hingegen ist sehr weich. Der gemäß The coupling in the direction of movement, however, is very soft. The according to
Figur 2 als Querachse ausgebildete Koppelkörper 74 ist fest und unbeweglich mit dem Schlitten 126 verbunden. Die Translation des als Kegelkolben ausgebildeten Übertragungskörpers 68 führt über die Kegelfläche zu einer Verschiebung des als Querachse ausgebildeten Koppelkörpers 74 und damit des Schlittens 126 in Bewegungsrichtung (vergleiche Bezugszeichen 124). Eine Besonderheit dieser Bahnsteuerung liegt nun in der Verbindung von groben und feinen Figure 2 formed as a transverse axis coupling body 74 is fixed and immovably connected to the carriage 126. The translation of the transmission body 68 embodied as a conical piston leads via the conical surface to a displacement of the coupling body 74 formed as a transverse axis and thus of the carriage 126 in the direction of movement (see reference numeral 124). A special feature of this path control is now the combination of coarse and fine
Gleitbewegungen zur Unterdrückung des Stick-Slip-Effekts. Sowohl die Sliding movements to suppress the stick-slip effect. Both the
Relativbewegung zwischen dem Übertragungskörper 68 und dem Grundkörper 64, aber besonders das Gleiten des als Querachse ausgebildeten Koppelkörpers 74 auf der Kegelfläche das Übertragungskörpers 68, sind durch die Überlagerung einer Translation und einer Rotation gekennzeichnet. Die Rotation führt im Relative movement between the transfer body 68 and the base body 64, but especially the sliding of the formed as a transverse axis coupling body 74 on the conical surface of the transfer body 68, are by the superposition a translation and a rotation marked. The rotation leads in
Kontaktpunkt zu Bahnlängen in der Größe von typischerweise mehreren hundert Mikrometern pro Schritt und somit zu einem sicheren Übergang von Haft- zu Gleitreibung . Der Einfluss des Stick-Slip- Effekts ist hier vernachlässigbar. Contact point to track lengths in the size of typically several hundred micrometers per step and thus to a safe transition from static to sliding friction. The influence of the stick-slip effect is negligible here.
Sobald die Kontaktpunkte aber deutlich in einem Gleitreibungsregime liegen, sind auch die vergleichsweise kleinen, von der Translation verursachten Relativbewegungen (typischerweise einige Mikrometer pro Schritt) problemlos umsetzbar.  However, as soon as the contact points lie clearly in a sliding friction regime, the comparatively small relative movements (typically several micrometers per step) caused by the translation are also easily implementable.
Die Auslegung der Stage bzw. der Positioniereinrichtung 60 ist sehr variabel . Wählt man beispielsweise die Kegelsteigung flacher, ist bei gleicher Baugröße und geringerem Hub eine noch feinere Auflösung möglich. Gestaltet man den Kolben länger und belässt man die Kegelsteigung, kann man den Hub bei gleicher Auflösung vergrößern. Ferner ist es bei der Ausgestaltung des zentralen Abschnitts bzw. der Übertragungsfläche 72 des Übertragungskörpers 68 möglich, von der Form eines idealen Kegels abzugehen, um in verschiedenen Bereichen des Verfahrwegs eine unterschiedliche Auflösung bzw. Untersetzung zu realisieren.  The design of the stage or the positioning device 60 is very variable. If you choose, for example, the conical slope flatter, even finer resolution is possible with the same size and less stroke. If you make the piston longer and leave the cone slope, you can increase the stroke at the same resolution. Furthermore, in the configuration of the central portion or the transfer surface 72 of the transfer body 68, it is possible to deviate from the shape of an ideal cone in order to realize a different resolution or reduction in different areas of the travel path.
Zum Beispiel kann die Positioniereinrichtung 60 bzw. die Stage einen Hub von 2 mm aufweisen. Allgemeiner kann der Hub zum Beispiel in einem Bereich zwischen 200 pm und 10 mm liegen, insbesondere in einem Bereich zwischen 1 mm und 5 mm. Angetrieben von einer Antriebseinrichtung 96, die als  For example, the positioning device 60 or the stage may have a stroke of 2 mm. More generally, for example, the stroke may be in a range between 200 μm and 10 mm, in particular in a range between 1 mm and 5 mm. Powered by a drive device 96, which as
Kleinstschrittmotor mit 24 Vollschritten je Umdrehung ausgebildet sein kann, ergibt eine Ausgestaltung mit einem Hub von 2 mm eine Auflösung von 3.5 pm je Vollschritt bzw. ungefähr 880 nm je Viertelschritt. Microstepping motor can be formed with 24 full steps per revolution, a configuration with a stroke of 2 mm results in a resolution of 3.5 pm per full step or about 880 nm per quarter step.
Der Übertragungskörper 68 kann aus drei Abschnitten zusammengesetzt sein : Die in axialer Richtung zentrale Kegelfläche bildet die Übertragungsfläche 72 und steuert die Verschiebung des hier als Querachse ausgebildeten  The transfer body 68 may be composed of three sections: The central conical surface in the axial direction forms the transfer surface 72 and controls the displacement of the transverse axis formed here
Koppelkörpers 74. Die Lauffläche 70 das Übertragungskörpers 68 dient während der kombinierten Translations-/Rotationsbewegung des Übertragungskörpers 68 als Führung . Die Gewindefläche des Gegengewindes 104 des Übertragungskörpers 68 sorgt mit einem fixen Gegenstück (siehe Spindel 100 mit Spindelgewinde 102) zusammen für die überlagerte Längsverschiebung des rotierenden Übertragungskörpers 68. Gemäß Figur 2 liegen die Coupling body 74. The tread 70, the transfer body 68 is used during the combined translation / rotational movement of the transfer body 68 as a guide. The threaded surface of the counter thread 104 of the Transmission body 68 provides with a fixed counterpart (see spindle 100 with spindle thread 102) together for the superimposed longitudinal displacement of the rotating transmission body 68. According to Figure 2 are the
Übertragungsfläche 72 und die Lauffläche 70 das Übertragungskörpers 68 außen, wobei die Lauffläche 70 in zwei Teilflächen unterteilt ist (siehe Transfer surface 72 and the tread 70, the transfer body 68 outside, wherein the tread 70 is divided into two sub-areas (see
Laufflächenabschnitte 88, 90). Die Gewindefläche des Gegengewindes 104 ist gemäß Figur 2 als Innengewinde ausgeführt, kann aber auch als Außengewinde realisiert werden.  Tread portions 88, 90). The threaded surface of the counter thread 104 is designed according to Figure 2 as an internal thread, but can also be realized as an external thread.
Figur 3 zeigt einen Übertragungskörper 68 einer Positioniereinrichtung 60 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Figur 3 ist die Lauffläche 70 durch zwei axial beabstandete Teilbereiche einer Außenwand des Übertragungskörpers 68 ausgebildet (siehe Laufflächenabschnitte 88, 90). Zwischen den Laufflächenabschnitten 88, 90 ist die Übertragungsfläche 72 als Kegelmantelfläche angeordnet. Die Gewindefläche des Gegengewindes 104 liegt gemäß Figur 3 an einer Innenfläche des Übertragungskörpers 68.  FIG. 3 shows a transmission body 68 of a positioning device 60 according to an exemplary embodiment of the invention. According to Figure 3, the tread 70 is formed by two axially spaced portions of an outer wall of the transfer body 68 (see tread portions 88, 90). Between the tread portions 88, 90, the transfer surface 72 is arranged as a conical surface. The threaded surface of the counter-thread 104 is according to Figure 3 on an inner surface of the transfer body 68th
Figur 4 zeigt einen Übertragungskörper 68 einer Positioniereinrichtung 60 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung . Im Unterschied zu Figur 3 ist gemäß Figur 4 die Lauffläche 70 durch einen  FIG. 4 shows a transmission body 68 of a positioning device 60 according to another exemplary embodiment of the invention. In contrast to Figure 3, the tread 70 is shown in FIG. 4 by a
Teilbereich einer Innenwand des Übertragungskörpers 68 ausgebildet. Die Part of an inner wall of the transfer body 68 is formed. The
Konfiguration der Übertragungsfläche 72 sowie der Gewindefläche des Configuration of the transfer surface 72 and the threaded surface of
Gegengewindes 104 ist gemäß Figur 4 wie gemäß Figur 3 ausgestaltet. Counter thread 104 is configured according to FIG. 4 as in FIG.
Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Positioniereinrichtung 60 zum Positionieren von einem einen Laserstrahl (siehe elektromagnetischer  FIG. 5 shows a cross-sectional view of a positioning device 60 for positioning a laser beam (see electromagnetic
Primärstrahl 13 oder elektromagnetischer Sekundärstrahl 3 in Figur 1) Primary beam 13 or electromagnetic secondary beam 3 in FIG. 1)
umlenkenden optischen Bauteil gemäß einem anderen exemplarischen deflecting optical component according to another exemplary
Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Bauteil mit einer Drehbewegung beaufschlagt wird . Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 unterscheidet sich von jenem gemäß Figur 2 im Wesentlichen dadurch, dass die Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 5 als Kipp-Stage ausgebildet ist, wohingegen die  Embodiment of the invention, in which the component is subjected to a rotational movement. The embodiment according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 2 essentially in that the positioning device 60 according to FIG. 5 is designed as a tilting stage, whereas the positioning device 60 according to FIG
Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 2 als lineare Stage ausgebildet ist. Dementsprechend ist die Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 5 eingerichtet, einen mit dem Koppelkörper 74 mittels des Schlittens 126 wirkgekoppelten Funktionskörper 62 um eine vorgegebene Kippachse zu kippen (vergleiche Drehpfeil 128). Zum Zweck eines solchen Kippens weist die Positioning device 60 is formed according to Figure 2 as a linear stage. Correspondingly, the positioning device 60 according to FIG. 5 is set up to tilt a functional body 62, which is actively coupled to the coupling body 74 by means of the carriage 126, about a predetermined tilting axis (see turning arrow 128). For the purpose of such tilting, the
Positioniereinrichtung 60 einen um ein Drehgelenk 108 drehbaren Hebel 110 auf. Mit Vorteil kann das Drehgelenk 108 als Festkörpergelenk 118 ausgebildet werden. Positioning device 60 to a rotatable about a pivot 108 lever 110. Advantageously, the rotary joint 108 may be formed as a solid-state joint 118.
Alternativ zu Figur 2 kann gemäß Figur 5 also eine Präzisions-Kippstage bereitgestellt werden, indem die Parallelführung 106 durch den Hebel 110 mit einem (vorzugsweise festkörperbasierten, siehe Festkörpergelenk 118)  As an alternative to FIG. 2, according to FIG. 5, therefore, a precision tilting stage can be provided by the parallel guide 106 being driven by the lever 110 with a (preferably solid-based, see solid state joint 118).
Drehgelenk 108 ersetzt wird . Auf diese Art kann durch die Verschiebung des wiederum als Querachse ausgebildeten Koppelkörpers 74 anstatt einer  Swivel 108 is replaced. In this way, by the displacement of the turn formed as a transverse axis coupling body 74 instead of a
Translation eine Rotation um das Drehgelenk 108 ausgelöst werden. Translation a rotation about the pivot 108 are triggered.
Figur 6 zeigt eine räumliche Ansicht einer Positioniereinrichtung 60 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, die wie gemäß Figur 2 als mikrolineare Stage ausgebildet ist. Figur 7 und Figur 8 zeigen  FIG. 6 shows a three-dimensional view of a positioning device 60 according to an exemplary embodiment of the invention, which, as shown in FIG. 2, is designed as a microlinear stage. Figure 7 and Figure 8 show
Querschnittsansichten der Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 6. Figur 9 und Figur 10 zeigen zusätzliche Querschnittsansichten der Positioniereinrichtung 60 gemäß Figur 6 in einem eingefahrenen Zustand (siehe Figur 9) und in einem ausgefahrenen Zustand (siehe Figur 10). 9 and 10 show additional cross-sectional views of the positioning device 60 according to FIG. 6 in a retracted state (see FIG. 9) and in an extended state (see FIG. 10).
Insbesondere sind in Figur 6 bis Figur 10 zum Beispiel aus Blech  In particular, in Figure 6 to Figure 10, for example, from sheet metal
ausgebildete und beispielsweise als Streben geformte Profile 130 vorgesehen, die an der Positioniereinrichtung 60 befestigt (insbesondere verschraubt) werden können. Die Profile 130 weisen an ihren Endabschnitten bzw. im Bereich ihrer Befestigung an der Positioniereinrichtung 60 flache Abschnitte auf, die in Figur 6 in Form von Kreisen kenntlich gemacht sind . Zwischen den flachen Abschnitten weisen die Profile 130 abgewinkelte Bereiche (insbesondere C-förmige Bereiche) auf. Die abgewinkelten Bereiche haben eine höhere Steifigkeit als die flachen Abschnitte. Dadurch werden bei Einwirkung einer Kraft auf die Profile 130 die flachen Abschnitte elastisch gebogen, wohingegen die abgewinkelten Bereiche von einer Biegung im Wesentlichen frei bleiben oder deutlich weniger verbogen werden als die flachen Abschnitte. Folglich fungieren die flachen Abschnitte der Profile 130 als Festkörpergelenke 118 mit den oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen. formed and, for example, designed as struts profiles 130 which can be attached to the positioning device 60 (in particular screwed) can be. The profiles 130 have at their end portions or in the region of their attachment to the positioning device 60 on flat portions, which are indicated in Figure 6 in the form of circles. Between the flat sections, the profiles 130 have angled regions (in particular C-shaped regions). The angled regions have a higher rigidity than the flat sections. As a result, when a force is applied to the profiles 130, the flat portions are elastically bent, whereas the angled portions essentially free from bending or being bent much less than the flat sections. Consequently, the flat portions of the profiles 130 act as solid joints 118 with the advantageous effects described above.
Figur 11 zeigt einen Teil eines Rastersondenmikroskops 1 mit einer Figure 11 shows a part of a scanning probe microscope 1 with a
Funktionsanordnung 112 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 12 zeigt ein Detail von Figur 11. Functional arrangement 112 according to an exemplary embodiment of the invention. FIG. 12 shows a detail of FIG. 11.
Als ein erster Funktionskörper 62 kann an einer ersten  As a first functional body 62 may at a first
Positioniereinrichtung 60 ein Umlenkspiegel 114 zum Umlenken eines Positioning device 60, a deflection mirror 114 for deflecting a
elektromagnetischen Strahls 13 auf einen in Figur 11 und Figur 12 nicht dargestellten Sondenkörper 7 angebracht sein. Darüber hinaus weist die dargestellte Funktionsanordnung 112 einen weiteren Funktionskörper 62 an einer weiteren Positioniereinrichtung 60 auf, wobei der weitere Funktionskörper 62 als weiterer Umlenkspiegel 116 ausgebildet und ebenfalls zum Umlenken des elektromagnetischen Strahls 13 auf den Sondenkörper 7 an der weiteren electromagnetic beam 13 may be mounted on a not shown in Figure 11 and Figure 12 probe body 7. In addition, the illustrated functional arrangement 112 has a further functional body 62 on a further positioning device 60, wherein the further functional body 62 is formed as a further deflecting mirror 116 and also for deflecting the electromagnetic beam 13 on the probe body 7 at the other
Positioniereinrichtung 60 angebracht ist. Die beiden Umlenkspiegel 114, 116 sind mittels der Positioniereinrichtungen 60, 60 derart verfahrbar, dass der  Positioning device 60 is mounted. The two deflecting mirrors 114, 116 are movable by means of the positioning devices 60, 60 such that the
elektromagnetische Strahl 13 zu dem jeweiligen Umlenkspiegel 114, 116 jeweils entlang der jeweiligen Verfahrrichtung propagiert. electromagnetic beam 13 to the respective deflection mirror 114, 116 respectively propagated along the respective direction of travel.
In dem Figur 11 und Figur 12 zugehörigen Rastersondenmikroskop 1 werden also zwei Stages bzw. Positioniereinrichtungen 60 zum Zwecke einer Ausrichtung eines Laserstrahls verwendet, genauer gesagt für die Positionierung des Schnittpunktes einer Messsondenebene 132 (bzw. Cantileverebene, d .h. einer Ebene, in welcher die Messsonde mit dem Sondenkörper 7 im Wesentlichen angeordnet ist) mit dem elektromagnetischen Strahl 13 (im Folgenden  In the scanning probe microscope 1 associated with FIGS. 11 and 12, two stages or positioning devices 60 are used for the purpose of aligning a laser beam, more precisely for positioning the point of intersection of a measuring probe plane 132 (or cantilever plane, ie a plane in which the measuring probe with the probe body 7 is substantially arranged) with the electromagnetic beam 13 (hereinafter
Laserpunkt 134 genannt) an einer beliebigen Stelle auf der Messsonde. Zu diesem Zweck wird jeder der beweglichen Schlitten 126 der  Laser point 134) at any point on the probe. For this purpose, each of the movable carriages 126 of the
Positioniereinrichtungen 60 mit je einem Umlenkspiegel 114, 116 versehen, wobei die Umlenkspiegel 114, 116 so angeordnet sind, dass sie den Positioning devices 60 each provided with a deflection mirror 114, 116, wherein the deflection mirrors 114, 116 are arranged so that they
elektromagnetischen Strahl 13 um 90° umlenken. Wird nun der Schlitten 126 samt Umlenkspiegel 114, 116 um ein Maß Äu verschoben, führt das zu einer Parallelverschiebung des reflektierten Strahls. Diese Verschiebung manifestiert sich in einer Verschiebung des Laserpunkts 134 um ein Maß Δχ. deflect the electromagnetic beam 13 by 90 °. Will now the carriage 126th together with deflection mirror 114, 116 shifted by a measure Äu, this leads to a parallel displacement of the reflected beam. This shift manifests itself in a shift of the laser spot 134 by a measure Δχ.
In der exemplarischen Implementierung gemäß Figur 11 sind die  In the exemplary implementation of FIG
Umlenkspiegel 114, 116 bzw. die Positioniereinrichtungen 60, 60 so angeordnet, dass die Verschiebungen Δχ zufolge Au und Δν zufolge Δν orthogonal zueinander stehen . Dies bedeutet, dass der Laserpunkt 134 in der Messsondenebene 132 entlang einer rechteckigen Fläche verfahren werden kann . Außerdem wird der elektromagnetische Strahl 13 stets um 90° umgelenkt, und die Deflection mirror 114, 116 and the positioning means 60, 60 arranged so that the displacements .DELTA.χ according to Au and .DELTA.ν according to Δν are orthogonal to each other. This means that the laser spot 134 in the probe plane 132 can be moved along a rectangular area. In addition, the electromagnetic beam 13 is always deflected by 90 °, and the
Verschieberichtung der Umlenkspiegel 114, 116 verläuft immer parallel zum eingehenden oder reflektierten elektromagnetischen Strahl 13. Dies hat zur Folge, dass Δχ=Δυ und Δν=Δν gilt. Mit dieser Anordnung kann der Laserpunkt 134, einen Stage-Verschiebeweg von 2 mm vorausgesetzt, innerhalb einer quadratischen Fläche mit 2 mm Seitenlänge positioniert werden . Displacement direction of the deflection mirror 114, 116 always runs parallel to the incoming or reflected electromagnetic beam 13. This has the consequence that Δχ = Δυ and Δν = Δν applies. With this arrangement, the laser spot 134, assuming a stage displacement of 2mm, can be positioned within a 2mm square side square area.
Anschaulich kann gemäß Figur 11 und Figur 12 der Laser also in einer Illustratively, according to FIG. 11 and FIG
Ebene bewegt werden . Somit ist eine Justage des elektromagnetischen Strahls 13 zu Beginn einer Messung mit einem Rastersondenmikroskop 1 möglich . Plane to be moved. Thus, an adjustment of the electromagnetic beam 13 at the beginning of a measurement with a scanning probe microscope 1 is possible.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können . Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen .  In addition, it should be noted that "having" does not exclude other elements or steps and "a" or "an" does not exclude a multitude. "It should also be noted that features or steps described with reference to one of the above embodiments also can be used in combination with other features or steps of other embodiments described above, and reference signs in the claims are not intended to be limiting.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e  P a n t a n s p r e c h e
1. Positioniereinrichtung (60), insbesondere für ein Rastersondenmikroskop (1), zum Positionieren eines Funktionskörpers (62), wobei die 1. Positioning device (60), in particular for a scanning probe microscope (1), for positioning a functional body (62), wherein the
Positioniereinrichtung (60) aufweist: Positioning device (60) comprises:
einen Grundkörper (64) mit einer Führungsfläche (66);  a base body (64) having a guide surface (66);
einen Übertragungskörper (68), der mittels einer Antriebskraft relativ zu dem Grundkörper (64) in kombinierte Rotations- und Translationsbewegung bringbar ist und eine Lauffläche (70) und eine Übertragungsfläche (72) aufweist; einen Koppelkörper (74), der an der Übertragungsfläche (72) mit dem a transfer body (68) which is movable in combined rotational and translational motion relative to the base body (64) by a driving force and has a tread (70) and a transfer surface (72); a coupling body (74) on the transfer surface (72) with the
Übertragungskörper (68) wirkgekoppelt ist und der mit dem Funktionskörper (62) wirkkoppelbar ist, um die Translationsbewegung des Übertragungskörpers (68) auf den Funktionskörper (62) umzulenken und den Funktionskörper (62) dadurch zu positionieren; Transmission body (68) is operatively coupled and which is operatively coupled to the functional body (62) in order to divert the translational movement of the transfer body (68) on the functional body (62) and thereby position the functional body (62);
wobei die Führungsfläche (66) des Grundkörpers (64) und die Lauffläche wherein the guide surface (66) of the base body (64) and the tread
(70) des Übertragungskörpers (68) in Wirkverbindung miteinander angeordnet sind, sodass der Übertragungskörper (68) während seiner kombinierten (70) of the transfer body (68) are operatively connected to each other so that the transfer body (68) during its combined
Rotations- und Translationsbewegung mittels des Grundkörpers (64) führbar ist. 2. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 1, wobei der Grundkörper (64) einen Hohlraum (76) aufweist, in dem der Übertragungskörper (68) zumindest teilweise angeordnet ist. Rotation and translational movement by means of the base body (64) can be guided. 2. Positioning device (60) according to claim 1, wherein the base body (64) has a cavity (76) in which the transfer body (68) is at least partially arranged.
3. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 2, wobei die Führungsfläche (66) als zumindest ein Teilbereich einer Innenwand, insbesondere als zumindest ein Teilbereich einer kreiszylindrischen Mantelfläche der Innenwand, des 3. positioning device (60) according to claim 2, wherein the guide surface (66) as at least a portion of an inner wall, in particular as at least a portion of a circular cylindrical lateral surface of the inner wall of the
Hohlraums (76) ausgebildet ist. Cavity (76) is formed.
4. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lauffläche (70) durch zumindest einen Teilbereich einer Außenwand und/oder durch zumindest einen Teilbereich einer Innenwand des Übertragungskörpers (68) ausgebildet ist. 4. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 3, wherein the running surface (70) through at least a portion of an outer wall and / or is formed by at least a portion of an inner wall of the transfer body (68).
5. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lauffläche (70) mindestens zwei voneinander entlang einer Rotationsachse (86) des Übertragungskörpers (68) beabstandete, insbesondere durch die 5. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 4, wherein the running surface (70) at least two spaced apart along a rotation axis (86) of the transmission body (68), in particular by the
Übertragungsfläche (72) beabstandete, Laufflächenabschnitte (88, 90) aufweist. Transfer surface (72) spaced, tread portions (88, 90).
6. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 5, wobei die beabstandeten Laufflächenabschnitte (88, 90) gleiche Außendurchmesser aufweisen. 6. Positioning device (60) according to claim 5, wherein the spaced tread portions (88, 90) have the same outer diameter.
7. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei zwischen den beabstandeten Laufflächenabschnitten (88, 90) im Bereich der 7. Positioning device (60) according to claim 5 or 6, wherein between the spaced tread portions (88, 90) in the region of
Übertragungsfläche (72) eine Einbuchtung (92) gebildet ist. Transfer surface (72) has a recess (92) is formed.
8. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lauffläche (70) zumindest teilweise durch mindestens eine kreiszylindrische Mantelfläche des Übertragungskörpers (68) ausgebildet ist. 9. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Übertragungsfläche (72) zumindest abschnittsweise gegenüber einer 8. positioning device (60) according to one of claims 1 to 7, wherein the running surface (70) is at least partially formed by at least one circular cylindrical lateral surface of the transfer body (68). 9. positioning device (60) according to any one of claims 1 to 8, wherein the transfer surface (72) at least partially against a
Rotationsachse (86) des Übertragungskörpers (68) geneigt ist, insbesondere zumindest teilweise durch mindestens eine kegelförmige Mantelfläche des Übertragungskörpers (68) ausgebildet ist. Rotation axis (86) of the transfer body (68) is inclined, in particular at least partially formed by at least one conical outer surface of the transfer body (68).
10. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 9, wobei die 10. Positioning device (60) according to claim 9, wherein the
Übertragungsfläche (72) eine Mehrzahl von gegenüber der Rotationsachse (86) unterschiedlich geneigter Abschnitte aufweist. Transmission surface (72) has a plurality of opposite the rotation axis (86) differently inclined portions.
11. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Koppelkörper (74) als Querachsenkörper ausgebildet ist, der sich orthogonal zu einer Rotationsachse (86) des Übertragungskörpers (68) erstreckt. 12. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend eine Antriebseinrichtung (96), insbesondere ein Motor, weiter insbesondere ein Schrittmotor, eingerichtet zum Antreiben, insbesondere zum rotatorischen Antreiben, des Übertragungskörpers (68). 13. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 12, aufweisend eine 11. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 10, wherein the coupling body (74) is formed as a transverse axis body which extends orthogonal to a rotation axis (86) of the transmission body (68). 12. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 11, comprising a drive device (96), in particular a motor, more particularly a stepper motor, arranged for driving, in particular for rotary driving, of the transfer body (68). 13. Positioning device (60) according to claim 12, comprising a
Ausgleichskupplung (98), insbesondere eine Oldham-Kupplung, zwischen der Antriebseinrichtung (96) und dem Übertragungskörper (68).  Compensating clutch (98), in particular an Oldham coupling, between the drive means (96) and the transfer body (68).
14. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend eine Spindel (100), die zumindest abschnittsweise in eine 14. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 13, comprising a spindle (100), at least partially in a
Aussparung (94) in dem Übertragungskörper (68) eingeführt ist.  Recess (94) is inserted in the transfer body (68).
15. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, aufweisend eine Spindel (100) mit einem Spindelgewinde (102), das zum 15. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 14, comprising a spindle (100) with a spindle thread (102), which is connected to the
Zusammenwirken mit einem Gegengewinde (104) des Übertragungskörpers (68) eingerichtet ist, um den Übertragungskörper (68) in die kombinierte Rotationsund Translationsbewegung zu bringen. Cooperating with a mating thread (104) of the transfer body (68) is arranged to bring the transfer body (68) in the combined rotational and translational movement.
16. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 15, wobei das Spindelgewinde (102) ein Außengewinde und das Gegengewinde (104) ein Innengewinde ist. 16. Positioning device (60) according to claim 15, wherein the spindle thread (102) is an external thread and the counter thread (104) is an internal thread.
17. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Positioniereinrichtung (60) eingerichtet ist, einen mit dem Koppelkörper (74) wirkgekoppelten Funktionskörper (62) ausschließlich entlang einer vorgegebenen Bewegungsrichtung translatorisch zu bewegen. 17. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 16, wherein the positioning device (60) is arranged to translate a function body (62) operatively coupled to the coupling body (74) exclusively along a predetermined direction of movement.
18. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 17, wobei die 18. Positioning device (60) according to claim 17, wherein the
Positioniereinrichtung (60) zum translatorischen Bewegen des Funktionskörpers (62) eine Parallelführeinrichtung (106), insbesondere aufweisend ein Positioning device (60) for translational movement of the functional body (62) has a parallel guiding device (106), in particular having a
Festkörpergelenk, aufweist. Solid-body joint, comprising.
19. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Positioniereinrichtung (60) eingerichtet ist, einen mit dem Koppelkörper (74) wirkgekoppelten Funktionskörper (62) um eine vorgegebene Kippachse zu kippen. 19. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 18, wherein the positioning device (60) is adapted to tilt a function body (62) operatively coupled to the coupling body (74) about a predetermined tilting axis.
20. Positioniereinrichtung (60) gemäß Anspruch 19, wobei die 20. Positioning device (60) according to claim 19, wherein the
Positioniereinrichtung (60) zum Kippen des Funktionskörpers (62) einen um ein Drehgelenk (108), insbesondere ausgebildet als Festkörpergelenk, drehbaren Hebel (110) aufweist. Positioning device (60) for tilting the functional body (62) around a pivot (108), in particular designed as a solid-state joint, rotatable lever (110).
21. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, aufweisend mindestens ein Festkörpergelenk (118) zum Einstellen einer 21. Positioning device (60) according to one of claims 1 to 20, comprising at least one solid-state joint (118) for setting a
Kopplung zwischen dem Koppelkörper (74) und einem mit dem Koppelkörper (74) wirkgekoppelten Funktionskörper (62). Coupling between the coupling body (74) and a with the coupling body (74) operatively coupled functional body (62).
22. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei das Festkörpergelenk (118) mit dem Grundkörper (64) und dem Koppelkörper (74) gekoppelt ist. 22. Positioning device (60) according to one of claims 18 to 21, wherein the solid-state joint (118) with the main body (64) and the coupling body (74) is coupled.
23. Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 22, wobei der Grundkörper (64) mit zumindest einem aus der Gruppe starr gekoppelt ist, die besteht aus der Antriebseinrichtung (96) und der Spindel (100). 24. Funktionsanordnung (112), aufweisend : eine Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23; den Funktionskörper (62), der mit dem Koppelkörper (74) wirkgekoppelt ist. 25. Funktionsanordnung (112) gemäß Anspruch 24, wobei der Funktionskörper (62) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus einem optischen 23. Positioning device (60) according to any one of claims 12 to 22, wherein the base body (64) is rigidly coupled to at least one of the group consisting of the drive means (96) and the spindle (100). 24. Functional arrangement (112), comprising: a positioning device (60) according to one of claims 1 to 23; the functional body (62) operatively coupled to the coupling body (74). The functional assembly (112) of claim 24, wherein the functional body (62) is selected from a group consisting of an optical
Bauelement, insbesondere ein Spiegel (14, 114, 116) oder eine Linse (12), einem Probekörper (6), einem Sensor, und einem Messfühler, insbesondere einem Sondenkörper (7) oder einer Messsonde (11). Component, in particular a mirror (14, 114, 116) or a lens (12), a specimen (6), a sensor, and a measuring sensor, in particular a probe body (7) or a measuring probe (11).
26. Funktionsanordnung gemäß Anspruch 24 oder 25, wobei der 26. Functional arrangement according to claim 24 or 25, wherein the
Funktionskörper (62) starr mit dem Koppelkörper (74) verbunden ist. Functional body (62) is rigidly connected to the coupling body (74).
27. Rastersondenmikroskop (1) zum Ermitteln von Oberflächeninformation hinsichtlich eines Probenkörpers (6) mittels rasternden Abtastens einer 27 scanning probe microscope (1) for determining surface information with respect to a sample body (6) by means of scanning a
Oberfläche des Probenkörpers (6), wobei das Rastersondenmikroskop (1) aufweist:  Surface of the sample body (6), wherein the scanning probe microscope (1) comprises:
einen bewegbaren Sondenkörper (7) mit einer Messspitze (5) zum rasternden Abtasten der Oberfläche des Probenkörpers (6);  a movable probe body (7) having a measuring tip (5) for scanning the surface of the sample body (6) in a scanning manner;
eine Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 oder eine Funktionsanordnung (112) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26 zum Positionieren eines Funktionskörpers (62) des Rastersondenmikroskops (1).  A positioning device (60) according to one of claims 1 to 23 or a functional arrangement (112) according to one of claims 24 to 26 for positioning a functional body (62) of the scanning probe microscope (1).
28. Rastersondenmikroskop (1) gemäß Anspruch 27, ausgebildet als 28. scanning probe microscope (1) according to claim 27, designed as
Rasterkraftmikroskop. Atomic force microscope.
29. Rastersondenmikroskop (1) gemäß Anspruch 27 oder 28, wobei als 29. scanning probe microscope (1) according to claim 27 or 28, wherein as
Funktionskörper (62) an der Positioniereinrichtung (60) ein Umlenkspiegel (14, 114, 116) zum Umlenken eines auf den Sondenkörper (7) einwirkenden elektromagnetischen Strahls (3, 13) angebracht ist. Functional body (62) on the positioning device (60) a deflecting mirror (14, 114, 116) for deflecting a force acting on the probe body (7) electromagnetic beam (3, 13) is mounted.
30. Rastersondenmikroskop (1) gemäß Anspruch 29, aufweisend einen weiteren Funktionskörper (62) an einer weiteren Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, der als weiterer Umlenkspiegel (116) ausgebildet und zum Umlenken des elektromagnetischen Strahls (3, 13) angebracht ist. 30. scanning probe microscope (1) according to claim 29, comprising a further functional body (62) on a further positioning device (60) according to one of claims 1 to 23, which is formed as a further deflecting mirror (116) and for deflecting the electromagnetic beam (3, 13 ) is attached.
31. Rastersondenmikroskop (1) gemäß Anspruch 30, wobei die Umlenkspiegel (14, 114, 116) mittels der Positioniereinrichtungen (60) derart verfahrbar sind, dass der elektromagnetische Strahl (3, 13) zu dem jeweiligen Umlenkspiegel (14, 114, 116) jeweils entlang einer jeweiligen Verfahrrichtung propagiert. 31. scanning probe microscope (1) according to claim 30, wherein the deflection mirrors (14, 114, 116) by means of the positioning means (60) are movable such that the electromagnetic beam (3, 13) to the respective deflection mirror (14, 114, 116) each propagated along a respective direction of travel.
32. Verfahren zum Positionieren eines Funktionskörpers (62), insbesondere eines Rastersondenmikroskops (1), wobei das Verfahren aufweist: 32. Method for positioning a functional body (62), in particular a scanning probe microscope (1), the method comprising:
Beaufschlagen eines eine Lauffläche (70) und eine Übertragungsfläche Applying a tread (70) and a transfer surface
(72) aufweisenden Übertragungskörpers (68) mit einer Antriebskraft, um den Übertragungskörper (68) relativ zu einem eine Führungsfläche (66) (72) having a drive force to move the transfer body (68) relative to a guide surface (66).
aufweisenden Grundkörper (64) in kombinierte Rotations- und having basic body (64) in combined rotational and
Translationsbewegung zu bringen; To bring translation movement;
Umlenken der Translationsbewegung des Übertragungskörpers (68) auf den Funktionskörper (62) zum Positionieren des Funktionskörpers (62) mittels eines Koppelkörpers (74), der an der Übertragungsfläche (72) mit dem  Deflecting the translational movement of the transfer body (68) on the functional body (62) for positioning the functional body (62) by means of a coupling body (74) on the transfer surface (72) with the
Übertragungskörper (68) wirkgekoppelt ist und der mit dem Funktionskörper (62) wirkgekoppelt ist; Transmission body (68) is operatively coupled and which is operatively coupled to the functional body (62);
wobei die Führungsfläche (66) des Grundkörpers (64) und die Lauffläche wherein the guide surface (66) of the base body (64) and the tread
(70) des Übertragungskörpers (68) derart miteinander in Wirkverbindung gebracht werden, dass der Übertragungskörper (68) während seiner (70) of the transfer body (68) are brought into operative connection with each other such that the transfer body (68) during its
kombinierten Rotations- und Translationsbewegung mittels des Grundkörpers (64) geführt wird . combined rotational and translational movement by means of the base body (64) is guided.
33. Verwendung einer Positioniereinrichtung (60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 zum Justieren eines elektromagnetischen Strahls (3, 13) in einem Rastersondenmikroskop (1). 33. Use of a positioning device (60) according to one of claims 1 to 23 for adjusting an electromagnetic beam (3, 13) in a scanning probe microscope (1).
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