Cryo-Probentisch 5 Kelvin

Zusatz: Prober-Modul mit drei Manipulatoren
Abnehmbarer Cryo-Probentisch-Aufsatz für tiefste Temperaturen auf einem teilweise modifizierten Original-Probentisch des Zeiss DSM 960.
Prinzip des Cryostaten: kontinuierlicher Verdampfungscryostat für flüssiges Helium. Es kann gewählt werden zwischen dem Betrieb des Cryostaten allein, oder mit dem gleichzeitigen Gebrauch von Mikromanipulatoren. Der Cryostat wird mit dem Probentisch in X, Y und Z verfahren; er kann auch durch eine Attrappe ersetzt werden. Dann ist der Gebrauch des aufmontierten Mikromanipulators an Raumtemperatur auch ohne den Cryostaten möglich.
Teilansicht des Cryo-Probermodules
Links im Bild (s. Abb.2) ist die Tischfrontplatte mit der Z-Führung. Der SE-Detektor liegt in dieser Aufnahme rechts oben. In einer Zentriermulde auf der Arbeitsebene ist das Cryo-Modul fest mit dem Probentisch verbunden. Das flüssige Helium wird durch die Öffnung links unten im Bild zugeführt. Mit 4 Säulen steht das Prober-Modul als "zweite Etage" auf der Arbeitsebene. In den drei Manipulator-Armen befinden sich Biegepiezoelemente, die durch eine von außen einstellbare Spannung sehr genau verformt werden und somit die spielfreie und hochpräzise Absenkung der Nadelspitze auf die Probe ausführen. Die Nadelhalter sind als "Kelvin Connection" ausgebildet.
Das Probermodul - nach dem Abmontieren
Das Modul kann mit seinen Standsäulen auf eine ebene Fläche gestellt werden, um z.B. unter dem Lichtmikroskop verwendet zu werden. Im Bild (s. Abb.3) befindet sich die gedachte Lage der REM-Kammertür etwa bei 8 Uhr: Die Ausklinkung rechts ermöglicht es, das Modul über die Heliumleitungen hinweg zu heben. So ist gesichert, daß zum Abnehmen des Moduls der Cryostat nicht herausgehoben zu werden braucht.
Spezifikation Cryo-Probentisch 5 Kelvin
  • Wege des Probentisches: X und Y = 15 mm x 15 mm, Z = 40 mm.
  • Wege der Manipulatoren: X und Y = 15 mm x 15 mm,
    Piezo-Feinabsenkung der Nadeln ca. +/- 0,5 mm,
    Aufsetzgenauigkeit der Nadeln unter Sicht ca. 1 µm.
PID-gesteuerte Kühlung einer 10 mm x 10 mm x 2 mm Probe bis 5 Kelvin
Variante: Schrägstehende Kühlfläche
Dieser Cryo-Probetisch (s. Abb.4) für tiefste Temperaturen ist mit einem kontinuierlichen Verdampfungscryostaten ausgerüstet. Flüssiges Helium wird von einer Vakuumpumpe aus dem Vorratsgefäß in den Wärmetauscher gezogen. Das dort verdampfende Helium kühlt den Wärmetauscher mit der Probe und wird in einen zweiten Wärmetauscher, der die Strahlungsabschirmung kühlt, weitergeleitet.
Es kann gewählt werden zwischen Cryostaten mit horizontaler Kühlfläche und solchen, bei denen die Kühlfläche schräg steht (wie im Bild gezeigt). Letztere eignen sich zur Abnahme von Kathodedolumineszens-Signalen von einem seitlich angebrachten Spektrometer. Der Kältemittelbedarf wird durch ein Dosierventil am Regelblock vorgegeben. Nachgeschaltet ist ein mikroprozessorgesteuertes Meß- und Regelgerät, welches ggf. durch Hinzuschalten einer geregelten Gegenheizung die angewählte Temperatur (Bereich: von 300 K bis 5 K) konstant hält. Der Cryostat wird mit dem Probentisch (X,Y und Z = 15 mm x 15 mm x 40 mm) verfahren.

Abb.1: Probermodul mit drei Manipulatoren

Abb.1: Probermodul mit drei Manipulatoren

Abb.2: Teilansicht des Cryo-Probermoduls

Abb.2: Teilansicht des Cryo-Probermoduls

Abb.3: Probermodul nach dem Abmontieren

Abb.3: Probermodul nach dem Abmontieren

Abb.3: Probermodul nach dem Abmontieren

Abb.3: Probermodul nach dem Abmontieren

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