高真空低温环境中的样本定位

高真空低温环境中的样本定位

采用同步光束进行脉冲激光沉积(PLD)原位表征

Cryo Sample Positioning with SpaceFAB
利用六轴样本操纵器获取的真空室内视图（图片：由弗拉斯卡蒂INFN LNF的Augusto Marcelli博士和意大利米兰比可卡大学的Valter Maggi博士提供）

根据南极洲和阿尔卑斯山脉的深冰芯中的粉尘对气候变化和冰河形式进行的研究需要寒冷和无污染样本环境。仪器需在低温环境以及温度为‐50摄氏度的高真空室（10–7百帕）中进行操作。

粉尘的结构和成分通过X-射线吸收光谱、X-射线荧光和X-射线衍射实验进行研究。分析需要对样本极其复杂和非均匀的表面进行映射，且精度需达微米级。

这一任务通过一个SpaceFAB定位机器人完成，其可在所有直线和角度方向上实现六自由度运动。SpaceFAB专门针对高真空使用而定制，极其紧凑，配备真空兼容型步进电机，可适用于-50至+80摄氏度的温度范围。

此实验为位于意大利弗拉斯卡蒂INFN LNF的CryoAlp项目的一部分。该研究有一部分在SSRL开展，而SSRL是斯坦福大学代表美国能源部基础能源科学办公室运作的一个国家用户装置。

six axis micro manipulator
该六轴显微操纵器在-50摄氏度下通过合格验证。
技术数据SpaceFAB
活动轴X, Y, Z
运动范围 ±25毫米 (X, Z), ±12.5毫米 (Y), ±5° (θX, θY, θZ)
双向重复精度±0.5微米 (X, Y, X, θY , θZ)
最低工作压力10-7百帕
工作温度范围-50 / +80摄氏度
最大负载1公斤
驱动器真空兼容型步进电机

经测量，绝对位置精度为10微米（线性）和50微弧度（角度），重复精度仅为100纳米和10微弧度。干涉测试显示1分钟内的平均静态稳定性高达20纳米，从而可实现对样本的彻底检验。

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