DE19851501C1 - Probenwechsler - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Probenwechsler, vorzugsweise für ein Röntgenanalysegerät, wobei unterschiedliche, ferromagnetische Probenhalter mittels eines Elektromagneten gegriffen und nach dem Absetzen mit demselben Elektromagneten entmagnetisiert werden. Die Probenhalter können zusätzlich mit einer pneumatischen Saugeinrichtung versehen sein.
Description
Die Erfindung betrifft einen Probenwechsler zum rechnergesteuerten Wech
seln von ferromagnetischen Probenhaltern eines Röntgenanalysegeräts mit
tels eines beweglichen Probenaufnehmers, der eine magnetfelderzeugende
Einrichtung enthält, wobei die Probenhalter durch den Probenaufnehmer in
einer Greif- und Haltephase in einer ersten Position magnetisch gegriffen und
gehalten und in einer Ablegephase in einer zweiten Position abgesetzt wer
den können.
Ein Probenwechsler der oben genannten Art ist bekannt aus der
DE 43 19 061 C2.
Der bekannte Probenwechsler verwendet einen Probenaufnehmer, der in
Verbindung mit ferromagnetischen Proben oder Probenbehältern einen Mag
neten zum Aufnehmen der Proben enthält. Weitere Details sind der Druck
schrift nicht zu entnehmen. Der Probenwechsler ist ebenfalls kurz beschrie
ben in der Druckschrift Analusis Magazine, 1992, Vol. 20, No. 8, S. 1148-1150.
Entsprechende Probenwechsler wurden ab dem Jahr 1993 von der Firma
Siemens Analytical X-Ray Systems, Karlsruhe, als Zubehör für Röntgenfluo
reszenzspektrometer vertrieben. Die dadurch bekannt gewordenen Proben
aufnehmer enthalten insgesamt vier Permanentmagnete, die so angeordnet
sind, daß sie mit der Oberfläche eines ringförmigen, ferromagnetischen Pro
benhalters in Kontakt gebracht werden, wodurch der Probenhalter mit der
Probe sicher aufgenommen und transportiert werden kann. Zur Ablage ist
eine mechanische Abstreifvorrichtung vorgesehen, die den Probenaufnehmer
mit den vier Permanentmagneten vom ringförmigen Probenhalter abdrückt, so
daß der Probenhalter nicht mehr am Probenaufnehmer haftet.
Allgemein sind weitere Probenwechsler für Röntgenanalysesysteme bekannt,
die mechanische Greifmechanismen verwenden, die mechanisch, pneuma
tisch oder elektromagnetisch betrieben werden.
Die DE 38 41 961 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Wechseln von Mikro
testplatten. Diese sind in Plattenträger eingesetzt, die wiederum in einer
Plattenhalterung durch einen schaltbaren Elektromagneten und ein Eisen
plättchen gehalten werden.
Die DE 36 20 970 A1 offenbart Haltevorrichtungen für Fotomasken, die unter
Vakuum oder im Schutzgas positionsgenau fixiert werden müssen. In einem
vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel werden ferromagnetische Teile der
Maskenhalterung bzw. des Maskenrahmens durch einen kurzen Strompuls
durch einen Elektromagneten aufmagnetisiert, so daß die Maske anschließen
stromlos fixiert ist. Zum Lösen werden die ferromagnetischen Teile durch ei
nen abklingenden Wechselstrom durch den Elektromagneten entmagnetisiert.
Der eingangs genannte bekannte Probenwechsler, der Permanentmagnete
verwendet, weist einige Nachteile auf. Die Anordnung der Permanentma
gnete gestattet es nur, ringförmige Probenhalter mit einem definierten
Ringdurchmesser aufzunehmen. Für andere Durchmesser muß zumindest
das Teil des Probenaufnehmers, das die Magnete enthält, ausgewechselt
werden. Die magnetischen Kräfte sind nur an einen bestimmten Probenhalter
optimal angepaßt. Für andere Probenhalter, insbesondere anderer Masse,
ist der Greif- und Abstreifvorgang nicht so zuverlässig bzw. nicht möglich. Die
Permanentmagnete erzeugen dauernd ein Magnetfeld, was u. U. den manu
ellen Umgang mit den Proben oder den Spektrometerbetrieb stört. Ein sehr
störendes Problem ist jedoch auch, daß die ferromagnetischen Probenhalter
durch die Permanentmagnete remanent aufmagnetisiert werden, was dazu
führen kann, daß sie aneinander oder an weiteren ferromagnetischen Kom
ponenten haften bleiben. Zudem können beim Betrieb eines Röntgenspek
trometers die magnetischen Streufelder der teilweise aufmagnetisierten Pro
benhalter die empfindliche Röntgenröhre stören. Zeitweise ist man daher da
zu übergegangen, die Probenhalter in besonderen Einrichtungen regelmäßig
zu entmagnetisieren.
Es besteht daher der Bedarf nach einem Probenwechsler der eingangs ge
nannten Art mit einem Probenaufnehmer, der für unterschiedliche Proben
haltertypen geeignet ist, im Ruhezustand keine Magnetfelder erzeugt und der
die ferromagnetischen Probenhalter nicht bleibend aufmagnetisiert.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die magnetfelderzeugende Einrichtung
einen Elektromagneten mit einer von einem Rechner gesteuerten Strom
quelle umfaßt und der Probenhalter zum Wechseln unterschiedlicher Proben
haltertypen eingerichtet ist und der Rechner derart programmiert ist, daß in
Abhängigkeit vom jeweiligen Probenhaltertyp individuell optimierte Werte für
Spannungen, Ströme und Zeitintervalle für den Strom durch den Elektroma
gneten gespeichert sind, welche beim Wechsel des Probenhaltertyps einge
stellt werden, so daß in der Greif und Haltephase ein Strom durch die Wick
lung des Elektromagneten fließt, der jeweils so groß ist, daß die vom Elek
tromagneten erzeugte magnetische Flußdichte sicher ausreicht, den ferroma
gnetischen Probenhalter an den Probenaufnehmer anzupressen und zu hal
ten und daß in der Ablegephase ein abklingender Wechselstrom durch die
Wicklung des Elektromagneten fließt, wodurch der ferromagnetische Proben
halter entmagnetisiert wird.
Die Probenhalter und auch die ferromagnetischen Teile des Elektromagneten
werden individuell optimiert magnetisiert und dann durch denselben Elektro
magneten entmagnetisiert, mit dem die Probenhalter aufgenommen werden.
Sie werden nach jedem Transportvorgang gezielt entmagnetisiert und können
damit keine störenden Streufelder entwickeln. Die optimalen Spannungen,
Ströme und Zeitintervalle für den Strom durch den Elektromagneten werden
in Abhängigkeit vom jeweiligen Probenhaltertyp optimiert und im Rechner
eingespeichert. Bei Wechsel des Probenhaltertyps können die neuen Para
meter entweder manuell aufgerufen oder, z. B. über Bar Codes, nach automa
tischer Zuordnung des Probenhalters automatisch eingestellt werden. Damit
kann in weiten Grenzen der Wechselvorgang an unterschiedliche Proben
halter rein elektrisch und rechnergesteuert angepaßt werden. Dies betrifft
insbesondere ringförmige Probenhalter mit etwa gleichem Ringdurchmesser
aber unterschiedlicher Masse.
Vorzugsweise ist in einer Ruhephase der Strom durch die Wicklung zumin
dest näherungsweise Null.
Dadurch erzeugt auch der Greif- und Haltemagnet im Ruhezustand keine stö
renden Streufelder.
Der Elektromagnet ist vorzugsweise ein Topfmagnet. Dies Form ist beson
ders an die im allgemeinen ringförmigen ferromagnetischen Probenhalter an
gepaßt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit einem Gleichstrom-
Haftmagneten, die in guter Qualität kommerziell erhältlich sind, wodurch sie
preiswert an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden können. Solche
Haftmagnete werden z. B. von der Firma Thoma Magnettechnik, Donaue
schingen, vertrieben und sind in deren entsprechendem Prospekt (Edition 97)
dargestellt und beschrieben. Grundsätzlich können die Elektromagnete aber
auch in der Greif- und Haltephase mit Wechselstrom betrieben werden, falls
entsprechende Stromquellen eher zur Verfügung stehen. Bei den Analysege
räten der Anmelderin ist die Verwendung von Gleichstrom technisch einfacher
umzusetzen und wird daher bevorzugt.
Vorzugsweise wird die Stromstärke durch den Elektromagneten über Puls
dauermodulation, i. a. mit Frequenzen zwischen 20 kHz und 150 kHz, einge
stellt. Dies ist eine gängige Variante der Stromregelung. Die verhältnismäßig
hohe Induktivität der Elektromagneten führt bei diesen Frequenzen dazu, daß
der Strom durch die Wicklung stark geglättet wird, so daß man von einem
geregelten Gleichstrom ausgehen kann.
Die Ablegephase, während der ein Wechselstrom durch die Wicklung ab
klingt, dauert vorzugsweise zwischen 0,1 s und 2 s. Dies entspricht einerseits
in etwa der mechanischen Ablage, andererseits reicht diese Zeit aus, über
hinreichend viele Perioden des Wechselstroms den Probenhalter zu entmag
netisieren, insbesondere, wenn die Wechselstromfrequenzen zwischen 20
Hz und 100 Hz, vorzugsweise um 50 Hz liegen. Bei diesen Frequenzen läßt
sich das ferromagnetische Material üblicher Probenhalter noch gut umma
gnetisieren und zudem ist die Frequenz noch nicht so hoch, daß die Indukti
vität des Elektromagneten den Wechselstrom durch die Wicklung in Verbin
dung mit Spannungsquellen, die um 40 V liegen, zu sehr begrenzen würde.
Die Wechselspannungsamplitude kann ebenfalls über die o. g. Pulsbreiten
modulation (die eine viel höhere Taktfrequenz hat) erzeugt werden. Bei den
Spektrometern der Anmelderin wird eine (netzunabhängige) 50 Hz-Frequenz
ohnehin zum Ansteuern von 50 Hz-Synchronmotoren erzeugt, die hier mit
verwendet werden kann.
Der Abfall der Wechselspannungsamplitude erfolgt vorzugsweise etwa linear
mit der Zeit. Dies ist ein besonders einfach zu erzeugender und zu variieren
der Zusammenhang.
Als bisher günstigste Variante haben sich die Gleichstrom-Haftmagnete her
ausgestellt. Es ist daher bevorzugt, während der Greif- und Haltephase den
Magnetstrom nicht umzupolen. Er kann während dieser Phase konstant ge
halten werden. Es kann aber auch in der Greifphase ein etwas höherer Strom
verwendet werden, der nach dem sicheren Haften des Probenhalters in der
reinen Haltephase wieder etwas abgesenkt wird.
Vorzugsweise umfaßt der Elektromagnet ein ferromagnetisches Joch mit ei
nem ringförmigen Luftspalt (der natürlich auch ein diamagnetisches Material
enthalten kann). Dieser Luftspalt wird dann durch den ebenfalls ringförmigen,
ferromagnetischen Probenhalter überbrückt und der magnetische Kreis ge
schlossen. Die Durchmesser des Luftspalts und des Probenhalterrings sind
aneinander angepaßt. Falls ein Probenhalter mit anderem Ringdurchmesser
verwendet werden soll, kann der Elektromagnet durch aufgesetzte, ferroma
gnetische, ringförmige Paßstücke daran angepaßt werden, ohne daß es not
wendig ist, den gesamten Magneten auszuwechseln. Auch an den Proben
haltern können Paßringe angebracht werden, so daß am Probenaufnehmer
nichts verändert werden muß, nur die Betriebsparameter sollten neu optimiert
werden.
In einer bevorzugten Variante hat der Elektromagnet eine, vorzugsweise
zentrale, Bohrung, die entweder in einer flexiblen Dichtung endet oder an die
eine entsprechende flexible Dichtung eines Probenhalters angepreßt werden
kann. Dadurch kann ein ferromagnetisches Werkzeug, das auch als "Proben
halter" aufgefaßt und im folgenden auch so bezeichnet werden soll, das an
seinem anderen Ende eine Saugeinrichtung zum Ansaugen von Probenta
bletten umfaßt, magnetisch über die Dichtung angepreßt, gehalten und abge
dichtet werden. Über die zentrale Bohrung kann dann in der Saugeinrichtung
ein Unterdruck erzeugt werden, was die Probentablette hält. Auf diesem Um
weg können auch Proben transportiert werden, die nicht direkt in einem fer
romagnetischen Probenhalter gehaltert sind. Die an sich magnetisch arbei
tende Probenwechseleinrichtung kann also durch ein einfaches Zwischen
stück zu einer umgerüstet werden, die Proben ansaugt. Dies erhöht die Flexi
bilität der Anlage weiter.
Der Probenwechsler findet Anwendung in der Röntgenanalytik, d. h. als Zu
satz zu einem Röntgenspektrometer oder -diffraktometer.
Der Probenwechsler wird anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematischer Aufbau eines Probenwechslers mit Elektromagnet
und Rechnersteuerung;
Fig. 2 Schnitt durch den Elektromagneten und einen Probenhalter in einer
ersten Ausführungsform;
Fig. 3 Schnitt durch den Elektromagneten und einen Probenhalter in einer
weiteren Ausführungsform mit einer zusätzlichen Ansaugvorrichtung
für Proben;
Fig. 4 Zeitabhängigkeit des Stroms durch die Wicklung des Elektromag
neten.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 schematisch die Komponenten des rechnergesteu
erten Probenwechslers 1. In einem Rechner 2, i. a. einem PC, ist ein Proben
wechselprogramm gespeichert, das über einen ISA-Bus u. a. eine aus einer
Gleichspannungsquelle 3 von 42 Volt versorgte ansteuerbare Stromquelle 4
steuert. Die Einstellung einer gewünschten Stromstärke am Ausgang 4a er
folgt in der Stromquelle 4 durch rechnergesteuerte Pulsbreitenmodulation mit
einer Taktfrequenz von 100 kHz. Am Ausgang 4a kann dadurch ein langsam
(gegen die 100 kHz) variierender Gleichstrom oder ein Wechselstrom erzeugt
werden, dessen Frequenz sehr klein ist gegen die Taktfrequenz von 100 kHz.
Im vorliegenden Fall sind dies 50 Hz. Der Ausgangsstrom (Gleich- oder
Wechselstrom) der Stromquelle 4 wird über Leitungen 5 dem Elektromagne
ten 6 des Probenwechslers zugeführt. In einer Ruhephase ist dieser Strom
Null, d. h. der Elektromagnet 6 erzeugt kein Magnetfeld. In einer Greif- und
Haltephase fließt ein Gleichstrom einer Stärke, die ausreicht, daß die nun
vom Magneten 6 erzeugte magnetische Induktion ausreicht, einen ferroma
gnetischen Probenhalter aufzunehmen und zu halten. In einer Ablegephase
fließt über Leitungen 5 ein mit der Zeit abklingender Wechselstrom, der ge
eignet ist, einen ferromagnetischen Probenhalter während oder nach dem
Ablegen zu entmagnetisieren. Die exakten Verläufe der Stromstärken wäh
rend der Greif- und Haltephase und während der Ablegephase sowie die
Dauer dieser Phasen ist für jeden Probenhaltertyp jeweils optimiert, so daß
der Vorgang möglichst schnell ablaufen kann, sicher gegriffen und gehalten
wird und die Entmagnetisierung ausreicht.
Fig. 2 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel eines Elektromagneten 106
eines Probenwechslers mit einem ringförmigen, ferromagnetischen Proben
halter 107. Die ganze Anordnung ist weitgehend rotationssymmetrisch. Der
Elektromagnet 106 umfaßt eine Magnetwicklung 108, die von einem ferroma
gnetischen Topf 109 mit einem zentralen Pol 109b umgeben ist. Am Außen
mantel 109a des Topfes 109 bzw. an der Stirnseite des zentralen Pols 109b
sind im wesentlichen ringförmige, ferromagnetische Paßstücke 110a, 110b
angebracht, die einen ringförmigen Luftspalt 111 definieren, der den magneti
schen Fluß zwischen Außenmantel 109a und zentralem Pol 109b des Topf
magneten unterbricht. Der Luftspalt 111 wird durch den ringförmigen, ferro
magnetischen Rand 112 eines Probenhalters 107 überbrückt, wodurch der
magnetische Kreis über das ferromagnetische Material des Probenhalters
107 geschlossen wird. Durch die in der Umgebung des Luftspalts wirkenden
magnetischen Kräfte wird der ferromagnetische Probenhalter 107 vom Elek
tromagneten 106 bei ausreichendem Stromfluß durch die Wicklung 108 ge
halten und an die Paßstücke 110a, 110b angepreßt. Im Ausführungsbeispiel
ist der Probenhalter 107 relativ groß mit einem großen Durchmesser des fer
romagnetischen Rands 112. Dies ist durch die Formgebung der Paßstücke
110a, 110b berücksichtigt. Die verhältnismäßig große Masse des Probenhal
ters geht in die Optimierung des zeitlichen Verlaufs des Stromes durch die
Wicklung 108 ein. Der Probenhalter 107 ist zur Aufnahme einer relativ großen
i. a. als Pulvertablette gepreßten Probe eingerichtet, die dann im unteren Be
reich auf dem Rahmen eines Fensters 107a zu liegen kommt. In diesem Fall
könnte die "Probe" sogar wieder aus einem kompletten kleineren Probenhal
ter bestehen, der in den größeren 107 eingelegt wird. Es versteht sich, daß
auch flachere Probenhalter 107 mit gleichem Durchmesser verwendet werden
können oder solche mit kleinerem Durchmesser des ferromagnetischen
Rands 112. Im letzteren Fall wären dann die Paßstücke 110a, 110b anzupas
sen wie auch der Stromverlauf durch die Wicklung 108.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Elektromagneten 206 mit
einem Probenhalter (ferromagnetisches Werkstück mit zentraler Bohrung)
207, der nun eine Ansaugvorrichtung 213 für eine Probentablette aufweist.
Entsprechende Bezugsziffern sind Fig. 2 gegenüber um 100 erhöht. Der zen
trale Pol 209b des Topfes 209 weist nun eine durchgehende zentrale Boh
rung 214 auf, an die eine flexible, scheibenförmige Dichtung 215 mit entspre
chender zentraler Öffnung 215a des Probenhalters 207 magnetisch ange
preßt wird. Dadurch ist die Ansaugvorrichtung 213 des Probenhalters 207
dicht mit der zentralen Bohrung 214 verbunden, wodurch eine Probe an die
Ansaugöffnung 213a der Ansaugvorrichtung 213 gesaugt werden kann, wenn
über die zentrale Bohrung 214 ein Unterdruck erzeugt wird, was mit dem ver
tikalen Pfeil angedeutet ist, der den Anschluß einer entsprechenden Pumpe
an die zentrale Bohrung 214 symbolisieren soll. Ein Probenaufnehmer mit
dem Elektromagneten 206 der Fig. 3 ist demnach in der Lage alle Funktionen
desjenigen der Fig. 2 zu übernehmen und zusätzlich noch durch magneti
sches Halten eines Probenhalters 207 mit Ansaugvorrichtung 213 die Funkti
on eines "saugenden" Probenaufnehmers.
Schließlich zeigt Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des Stroms durch die Wicklun
gen 108, 208 der Elektromagneten 106, 206.
Während einer Ruhephase T0 wird der Probenaufnehmer mit dem noch
stromlosen Elektromagneten 106, 206 auf einen Probenhalter 107, 207 auf
gesetzt, so daß der Luftspalt 111, 211 sich unmittelbar über dem Rand 112,
212 des Probenhalters 107, 207 befindet. In einer darauffolgenden Greif und
Haltephase T1 wird der Strom als Gleichstrom auf einen im wesentlichen
konstanten Wert eingeschaltet, wodurch der Probenhalter 107, 207 an den
Elektromagneten 106, 206 fest angepreßt und von diesem gehalten wird. In
dieser Phase, die üblicherweise einige Sekunden dauert, wird der Probenauf
nehmer mit dem Probenhalter 107, 207 zusammen abgehoben und in eine
neue Position verfahren. Dort fließt dann in einer Ablegephase T2, T3 an
stelle des Gleichstroms ein Wechselstrom mit zunächst konstanter (Phase
T2) und dann i. a. linear abklingender Amplitude (Phase T3), i. a. mit einer
Frequenz von 50 Hz. Dadurch werden die ferromagnetischen Paßstücke
110a, 110b, 210a, 210b und vor allem der Probenhalter 107, 207 entmagne
tisiert. Gleichzeitig verschwinden die magnetischen Kräfte zwischen Elektro
magnet 106, 206 und Probenhalter 107, 207, d. h. dieser wird in der neuen
Position freigegeben. Die Ablegephase mit den Unterphasen T2, T3 dauert in
der Regel einige Zehntel Sekunden, was für die Entmagnetisierung ausreicht.
Es schließt sich wieder eine beliebig lange Ruhephase T0 an, während der
der leere Probenaufnehmer beispielsweise zur Position eines weiteren Pro
benhalters des Probenwechslers fahren kann.
Die Amplituden des Gleichstroms in Phase T1 und des Wechselstroms in
Phase T2 liegen in der Regel bei einigen Hundert Milliampere, wobei die
Wechselstromamplitude meist etwas größer (etwa den Faktor Zwei) ist. Dies
führt mit gängigen Haltemagneten dazu, daß eine übliche 42 V-
Spannungsversorgung für die gesteuerte Stromquelle ausreicht. Anstelle der
Unterteilung der Ablegephase in die gezeigten zwei Unterphasen T2 und T3
kann auch ein über die gesamte Phase abklingender Wechselstrom ge
schaltet werden. Grundsätzlich kann in der Phase T2 die Wechselstromam
plitude nahezu beliebig variieren, wenn sie nur in Phase T3 von einem hinrei
chend großen Anfangswert aus hinreichend langsam (Zehntelsekundenbe
reich) gegen Null abfällt. Der Abfall muß nicht zwingend linear sein.
Für jeden Elektromagneten 106, 206 und jeden Probenhalter 107, 207, ggf. in
Verbindung mit entsprechenden Paßstücken 110a, 110b, 210a, 210b kann
ein optimaler Verlauf der in Fig. 4 gezeigten Stromkurve gefunden werden,
der große Zuverlässigkeit beim Greifen und Halten sowie nahezu vollständige
Entmagnetisierung in möglichst kurzer Zeit und mit geringem apparativem
Aufwand gewährleistet. Diese Verläufe sind im Rechner 2 abgespeichert und
werden entsprechend abgerufen.
Claims (18)
1. Probenwechsler (1) zum rechnergesteuerten Wechseln von ferroma
gnetischen Probenhaltern (107; 207) eines Röntgenanalysegeräts
mittels eines beweglichen Probenaufnehmers, der eine magnetfelder
zeugende Einrichtung enthält, wobei die Probenhalter (107; 207) durch
den Probenaufnehmer in einer Greif- und Haltephase (T1) in einer er
sten Position magnetisch gegriffen und gehalten und in einer Ablege
phase (T2, T3) in einer zweiten Position abgesetzt werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß
die magnetfelderzeugende Einrichtung einen Elektromagneten (6; 106; 206) mit einer von einem Rechner (2) gesteuerten Stromquelle (4) umfaßt, wobei der Probenhalter (107; 207) zum Wechseln unterschied licher Probenhaltertypen eingerichtet ist und der Rechner (2) derart programmiert ist, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Probenhaltertyp individuell optimierte Werte für Spannungen, Ströme und Zeitintervalle für den Strom durch den Elektromagneten (6; 106; 206) gespeichert sind, welche beim Wechsel des Probenhaltertyps eingestellt werden, so daß in der Greif und Haltephase (T1) ein Strom durch die Wicklung (108; 208) des Elektromagneten fließt, der jeweils so groß ist, daß die vom Elektromagneten (6; 106; 206) erzeugte magnetische Flußdichte sicher ausreicht, den ferromagnetischen Probenhalter (107; 207) an den Probenaufnehmer anzupressen und zu halten und daß in der Ab legephase (T2, T3) ein abklingender Wechselstrom durch die Wicklung des Elektromagneten (6; 106; 206) fließt, wodurch der ferromagneti sche Probenhalter (107; 207) entmagnetisiert wird.
die magnetfelderzeugende Einrichtung einen Elektromagneten (6; 106; 206) mit einer von einem Rechner (2) gesteuerten Stromquelle (4) umfaßt, wobei der Probenhalter (107; 207) zum Wechseln unterschied licher Probenhaltertypen eingerichtet ist und der Rechner (2) derart programmiert ist, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Probenhaltertyp individuell optimierte Werte für Spannungen, Ströme und Zeitintervalle für den Strom durch den Elektromagneten (6; 106; 206) gespeichert sind, welche beim Wechsel des Probenhaltertyps eingestellt werden, so daß in der Greif und Haltephase (T1) ein Strom durch die Wicklung (108; 208) des Elektromagneten fließt, der jeweils so groß ist, daß die vom Elektromagneten (6; 106; 206) erzeugte magnetische Flußdichte sicher ausreicht, den ferromagnetischen Probenhalter (107; 207) an den Probenaufnehmer anzupressen und zu halten und daß in der Ab legephase (T2, T3) ein abklingender Wechselstrom durch die Wicklung des Elektromagneten (6; 106; 206) fließt, wodurch der ferromagneti sche Probenhalter (107; 207) entmagnetisiert wird.
2. Probenwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in
einer Ruhephase (T0) der Strom durch die Wicklung (108; 208) zumin
dest näherungsweise null ist.
3. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Elektromagnet (6; 106; 206) ein Topfmagnet ist.
4. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Elektromagnet (6; 106; 206) ein Gleichstrom-
Haftmagnet ist.
5. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stromstärke durch den Elektromagneten (6; 106;
206) über Pulsdauermodulation eingestellt wird.
6. Probenwechsler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Taktfrequenz der Pulsdauermodulation zwischen 20 kHz und 150 kHz
liegt.
7. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ablegephase (T2, T3) zwischen 0,1 sec und 2 sec
dauert.
8. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ablegephase (T2, T3) in zwei Unterphasen aufgeteilt
ist, wobei in der ersten (T2) die Amplitude des Wechselstroms nähe
rungsweise konstant bleibt und sie der zweiten (T3) gegen Null abfällt.
9. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die maximale Amplitude des Wechselstroms in der Able
gephase (T2, T3) größer ist als die maximale Amplitude des Stroms in
der Greif- und Haltephase (T1), vorzugsweise um einen Faktor 2 bis 3.
10. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die maximale Amplitude des Wechselstroms in der Able
gephase (T2, T3) zwischen 0,1 A und 2 A liegt.
11. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Wechselstrom während der Ablegephase (T2, T3)
eine Frequenz zwischen 20 Hz und 100 Hz, vorzugsweise 50 Hz, hat.
12. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Amplitude des Wechselstroms während der Ablege
phase (T2, T3) näherungsweise linear mit der Zeit gegen Null abfällt.
13. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Greif und Haltephase (T1) der Strom durch die
Wicklung (108; 208) nur eine Polarität hat.
14. Probenwechsler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Strom während der Greif- und Haltephase (T1) näherungsweise kon
stant ist.
15. Probenwechsler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Strom während der Greif- und Haltephase (T1) von einem größeren
Wert auf einen näherungsweise konstanten abgesenkt wird.
16. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Elektromagnet (6; 106; 206) ein ferromagnetisches
Joch (109; 209) mit ringförmigem Luftspalt (111; 211) umfaßt.
17. Probenwechsler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß am
Elektromagneten (6; 106; 206) ringförmige, ferromagnetische Paßstücke
(110a, 110b; 210a, 210b) vorgesehen sind, durch die der Durch
messer des ringförmigen Luftspalts (111; 211) an unterschiedliche
ringförmige, ferromagnetische Probenhalter (107; 207) angepaßt wer
den kann oder umgekehrt.
18. Probenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Elektromagnet (206) eine durchgehende Bohrung
(214) aufweist, derart, daß ein mit einer Saugeinrichtung (213) zum
pneumatischen Ansaugen von Proben ausgestatteter ferromagneti
scher Probenhalter (207) über eine Dichtung (215) magnetisch daran
angepreßt und an eine Saugpumpe angeschlossen werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998151501 DE19851501C1 (de) | 1998-11-09 | 1998-11-09 | Probenwechsler |
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