微系统和在微系统中相对于第一元件来定位第二元件的方法

专利名称：微系统和在微系统中相对于第一元件来定位第二元件的方法

技术领域：

本发明涉及微系统和用于在微系统中相对于第一元件来定位第二元件的方法。

背景技术：

微系统的难题在于引入和控制力。具体地说，需要减少微系统的彼此相对移动的两个元件之间的摩擦力。

通常，存在多种在微米规模致动微米大小的元件的方法可以断言静电力。然而，可移动元件需要提供与电压源的机械/电接触。此外，静电力在大多数情况下都是吸引力。很难基于静电致动来引入排斥的致动力。

可以断言磁力同样，可移动元件将需要提供机械/电接触或包含磁粉。需要线圈和磁粉增加了系统的复杂性。此外，很难建立磁场条件以便可以在微米规模控制运动。

还可以将可移动元件机械地连接到机械致动器(如压电致动器)。当然，所述可移动元件将需要提供机械接触。

“Knudsen forces on microcantilvers(微悬臂上的努森力)”(A.Passian等人，应用物理学杂志，第92卷，第10期，6326-6333页，2002年11月15日)和“Thermal Transpiration at the MicroscaleA CrookesCantilever(微尺度热散发克鲁克斯悬臂)”(A.Passian等人，物理评论快报，第90卷，第12期，3月28日)都表明在微系统中，在不同温度的两个表面之间将出现努森力，其中一个表面属于微悬臂，另一个表面属于采样基底。所述微悬臂连接到采样基底。以下将这两篇文档称为“Passian等人”。

对于其中可移动元件应被致动并且不能有机械接触或附着有磁粉并至少应生成排斥力的应用，目前尚未有解决方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种微系统，所述微系统包括第一静态元件、第二可移动并且独立的元件，以及用于在所述第一元件和所述第二元件之间产生力的致动器，所述致动器被设计为控制所述第一元件和所述第二元件之一的温度。

在微系统中，介绍了通过将所述元件之一加热或冷却到不同于另一元件的温度来在两个元件之间引入力的机制。由于所述第二元件是可移动和独立的，因此可以致动该第二元件而无需与该可移动元件的电接触或机械接触。由于系统被指定为微系统，因此所述可移动元件为微米大小或更小。所述可移动元件是独立的，即，它是自由的并且不附加或固定到微系统的第一静态元件或其他静态元件。“附加”或“固定”在此上下文中指任何静态元件与可移动元件之间存在机械连接，并在操作期间将影响可移动元件的定位。反之，任何操作期间不影响可移动元件定位的微系统的任何静态元件与可移动元件之间的机械连接(例如，某些仅用于电连接可移动元件的精细绑定)不能作为附件此类第二元件保持独立。进一步地，任何作为静态元件的完整一部分或固定到静态元件的静态结构(所述结构可以例如是缓冲器、隔条、支撑结构等，并且所述结构未机械连接到可移动元件但可能在操作期间与可移动元件接触，例如限制可移动元件在一个或其他方向上的移动)也不能作为可移动元件的附件，因为静态元件与可移动元件之间实际上没有固定或附加。此外，只要还有元件附加到第二元件并与第二元件一起移动，则第二元件相对于任何静态元件保持独立，因为此类其他元件不能作为静态元件。情况可能是，此类联合可移动元件的整体可以作为第二可移动并且独立的元件。

通过加热或冷却所述元件之一或全部，在第一和第二元件之间用热的方法引入了力。根据元件的温度，所述热力可以具有排斥或吸引的特性。具体地说，当引入排斥力时，可以使所述可移动元件与静态元件脱离接触。通常，通过在第一和第二元件之间引入力，可以相对于第一元件来定位第二元件。

在微系统的元件(所述微系统包括其中一个元件为可移动且独立的元件)上用热的方法引入的力显示了多个优点首先，所建议的微系统易于制造。可以使用标准的微加工技术。可以非常自由地选择可移动元件的特性。进而，可移动元件无需机械或电接触。可以生成吸引力和排斥力。无需高电压来操作适合的致动器。易于将热致动器整合到微系统中。引入的力取决于距离。可以观察到随着若干微米级长度的下降发生的瞬间行为。

与第二种力(例如弹力、重力、静电引力等)结合后，可以控制元件间的距离。所建议的微系统在功率上是高效的，因为微米大小的元件的热容量相对较小。可以快速完成相对于第一元件对第二元件的任何定位实验数据表明响应时间低于10微秒。两种元件间的温差相对易于以精确且可重复的方式产生。但是，与温差相比，不希望效果严格取决于绝对温度和压力，可以允许温度和压力漂移。

所述致动器优选地实现为加热器或冷却器。例如，加热器致动器可以将第二可移动元件的温度加热到高于第一静态元件温度的温度。在第一元件既未加热也未冷却但保持室温的情况下，则将第二元件加热到高于室温会导致对第二元件施加排斥热力。当第二元件既未加热也未冷却但保持室温时，将第一元件冷却到低于室温也可以获得相同的效果。

当致动器将第二元件的温度冷却到低于第一元件温度的温度时，微系统的两个元件之间将产生吸引力。当第一元件为室温时，冷却器将第二元件的温度冷却到低于室温以便产生附着力。备选地，在将第一元件的温度加热到高于第二元件的温度时，可以产生吸引力。如果第二元件为室温，则将第一静态元件加热到高于室温的温度以便引入附着力。

具体地说，在要生成排斥力时，优选地以这样的方式布置微系统除了热引入的力以外，诸如重力之类的反作用力也作用于第二元件。例如，如果相对于重力的方向，将第二元件布置为在第一元件之上，则在操作模式中，热引入的排斥力反作用于重力。操作模式可以被理解为致动器在其中工作的模式。在平衡条件下，第二元件悬浮在第一元件之上而不接触第一元件。

在优选实施例中，提供了在操作模式中稳定第二元件的漂浮状态的装置。所述装置可以由用于在接触模式中支撑第二元件的微系统的机械元件表示，但是第二元件不会附加到此类稳定装置。所述装置可以由额外引入的力表示。所述额外引入的力还可以由热引入或以其他方式引入。所述额外引入的力优选地在第二元件沿垂直方向上升到第一元件之上时，帮助第二元件保持其横向位置。因此，所述额外引入的力优选地在横向方向上作用于第二元件。但是，所述额外引入的力还可以垂直作用于第二元件，以便额外地支撑第二元件。在以下进一步介绍的某些非常优选的实施例中，介绍了用于在操作模式中产生横向作用于第二元件的热引入的分力的装置。

无需加热或冷却整个第一或第二元件。在某些应用中，所述致动器仅加热或冷却相应元件的一个或多个有限的区域。例如，如果第二元件外形为条状，则只有条的末端部分可以表示加热或冷却的温度受控区域。在此类应用中，无需假设整个条均具有极好的热传导特性以便仅在某一点注入热时在整个元件上获得均匀的热分布。温度受控区域还可以在受热上与元件的其余部分隔离。在此类热隔离的区域中注入热量足以生成所需的力。通常，其他元件上面向所述温度受控区域的区域被称为致动区域。由于温度受控区域和致动区域间的温度梯度，这两个区域之间的相互作用将生成所需的力。多个致动区域-温度受控区域组合优选地控制第二元件的位置。然后，可以通过辐射温度受控区域中的一个或多个选定温度受控区域并因此操作一个或多个温度受控区域-致动区域组合来影响、保持或更改第二元件的位置。温度受控区域的一个特点是它们可以被同时控制以获取不同的温度。

在优选实施例中，所述致动器安装在第一元件上。即使安装在第一元件上，所述致动器也可以被设计为控制第二元件的温度。因此，所述致动器优选地与第一元件热隔离并相对于第二元件提供高热传导性。优选地，在操作模式中，所述致动器不布置为与第二元件接触，而以无接触的方式传热或传冷。如果在操作模式中需要引入排斥力，则该特征是特别优选的。

但是，两个元件都可以受加热或冷却的影响。此实施例基于这样的考虑优选地控制两个元件的温度，而不是使其中一个元件暴露于室温。

在此类操作模式中，优选地以第一元件和第二元件之间的距离小于100微米来操作微系统。所述操作模式被认为是致动器在其中工作的模式。实验表明在给定的范围内，可以出现比高于此范围的距离所产生的力更大的力。在其他优选实施例中，操作模式中第一元件和第二元件之间的距离小于10微米。在本发明的非常优选的实施例中，操作模式中第一元件和第二元件之间的距离小于5微米。

优选地，元件的彼此相对的表面基本上平行地排列。基本平行应该包括范围＝/-10°度。此类表面使引入的力的方向与所述表面垂直，也称为垂直定向。表面的此类排列优选用于例如相对第一元件来提升第二元件。优选地，所述元件的彼此相对的表面不包括任何不平行的部分。

但是，根据本发明的另一个实施例，元件的彼此相对的表面中的至少一个表面包括至少一个向另一表面倾斜的部分。由于通常热力垂直作用于元件的相对表面，因此通过在相对表面部分间提供角度，可以引入横向分力。

任何与元件相对表面的方向有关的指示都指操作中的微系统。整个微系统的设计都与使第二元件进入稳定状态相关。在引入了排斥力的情况下，相对表面的至少一个平行部分是用于提升第二元件的优选装置。在此类实施例中，可以提供其他倾斜部分以便除了垂直的排斥力以外还产生横向力。

根据另一个实施例，提供了用于在微系统的静默模式中将第二元件保持在所需位置的支撑。所述静默模式被理解为致动器在其中不工作的模式。此类由所述支撑预先确定的所需位置还可以是第二元件在致动器工作后立即从其移动/重定位的起始位置。因此，在优选实施例中，以这样的方式设计所述支撑第二元件相对于第一元件排列在某一位置，在该位置，在操作模式中面向第一元件的表面已面向静默模式中的第一元件。在此类实施例中，相对表面的任何方向声明在静默模式中也有效。

倾斜部分优选地表示与其他元件的温度受控区域一起动作的致动区域。但是，所述倾斜部分本身也可以表示温度受控区域。因此，通过有选择地致动温度受控区域，可以在任意所需的时刻引入横向力。此类倾斜部分可以例如排列在两个平行部分之间，以使所述平行部分用于提升第二元件，同时倾斜部分用来有选择地横向移动第二元件。根据元件结构的不同，不一定要打开提升功能来启用横向移动如果倾斜部分排列在两个平行部分间的空腔中，则第二元件可以直接接触第一元件的两个平行表面部分并在此位置被致动。然后，引入的横向力与用作支撑物的平行表面部分之间的摩擦力相互作用，使自由的第二元件横向移动。

根据另一个实施例，提供了一个或多个平行表面部分，用于在第一和第二元件间引入排斥力时相对于第一元件来提升第二元件。可以额外地提供倾斜的表面部分，当额外地致动倾斜的表面部分时，所述倾斜的表面部分的方向提供了用于移动已提升的第二元件的方向。此外，在此类实施例中，可以实现有选择地致动第一和第二元件之一的不同温度受控区域的概念。具体地说，可以致动用于相对于第一元件提升第二元件的致动区域/温度受控区域组合，与用于相对于第一元件横向移动第二元件的致动区域/温度受控区域组合无关。

根据另一个实施例，可以合并相对于第一元件提升和横向移动第二元件的功能在此类实施例中，第一和第二元件之一中的至少两个倾斜的表面部分引入的力的横向分力方向相对。在平衡状态下，保持居中的第二元件受两个相对的横向分力的作用。在此类平衡状态下，相对的横向分力优选地显示相同的大小并指向彼此。引入力的进一步的垂直分力负责提升第二元件，同时横向引入的力使第二元件保持平衡状态。可以通过其中一个元件中的两个镜像的倾斜表面来实现此类实施例。在此类元件之间，可以提供表面平行于其他元件的表面的部分。

要指出的是，通常，无需在同一元件上实现不同表面部分的任何布置，如平行和/或倾斜表面部分的布置。在第一元件上布置第一倾斜表面部分的同时，可以在第二元件上布置另一个倾斜表面部分。因为始终是第一和第二元件在相互作用中由于元件之间的温度梯度而导致力，所以可以在第一和/或第二元件之一中包含任何定位操纵表面部分。虽然提出的许多权利要求和许多实施例都涉及在同一元件上布置多个倾斜的表面部分，但是应该理解，每个元件上的此类部分的任何布置都处于这些权利要求的范围之内，在个别情况下，可以调整此类元件的方向，并且这种调整是本领域的技术人员可以识别的。

根据另一个实施例，此类第一或第二元件中的斜面布置是优选的。斜面至少包括倾斜的表面部分并因此提供了前文介绍的关于倾斜表面部分的所有优点。更准确的定义是，斜面被看作在包括上升和下降表面部分的一个或两个元件中包含的结构。上升的表面部分通常仅显示稍微倾斜的角度0°＜α＜45°，而下降的边沿则显示陡峭的倾斜角度75°＜β＜＝90°。上升表面部分的倾角主要由要建立的横向分力决定。下降表面部分优选地显示倾角为90°以便不生成任何力。

当平行并彼此紧靠地布置多个斜面时，所述斜面优选地形成锯齿外形。因此，可以最大化用于引入横向分力的有效表面。当平行布置上升表面时，斜面被看作是平行的。只要引入的力朝向同一平面，斜面就被看作方向相同，而不考虑上升的表面的倾角α。

在提供了多个具有不同方向的斜面的情况下，将显示任意方向并用作参考方向以便描述具有不同方向的斜面的斜面称为第一斜面。优选地，同一元件或其他元件包括第二斜面，所述第二斜面是以相对于第一斜面实际上旋转180°的位置定向的。下面的旋转轴是垂直于所述元件的平行表面的轴。这意味着这些斜面的上升部分或下降部分彼此相对。

第一和第二斜面的布置可以提供一种微系统，其中所述第二元件相对于第一和第二斜面在居中位置处于平衡状态，因为第一和第二斜面不仅引入带有垂直分量的力，还引入了带有横向分量的力。

除了第一斜面，或者除了第一和第二斜面，还可以提供第三斜面，所述第三斜面是以相对于第一斜面实际上旋转90°的位置定向的。在一个或两个元件上布置了所有三种类型的具有方向的斜面后，可以借助第三斜面来移动通过第一和第二斜面平衡的第二元件。

除了第一斜面，或者除了第一和第二斜面，或者除了第一、第二和第三斜面，还可以提供第四斜面，所述第四斜面是以相对于第一斜面实际上旋转270°的位置定向的。

实际上旋转的位置包括最多偏离所述位置+/-10°。

在包括所有四种不同类型斜面的微系统中，当所有四个斜面都提供力且包含横向分量的每两个力相互抵消时，第二元件可以居中。

在包括所有四种类型斜面的另一个微系统中，当所有四个斜面排列为使它们提供相对于第二元件的旋转轴的横向和切向分量时，所述第二元件可以旋转。

在下面的实施例中，优选地提供排列的斜面。排列被理解为在元件上延长布置多个斜面。优选地，在此类排列的末尾部分提供了包括斜面的子排列。在所述子排列之间提供了中间区域。所述第二元件优选地相对于所述排列来布置，以便在操作模式中第二元件的至少一部分延长通过所述排列，以对第二元件产生居中和/或平衡和/或推动的效果。

此类排列可以在其第一子排列中提供至少一个第一斜面，以及在其第二子排列中提供至少一个第二斜面。然后引入的横向力抵消并帮助稳定或平衡第二元件，假如引入的横向力的大小对于第一和第二斜面引入的横向力都相同的话。

在另一个优选实施例中，提供了另一个排列，也称为第二排列。优选地，在此类第二排列的末尾部分提供了包括斜面的子排列。在所述子排列之间提供了中间区域。第二元件优选地相对于第二子排列来布置，以便在操作模式中第二元件的至少一部分延长通过所述第二排列，以对第二元件产生居中和/或平衡和/或推动的效果。

此类第二排列可以在其第三子排列中包括第三斜面，在其第四子排列中包括第四斜面。

在组合第一和第二排列的情况下，第一和第二排列优选地相对于彼此排列，以便它们的中间区域相交。优选地，每个中间区域是没有斜面的区域。

根据以上给出的说明，排列被看作具有与其延长线一致的轴。如果同一排列的某些或所有斜面都与各个排列的所述轴成一直线，则同一排列的彼此相对的斜面有助于生成抵消的横向分力。此类微系统支持使第二元件自居中，所述元件优选地是板，并且更优选的实施例是圆板。

如果同一排列的某些或所有斜面的方向都与各个排列的所述轴基本垂直，即，在+/-10°的范围内，则所述斜面有助于生成相对于第二元件的切向分力。所述微系统支持旋转的第二元件，所述元件优选地是板，并且更优选的实施例是圆板。

通过结合两个后者的实施例的特点，可以建立具有自居中和旋转能力的微系统，可以通过单独加热/冷却各个温度受控区域来启动所述能力。换句话说，在所述微系统中，所述第一排列在其第一子排列中包含根据第三和第四斜面之一定向的第一和另一斜面，在其第二子排列中包含根据第三和第四斜面之一定向的第二和另一斜面。所述第二排列在其第三子排列中包含根据第一和第二斜面之一定向的第三斜面和另一斜面，在其第四子排列中包含根据第一和第二斜面之一定向的第四和另一斜面。

根据另一个实施例，第一排列可以在其第一子排列中不仅包含第一斜面，而且包含根据第二斜面定向的另一斜面，在其第二子排列中不仅包含第二斜面，而且包含根据第一斜面定向的另一斜面。所述排列允许沿着引入的横向力的方向微调第二元件的位置。在第二元件的每个末尾部分，可以分别控制沿+或-横向方向的力。如果增加了第二排列，所述第二排列相应地具有第三和第四类方向的斜面，则引入x-y扫描器微系统，该微系统允许沿x-和y-位置(假设x和y指示所述系统的横坐标)来微调第二元件。

特别优选地，不是提供具有特定方向的单个斜面，而是提供具有该方向的多个斜面，所述多个斜面的集合形成锯齿状外形。可以增加有效引入横向力的倾斜表面。

根据本发明的其他方面，提供了一种微定位器，所述微定位器包括根据任一用于相对于第一元件定位第二元件的微系统权利要求的微系统。在此上下文中，应该理解，相对于第一元件的第二元件的任何引入的移动都可实现微定位器的要求。

根据本发明的其他方面，提供了一种微升降器，所述微升降器包括根据任一用于相对于第一元件提升第二元件的微系统权利要求的微系统。在微升降器中，所述第二元件相对于第一元件向上或向下移动。

根据本发明的其他方面，提供了一种用于在微系统中相对于第一元件来定位第二元件的方法，所述方法包括控制第一元件和第二元件之一的温度，所述第一元件是静态元件，所述第二元件是可移动并且独立的元件；以及由此在第一和第二元件之间产生力以便相对于第一元件来定位第二元件。

如已根据微系统介绍的，在优选实施例中，将第二元件的温度控制在高于第一元件的温度，或将第二元件的温度控制在低于第一元件的温度，或将第一元件的温度控制在低于第二元件的温度，或将第一元件的温度控制在高于第二元件的温度。

根据本发明的其他优选实施例，控制第一和第二元件之一的一个或多个区域的温度。

根据本发明的其他方面，提供了一种计算机程序，其中包括用于在所述程序在处理单元上运行时，导致执行所要求的方法之一的步骤的程序代码。根据本发明的其他方面，提供了一种存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，其中包括用于使处理单元执行所要求的方法之一的所有步骤的计算机可读程序代码。

上面描述了所述方法、计算机程序元素和它们的实施例的优点，以及所述装置及其实施例的优点。

当结合附图参考以下根据本发明的当前优选但只是示例性的实施例的详细说明时，可以更完整地理解本发明及其实施例。

示出的附图为图1是根据本发明的微系统的示意图；图2a)和b)是说明根据本发明的微系统中的温度、温度引入的力以及元件间距离的关系的两个图表；图3a)和b)是根据本发明的微升降器的两个实施例；并且图3c)-g)是根据本发明的其他微系统，所有这些图都以横截面显示；图4a)-c)是根据本发明的微定位器的三个不同位置；图5a)和b)是根据本发明的包括斜面的两个不同的微系统，都以顶视图和横截面显示；以及图5c)是以横截面示出的单个斜面；图6是根据本发明的以顶视图和横截面示出的热导微系统；图7是根据本发明的以顶视图和横截面示出的圆形自居中微系统；图8是根据本发明的带有旋转功能的另一个圆形自居中微系统，根据图8a)和8b)是两个示意性顶视图，根据图8c)是横截面视图，并且根据图8d)是顶视图；以及图9是根据本发明的以顶视图和横截面示出的x-y微扫描器。

不同的附图可以包含相同的标号，表示具有类似或一致内容的元素。

具体实施例方式

图1示出了根据本发明的基本微系统的示意图。在微系统中，元件1和2相互分离且距离为d。第一元件1相对于微系统是静态的，而第二元件2是相对于第一元件1可移动的元件。

现在，通过在两个元件1和2之间应用温差来在第一元件1和第二元件2之间引入力。具体地说，元件1和2之间的间隙中的空气/气体粒子的温度和密度以生成吸引力或排斥力(具体取决于温差)的方式调整，其效应已在Passian等人的文档中进行了描述。

元件1或2可以包括例如硅或氮化硅。元件之间优选的气体可以是例如空气或N2(氮气)。加热所述元件之一的温度可以介于室温和100°摄氏度之间。

根据图1，第一元件1示出了温度T1并且第二元件2示出了不同的温度T2。T3表示远离元件1、2的气体(方便地，空气)的温度，而TG表示元件1和2之间的空隙内的气体的温度，其中温度TG在空隙中不是恒定的，而是取决于离元件1和2的距离。

当前不考虑生成温度T1和/或T2的方式，但将在下面结合本发明的其他实施例进行详细介绍。

当第一元件1的温度T1低于第二元件2的温度T2时，会在元件1和2之间生成排斥热力，使元件1、2互相排斥。气体温度T3通常等于或低于第一元件的温度T1。控制温度T1、T2或T3中的至少一个温度以便遵循所述的温度关系。例如，不控制第一元件的温度T1和气体温度T3，因此它们为环境温度。然后通过适当的致动器(即，加热器)主动地控制第二元件2的温度T2，以便将第二元件2的温度T2加热到高于第一元件1的温度T1的温度T2。在另一个实施例中，不控制第二元件2的温度T2。于是，通过适当的致动器(即，冷却器)主动地将第一元件1的温度T1控制到低于第二元件2的温度T2的温度，以便在元件1和2之间引入排斥力。

为了引入吸引力，第一元件1的温度T1和气体温度T3必须超过第二元件2的温度T2。例如，不控制第一元件1的温度T1和气体温度T3并因此获得环境温度。然后通过适当的致动器(即，冷却器)主动地控制第二元件2的温度T2，以便将第二元件2的温度T2冷却到低于第一元件1的温度T1的温度。在另一个实施例中，不控制第二元件2的温度T2并因此获得环境温度。然后，通过适当的致动器(即，加热器)主动地将第一元件1的温度T1控制到高于第二元件2的温度T2的温度，以便在元件1和2之间引入吸引力。

在仅控制温度T1或T2之一的情况下，用于控制所述温度的致动器优选地测量环境温度，作为将各个元件主动地加热或冷却到低于或高于所述环境温度的参考，前提是所述微系统假设没有被控制的元件温度将以及时的方式获得环境温度。在更复杂的系统中，所述致动器可能包括用于测量没有被控制温度的元件的温度的传感器。此类致动器还可以包括控制循环装置，用于将受控元件维持在预定和可调节的温度。此类致动器可以包括用于以受控方式持续或间歇地加热或冷却元件的装置。

当然，元件1和2的温度T1和T2都可以被主动地控制，气体的温度T3也可以被主动地控制。

为了对这些力进行分类，在实验中测量了第一和第二元件1和2之间的力。图2a)显示了热引入的力的瞬间行为(根据第一元件的温度来加热第二元件，并且将此温度梯度保持在恒定水平)作为元件的两个相对表面之间的间距d的函数。

在恒定距离d处，测量的力近似线性地取决于第二元件2的温度T2和第一元件1的温度T1之间的温差，所述温度也是气体的温度T3(在此设置中为室温)。在此，在表面s1和s2之间大约500纳米的恒定距离d处测量力。

在1微米的间隔处，测量的力除以温差和面积的值为10N/(Km^2)的量级。该值通常还取决于所用的材料。

在微系统的元件(所述微系统包括其中一个元件为可移动且独立的元件)上用热的方法引入的力显示了多个优点首先，所建议的微系统易于制造。可以使用标准的微加工技术。可以非常自由地选择可移动元件的特性。进而，可移动元件无需机械或电接触。可以生成吸引力和排斥力。无需高电压。易于将热致动器整合到微系统中。引入的力取决于距离。可以观察到随着若干微米级长度的下降发生的瞬间行为。与第二种力(例如弹力、重力、静电引力等)结合后，可以控制所述距离。所建议的微系统在功率上是高效的，因为微米大小的元件的热容量相对较小。可以快速完成相对于第一元件对第二元件的任何定位实验数据表明响应时间低于10微秒。在许多应用中，加热器响应时间可能是限制因素。引入力所需的两种元件间的温差相对易于以精确且可重复的方式产生。但是，与温差相比，不希望效果严格取决于绝对温度和压力，可以允许温度和压力漂移。

图3示出了微系统的若干实施例的横截面视图。在图3a)和3b)中，示出了微升降器的两个实施例。静态元件1面对若干个第二元件2，所述若干个第二元件2可以彼此分离，因此形成多个可移动并独立的第二元件2，或者通过例如形成仅在图3a)的截面中示出的选定区域内与第一元件1互相作用的栅格，来形成单个可移动并独立的第二元件。所述第二元件2面对第一元件1的凸出部分18。

图3a)，如图3的所有子图一样，示出了操作模式中的微系统，即，致动器作用于第一和/或第二元件1、2之一。在第一和第二元件1和2之间生成了排斥力，因此在操作模式中，由于用热的方法引入的排斥力(归因于第一和第二元件1和2之间的温度梯度)而生成了称为排斥力空隙8的空隙。注意，在根据图3的微系统中，由于系统的设置，所述排斥力至少部分地抵消重力。

根据图3a)，由共同形成致动器3的各致动器实体31生成作用于微系统的排斥力。这些致动实体31是用于加热第二元件2的加热器。第一元件1示出与周围气体一样的室温。致动实体31通过分隔部分19安装在第一元件1上。由于致动实体31被设计为将第二元件2加热到高于第一元件1的温度的温度，因此优选地将致动实体31与第一元件1热隔离。在本实例中，分隔部分19还可以用作隔热器。此外，在微系统中设计了致动实体31与第一元件1之间的隔离空隙9。

标号7表示致动实体31与第二元件2之间的热传输空隙。热量通过热传输空隙7从致动实体31传输到第二元件2。但是，所述力通过第一和第二元件1和2之间的排斥力空隙8起作用。

图3b)示出了类似于图3a)中介绍的形式为微升降器或微定位器的微系统。但是，第二元件2是连续的元件，通过排斥力空隙8面向第一元件1的若干凸出部分18。现在致动实体31不从第二元件2的相对侧而从下面传热。致动实体31仍安装在包括若干隔离装置的第一元件1上。这种布置使传热空隙7与排斥力空隙8沿着第二元件2的表面s2交替。具体地说，如可从此实施例得出的，完全不需要加热或冷却第一或第二元件1、2的整体。加热或冷却单个点(下文中也称为温度受控区域)便足以相对于第一元件1来致动第二元件2。根据元件1、2的结构，优选地致动温度受控区域，而不是加热或冷却整个元件。

根据图3a)和3b)总结所述实施例，这些微系统被设计为提升和/或定位可移动元件2。使用这些微系统可以使第二元件2悬浮在表面上方。致动实体31还可以根据图3a)在第二元件2发生不希望的横向移动时充当第二元件2的缓冲器(即，稳定装置)，或根据图3b)在静默模式中充当第二元件2的支撑物。为了克服粘附并为了引入温差，优选地减小可移动元件2和静态元件1之间的接触区域，例如通过在两个相对表面之一上布置突起部分。必须调整各个区域和距离以便传热区域处的吸引力小于提升第二元件2所需的排斥力。可以将致动器3包括在静态基底元件1中。加热器与温度应低于可移动部分2的区域之间的某种热隔离是优选的。此类提升技术的一个优点是所引入的力的瞬时行为，所述行为设定了提升过程的自然限制。

根据本发明，图3d)到3g)进一步示出了微系统，它们都是横截面视图。根据图3c)，还可以通过辐射来执行加热。在本实例中，再次相对于第一元件1加热第二元件2，这些元件1和2的表面s1和s2彼此相对。实施辐射以便加热整个第二元件2。但是，通过聚焦辐射束，还可以仅控制元件2的有限区域的温度。

图3d)到3g)中的实施例示出了用于进行微小和/或极微小的定位的微系统。在图3d)中，元件1和2的表面s1和s2彼此相对。在操作模式以及在关闭致动器的静默模式中，相对表面s1和s2彼此平行排列。这使热力垂直作用于表面s1和s2，如z方向箭头(也称为垂直方向)所示。所述微系统只接收向上(z方向)的力，以使第二元件2相对于第一元件1沿z方向上升。

在图3d)中，第一元件1提供了支撑17，支撑17是在静默模式期间支撑第二元件2的支撑结构。通常，只要致动器(大多数图中未明确示出)未工作，就由支撑装置17来支撑自由且独立的元件2。

通常，热力垂直作用于元件的相对表面。通过在相对表面部分之间引入角度，可以引入x方向的分力(根据本坐标系统，其与所述表面平行)，同时引入z方向的分力(垂直于所述表面)。x和y方向由术语横向概括。根据图3e)的微系统，第二元件2的表面s2提供三个向另一元件1的相对表面s1倾斜的部分s21、s22和s23。这些部分s21、s22和s23彼此平行排列并形成锯齿状外形。遵照热引入的力垂直作用于元件的相对表面的规则，现在生成了如箭头所指的向斜上方提升第二元件2的力，因此具有z分力和x分力，这样，第二元件2相对于第一静态元件1被提升并横向移动。注意，仍然加热整个第二元件2以便生成排斥力。

根据图3f)，现在将锯齿状外形布置在第一静态元件1中。第一元件1的表面s1包括倾斜部分s11、s12和s13，用于引入垂直于倾斜表面部分s11、s12和s13的力。加热第二元件2。

具体地说，锯齿状外形是有利的，因为在最佳的情况下，在保持所述表面的所有部分到相对元件的距离较短的同时，可以有效利用所述元件的整个表面。相反，提供整体倾斜的表面(而不是分隔为多个倾斜的部分以形成锯齿状外形)将因此使至少一部分表面远离相对表面，从而不能有效地引入热力。

根据图3g)，介绍了一种微系统，其中第一元件1的表面s1包括第一倾斜部分s14、另一平行部分s15和其他倾斜部分s16。倾斜表面部分s14和s16彼此相对并在垂直于表面s2的平面p处镜像。如果加热整个相对元件2，则元件1中的表面布置将引入三个不同的力，如箭头所示，表面s1的每个部分s14、s15和s16造成这些力中的一个力。当比较通过部分s14、s15、s16和加热的元件2引入的力时，部分s15引入的力将大于其他部分s14和s16引入的力，因为它的有效面积更大，但是，它到相对表面s2的更大距离可能消除某些由面积较大带来的效果。总体上，由于元件1的布置，所述微系统提供了可以在其提升的位置-如图3g)中所示-稳定的第二元件2，这是由于存在包括横向分量的力如果元件2移出稳定位置(如横向向右)，则倾斜部分s16变得可比部分s14更有效地引入作用于元件2上的横向力。因此引入了朝向期望/稳定的位置(也称为平衡状态)的力并使元件2再次向左移动。如果元件2处于其稳定位置，则由倾斜表面部分s14和s16引入的横向分力将抵消。

在此上下文中要强调的是，通过打开或关闭致动实体，沿特定方向引入的力的大小也可以有所不同。在根据图3d)的微系统的情况下，不能选择方向来调整力，但是，如果现在不加热整个元件2并且只有元件2的末端是温度受控区域，则加热位于元件2中央的更多区域可以增加所引入的合力的大小。如果将此观点应用于具有倾斜表面部分和平行部分的更复杂的微系统，则多次精确加热第一和第二元件中的至少一个元件可以调整所引入的力的整体大小和整体方向。

利用固体块和气体之间的热传导率差异，可以驱使第二元件2做出“粘贴-滑动”运动。图4a)-c)再次以横截面视图示出了执行所述“粘贴-滑动”运动的微定位器的三种不同位置。如前所述，标号1表示包含块的第一元件，标号2表示第二可移动且独立的元件。致动器3安装在第一元件1上并实现为加热器。第二元件2在其末端包括突起部分21，本实施例中不认为所述突起部分会引入具有值得注意的大小的横向力。因此，此类突起部分21仅具有很小的有效表面。当元件2的大部分相对表面位于元件1之上时，在尝试将元件2从元件1上抬起时，突起部分21是克服将观察到的粘附效果的优选装置。但是，即使突起部分21大到足以引入值得注意的横向力，由于元件2具有对称性以及由于致动器3的布置(从而主要将热传输到与致动器3相对的可移动元件2的有限区域)，所以不会观察到横向移动。

根据图4a)，在加热阶段中将加热致动器3以及可移动元件2。由于致动器3在第一元件1上的布置且没有安装任何其他隔离装置，因此在加热期间第一元件1的温度高于可移动元件2。结果，第一元件1和第二元件2之间产生吸引力。

根据图4b)，当突然关闭加热时，第一元件1和致动器3通过元件1的块比元件2更有效地冷却。因此，可移动元件2温度更高并产生排斥力，将可移动元件2抬离元件1的表面。在短暂的时间之后，可移动元件2冷却并且不再有排斥力。可移动元件2落下并与静态元件1接触，如图4c)中所示。

当介绍类似于图3d)或3e)的结构时，还可以引入沿x方向的运动。根据图4，此类锯齿状外形结构优选地布置在微系统的元件2的致动区域，所述致动区域是元件2中受到致动器3的热辐射的区域。

如前所述，为了引入额外的横向力，倾斜表面优选地布置为锯齿状外形以便增加元件的有效倾斜表面。下文将外形中的每个此类锯齿状结构称为斜面。斜面是包括上升和下降表面部分的元件之一或两者中包含的结构。图5c)中示出了斜面的形状。上升的表面部分srs通常仅示出稍微倾斜的角度0°＜α＜45°，而下降的表面部分sf1地则示出陡峭的倾斜角度75°＜β＜＝90°。上升的表面部分srs的倾斜角度α决定了要建立的力的横向分量，并相应地选择角度α。下降的表面部分sf1优选地示出倾斜角度β为90°以便不生成任何作用于第二元件的力。因此，可以最大化引入由上升表面部分引入的力的横向分量的有效表面。

斜面可以被连接到相应元件或可以是所述元件的一个组成部分。对于后者，制造所述元件的任何制造过程都包括生成所述斜面的过程步骤。还可以将此教导应用于布置在元件之上或之中的任何结构，所述结构可用于引入非垂直的分力。

图5a)和b)示出了两个包括斜面的不同微系统，都以顶视图和横截面视图示出。所述微系统还可以被表征为热弹性系统或自定位系统。

图5a)示出了第一元件1，第一元件1包括形成锯齿状外形的一组四个斜面11(下文中也称为第一斜面11)，而图5a)中的第二副图示出了同一元件的顶视图。虽然所述结构被描述为独立元件，但是优选地所述结构形成更复杂的元件的一部分。图5a)中没有示出第二元件。被设计为与图5a)中的元件1类似的元件的斜面与另一元件相对，其不仅导致垂直分力，而且还导致横向分力。此类横向分力的方向由箭头指示，如下面所有图示中指出的那样。

引入横向分力的结构的理念还可以扩展到建立可将物体移到或保持在所需位置的微系统设备。所述微系统然后还可以提供自居中功能。根据图5b)的微系统的顶视图，在第一元件1上布置了两组斜面。每组斜面包括四个斜面。如可沿直线a-a’从微系统的横截面视图得出的，第一斜面11显示与第二斜面12不同的方向。通常第二斜面12在元件上以相对于第一斜面11呈180°旋转的位置来定向。图5b)中第一元件1的整个表面结构遵循排列a1，排列a1包括第一和第二子排列a11和a12。第一子排列a11包括一组第一斜面11，第二子排列a12包括一组第二斜面12。在子排列a11和a12之间，存在一个没有斜面并包括与第二元件2的表面平行的表面部分的中间区域iz1。

为了实现元件2的自定位特性，使用包括相应各组斜面11和12的两个子排列a11和a12来生成方向相反的横向力。第一和第二斜面11和12的上升表面相对。但是，第一和第二子排列a11和a12及其相应斜面组也可以互换，以使第一斜面11的下降表面与第二斜面12的下降表面相对。但是，将不再有自居中效果。

所述可移动元件2借助热引入的力的法向分量来浮动。在所需的横向位置，由两组斜面11和12引入的横向分力互相抵消。一旦可移动元件2移动到不同的横向位置，就出现恢复横向力，使第二元件2在x位置xg居中。

通过将第二元件2的两个末端部分置于不同的温度，可以移至其他位置并将微系统的居中特性与扫描特性相结合。

可以引入其他加热器和具有锯齿状斜面或甚至一组斜面的区域，这生成了+y和-y方向的力。通常，将以产生+y方向分力的方式定向的斜面称为第三斜面。所述第三斜面以相对于第一斜面呈90°旋转的位置定向。将以产生-y方向分力的方式定向的另一斜面称为第四斜面。所述第四斜面以相对于第一斜面呈270°旋转的位置定向。

使用所述结构可以建立xy扫描器例如，在可移动元件的两端布置引入+x方向力的第一斜面(或更好是一组第一斜面)，以及在上述两端布置第二斜面(或更好是一组第二斜面)，所述第二斜面引入-x方向的力。然后可以在以下方向通过下列方式引入运动/力通过同时加热第一和第二斜面产生z方向的运动/力；通过同时加热第一斜面产生+x方向的运动/力；以及通过同时加热第二斜面产生-x方向的运动/力。

类似地，可以通过下列方式解决y方向的问题在可移动元件的其他两端布置可引入+y方向力的第三斜面(或更好是一组第三斜面)，以及在所述其他两端布置第四斜面(或更好是一组第四斜面)，所述第二斜面引入-y方向的力。然后可以在以下方向通过下列方式引入运动/力优选地除了加热第一和第二斜面之外，通过同时加热第三和第四斜面产生z方向的运动/力；通过同时加热第三斜面产生+y方向的运动/力；以及通过同时加热第四斜面产生-y方向的运动/力。

注意，通过选择加热第一和第二斜面之间正确的比率，理想地可以调节x方向的驱动力。因此，可以调节产生的速率。当然还可以调节支持控制+y和-y方向运动的第三和第四斜面。

图9中首先示出了所述xy扫描器的第二可移动元件的顶视图，然后示出了沿直线a-a’的横截面视图。与前面的图一致，11表示第一斜面，12表示第二斜面，13表示第三斜面并且14表示第四斜面。在此第二元件2上，同一方向的四个斜面始终组成一组。第一和第二斜面11和12的集合形成排列a1的第一和第二子排列a11和a12。虽然未明确示出，但是沿着直线b-b′的横截面部分看上去与沿着直线a-a’的横截面部分完全相同，然而第一斜面11由第三斜面13代替，并且第二斜面12由第四斜面14代替。

使用同一结论，还可以引入旋转运动。

将使可移动元件2居中的思想和扫描(即，控制横向运动)的思想相结合，可以创建导向结构。此类微系统具备热导向结构并且还可以被视为微传送器。图6示出了热导向微系统的顶视图和横截面。在此，除了一组第一斜面11和一组第二斜面12以外，通过在第一元件1上布置一组第三斜面13，扩展了图5b)中的微系统。出于可见性的目的，仅示出了第二元件2的轮廓。箭头同样指示了与热致动的可移动第二元件2一起作用时，由各组斜面引入的横向分力的方向。在本实施例中，第一元件1上的结构的排列a1包括包含四个第一斜面11的集合的第一子排列a11、包含四个第二斜面12的集合的第二子排列a12，以及第一和第二子排列a11和a12之间的中间区域iz1。本实施例中的中间区域iz1具有斜面并且包含八个第三斜面13的集合。

由于第二元件2是受未示出的致动器影响的元件，因此优选地实现有选择地致动元件2中的不同区域，以便有选择地控制元件2的定位。如图6所示，优选地提供三个彼此热隔离的温度受控区域tcz1、tcz2和tcz3。从图6示出的第二元件2的位置开始，当辐射温度受控区域tcz2时，可以在+y方向引起元件2的运动，因为此温度受控区域tcz2与第三斜面组一起用作致动区域。温度受控区域tcz1与第一斜面11组一起用作致动区域，温度受控区域tcz2与第二斜面12组一起用作致动区域。

在此微系统中，可移动元件2可以保持在给定的x位置，同时可以引入沿y方向的移动。

图7示出了圆形自居中微系统的顶视图和横截面视图。所述顶视图仅示出了第一元件1，第一元件1包括四组斜面11、12、13和14，所述斜面相连并形成圆形斜面布置。尽管具有不同方向的斜面互相连接，但是将具有不同方向的斜面组作为第一元件1的区域来谈论是合理的，这些斜面示出了第一、第二、第三和第四斜面11、12、13和14的方向。再次地，箭头指示由各个斜面生成的横向分力的方向。在本实施例中，还将理解斜面的排列在第一排列a1中，第一子排列a11包括一组第一斜面11，第二子排列a12包括一组第二斜面12。中间区域iz1布置在第一和第二子排列a11和a12之间。在第二排列a2中，第三子排列a21包括一组第三斜面13，第四子排列a22包括一组第四斜面14。中间区域iz2布置在第三和第四子排列a21和a22之间。两个中间区域iz1和iz2相交。横截面视图是沿着直线a-a′和b-b′。

为了清晰起见，没有在图7中的微系统的所有不同视图中示出元件2。但是，希望第二元件2具有与第一元件1相对的平面。第二元件2可以具有圆形或任何其他形状。在第一实施例中，应该理解的是，在致动期间将加热整个可移动元件2。在此模式中，所述微系统将可移动元件2自居中在第一元件1的中心点o的上方。但是，在其他实施例中，可以分别加热元件2的不同区域，以便通过有选择地将热量引入所述温度受控区域，操纵元件2沿横向方向x或y之一移动。

此类生成恢复力的微系统可以被视为弹性系统。此类系统可用于测量外部的力。其明显的优点是，探测元件2无需与第一元件1进行机械接触。

根据图8的实施例示出了包括自排列旋转器或热支撑的特性的微系统，图8a)和8b)示出了所述微系统的两个示意性顶视图，图8c)示出了横截面视图，图8d)示出了项视图。再次地，出于可见性的目的，第二元件2仅示出了轮廓。在第一元件1上的斜面排列的概念中，第一排列a1包括第一子排列a11，第一子排列a11又包括一组第一斜面11和一组第三斜面13，并且包括第二子排列a12，第二子排列a12又包括一组第二斜面12和一组第四斜面14。中间区域iz1布置在第一和第二子排列a11和a12之间。在第二排列a2中，第三子排列a21包括一组第三斜面13和一组第二斜面12，而第四子排列a22包括一组第四斜面14和一组第一斜面11。中间区域iz2布置在第三和第四子排列a21和a22之间。两个中间区域iz1和iz2相交。横截面视图是沿着直线a-a′。

在此微系统中，如果加热了整个第二元件2(例如，盘)，则第二元件2通过外部的各组斜面11、12、13和14自居中，并且通过内部的各组斜面11、12、13和14旋转。无需额外的支撑。所述盘是自由和独立的。

从图8中所示的实施例，可以得出在排列中，斜面可以与排列的轴成一直线地排列，所述轴对于两个排列a1和a2来说是a-a′和b-b′。例如，在第一排列a11中，斜面11和12与轴a-a′成一直线，而此排列a1的斜面13和14的方向垂直于轴a-a′。

在根据图8的微系统的其他实施例中，可以分别控制第二元件2的选定区域的温度以便可以引起盘的受控的横向运动和旋转运动。

除了提供至少四组如图7-9中示出的那样排列的斜面，还可以提供最少三个或相应的三组彼此基本成120°位置排列的斜面。借助这样定向斜面/斜面组，最终通过将其他斜面应用于此类排列中(如结合根据图7-9的装置所教导的)，可以建立自居中装置以及扫描器和旋转装置。

当前上下文中的计算机可读程序代码或程序代码是指一组指令的以任何语言、代码或符号表示的任何表达，旨在使具有信息处理能力的系统直接执行特定的功能，或者执行以下两者之一或全部后执行特定的功能a)转换为另一种语言、代码或符号；b)以不同的材料形式再现。

虽然参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种更改并可以使用等同物来替代本发明的元素。

权利要求

1.一种微系统，包括第一静态元件(1)，第二可移动并且独立的元件(2)，致动器(3)，所述致动器(3)用于在所述第一和第二元件(1、2)之间产生力，所述致动器(3)被设计为控制所述第一元件(1)和所述第二元件(2)之一的温度(T1，T2)。

2.根据权利要求1的微系统，其中所述致动器(3)被设计为控制所述第一元件(1)和所述第二元件(2)两者的温度(T1、T2)。

3.根据权利要求1或权利要求2的微系统，包括在所述致动器(3)在其中工作的操作模式中，所述第一元件(1)和所述第二元件(2)之间的距离(d)小于100微米。

4.根据上述权利要求中的一个权利要求的微系统，包括在所述致动器(3)在其中工作的操作模式中，所述第一元件(1)和所述第二元件(2)之间的距离(d)小于10微米。

5.根据上述权利要求中的一个权利要求的微系统，其中所述元件(1、2)的彼此相对的表面(s1，s2)平行排列。

6.根据上述权利要求1-4中的一个权利要求的微系统，其中所述元件(1、2)的彼此相对的表面(s1，s2)中的一个表面至少包括向另一表面(s2)倾斜的部分(s14)。

7.根据权利要求6的微系统，其中所述表面(s1)包括与另一表面(s2)平行排列的另一部分(s15)。

8.根据权利要求6或权利要求7的微系统，其中所述表面(s1)包括向另一表面(s2)倾斜的另一部分(s16)。

9.根据权利要求8的微系统，通过在与所述另一表面(s2)垂直的平面处镜像所述倾斜的表面部分(s14)来在相应元件(1、2)中布置所述另一表面部分(s16)。

10.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述第一和所述第二元件(1、2)之一包括面向另一元件(2、1)的第一斜面(11)。

11.根据权利要求10的微系统，包括在所述元件(1、2)上以相对于所述第一斜面(11)呈180°旋转的位置定向的第二斜面(12)。

12.根据权利要求10或权利要求11的微系统，包括在所述元件(1、2)上以相对于所述第一斜面(11)呈90°旋转的位置定向的第三斜面(13)。

13.根据权利要求10-12中的任意一个权利要求的微系统，包括在所述元件(1、2)上以相对于所述第一斜面(11)呈270°旋转的位置定向的第四斜面(14)。

14.根据权利要求10或权利要求11的微系统，包括第一排列(a1)，所述第一排列(a1)包括所述第一斜面(11)和所述第二斜面(12)以及在所述第一斜面(11)与所述第二斜面(12)之间的中间区域(iz1)。

15.根据权利要求12或权利要求13的微系统，包括第二排列(a2)，所述第二排列(a2)包括所述第三斜面(13)和所述第四斜面(14)以及所述第三斜面(13)与所述第四斜面(14)之间的中间区域(iz2)。

16.根据权利要求14的微系统，所述第一排列(a1)包括第一子排列(a11)，所述第一子排列(a11)包括所述第一斜面(11)和根据所述第二斜面(12)定向的另一斜面；以及第二子排列(a12)，所述第二子排列(a12)包括所述第二斜面(12)和根据所述第一斜面(11)定向的另一斜面，以及所述中间区域(iz1)布置在所述第一和所述第二子排列(a11、a12)之间。

17.根据权利要求15的微系统，所述第二排列(a2)包括第三子排列(a21)，所述第三子排列(a21)包括所述第三斜面(13)和根据所述第四斜面(14)定向的另一斜面；以及第四子排列(a22)，所述第四子排列(a22)包括所述第四斜面(14)和根据所述第三斜面(13)定向的另一斜面，以及所述中间区域(iz1)布置在所述第三和所述第四子排列(a21、a22)之间。

18.根据权利要求14的微系统，所述第一排列(a1)包括第一子排列(a11)，所述第一子排列(a11)包括所述第一斜面(11)和根据所述第三斜面(13)和所述第四斜面(14)之一定向的另一斜面；以及第二子排列(a12)，所述第二子排列(a12)包括所述第二斜面(12)和根据所述第三斜面(13)和所述第四斜面(14)之一定向的另一斜面，以及所述中间区域(iz1)布置在所述第一和所述第二子排列(a11、a12)之间。

19.根据权利要求15的微系统，所述第二排列(a2)包括第三子排列(a21)，所述第三子排列(a21)包括所述第三斜面(13)和根据所述第一斜面(11)和所述第二斜面(12)之一定向的另一斜面；以及第四子排列(a22)，所述第四子排列(a22)包括所述第四斜面(14)和根据所述第一斜面(11)和所述第二斜面(12)之一定向的另一斜面，以及所述中间区域(iz2)布置在所述第三和所述第四子排列(a21、a22)之间。

20.根据权利要求14或权利要求15的微系统，所述第一和所述第二排列(a1、a2)以它们的中间区域(iz1、iz2)相交的方式来相对于彼此进行排列。

21.根据权利要求14或权利要求15的微系统，所述中间区域(iz1、iz2)是没有斜面的区域。

22.根据权利要求14或权利要求12或权利要求13的微系统，所述中间区域(iz1)包括所述第三斜面(13)和所述第四斜面(14)之一。

23.根据权利要求14或权利要求15的微系统，其中同一排列(a1、a2)的斜面以垂直于该排列(a1、a2)的轴来定向。

24.根据权利要求14或权利要求15的微系统，其中同一排列(a1、a2)的斜面以与该排列的轴成一直线的方式定向。

25.根据权利要求10的微系统，所述第一斜面(11)是根据所述第一斜面(11)定向并形成锯齿状外形的多个斜面的集合的一部分。

26.根据权利要求11的微系统，所述第二斜面(12)是根据所述第二斜面(12)定向并形成锯齿状外形的多个斜面的集合的一部分。

27.根据权利要求12的微系统，所述第三斜面(13)是根据所述第三斜面(13)定向并形成锯齿状外形的多个斜面的集合的一部分。

28.根据权利要求13的微系统，所述第四斜面(14)是根据所述第四斜面(14)定向并形成锯齿状外形的多个斜面的集合的一部分。

29.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述致动器(3)被设计为将所述第二元件(2)的温度(T2)控制在高于所述第一元件(1)的温度(T1)的温度。

30.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述致动器(3)被设计为将所述第二元件(2)的温度(T2)控制在低于所述第一元件(1)的温度(T1)的温度。

31.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述致动器(3)被设计为将所述第一元件(1)的温度(T1)控制在低于所述第二元件(2)的温度(T2)的温度。

32.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述致动器(3)被设计为将所述第一元件(1)的温度(T1)控制在高于所述第二元件(2)的温度(T2)的温度。

33.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述致动器(3)安装在所述第一元件(1)上。

34.根据上述权利要求中的任意一个权利要求的微系统，所述致动器(3)被设计为控制所述第一和第二元件(1、2)之一的有限区域(tcz)的温度。

35.根据权利要求34的微系统，所述另一元件(2、1)包括与温度受控区域(tcz)相互作用的致动区域。

36.根据权利要求35的微系统，所述致动区域和所述温度受控区域(tcz)中的一个区域的表面向另一区域的相对表面倾斜。

37.根据权利要求35或权利要求36的微系统，包括多个致动区域-温度受控区域组合。

38.一种微定位器，包括根据上述权利要求中的任意一个权利要求的用于相对于所述第一元件(1)来定位所述第二元件(2)的微系统。

39.一种微升降器，包括根据上述权利要求中的任意一个权利要求的用于相对于所述第一元件(1)来升降所述第二元件(2)的微系统。

40.一种微扫描器，包括根据上述权利要求中的任意一个权利要求的用于相对于所述第一元件(1)来横向地移动所述第二元件(2)的微系统。

41.一种用于在微系统中相对于第一元件来定位第二元件的方法，包括控制所述第一元件(1)和所述第二元件(2)之一的温度(T1、T2)，所述第一元件(1)是静态元件，所述第二元件(2)是可移动并且独立的元件，由此在所述第一元件(1)和所述第二元件(2)之间产生力以便相对于所述第一元件(1)来定位所述第二元件(2)。

42.根据权利要求41的方法，包括将所述第二元件(2)的温度(T2)控制在高于所述第一元件(1)的温度(T1)的温度。

43.根据权利要求41的方法，包括将所述第二元件(2)的温度(T2)控制在低于所述第一元件(1)的温度(T1)的温度。

44.根据权利要求41的方法，包括将所述第一元件(1)的温度(T1)控制在低于所述二元件(2)的温度(T2)的温度。

45.根据权利要求41的方法，包括将所述第一元件(1)的温度(T1)控制在高于所述第二元件(2)的温度(T2)的温度。

46.根据上述权利要求41-45中的任意一个权利要求的方法，包括控制所述第一和所述第二元件(1、2)之一的有限区域的温度(tcz)。

47.根据权利要求46的方法，包括控制所述第一和所述第二元件(1、2)之一的多个有限区域的温度(tcz)。

48.一种计算机程序，包括当在处理单元上运行所述程序时，导致执行根据权利要求41-47中的任一权利要求的方法的各步骤的程序代码。

49.一种存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，包括用于使处理单元执行根据上述权利要求41-47中的任一权利要求的方法的所有步骤的计算机可读程序代码。

全文摘要

一种微系统，包括第一静态元件(1)，第二可移动并且独立的元件(2)，用于在所述第一和第二元件(1、2)之间产生力的致动器(3)，所述致动器(3)被设计为控制所述第一元件(1)和所述第二元件(2)之一的温度(T1、T2)。介绍了在微系统中用于相对于第一元件(1)来定位第二元件(2)的相应方法。

文档编号B81B3/00GK101035739SQ80034207

公开日9月12日 申请日期9月29日 优先权日10月14日

发明者M·德蓬, U·T·迪里希, B·W·格茨曼 申请人:国际商业机器公司