Die 6 Faktoren, die Sie für eine perfekte Nanopositionierung berücksichtigen sollten
Wenn Sie noch nie ein Nanopositionierungssystem verwendet haben oder schon länger Grund hatten, sich für eines zu entscheiden, dann lohnt es sich, sich die Zeit zu nehmen, einige der Schlüsselfaktoren zu berücksichtigen, die einen erfolgreichen Kauf sicherstellen.Diese Faktoren gelten für alle Anwendungen in der industriellen Präzisionsfertigung, Wissenschaft und Forschung, Photonik und Satelliteninstrumentierung.
1.Konstruktion von Nanopositionierungsgeräten
Die Wissenschaft der Nanopositionierung mit außergewöhnlicher Auflösung im Nanometer- und Subnanometerbereich und Reaktionsraten im Submillisekundenbereich hängt im Wesentlichen von der Stabilität, Präzision und Wiederholbarkeit der in jedem System verwendeten mechanischen und elektronischen Technologie ab.
Der erste Schlüsselfaktor, der bei der Auswahl eines neuen Systems berücksichtigt werden sollte, sollte daher die Qualität seiner Konstruktion und Herstellung sein.Präzisionstechnik und Liebe zum Detail sind offensichtlich und spiegeln sich in den Konstruktionsmethoden, den verwendeten Materialien und der Anordnung von Komponenten wie Tischen, Sensoren, Verkabelungen und Biegeelementen wider.Diese sollten so gestaltet sein, dass eine robuste und solide Struktur entsteht, die frei von Biegung und Verformung unter Druck oder bei Bewegung, Störungen durch Fremdquellen oder Umwelteinflüssen wie thermischer Ausdehnung und Kontraktion ist.
Das System sollte außerdem so konstruiert sein, dass es den Anforderungen jeder Anwendung gerecht wird;Beispielsweise die Bedingungen, unter denen ein System zur optischen Inspektion von Halbleiterwafern völlig andere Betriebskriterien aufweist als ein System, das im Ultrahochvakuum oder bei hoher Strahlung eingesetzt werden soll.
2. Das Bewegungsprofil
Neben dem Verständnis der Anforderungen der Anwendung ist es auch wichtig, das erforderliche Bewegungsprofil zu berücksichtigen.Dabei sollte Folgendes berücksichtigt werden:
Die erforderliche Hublänge für jede Bewegungsachse
Die Anzahl und Kombination der Bewegungsachsen: x, y und z, plus Spitze und Neigung
Die Geschwindigkeit der Reise
Dynamische Bewegung: zum Beispiel die Notwendigkeit, entlang jeder Achse in beide Richtungen zu scannen, die Anforderung entweder einer konstanten oder schrittweisen Bewegung oder der Vorteil der Aufnahme von Bildern im laufenden Betrieb;also während das angeschlossene Instrument in Bewegung ist.
3.Frequenzgang
Der Frequenzgang ist im Wesentlichen ein Hinweis auf die Geschwindigkeit, mit der ein Gerät auf ein Eingangssignal bei einer bestimmten Frequenz reagiert.Piezosysteme reagieren schnell auf Befehlssignale, wobei höhere Resonanzfrequenzen zu schnelleren Reaktionszeiten, größerer Stabilität und Bandbreite führen.Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass die Resonanzfrequenz eines Nanopositioniergeräts durch die angelegte Last beeinflusst werden kann, wobei eine Erhöhung der Last die Resonanzfrequenz und damit die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Nanopositioniergeräts verringert.
4. Absetz- und Anstiegszeit
Nanopositionierungssysteme bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit über extrem kurze Distanzen.Dies bedeutet, dass die Einschwingzeit ein entscheidendes Element sein kann.Dies ist die Zeitspanne, die benötigt wird, bis die Bewegung auf ein akzeptables Maß abnimmt, bevor anschließend ein Bild oder eine Messung durchgeführt werden kann.
Im Vergleich dazu ist die Anstiegszeit das Zeitintervall, das ein Nanopositionierungstisch benötigt, um sich zwischen zwei Befehlspunkten zu bewegen.Dies ist normalerweise viel schneller als die Einschwingzeit und, was am wichtigsten ist, berücksichtigt nicht die Zeit, die für die Einschwingzeit der Nanopositionierungsstufe erforderlich ist.
Beide Faktoren beeinflussen die Genauigkeit und Wiederholbarkeit und sollten in jede Systemspezifikation einbezogen werden.
5.Digitale Steuerung
Die Bewältigung der Herausforderungen des Frequenzgangs sowie der Einschwing- und Anstiegszeiten hängt weitgehend von der richtigen Wahl des Systemcontrollers ab.Heutzutage handelt es sich dabei um äußerst fortschrittliche digitale Geräte, die mit präzisen kapazitiven Sensormechanismen integriert sind, um eine außergewöhnliche Steuerung bei Positionsgenauigkeiten im Submikrometerbereich und hohen Geschwindigkeiten zu ermöglichen.
Beispielsweise nutzen unsere neuesten Queensgate-Geschwindigkeitsregler mit geschlossenem Regelkreis digitale Kerbfilterung in Verbindung mit einem präzisen mechanischen Bühnendesign.Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Resonanzfrequenzen auch bei erheblichen Laständerungen konstant bleiben und bietet gleichzeitig schnelle Anstiegszeiten und kurze Einschwingzeiten – allesamt mit einem hervorragenden Maß an Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit.
6.Vorsicht vor der Qualität!
Beachten Sie schließlich, dass verschiedene Hersteller Systemspezifikationen häufig auf unterschiedliche Weise präsentieren, was den Vergleich gleicher Geräte erschweren kann.Darüber hinaus kann es in manchen Fällen vorkommen, dass ein System bei bestimmten Kriterien – in der Regel denen des Anbieters – gute Leistungen erbringt, in anderen Bereichen jedoch schlecht funktioniert.Wenn letztere für Ihre spezifische Anwendung nicht entscheidend sind, sollte dies kein Problem darstellen.Es ist jedoch ebenso möglich, dass sie, wenn sie übersehen werden, möglicherweise einen nachteiligen Einfluss auf die Qualität Ihrer späteren Produktions- oder Forschungsaktivitäten haben.
Wir empfehlen immer, mit mehreren Anbietern zu sprechen, um eine ausgewogene Meinung zu erhalten, bevor Sie sich für das Nanopositionierungssystem entscheiden, das Ihren Anforderungen am besten entspricht.Als führender Hersteller, der Nanopositionierungssysteme entwickelt und herstellt – darunter Tische, Piezoaktoren, kapazitive Sensoren und Elektronik – stehen wir Ihnen jederzeit gerne mit Ratschlägen und Informationen zu den verschiedenen verfügbaren Nanopositionierungstechnologien und -geräten zur Verfügung.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. Mai 2023