Hvordan spesifisere riktig nanoposisjoneringssystem

1. Konstruksjon av nanoposisjoneringsenheter

Vitenskapen om nanoposisjonering, med eksepsjonell oppløsning i nanometer- og sub-nanometerområdet, og responsrater målt i sub-millisekunder, avhenger fundamentalt av stabiliteten, presisjonen og repeterbarheten til den mekaniske og elektroniske teknologien som brukes i hvert system.

Den første nøkkelfaktoren som må tas i betraktning når du velger et nytt system, bør derfor være kvaliteten på dets design og produksjon.Presisjonsteknikk og oppmerksomhet på detaljer vil være åpenbart, og gjenspeiles i konstruksjonsmetodene, materialene som brukes og utformingen av komponentdeler som trinn, sensorer, kabling og bøyninger.Disse bør utformes for å skape en robust og solid struktur, som er fri for bøyning og forvrengning under trykk eller under bevegelse, forstyrrelser fra fremmede kilder eller miljøeffekter som termisk ekspansjon og sammentrekning.

Systemet bør også være konstruert for å møte kravene til hver applikasjon;for eksempel forholdene som et system som brukes for optisk inspeksjon av halvlederskiver vil ha helt andre driftskriterier enn det som er beregnet for bruk i områder med ultrahøyt vakuum eller høy stråling.

2. Bevegelsesprofilen

I tillegg til å forstå kravene til applikasjonen, er det også viktig å vurdere bevegelsesprofilen som vil være nødvendig.Dette bør ta hensyn til:

Nødvendig slaglengde for hver bevegelsesakse
Antallet og kombinasjonen av bevegelsesakser: x, y og z, pluss spiss og tilt
Kjørehastigheten
Dynamisk bevegelse: for eksempel behovet for å skanne i begge retninger langs hver akse, kravet om enten konstant eller trinnvis bevegelse, eller fordelen med å ta bilder i farten;dvs. mens det vedlagte instrumentet er i bevegelse.

3. Frekvensrespons

Frekvensrespons er i hovedsak en indikasjon på hastigheten en enhet reagerer på et inngangssignal med ved en gitt frekvens.Piezosystemer reagerer raskt på kommandosignaler, med høyere resonansfrekvenser som gir raskere responshastigheter, større stabilitet og båndbredde.Det bør imidlertid erkjennes at resonansfrekvensen for en nanoposisjoneringsanordning kan påvirkes av belastningen som påføres, med en økning i belastningen som reduserer resonansfrekvensen og dermed hastigheten og nøyaktigheten til nanoposisjoneren.

4.Settling og hevetid

Nanoposisjoneringssystemer beveger seg ekstremt små avstander, i høye hastigheter.Dette betyr at oppgjørstid kan være et avgjørende element.Dette er hvor lang tid det tar før bevegelse reduseres til et akseptabelt nivå før et bilde eller en måling kan tas.

Til sammenligning er stigetid det forløpte intervallet for et nanoposisjoneringstrinn for å bevege seg mellom to kommandopunkter;dette er normalt mye raskere enn avsetningstiden og, viktigst av alt, inkluderer ikke tiden det tar for nanoposisjoneringsstadiet å sette seg.

Begge faktorene påvirker nøyaktighet og repeterbarhet og bør inkluderes i enhver systemspesifikasjon.

5.Digital kontroll

Å løse utfordringene med frekvensrespons, sammen med innregulerings- og stigetider, avhenger i stor grad av riktig valg av systemkontroller.I dag er dette ekstremt avanserte digitale enheter som integreres med presisjonskapasitive sensormekanismer for å produsere eksepsjonell kontroll ved sub-mikron posisjonsnøyaktigheter og høye hastigheter.

Som et eksempel bruker våre nyeste Queensgate-hastighetskontrollere med lukket sløyfe digital notch-filtrering i forbindelse med presisjonsmekanisk scenedesign.Denne tilnærmingen sikrer at resonansfrekvensene forblir konsistente selv under betydelige endringer i belastningen, samtidig som den gir raske stigetider og korte setningstider – som alle oppnås med enestående nivåer av repeterbarhet og pålitelighet.

6. Beware specmanship!

Vær til slutt oppmerksom på at ulike produsenter ofte velger å presentere systemspesifikasjoner på ulike måter, noe som kan gjøre det vanskelig å sammenligne like for like.I tillegg kan et system i noen tilfeller fungere godt for bestemte kriterier – vanligvis de som fremmes av leverandøren – men fungere dårlig på andre områder.Hvis sistnevnte ikke er avgjørende for din spesifikke applikasjon, bør dette ikke være et problem;det er imidlertid like mulig at hvis de overses, kan de potensielt ha en skadelig innvirkning på kvaliteten på dine senere produksjons- eller forskningsaktiviteter.

Vår anbefaling er alltid å snakke med flere leverandører for å få et balansert syn før du bestemmer deg for det nanoposisjoneringssystemet som best dekker dine behov.Som en ledende produsent, som har designet og produsert nanoposisjoneringssystemer – inkludert trinn, piezoaktuatorer, kapasitive sensorer og elektronikk, er vi alltid glade for å gi råd og informasjon om de forskjellige nanoposisjoneringsteknologiene og -enhetene som er tilgjengelige.