Jak określić prawidłowy system nanopozycjonowania

1.Budowa urządzeń nanopozycjonujących

Nauka o nanopozycjonowaniu, z wyjątkową rozdzielczością w zakresie nanometrów i subnanometrów oraz szybkością odpowiedzi mierzoną w submilisekundach, zależy zasadniczo od stabilności, precyzji i powtarzalności technologii mechanicznej i elektronicznej stosowanej w każdym systemie.

Pierwszym kluczowym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze nowego systemu, powinna być zatem jakość jego projektu i wykonania.Precyzyjna inżynieria i dbałość o szczegóły będą oczywiste, co znajdzie odzwierciedlenie w metodach konstrukcyjnych, użytych materiałach i rozmieszczeniu części składowych, takich jak stopnie, czujniki, okablowanie i elementy elastyczne.Powinny one być zaprojektowane tak, aby tworzyły solidną i solidną konstrukcję, która jest wolna od zginania i odkształcania pod naciskiem lub podczas ruchu, zakłóceń pochodzących z zewnętrznych źródeł lub wpływu środowiska, takiego jak rozszerzalność cieplna i kurczenie się.

System powinien być również skonstruowany tak, aby spełniał wymagania każdej aplikacji;na przykład warunki, w których system używany do kontroli optycznej płytek półprzewodnikowych będzie miał zupełnie inne kryteria działania niż ten przeznaczony do użytku w obszarach ultrawysokiej próżni lub wysokiego promieniowania.

2. Profil ruchu

Oprócz zrozumienia wymagań aplikacji, ważne jest również rozważenie profilu ruchu, który będzie potrzebny.Powinno to uwzględniać:

Wymagana długość skoku dla każdej osi ruchu
Liczba i kombinacja osi ruchu: x, y i z plus przechylenie i pochylenie
Prędkość podróży
Dynamiczny ruch: na przykład konieczność skanowania w obu kierunkach wzdłuż każdej osi, wymóg stałego lub stopniowego ruchu lub zaleta przechwytywania obrazów w locie;tj. gdy dołączony instrument jest w ruchu.

3. Pasmo przenoszenia

Pasmo przenoszenia jest zasadniczo wskaźnikiem szybkości, z jaką urządzenie reaguje na sygnał wejściowy przy danej częstotliwości.Systemy piezo szybko reagują na sygnały sterujące, a wyższe częstotliwości rezonansowe zapewniają szybsze tempo odpowiedzi, większą stabilność i szerokość pasma.Należy jednak zauważyć, że na częstotliwość rezonansową urządzenia do nanopozycjonowania może wpływać przyłożone obciążenie, przy czym wzrost obciążenia zmniejsza częstotliwość rezonansową, a tym samym szybkość i dokładność nanopozycjonera.

4. Czas osiadania i narastania

Systemy nanopozycjonowania przemieszczają się na bardzo małe odległości z dużą prędkością.Oznacza to, że czas rozliczenia może być kluczowym elementem.Jest to czas potrzebny do zmniejszenia ruchu do akceptowalnego poziomu, zanim będzie można wykonać zdjęcie lub pomiar.

Dla porównania, czas narastania to interwał, jaki upłynął dla etapu nanopozycjonowania, aby przejść między dwoma punktami dowodzenia;jest to zwykle znacznie krótsze niż czas ustalania i, co najważniejsze, nie obejmuje czasu wymaganego do ustabilizowania się etapu nanopozycjonowania.

Oba czynniki wpływają na dokładność i powtarzalność i powinny być uwzględnione w specyfikacji każdego systemu.

5. Sterowanie cyfrowe

Rozwiązanie problemów związanych z odpowiedzią częstotliwościową, wraz z czasami ustalania i narastania, zależy w dużej mierze od właściwego wyboru sterownika systemu.Obecnie są to niezwykle zaawansowane urządzenia cyfrowe, które integrują się z precyzyjnymi mechanizmami wykrywania pojemnościowego, zapewniając wyjątkową kontrolę przy dokładności pozycjonowania poniżej mikrona i przy dużych prędkościach.

Na przykład nasze najnowsze kontrolery prędkości Queensgate z zamkniętą pętlą wykorzystują cyfrowe filtrowanie wycinające w połączeniu z precyzyjnym mechanicznym projektem sceny.Takie podejście gwarantuje, że częstotliwości rezonansowe pozostają spójne nawet przy znacznych zmianach obciążenia, zapewniając jednocześnie szybkie czasy narastania i krótkie czasy ustalania – wszystko to osiągane jest przy wyjątkowych poziomach powtarzalności i niezawodności.

6. Uważaj na specyfikację!

Na koniec należy pamiętać, że różni producenci często przedstawiają specyfikacje systemów w różny sposób, co może utrudniać porównywanie podobnych.Ponadto w niektórych przypadkach system może działać dobrze w przypadku określonych kryteriów – zwykle tych promowanych przez dostawcę – ale słabo działać w innych obszarach.Jeśli te ostatnie nie są kluczowe dla twojej konkretnej aplikacji, nie powinno to stanowić problemu;jest jednak równie możliwe, że jeśli zostaną przeoczone, mogą potencjalnie mieć szkodliwy wpływ na jakość późniejszej działalności produkcyjnej lub badawczej.

Zalecamy zawsze rozmawiać z kilkoma dostawcami, aby uzyskać wyważony pogląd przed podjęciem decyzji o systemie nanopozycjonowania, który najlepiej odpowiada Twoim potrzebom.Jako wiodący producent zajmujący się projektowaniem i produkcją systemów nanopozycjonowania – w tym stopni, siłowników piezoelektrycznych, czujników pojemnościowych i elektroniki, zawsze chętnie służymy radą i informacjami na temat różnych dostępnych technologii i urządzeń nanopozycjonowania.