Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Decken alle Ansprüche der modernen Mikroskopie ab: Piezoantriebe für Objektive - genau, schnell und preisgünstig

22.09.2011
In der Mikroskopie wird eine schnelle und gleichzeitig präzise Bewegung der Z-Achse für unterschiedliche Aufgabenstellungen gebraucht, z.B. für Autofokussysteme, Oberflächenanalyse, Screeningaufgaben, Waferinspektion oder Mehr-Photonen-Spektroskopie.

Schnelle Scans in Z-Richtung für dreidimensionale Aufgaben haben die gleichen Anforderungen an Präzision und Geschwindigkeit. Piezoantriebe sind für solche Aufgabenstellungen gut geeignet, gleichgültig ob Objektiv, der komplette Objektivrevolver oder die Probe positioniert werden soll.

Die PIFOC-Z-Antriebe von Physik Instrumente (PI), Karlsruhe, können sehr klein und steif gebaut werden (Bild 1). Sie reagieren dadurch mit kurzen Ansprechzeiten und positionieren durch die gute Führung auch bei verhältnismäßig großen Verfahrwegen bis 100 oder sogar 400 µm sehr präzise. Die spielfreie und hochgenaue Festkörperführung sorgt für eine hohe Fokusstabiltät. Fein positioniert werden kann im Bereich unter einem Nanometer. Die Einschwingzeit von weniger als 10 ms erhöht die Durchsatzraten und ermöglicht das schnelle Scannen durch Z-Stacks. Zusammen mit Direktmetrologie, kapazitiven Sensoren und Digitalcontrollern erreichen die Piezoantriebe höchste Linearitäten von 0,06 %.

Einfache Integration mit Schnellverschlussadapter Die Integration der PIFOC-Z-Antriebe ins Mikroskop ist praxisgerecht: Zwischen Objektiv und Revolver lassen sich die Antriebe einfach mit einem Schnellverschlussadapter einsetzen. Nach dem Einschrauben des Adapters in den Revolver wird der Antrieb dann darin in der gewünschten Ausrichtung befestigt. Da der Objektivpositionierer selbst nicht gedreht werden muss, ist die Kabelführung unproblematisch. Für Anwendungen, in denen ein besonders großer freier optischer Durchgang erforderlich ist, gibt es eine Variante mit 29 mm freie Apertur (Öffnung für die Lichtstrahlen) im Gewindeeinsatz.

Digitaler Controller zum Preis analoger Technik Ein komplettes PIFOC-Z-Scanner-System besteht aus einer leistungsfähigen Piezomechanik und einem darauf perfekt abgestimmten kompakten digitalen Controller, der die Möglichkeiten der digitalen Regelung für piezogetriebene Nanopositioniersysteme zu den Kosten analoger Controller bereitstellt. Der Anwender profitiert von der dadurch höhere Linearität und der einfacheren Bedienung. So kann auf alle Bewegungsparameter durch Rechenalgorithmen gezielt Einfluss genommen werden. Außerdem erlauben digitale Controller die unmittelbare Änderung von Servoparametern, sobald sich z.B. die Last ändert. Da die Piezoantriebe wahlweise mit unterschiedlicher Sensorik arbeiten (Dehnungsmessstreifen oder hochauflösenden kapazitiven Sensoren) sind auch in dieser Hinsicht perfekte Anpassungsmöglichkeiten an die individuellen Applikationsanforderungen gegeben. Für Anwendungen, in denen analoge Steuersignale zur Verfügung stehen, kann der Controller ebenfalls eingesetzt werden: Neben zwei digitalen Schnittstellen gehört auch ein breitbandiger Analogeingang zur Standardausrüstung. Die Systeme können wahlweise auch mit µManager, MetaMorph und MATLAB angesteuert werden.

Kostenoptimierter digitaler Piezocontroller Der kostengünstige Digitalcontroller E-709 kann nicht nur mit kapazitiven Sensoren, sondern auch mit einfacheren Messsystemen wie Dehnungsmessstreifen oder piezoresistiven Sensoren arbeiten (Bild 3), d.h., auch in solchen Anwendungen lassen sich alle Vorzüge digitaler Technik nutzen, ohne dass höhere Kosten in Kauf genommen werden müssen. Die eingeschränkte Linearität dieser Sensoren verbessert sich durch den digitalen Regler, weil zusätzliche Rechenalgorithmen die Abweichung zwischen Soll- und Istposition minimieren. Damit wird die Linearität um bis zu drei Größenordnungen verbessert. Im geschlossenen Regelkreis lässt sich bei Bedarf zwischen internem und externem Sensor als Positionsgeber umschalten. Die Kommunikation mit dem Controller ist wahlweise über USB- oder analoge Schnittstelle möglich. Mit „Labview“ lässt sich über einen am PC angeschlossenen Joystick außerdem eine quasi manuelle Bedienung realisieren. Die E-709 Controller sind auch ohne Gehäuse als OEM-Variante erhältlich. Eine „abgespeckte“ Ausführung für eine rein analoge Ansteuerung mit digitalem Regler und digitaler Parameterkontrolle steht ebenfalls zur Verfügung. Hier kann eine Systemkomponente mit analogem Ausgangssignal (z.B. Autofokus) direkt die Position vorgeben.

Kastentext: Über PI
In den letzten vier Jahrzehnten hat sich PI mit Stammsitz in Karlsruhe zum führenden Hersteller von Nanopositioniertechnik entwickelt. Als privat geführtes Unternehmen mit gesundem Wachstum, über 500 Angestellten weltweit und einer flexiblen, vertikal integrierten Organisation, kann PI fast jede Anforderung aus dem Bereich innovativer Präzisions-Positioniertechnik erfüllen. Alle Schlüsseltechnologien werden im eigenen Haus entwickelt. Dadurch kann jede Phase vom Design bis hin zur Auslieferung kontrolliert werden: die Präzisionsmechanik und Elektronik ebenso wie die Positionssensorik und die Piezokeramiken bzw. -aktoren. Letztere werden bei der Tochterfirma PI Ceramic gefertigt. In allen wichtigen Märkten ist PI mit eigenen Vertriebs- und Serviceniederlassungen vertreten. Außerdem unterhält das Unternehmen Testausrüstungen für Nanometrologie auf drei Kontinenten. PI Shanghai und USA haben darüber hinaus Entwicklungs- und Fertigungsressourcen, die vor Ort eine schnelle Reaktion auf kundenspezifische Anforderungen ermöglichen.

Text: Dipl.-Phys. Gernot Hamann, Business Development Manager bei Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG, und Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee

Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG
Auf der Römerstr. 1
D-76228 Karlsruhe/Palmbach
E-Mail: info@pi.ws
Ansprechpartner für Redaktionen:
Kathrin Mössinger, E-Mail: K.Moessinger@pi.ws
Telefon: +49 721 4846-1810

Gernot Hamann | rbsonline.de
Weitere Informationen:
http://www.pi.ws

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Maschinelles Lernen im Quantenlabor
19.01.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie