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 Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie