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 Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
17.08.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie