Kako določiti pravilen sistem nanopozicioniranja

1. Konstrukcija nanopozicionirnih naprav

Znanost o nanopozicioniranju z izjemno ločljivostjo v nanometrskem in podnanometrskem območju ter odzivnimi stopnjami, merjenimi v submilisekundah, je v osnovi odvisna od stabilnosti, natančnosti in ponovljivosti mehanske in elektronske tehnologije, uporabljene v vsakem sistemu.

Prvi ključni dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri izbiri novega sistema, mora biti torej kakovost njegove zasnove in izdelave.Natančno inženirstvo in pozornost do detajlov bosta očitna, kar se bo odražalo v metodah konstrukcije, uporabljenih materialih in postavitvi sestavnih delov, kot so stopnice, senzorji, kabli in upogibi.Ti bi morali biti zasnovani tako, da ustvarijo robustno in trdno strukturo, ki se ne upogiba in ne deformira pod pritiskom ali med premikanjem, motenj iz tujih virov ali vplivov okolja, kot sta toplotno raztezanje in krčenje.

Sistem mora biti zgrajen tako, da ustreza zahtevam vsake aplikacije;na primer, pogoji, pod katerimi bo imel sistem, ki se uporablja za optično pregledovanje polprevodniških rezin, popolnoma drugačna merila delovanja kot tisti, ki je namenjen za uporabo v območjih ultravisokega vakuuma ali visokega sevanja.

2.Profil gibanja

Poleg razumevanja zahtev aplikacije je pomembno upoštevati tudi profil gibanja, ki bo potreben.Pri tem je treba upoštevati:

 Zahtevana dolžina giba za vsako os gibanja
 Število in kombinacija osi gibanja: x, y in z, plus konica in nagib
 Hitrost potovanja
 Dinamično gibanje: na primer potreba po skeniranju v obe smeri vzdolž vsake osi, zahteva po stalnem ali stopenjskem gibanju ali prednost zajemanja slik na letenju;tj. medtem ko se priključen instrument premika.

3. Frekvenčni odziv

Frekvenčni odziv je v bistvu pokazatelj hitrosti, s katero se naprava odzove na vhodni signal pri dani frekvenci.Piezo sistemi se hitro odzivajo na ukazne signale, pri čemer višje resonančne frekvence zagotavljajo hitrejše odzive, večjo stabilnost in pasovno širino.Vendar je treba priznati, da lahko na resonančno frekvenco naprave za nanopozicioniranje vpliva uporabljena obremenitev, pri čemer povečanje obremenitve zmanjša resonančno frekvenco in s tem hitrost in natančnost nanopozicionerja.

4. Čas usedanja in vzpona

Sistemi za nanopozicioniranje se premikajo na izjemno majhne razdalje, pri visokih hitrostih.To pomeni, da je čas poravnave lahko ključni element.To je čas, ki je potreben, da se gibanje zmanjša na sprejemljivo raven, preden se lahko naknadno posname slika ali meritev.

Za primerjavo, čas vzpona je pretekli interval, v katerem se stopnja nanopozicioniranja premika med dvema ukaznima točkama;to je običajno veliko hitreje od časa umirjanja in, kar je najpomembneje, ne vključuje časa, potrebnega za umiritev stopnje nanopozicioniranja.

Oba dejavnika vplivata na točnost in ponovljivost in ju je treba vključiti v vse specifikacije sistema.

5.Digitalni nadzor

Reševanje izzivov frekvenčnega odziva, skupaj s časi umiritve in vzpona, je v veliki meri odvisno od pravilne izbire sistemskega krmilnika.Danes so to izjemno napredne digitalne naprave, ki se integrirajo z natančnimi kapacitivnimi zaznavalnimi mehanizmi za ustvarjanje izjemnega nadzora pri sub-mikronski natančnosti položaja in visokih hitrostih.

Na primer, naši najnovejši krmilniki hitrosti z zaprto zanko Queensgate uporabljajo digitalno filtriranje z zarezami v povezavi z natančno mehansko zasnovo odra.Ta pristop zagotavlja, da resonančne frekvence ostanejo dosledne tudi pri znatnih spremembah obremenitve, hkrati pa zagotavlja hitre čase vzpona in kratke čase umirjanja – vse to je doseženo z izjemnimi stopnjami ponovljivosti in zanesljivosti.

6. Pazite na natančnost!

Nenazadnje se zavedajte, da se različni proizvajalci pogosto odločijo za predstavitev sistemskih specifikacij na različne načine, kar lahko oteži primerjavo podobnih.Poleg tega lahko v nekaterih primerih sistem deluje dobro za določena merila – običajno tiste, ki jih spodbuja dobavitelj –, vendar deluje slabo na drugih področjih.Če slednji niso ključni za vašo specifično aplikacijo, potem to ne bi smelo biti težava;vendar je prav tako možno, da lahko, če jih spregledate, škodljivo vplivajo na kakovost vaše kasnejše proizvodne ali raziskovalne dejavnosti.

Naše priporočilo je, da se vedno pogovorite z več dobavitelji, da dobite uravnotežen pogled, preden se odločite za sistem nanopozicioniranja, ki najbolje ustreza vašim potrebam.Kot vodilni proizvajalec, ki načrtuje in izdeluje sisteme za nanopozicioniranje – vključno s stopnicami, piezo aktuatorji, kapacitivnimi senzorji in elektroniko, smo vedno z veseljem svetovali in podali informacije o različnih tehnologijah in napravah za nanopozicioniranje, ki so na voljo.