De 6 faktorerna att tänka på för perfekt nanopositionering
Om du inte tidigare har använt ett nanopositioneringssystem, eller haft anledning att specificera ett ett tag, så är det värt att ta tid att överväga några av nyckelfaktorerna som säkerställer ett framgångsrikt köp.Dessa faktorer gäller för alla tillämpningar inom industriell precisionstillverkning, vetenskap och forskning, fotonik och satellitinstrumentering.
1. Konstruktion av nanopositioneringsanordningar
Vetenskapen om nanopositionering, med exceptionell upplösning i nanometer- och subnanometerområdet, och svarshastigheter mätta i sub-millisekunder, beror i grunden på stabiliteten, precisionen och repeterbarheten hos den mekaniska och elektroniska tekniken som används i varje system.
Den första nyckelfaktorn som bör beaktas när man väljer ett nytt system bör därför vara kvaliteten på dess design och tillverkning.Precisionsteknik och uppmärksamhet på detaljer kommer att vara uppenbart, vilket återspeglas i konstruktionsmetoder, material som används och layouten av komponenter som steg, sensorer, kablar och böjningar.Dessa bör utformas för att skapa en robust och solid struktur, som är fri från böjning och förvrängning under tryck eller under rörelse, störningar från främmande källor eller miljöeffekter som termisk expansion och sammandragning.
Systemet bör också konstrueras för att möta kraven för varje applikation;till exempel de förhållanden under vilka ett system som används för optisk inspektion av halvledarskivor kommer att ha helt andra driftskriterier än ett som är avsett för användning i områden med ultrahögt vakuum eller hög strålning.
2. Rörelseprofilen
Förutom att förstå applikationens krav är det också viktigt att överväga vilken rörelseprofil som kommer att behövas.Detta bör ta hänsyn till:
Erforderlig slaglängd för varje rörelseaxel
Antalet och kombinationen av rörelseaxlar: x, y och z, plus spets och lutning
Färdhastigheten
Dynamisk rörelse: till exempel behovet av att skanna i båda riktningarna längs varje axel, kravet på antingen konstant eller stegvis rörelse, eller fördelen med att ta bilder i farten;dvs medan det bifogade instrumentet är i rörelse.
3. Frekvenssvar
Frekvenssvar är i huvudsak en indikation på den hastighet med vilken en enhet svarar på en insignal vid en given frekvens.Piezosystem svarar snabbt på kommandosignaler, med högre resonansfrekvenser som ger snabbare svarshastigheter, större stabilitet och bandbredd.Det bör emellertid inses att resonansfrekvensen för en nanopositioneringsanordning kan påverkas av den belastning som appliceras, med en ökning av belastningen som minskar resonansfrekvensen och därmed hastigheten och noggrannheten hos nanopositioneraren.
4.Sättning och stigtid
Nanopositioneringssystem rör sig extremt små avstånd, med höga hastigheter.Det betyder att avvecklingstid kan vara en avgörande faktor.Detta är hur lång tid det tar för rörelser att minska till en acceptabel nivå innan en bild eller mätning kan tas.
Som jämförelse är stigtiden det förflutna intervallet för ett nanopositioneringssteg att röra sig mellan två kommandopunkter;detta är normalt mycket snabbare än sedimenteringstiden och, viktigast av allt, inkluderar inte den tid som krävs för att nanopositioneringssteget ska sedimentera.
Båda faktorerna påverkar noggrannheten och repeterbarheten och bör inkluderas i alla systemspecifikationer.
5.Digital kontroll
Att lösa utmaningarna med frekvensrespons, tillsammans med inställnings- och stigtider, beror till stor del på rätt val av systemkontroller.Idag är dessa extremt avancerade digitala enheter som integreras med kapacitiva avkänningsmekanismer med precision för att producera exceptionell kontroll vid submikrona positionsnoggrannheter och höga hastigheter.
Som ett exempel använder våra senaste Queensgate closed-loop hastighetsregulatorer digital notch-filtrering i kombination med precisionsmekanisk scendesign.Detta tillvägagångssätt säkerställer att resonansfrekvenserna förblir konsekventa även under betydande förändringar av belastningen, samtidigt som det ger snabba stigtider och korta sättningstider – som alla uppnås med enastående nivåer av repeterbarhet och tillförlitlighet.
6. Se upp specmanship!
Slutligen, tänk på att olika tillverkare ofta väljer att presentera systemspecifikationer på olika sätt, vilket kan göra det svårt att jämföra like for like.Dessutom kan ett system i vissa fall fungera bra för vissa kriterier – vanligtvis de som säljs av leverantören – men fungera dåligt på andra områden.Om det senare inte är avgörande för din specifika applikation, bör detta inte vara ett problem;det är dock lika möjligt att om de förbises kan de potentiellt ha en skadlig inverkan på kvaliteten på din senare produktion eller forskningsaktiviteter.
Vår rekommendation är alltid att prata med flera leverantörer för att få en balanserad bild innan du bestämmer dig för det nanopositioneringssystem som bäst möter dina behov.Som en ledande tillverkare, som har designat och tillverkat nanopositioneringssystem – inklusive steg, piezoaktuatorer, kapacitiva sensorer och elektronik är vi alltid glada att ge råd och information om de olika nanopositioneringsteknologier och enheter som finns tillgängliga.
Posttid: 22 maj 2023