皮米激光干涉儀
德國attocube公司在皮米精度位移激光干涉儀FPS的基礎(chǔ)上,推出了體積更小、適合集成到工業(yè)產(chǎn)品與同步輻射應(yīng)用中的IDS型號(hào)皮米精度位移激光干涉儀。與FPS型號(hào)干涉儀相似,IDS型號(hào)同樣適用于惡劣環(huán)境如高真空與高輻射環(huán)境并且具有*精度與*采樣速率。IDS產(chǎn)品是適合工業(yè)集成與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)無縫連接的理想產(chǎn)品。產(chǎn)品在工業(yè)應(yīng)用中具有廣泛范圍前景,包括閉環(huán)位移反饋系統(tǒng)搭建、振動(dòng)測(cè)量、軸承誤差測(cè)量,實(shí)時(shí)位移測(cè)量等。
德國國家計(jì)量院(PTB)對(duì)IDS3010激光干涉儀的精度進(jìn)行了認(rèn)證。值得指出,在0-3米的工作距離內(nèi), IDS激光干涉儀的的測(cè)量數(shù)據(jù)與德國計(jì)量院激光干涉儀數(shù)據(jù)*致。德國計(jì)量院的認(rèn)證使得IDS激光干涉儀的測(cè)量數(shù)據(jù)滿足德國國家標(biāo)準(zhǔn),使得IDS更加理想的成為位移臺(tái)鑒定與機(jī)器加工等域的測(cè)量工具。
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IDS3010激光干涉儀主機(jī)尺寸與接口
| IDS3010激光干涉儀應(yīng)用域 IDS3010充分滿足高分辨位移于定位的工業(yè)和科研需要,可應(yīng)用于 長(zhǎng)度測(cè)量、同步輻射、精密儀器、半導(dǎo)體工業(yè)以及顯微鏡。
IDS3010激光干涉儀產(chǎn)品點(diǎn) + 設(shè)計(jì)緊湊(50mm x 55mm x 195mm),適合工業(yè)集成 + 工業(yè)化界面,含HSSL、AquadB、CANopen、Profibus、EtherCAT、等界面 + 測(cè)量速度快,定位樣品采樣帶寬10MHz + 環(huán)境補(bǔ)償單元,不同濕度、壓力環(huán)境中校正反射率參數(shù)提高測(cè)量精度 + 校正簡(jiǎn)單,配備可見激光(650nm)用于校正測(cè)量激光(1530nm) + 測(cè)量精度高,探測(cè)器分辨率高達(dá)1 pm
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設(shè)備選件
光纖式激光探頭
IDS系列激光干涉儀可提供不同型號(hào)探頭(探頭尺寸,光斑大小不同)。
探頭直徑范圍:1.2mm – 22mm。典型準(zhǔn)直激光光斑:1.6mm, 典型聚焦激光光斑:70 mm。
工作溫度低至:10mK, 1E-10mBar超高真空適用, 10MGy強(qiáng)輻射環(huán)境適用。
激光探頭技術(shù)參數(shù)表
激光探頭 | 型號(hào) | 尺寸mm | 工作距離 | 激光類型 | 光斑大小 |
D1.2/F7 | Ф 1.2; | 5-9 mm | 聚焦, | 70μm@7mm | |
D4/F8 | Ф 4; | 6-10 mm | 聚焦, | 70μm@8mm | |
D4/F13 | Ф 4; | 11-15 mm | 聚焦, | 70μm@13mm | |
D12/F2.8 | Ф 12; | 2.8 mm | 聚焦, | 2μm@2.8mm | |
M12/C1.6 | Ф 14; | 0-1000 mm | 準(zhǔn)直 | 1.6mm | |
M15.5/C1.6 | Ф 22; | 0-1000 mm | 準(zhǔn)直 | 1.6mm | |
M12/C7.6 | Ф 14; | 0-5000 mm | 準(zhǔn)直 | 7.6mm |
應(yīng)用案例
■ IDS3010在航天飛行器形變檢測(cè)上的應(yīng)用
德國衛(wèi)星制造商OHB公司(德國OHB-System 是家門從事小衛(wèi)星系統(tǒng)、分系統(tǒng)研制工作的企業(yè),在小型商業(yè)衛(wèi)星、小型研究衛(wèi)星及相關(guān)分系統(tǒng)的研制、制造和操作方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn))采用attocube的激光位移傳感器IDS3010,對(duì)第三代氣象衛(wèi)星(MTG)柔性組合成像儀進(jìn)行了高真空光-熱-力學(xué)模型試驗(yàn)。該試驗(yàn)包括在儀器的不同區(qū)域,并監(jiān)控其后續(xù)光學(xué)元件相對(duì)位移測(cè)量哈曼傳感器。在真空環(huán)境中通過IDS3010激光干涉儀以小于1角秒的精度對(duì)平面基準(zhǔn)相對(duì)位置的穩(wěn)定性進(jìn)行了個(gè)多星期的持續(xù)測(cè)試。
為了校準(zhǔn)IDS3010不同探頭之間的距離,需要進(jìn)行初步測(cè)試(每個(gè)傳感器探頭與用于角度計(jì)算的距離,名義上為100 mm)。為此,平面參考鏡的電動(dòng)框架被用來產(chǎn)生任意角度的運(yùn)動(dòng)。這些角度是由IDS3010激光干涉儀和校準(zhǔn)的自準(zhǔn)直儀測(cè)量得到。IDS3010激光干涉儀在±720角秒范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的線性(<0.1%),并且非常容易校準(zhǔn)。再與MTG柔性組合成像儀對(duì)齊之后,即在Shack-Hartmann傳感器和IDS3010傳感器之間執(zhí)行另個(gè)交叉校準(zhǔn),以補(bǔ)償IDS3010傳感器相對(duì)于Shack-Hartmann傳感器的時(shí)鐘。
第三代氣象衛(wèi)星的柔性組合成像儀(MTG-FCI)的實(shí)驗(yàn)裝置。紫色表示激光干涉儀組件:傳感器探頭支架和角角錐棱鏡支架。以上信息由OHB System AG提供
結(jié)果
此次測(cè)量的目的是在周多的時(shí)間內(nèi)連續(xù)監(jiān)測(cè)參考鏡相對(duì)于衛(wèi)星的穩(wěn)定性,精度小于1角秒。使用如上所述attocube公司的激光干涉儀得到的測(cè)試得到角度精度甚至比個(gè)角秒還要好。理論計(jì)算表明,其測(cè)試分辨率可以到達(dá)0.021角秒(等于5.8u°),但實(shí)際讀數(shù)受試驗(yàn)裝置振動(dòng)的限制。
■ IDS3010激光干涉儀在自動(dòng)駕駛高分辨調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)上的應(yīng)用
自動(dòng)駕駛是目前汽車工業(yè)前沿和火熱的研究,而自動(dòng)駕駛尤為重要的是需要可靠和高分辨率的距離測(cè)量雷達(dá)。德國弗勞恩霍夫高頻物理和雷達(dá)技術(shù)研究所(Wachtberg,D)Nils Pohl教授和波鴻魯爾大學(xué)(Bochum,D)的研究小組提出了種全集成硅鍺基調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)傳感器(FMCW),工作頻率為224 GHz,調(diào)諧頻率為52 GHz。通過使用德國attocube公司的皮米精度激光干涉儀FPS1010(新版本為IDS3010)證明了測(cè)量系統(tǒng)在-3.9μm至+2.8μm之間達(dá)到了-0.5-0.4μm的超高精度。這種全新的高精度雷達(dá)傳感器將會(huì)應(yīng)用于許多全新的汽車自動(dòng)駕駛域。
圖 緊湊型FMCW傳感器的照片
圖二 雷達(dá)測(cè)距示意圖,左邊為雷達(dá),右邊為移目標(biāo),attocube激光干涉儀用來標(biāo)定測(cè)量結(jié)果
參考文獻(xiàn)
S. Thomas, et al; IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 67, 11, (2019).
■ IDS3010激光干涉儀在半導(dǎo)體晶圓加工無軸承轉(zhuǎn)臺(tái)形變的測(cè)量上的應(yīng)用
半導(dǎo)體光刻系統(tǒng)中的晶圓輕量化移動(dòng)結(jié)構(gòu)的變形阻礙了高通量的半導(dǎo)體制造過程。為了補(bǔ)償這些變形,需要測(cè)量由光壓產(chǎn)生的形變。來自荷蘭Eindhoven University of Technology 的科學(xué)家設(shè)計(jì)了個(gè)基于德國attocube干涉儀IDS3010的測(cè)量結(jié)構(gòu),以此來詳細(xì)地研究因?yàn)楣鈮憾鴮?dǎo)致的形變性。圖所示為測(cè)量裝置示意圖,測(cè)量裝置由5 x 5 共計(jì)25個(gè)M12/F40激光探頭組成的網(wǎng)格,以此來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)納米的無軸承平面電機(jī)內(nèi)部的移動(dòng)器變形。實(shí)驗(yàn)的目的是通過對(duì)無軸承的平面的力分布進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償,從而有效控制轉(zhuǎn)臺(tái)的變形。實(shí)驗(yàn)測(cè)得大形變量為544nm,小形變量為110nm(如圖二所示)。
圖 左側(cè)5X5排列探頭測(cè)量裝置示意圖,右圖為實(shí)物圖
圖二 無軸承磁懸浮機(jī)臺(tái)形變量的測(cè)量結(jié)果,大形變量為544nm
參考文獻(xiàn)
Measuring the Deformation of a Magnetically Levitated Plate displacement sensor.
■ IDS3010在X射線成像中提高分辨率的應(yīng)用
在硬X射線成像中,每個(gè)探針平均掃描時(shí)間的減少對(duì)于因?yàn)槭髟斐傻膿p傷是至關(guān)重要的。此外,系統(tǒng)的振動(dòng)或漂移會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)分辨率。而在結(jié)晶學(xué)等光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,掃描時(shí)間主要取決于裝置的穩(wěn)定性。Attocube公司的皮米精度干涉儀FPS3010(升之后的型號(hào)為IDS3010),被用于化由多層波帶片(MZP)和基于MZP的壓電樣品掃描儀組成的實(shí)驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)是在德國DESY Photon Science中心佩拉III期同步加速器的P10光束線站上進(jìn)行的。Attocube公司的激光干涉儀PFS3010用來檢測(cè)樣品校準(zhǔn)電機(jī)引起的振動(dòng)和沖擊產(chǎn)生的串?dāng)_?;谶@些測(cè)量,裝置的成像分辨率被提高到了±10nm。
圖 實(shí)驗(yàn)得到的系統(tǒng)分辨率結(jié)果
參考文獻(xiàn)
Markus Osterhoff, et at.; Proceedings Volume 10389, X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods III; 103890T (2017)
■ IDS3010激光干涉儀在微小振動(dòng)分析中的應(yīng)用
電荷化理論能夠描述中性玻色子系統(tǒng)的布洛赫能帶,它預(yù)言二維量子化的四緣體具有帶隙、拓?fù)涞木S邊緣模式。研究機(jī)構(gòu)蘇黎世邦理工大學(xué)的Sebastian Huber教授課題組巧妙的用種機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)來模擬二維的拓?fù)渚夡w,次在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到了聲子四拓?fù)渚夡w。這具有重要意義的結(jié)果被刊登在nature上(doi:10.1038/nature25156)。研究人員通過測(cè)試了種機(jī)械超材料的體,邊緣和拐角的物理屬性,發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)。這為實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)高維度的拓?fù)涑牧系於酥匾?。德國attocube公司的激光干涉儀IDS3010被用于超聲-空氣轉(zhuǎn)換器激勵(lì)后的機(jī)械超材料振動(dòng)分析。IDS3010能到探測(cè)到機(jī)械超材料不同位置的微小振動(dòng),以識(shí)別共振頻率。終實(shí)現(xiàn)了11.2pm的系統(tǒng)誤差,為聲子四拓?fù)渚夡w的實(shí)驗(yàn)分析提供了有力的支持。
圖 實(shí)驗(yàn)中對(duì)對(duì)機(jī)械超材料微小振動(dòng)的頻率分析
參考文獻(xiàn)
Marc Serra-Garcia, et al.; Nature volume 555, pages 342–345 (2018)
■ IDS3010激光干涉儀在快速機(jī)床校準(zhǔn)的應(yīng)用
德國亞琛工業(yè)大學(xué)(Rwth Aachen University,長(zhǎng)久以來被譽(yù)為“歐洲的麻省理工”)機(jī)床與生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)室(WZL)生產(chǎn)計(jì)量與質(zhì)量管理主任的研究人員用IDS3010讓機(jī)床自動(dòng)校準(zhǔn)成為可能,這將提高機(jī)床的加工精度和加工效率。研究人員通過將IDS3010皮米精度激光干涉儀和其他傳感器集成到機(jī)床中,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的自動(dòng)在線測(cè)量。這使得耗時(shí)、需要中斷生產(chǎn)過程、安裝和卸載校準(zhǔn)設(shè)備的手動(dòng)校準(zhǔn)變得多余。研究人員建立了個(gè)單軸裝置的原型,用IDS3010進(jìn)行位置跟蹤,其他傳感器如CMOS相機(jī)被用來檢測(cè)俯仰和偏擺。校準(zhǔn)結(jié)果與常規(guī)校準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)果進(jìn)行了比較:六個(gè)運(yùn)動(dòng)誤差(位置、俯仰、偏擺、Y-直線度、Z-直線度)對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)顯示出良好的致性,值得指出的是:使用IDS3010的總時(shí)間和成本顯著降低。該裝置演示了自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)床的原型,而且自動(dòng)程序減少了機(jī)器停機(jī)時(shí)間,從而通過保持相同的精度水平提高了生產(chǎn)率。
參考文獻(xiàn)
Benjamin Montavon et al; J. Manuf. Mater. Process. 2(1), 14 (2018)
■ IDS3010激光干涉儀在工業(yè)C-T斷層掃描設(shè)備中的應(yīng)用
工業(yè)C-T斷層掃描被廣泛用于材料測(cè)試和工件尺寸表征。設(shè)計(jì)個(gè)錐束C-T系統(tǒng)的挑戰(zhàn)之是它的幾何測(cè)量系統(tǒng)。近,瑞士聯(lián)邦計(jì)量院(METAS)的科學(xué)家將德國attocube公司的IDS3010皮米精度激光干涉儀用于X射線源、樣品和探測(cè)器之間的精密位移跟蹤。實(shí)驗(yàn)共有八個(gè)軸用于位移跟蹤。除了測(cè)量位移之外,該實(shí)驗(yàn)裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)樣品臺(tái)的角度誤差分析。終實(shí)現(xiàn)了非線性度小于0.1μm,錐束穩(wěn)定性在小時(shí)內(nèi)于10ppb的高精度工業(yè)C-T。
參考文獻(xiàn)
Benjamin A. Bircher, Felix Meli, Alain Küng, Rudolf Thalmann: "A geometry measurement system for a dimensional cone beam CT", 8th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT 2018), At Wels, AU
■ IDS3010激光干涉儀在增材制造3D打印方面的應(yīng)用
微尺度選擇性激光燒結(jié)(μ-SLS)是制造集成電路封裝構(gòu)件(如微控制器)的種創(chuàng)新方法。在大多數(shù)的增材制造中需要微米量的精度控制,然而集成電路封裝的生產(chǎn)尺寸只有幾微米,并且需要比傳統(tǒng)的增材制造方法有更小的公差。德克薩斯大學(xué)和NXP半導(dǎo)體公司開發(fā)了種基于u-SLS技術(shù)的新型3D打印機(jī),用于制造集成電路封裝。該系統(tǒng)包括用于在燒結(jié)站和槽模涂布臺(tái)之間傳送工件的空氣軸承線性導(dǎo)軌。由于該導(dǎo)軌對(duì)定位精度要求很高,所以采用德國attocube公司的皮米精度干涉儀IDS3010來進(jìn)行位置的跟蹤。
參考文獻(xiàn)
Nilabh K. Roy, Chee S. Foong, Michael A. Cullinan: "Design of a Micro-scale Selective Laser Sintering System", 27th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, At Austin, Texas, USA
■ IDS3010激光干涉儀在掃描熒光X射線顯微鏡中的應(yīng)用
在搭建具有納米分辨率的X射線顯微鏡時(shí),對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求提出了更高的要求。在整個(gè)過程中實(shí)驗(yàn)過程中,必須確保各個(gè)組件以及組件之間的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。德國attocube的IDS3010激光干涉儀具有異的穩(wěn)定性和測(cè)量亞納米位移的能力,表現(xiàn)出異的性能。IDS3010在40小時(shí)內(nèi)具有于1.25nm的穩(wěn)定性,并且在100赫茲帶寬的受控環(huán)境中具有于300pm的分辨率。因此,IDS3010是對(duì)所述X射線顯微鏡裝置中使用的所有部件進(jìn)行機(jī)械控制的*,使得整個(gè)X射線顯微鏡實(shí)現(xiàn)了40nm的分辨率,而在數(shù)據(jù)收集所需的整個(gè)時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性于45nm。
參考文獻(xiàn)
Characterizing a scanning fluorescence X ray microscope made with the displacement sensor
■ 皮米精度激光干涉儀IDS3010在相位調(diào)制器的精密調(diào)制和控制上的應(yīng)用
相位調(diào)制器是相干合成孔徑望遠(yuǎn)鏡中光束合成機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件。提高相位調(diào)制器的調(diào)制精度和控制帶寬有助于提高合成孔徑望遠(yuǎn)鏡的成像分辨率。相位調(diào)制器運(yùn)動(dòng)信息包括俯仰角、方位角和軸向位移3個(gè)自由度。目前3個(gè)或者多個(gè)自由度的實(shí)時(shí)測(cè)量還處于發(fā)展階段。同時(shí)實(shí)現(xiàn)多自由度測(cè)量更是少之又少。
來自中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所光束控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的方國明課題組采用德國attocube system AG公司的三軸皮米精度激光干涉位移傳感器IDS3010通過獲取待測(cè)目標(biāo)平面內(nèi)3個(gè)不共線點(diǎn)的位移量,而3個(gè)不共線的點(diǎn)可確定平面的法線,基于平面法線的解,從而可以獲得目標(biāo)的3個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)信息,包括方位角、俯仰角和軸向位移。成功實(shí)現(xiàn)了三自由度的同時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量。
圖示: 三自由度測(cè)量原理示意圖
■ 皮米精度位移測(cè)量激光干涉儀助力聲子四拓?fù)渚夡w觀測(cè)
電荷化理論能夠描述中性玻色子系統(tǒng)的布洛赫能帶,它預(yù)言二維量子化的四緣體具有帶隙、拓?fù)涞木S邊緣模式。蘇黎世邦理工大學(xué)的Sebastian Huber教授課題組巧妙地用種機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)來模擬二維的拓?fù)渚夡w,次在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到了聲子四拓?fù)渚夡w。這具有重要意義被刊登在nature上。研究人員通過測(cè)試種機(jī)械超材料的體、邊緣和拐角的物理屬性,發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)。這為實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)高維度的拓?fù)涑牧系於酥匾?/span>
圖示:實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
參考文獻(xiàn)
Observation of a phononic quadrupole topological insulator.Nature volume 555, pages342–345(2018)
■ 激光干涉儀檢測(cè)納米精度位移臺(tái)
誤差在實(shí)際生產(chǎn)中的存在可能導(dǎo)致?lián)p失以及客戶對(duì)產(chǎn)品信心的丟失。光學(xué)傳感器可以在質(zhì)量檢測(cè)中幫助減少誤差產(chǎn)生提高成品率。attocube激光干涉儀是理想的可在各個(gè)域提供高精度探測(cè)來減少誤差的種光學(xué)傳感器。
作為納米精度位移臺(tái)供應(yīng)商的德國attocube公司,對(duì)位移臺(tái)的精密移動(dòng)的測(cè)量與鑒定是個(gè)非常重要的任務(wù)。例如,下圖左,ECS3030型號(hào)的線性位移臺(tái)可在真空中進(jìn)行位移。ECS3030位移臺(tái)的行程是20mm。技術(shù)參數(shù)要求的是可重復(fù)精度小于50nm。用attocube激光干涉儀對(duì)位移臺(tái)上樣品進(jìn)行測(cè)量,位移臺(tái)被程序控制來回往復(fù)移動(dòng)1mm,在20mm的行程內(nèi)在多個(gè)不同地點(diǎn)進(jìn)行來回往復(fù)移動(dòng)。測(cè)量結(jié)果如下圖中所示。通過分析,左圖中的數(shù)據(jù)提取的偏差值是13.2nm,下圖右數(shù)據(jù)的直方圖顯示標(biāo)準(zhǔn)差是13nm。因此,位移臺(tái)的可重復(fù)性技術(shù)指標(biāo)是合格的。
通過使用attocube激光干涉儀可以實(shí)施對(duì)于納米精度位移臺(tái)ECS3030的全自動(dòng)測(cè)量。這已經(jīng)是德國attocube公司對(duì)于位移臺(tái)的質(zhì)量檢測(cè)手段。并且,這樣個(gè)簡(jiǎn)便與實(shí)用的傳感器可以直接集成到生產(chǎn)線中去提供高產(chǎn)出的質(zhì)量檢測(cè)。
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■ 激光干涉儀組建高精度X射線顯微鏡
同步輻射中心具有廣泛的應(yīng)用域,生物科技(蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)),醫(yī)學(xué)研究(微生物),工程研究(裂紋的變化觀測(cè)),進(jìn)材料(納米結(jié)構(gòu)測(cè)量)等。以上應(yīng)用需要高精度去驅(qū)動(dòng)聚焦鏡,樣品,光學(xué)狹縫等物品(下圖左),這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)需要減少熱漂移與定位誤差。
德國attocube公司的激光干涉儀具備皮米精度分辨率,激光探頭可在真空環(huán)境中使用,是同步輻射研究的良好選擇。在現(xiàn)有激光探頭中,標(biāo)準(zhǔn)激光探頭M12是已經(jīng)被證實(shí)可以在輻射環(huán)境中使用(大10MGy)。美國布魯克海文實(shí)驗(yàn)室E. Nazaretski等人結(jié)合attocube激光干涉儀與納米精度位移臺(tái)搭建了X射線掃描成像顯微鏡(下圖中)。通過attocube激光干涉儀作為實(shí)時(shí)檢測(cè)與反饋位移臺(tái)移動(dòng)的工具,科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了0.5nm的步進(jìn)掃描(下圖右)。并且,在真空環(huán)境中,系統(tǒng)的熱漂移達(dá)到了2nm/h。
綜上所述,高精度的X射線顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)納米精度掃描成像,是實(shí)現(xiàn)硬X射線區(qū)域光學(xué)研究的有力工具。該顯微鏡使得X射線熒光光譜納米精度成為了現(xiàn)實(shí)。
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參考文獻(xiàn)
E. Nazaretski , et.al. J. Synchrotron Rad. (2015). 22, 336–341
■ 激光干涉儀無損探測(cè)軸承誤差
旋轉(zhuǎn)物體的運(yùn)動(dòng)誤差分析是高精度機(jī)械工程域的個(gè)主要興趣之。如果是高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,甚至1納米的誤差就會(huì)產(chǎn)生不想要的振動(dòng)與運(yùn)動(dòng)誤差。因此,納米精度的運(yùn)動(dòng)誤差監(jiān)測(cè)是機(jī)械工程域前沿的重要研究課題。個(gè)主要的難題是:如何減小運(yùn)動(dòng)誤差?
為了減小誤差,需要測(cè)量誤差。
德國attocube公司的激光干涉儀可以提供個(gè)無損,緊湊并且插即用的解決方案。通常的線性位移測(cè)量需要個(gè)平整的表面,而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,遇到的是個(gè)曲面(右圖上)。attocube激光干涉儀測(cè)量的是個(gè)直徑為10mm的電動(dòng)轉(zhuǎn)子。由于attocube激光干涉儀的探頭具有較大的容忍角度,激光探頭很容易完成了校準(zhǔn)并開始進(jìn)行測(cè)量。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為2160轉(zhuǎn)每秒,兩個(gè)激光探頭對(duì)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行了測(cè)量。右圖下顯示的為測(cè)量結(jié)果,紅色實(shí)線為平均位置,而虛線顯示了誤差為5微米的兩個(gè)圓環(huán)。黑色實(shí)現(xiàn)為實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。
德國attocube公司的激光干涉儀軟件使用界面友好,可提供亞納米別的運(yùn)動(dòng)誤差校正方案。即使是新用戶,對(duì)于其激光干涉儀的使用也會(huì)很快熟悉。
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參考文獻(xiàn)
Review of scientific instruments, 84, 035006 (2013)
■ 激光干涉儀校正低溫非線性掃描
通常掃描臺(tái)在室溫下掃描50微米 x 50微米的范圍時(shí)候不會(huì)有顯著的非線性效應(yīng)。但是當(dāng)在低溫環(huán)境(4K或更低)中,壓電陶瓷本身的性能發(fā)生變化,會(huì)產(chǎn)生下圖右中的非線性掃描現(xiàn)象。
通過德國attocube公司的激光干涉儀,可以在低溫環(huán)境下使用激光探頭對(duì)掃描臺(tái)的掃描運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)(高速掃描)。結(jié)合對(duì)掃描臺(tái)的施加電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制,可解決低溫下非線性掃描問題。
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測(cè)試數(shù)據(jù)
■ 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),皮米精度的穩(wěn)定性
圖1 77mm長(zhǎng)的腔在20個(gè)小時(shí)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)表明數(shù)據(jù)誤差范圍在55pm
| ■ 測(cè)量速度快,定位樣品采樣帶寬10MHz
圖2 樣品移動(dòng)速度2米/秒,移動(dòng)范圍1m |
發(fā)表文章
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2. Vibration-heating in ADR Kevlar suspension systems James Tuttle et al 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 755 012015
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5. Benjamin A. Bircher, Felix Meli, Alain Küng, Rudolf Thalmann: "A geometry measurement system for a dimensional cone beam CT", 8th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT 2018), At Wels, AU
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8. Interferometric characterization of rotation stages for X-Ray nanotomography T. Stankevi? et al. Rev. Sci. Instrum. 88 053703 (2017)
9. Measurement of forces exerted by low-temperature plasmas on a plane surface T. Trottenberg and H. Kersten Plasma Sources Sci. Technol. 26 055011 (2017)
10. Mesh-type acoustic vector sensor M. K. Zalalutdinov et al. J. Appl. Phys. 122 034504 (2017)
11. Markus Osterhoff, et at.; Proceedings Volume 10389, X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods III; 103890T (2017)
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attocube公司產(chǎn)品以其穩(wěn)定的性能、*的精度和良好的用戶體驗(yàn)得到了國內(nèi)外眾多科學(xué)家的認(rèn)可和肯定,有超過了130多位低溫強(qiáng)磁場(chǎng)顯微鏡用戶。attocube公司的產(chǎn)品在國內(nèi)也得到了低溫、超導(dǎo)、真空等研究域著名科學(xué)家和研究組的歡迎.....
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