Schnell und direktgetrieben

Sie werden als Zwei- oder Dreiachssystem angeboten, lassen sich dank ihrer niedrigen Bauhöhe und dem versenkten Einlegerahmen in inversen Mikroskopen einbauen und bieten sehr gute Leistungsmerkmale bei niedrigen Kosten: Die schnellen Scantische sind mit vorgespannten Hochleistungspiezoaktoren ausgerüstet, die in ein reibungsfreies Flexure-Führungssystem mit FEM-optimierten Festkörpergelenken integriert sind. Hochauflösende piezoresistive Sensoren sorgen für eine stabile Regelung. Sie werden an einer geeigneten Stelle im Antriebsstrang angebracht und messen dort die Auslenkung der bewegten Plattform gegen den Grundkörper. Die hohe Empfindlichkeit dieses Sensortyps führt zu einer guten Positionsstabilität, einem unmittelbaren Ansprechen (unter 5 ms) und zu einer hohen Auflösung von unter einem Nanometer.

Ein eigens entwickelter Servocontroller verbessert die Linearität der Bewegung im Vergleich zu herkömmlichen Steuerungen für piezoresistive Sensoren. Der Controller ist auf den Betrieb mit den Piezo-Nanopositioniersystemen abgestimmt und erfüllt alle Anforderungen, die die hochauflösende Mikroskopie stellt. Der integrierte Funktionsgenerator mit Triggerein- und -ausgängen beispielsweise kann periodische Bewegungsprofile abspeichern und ausgeben. Zur Kommunikation stehen USB- und RS232-Schnittstellen zur Verfügung.

Die richtige Lösung für höchste Stabilität und Linearität

Bei Langzeituntersuchungen ist es wichtig, eine eventuelle Drift der Proben zu vermeiden. Typische Anwendungen finden sich etwa bei der Superresolution-Mikroskopie, bei der Aufnahmen mehrere Minuten dauern. Speziell für solche Anwendungen gibt es zwei- oder dreiachsige PInano-Scantische, bei denen berührungslose und direkt messende kapazitive Sensoren für höchste Langzeitstabilität und Linearität (+/- 0,05 %) sorgen. Weder Reibung noch Hysterese beeinträchtigen die Messung. Die Piezo-Scanner arbeiten mit Stellwegen bis 200 µm pro Achse, wobei Auflösungen im Subnanometerbereich erreicht werden. Mit 20 mm Höhe sind die Piezotische ausgesprochen flach; beeinträchtigen also das Scharfstellen der Optik nicht. Perfekt auf die langzeitstabilen Piezo-Scantische abgestimmt ist ein Piezocontroller mit 24-Bit-USB-, Ethernet- und RS232-Schnittstelle sowie einem analogen Interface. Ein umfangreiches Softwarepaket bietet u.a. LabView- und Linux-Anbindung. Für Scananwendungen wichtig ist der integierte Datenrecorder, der Bewegungs- und Systemparameter erfasst, sowie der Wavegenerator, der die Bewegung des Piezotisches über verschiedenste Kurven oder Funktionen steuern kann. Die Systeme können wahlweise auch mit µManager, MetaMorph und Matlab angesteuert werden.

Langlebige Piezoaktoren

Da bei piezokeramischen Materialien die Bewegung auf kristallinen Effekten beruht, gibt es keine rotierenden oder reibenden Teile; Piezoaktoren sind dadurch praktisch wartungs- und verschleißfrei. Durch Wahl eines entsprechenden Keramikmaterials lassen sich auch kritische Umgebungsbedingungen ‚entschärfen‘, zum Beispiel Feuchtigkeit in Inkubatoren oder tropische Umgebung. Die Fertigung entsprechender Aktoren stellt recht hohe Anforderungen: Zunächst wird das keramische Material gemahlen und ein Schlicker hergestellt, aus dem sich dünne keramische Lagen gießen lassen. Danach werden Elektroden aufgedruckt und die Folien laminiert. Zum Entfernen der eingeschlossenen Luft zwischen den einzelnen Lagen wird die Keramik verdichtet und anschließend gesintert (Co-Fired-Technology), wodurch ein monolithischer Block entsteht. Dieser ist durch eine vollkeramische Isolierschicht vor Luftfeuchtigkeit und Ausfällen durch erhöhten Leckstrom geschützt. Die sogenannten Picma-Aktoren sind dadurch konventionellen polymerisolierten Piezoaktoren in Zuverlässigkeit und Lebensdauer weit überlegen, da Kurzschlüsse zwischen den Elektroden effektiv verhindert werden; sie könnten den Aktor irreparabel zerstören. Der vollkeramische Aufbau bedingt zudem eine hohe Resonanzfrequenz, weshalb sich die Aktoren ideal für hochdynamische Anwendungen eignen.