Hochauflösende optische Wegmessungen an einem Piezo-Scanner

Diese Application Note beschreibt den Einsatz des PICOSCALE Interferometers für hochauflösende optische Wegmessungen an einem Piezo-Scanner. Sie zeigt, wie das Interferometer Präzision im Sub-Nanometerbereich bereitstellt, um die Leistungsfähigkeit von Piezo-Scannern in Konfigurationen mit Closed-Loop-Regelung zu validieren.

Problem: Positioniersysteme mit Piezo-Technologie erfordern hohe Präzision für Anwendungen, bei denen Schlupfverhalten oder Auflösungsgrenzen die Genauigkeit beeinträchtigen könnten. Die Verifizierung der Leistungsfähigkeit von Piezo-Scannern im Sub-Nanometerbereich ist ohne geeignete Metrologie-Werkzeuge anspruchsvoll.

Lösung: Das PICOSCALE Interferometer bietet präzise Out-of-Loop-Wegmessungen mit einer Auflösung, die weit über die herkömmlicher optischer Encoder hinausgeht. Dadurch wird eine genaue Charakterisierung der Bewegung des Piezo-Scanners sichergestellt.

Implementierung

• Ein SmarAct Piezo-Scanner wurde mit einem internen optischen Encoder ausgestattet und von einem MCS2 Motion Controller gesteuert.
• Ein PICOSCALE Sensorkopf wurde ausgerichtet, um die Verschiebung eines auf dem Scanner montierten Spiegels zu messen.
• Wegsignale wurden verarbeitet, um die vom MCS2 vorgegebene Bewegungssequenz zu verifizieren.
• Schritte von 1 nm und 2 nm wurden ausgeführt und zur Validierung gemessen.

Ergebnis: Das PICOSCALE Interferometer bestätigte die Fähigkeit des Piezo-Scanners, Bewegungsschritte im Sub-Nanometerbereich mit hoher Genauigkeit zu erreichen:

• Schritte von 1 nm ergaben mittlere Verschiebungen von -1,01 nm (rückwärts) und 0,97 nm (vorwärts).
• Schritte von 2 nm ergaben mittlere Verschiebungen von -2,00 nm (rückwärts) und 1,96 nm (vorwärts). Die Ergebnisse validieren die Leistungsfähigkeit des Scanners und die Fähigkeit des Interferometers zu hochauflösenden Messungen, geeignet für die Qualitätskontrolle und anspruchsvolle Forschungsanwendungen.