Das neue PICOSCALE V2

Hochpräzise kontaktlose Messung von Verschiebungen

Für die hochpräzise Messung von Verschiebungen bietet SmarAct das PICOSCALE Interferometer an.

  • 3 parallele Laserinterferometer in einem Gerät für 3D-Messungen
  • Messbandbreite bis 2,5 MHz (10 MHz Abtastrate) mit einer Auflösung bis 1 pm1
  • Messungen an den meisten Materialien (Kunststoff, Glas, Metall und sogar Wasser) möglich
  • Große Auswahl an Sensorköpfen für verschiedene Anwendungen und Umgebungen (einschließlich Vakuum und Kryotechnik) verfügbar
  • Erweiterbar zu einem kompletten Labormesssystem und Regelgerät mit optionalen Modulen
  • Bewährte Leistung mit hunderten zufriedenen Kunden

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1 Bei der Analyse periodischer Verschiebungen im Frequenzbereich

Anwendungsbeispiele

Eine Übersicht aller Anwendungshinweise finden Sie hier.

Hochauflösende optische Wegmessungen eines Piezoscanners

Die präzise Positionierung von Proben ist in einer Vielzahl von Anwendungen von größtem Interesse. Während Positioniersysteme mit Stick-Slip-Piezo-Technologie vielseitige Möglichkeiten bieten, ist das Schlupfverhalten in einigen Anwendungen unerwünscht. In diesem Fall zeigen Piezoscanner ihr volles Potenzial, da sie eine Probe sehr genau über einen Bereich von wenigen Mikrometern positionieren können. In diesem Anwendungshinweis werden die Schritte eines Piezoscanners überprüft. Im Closed-Loop-Betrieb mit einem optischen Encoder als Sensor, wird ein PICOSCALE Interferometer eingesetzt, um Einzelnanometerschritte aufzudecken.

Geradheitsmessungen von Translationsstufen

Geradheitsmessungen von Translationsstufen sind eine der typischen Anwendungen für das PICOSCALE Interferometer. Kompakte und einfach auszurichtende Sensorköpfe und die Möglichkeit, leichte Targets zu verwenden, ermöglichen die Leistungscharakterisierung auch kleiner Stufen ohne hohe Last.

Eine PICOSCALE Sensorkopfbaugruppe mit drei Sensorköpfen in einer vorausgerichteten Halterung ist auf einem leichten 1-Zoll-Spiegel ausgerichtet. Der Spiegel wird mit einem entsprechenden Adapter auf einer Übersetzungsstufe befestigt. Im PICOSCALE Calculation System werden die Signale der drei Sensorköpfe verarbeitet, um die Tonhöhe und das Gieren des Spiegels direkt auszugeben.

Geschlossene Positionsregelung mit interferometrischer Präzision

Die genaue Positionierung einer Probe ist eine der zentralen Herausforderungen in der heutigen hochpräzisen Fertigung und Forschung. Der Standardansatz besteht darin, die Position über ein hochpräzises Positioniersystem mit integrierter Positionsrückmeldung zu steuern. Die Stichprobe kann recht weit weg vom integrierten Sensor montiert werden, so dass mögliche Drifts nicht mit der gewünschten Genauigkeit kontrolliert werden können.

Mit dem PICOSCALE Interferometer kann am Point of Interest (POI) (oder zumindest sehr nahe) gemessen werden. Da die Auflösung und Genauigkeit in der Regel weit über der von linearen Encodern liegt, die periodische Muster auf Glasskalen verwenden, kann die Positionierung von Proben auf ein neues Maß an Präzision gebracht werden.

Über die SmarAct SI-Schnittstelle können die Positionsdaten direkt an das modulare Steuerungssystem MCS 2 von SmarAct gesendet werden, das die Daten für direktes und latenzarmes Feedback zur Steuerung eines SmarAct-Positionierers verwenden kann.

Tonaufnahme mit Glasfenster

Dieser Anwendungshinweis zeigt eine Proof-of-Principle-Messung an einem Glasfenster mit einem fokussierenden Sensorkopf. Das Glas bewegt sich aufgrund des akustischen Austritts auf der Nanometerskala. Zum Beispiel kann eine menschliche Stimme in den Verdrängungsdaten eindeutig identifiziert werden. Der Datenstrom wird direkt in eine Datei gestreamt und die Nachbearbeitung ist unkompliziert.

Funktionsprinzip

Alle PICOSCALE Produkte basieren auf einem Michelson-Interferometer, einer präzisen Methode zur Messung von Verschiebungen und Schwingungen. Das Michelson-Interferometer besteht aus einem wellenlängenstabilisierten Laser, einem Strahlteiler, einem Target und einem Referenzspiegel. Am Strahlteiler wird das Licht des Lasers in zwei Arme geteilt. Ein Arm ist auf die Zieloberfläche gerichtet, während der Andere auf den Referenzspiegel gerichtet ist. Nachdem das Licht beider Arme von der Zielfläche bzw. dem Referenzspiegel reflektiert wurde, wandert es zurück zum Strahlteiler. Hier rekombinieren sich beide Arme und es kommt zu Interferenzen. Das Störsignal enthält Informationen über die Verschiebung der Zielfläche gegenüber dem Referenzspiegel.

Schematic setup of a sensor head

 

Vorteile der Michelson Interferometer

Michelson Interferometer haben mehrere Vorteile in Bezug auf die Genauigkeit und Flexibilität der Verschiebungserfassung.

Erfahren Sie mehr in diesem Artikel: Vorteile von Michelson-Interferometern im Vergleich zu anderen Architekturen

Spezifikationen

 
PICOSCALE Interferometer V2
Auflösung und Rauschen Pikometer, siehe Technisches Datenblatt
Wiederholbarkeit [nm] <1

Genauigkeit (Länge proportional)

10-6
Langzeitstabilität2 [nm] 1, siehe Application Note
Maximale Zielgeschwindigkeit [m/s] 2
Zielreflektivität 4% - 100%
Maximaler Arbeitsabstand [mm] 5000
Absolute Positionsschätzung 1% des Arbeitsabstandes

1 Bei der Analyse periodischer Verschiebungen im Frequenzbereich

2 Arbeitsabstand 20 mm, Umgebungsbedingungen, Messbandbreite 1,2 kHz