材料性能的调控,例如表面特性、电子和磁性行为以及光学属性的操控,已经达到亚原子尺度。量子力学系统和量子效应正处于研发前沿,并正在进入广泛的应用领域。适用的分析方法正在开发之中,同时成熟技术也在持续改进和调整,以满足对更高精度和稳定性不断增长的需求。

SmarAct 系统能够实现精确的样品操作,同时具备高度可定制性;它们可提高复杂度而仍保持紧凑,并可用于极端环境,例如高磁场超高真空(UHV)低温条件以及高强度辐射场。这些进步使人们能够更深入地探索纳米、皮米和量子世界,确保能够可靠地检测并利用新的效应。

凭借广泛的产品组合、全面的内部制造深度、内在创新能力以及丰富的开发专业知识,几乎所有用例和高度专业化的应用都可以得到满足。OEM 解决方案可以在充分考虑所有技术方面的基础上完成构思、实施和实现。

无论是高分辨率 3D 打印、超精密样品处理、电子显微镜或扫描探针显微镜、纳米压痕、纳米探测、光谱学、衍射测量、量子计算与传感,还是具备纳米级分辨率的计量,工业客户、OEM 客户以及研究机构都信赖 SmarAct 的专业能力。

共同打造的精密解决方案

在 SmarAct,我们深知,每一个先进的研究装置都有其自身的挑战、限制条件和目标。因此,我们不仅提供高精度定位组件,还会与您紧密合作,深入了解您的应用、工作流程和技术环境。

无论您需要的是即用型微操作器或纳米操作器、模块化多轴样品处理系统,还是完全定制化的定位平台,SmarAct 都是您从最初构想到最终集成的合作伙伴。

凭借以应用为导向的咨询、灵活的系统概念和深厚的工程专业知识,我们将复杂的运动与集成挑战转化为实用且面向未来的解决方案。

多轴样品处理系统与操作器

  • 提供多种即用型微操作器和纳米操作器,以及完整的操作系统,并配合以应用为导向的咨询服务,使每套装置都能匹配客户的实验工作流程。
  • 模块化系统概念支持灵活配置、未来扩展,并能高效适应不断变化的研究需求。
  • 微机器人解决方案可实现精确的多轴样品处理,并与客户紧密合作开发,以应对复杂的运动与集成挑战。

高度专业化的定制化(OEM)系统与平台

  • 复杂多轴定位系统的协同设计、机械布局和尺寸确定,可根据客户的应用、接口和性能要求进行定制。
  • 通过运动学建模支持可靠运动、优化的轴布置以及整个系统架构中的精度。
  • 集成到现有环境中,例如显微镜、真空腔、光束线或实验室平台,并提供从概念到实施的工程支持。
  • 对成熟系统进行改造和适配,以扩展功能、提高精度,或在尽量减少干扰的情况下增加更广泛的新功能。

相关技术应用领域与用例

  • 电子显微镜应用,包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)和低温扫描电子显微镜(CryoSEM),并由适用于严苛成像和原位工作流程的精密定位解决方案提供支持。
  • 光谱学和分析方法,例如纳米 ARPES、X 射线衍射(XRD)和能量色散 X 射线光谱(EDS),其中可靠的对准和稳定的运动有助于获得可重复的测量结果。
  • 扫描探针显微镜,包括原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM),需要纳米级定位、机械稳定性以及面向具体应用的系统设计。
  • 纳米计算机断层扫描装置由精确的样品定位和运动解决方案提供支持,可用于精确的成像、对准和测量工作流程。
  • 量子计算和传感应用需要紧密的工程协作,以满足对精度、材料、运行和系统集成的严苛要求。
  • 纳米压痕工作流程由精确定位和受控运动提供支持,可用于先进材料表征和检测任务。
  • 电学探针测试和触觉探测应用可通过精确的多轴操作、可靠的接触控制以及与电子显微镜或测试环境的集成来实现。

环境、材料与精度选项详述

  • 解决方案可根据从标准实验室装置到低至 10⁻¹¹ mbar 的超高真空(UHV)环境等各类应用进行定制。
  • 配置经过工程设计,可在严苛热条件下支持可靠的精密运动,适用于从室温到低温环境的应用。
  • 非磁性材料选项适用于敏感应用、高磁场环境以及其他必须尽量减少磁干扰的装置。
  • 纳米级分辨率定位能力可在先进研究和检测系统中支持精确且可重复的运动、对准、探测和测量。
  • 干涉式低温传感器适用于需要高精度位置反馈以及在极低温度下实现可靠计量性能的应用。

 

应用示例

利用可调谐干涉技术增强X射线暗场成像

X射线暗场成像是一种突破传统X射线射线照相和断层扫描分辨率极限的新型可视化技术。本例展示的双相位光栅干涉仪(DPGI)可在X射线探测器上生成莫尔条纹。样品引起的条纹对比度变化,可揭示亚微米特征引发的小角度散射信息。DPGI的核心优势在于其可调性:通过调节双光栅间距,可将灵敏度切换至不同特征尺寸,从而实现对厘米级样本的亚微米级表征。本装置采用四台SmarAct平台控制光栅对准、相位步进及光栅间距,确保精密对准与可调系统灵敏度。

 

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四维扫描透射电子显微镜

四维扫描透射电子显微镜(4D-STEM)是一种强大的技术,可用于绘制材料特性图谱,如晶体对称性、晶格参数和应变。聚焦电子束扫描电子透明样品时,在每个位置记录衍射图案,实现高分辨率分析。该技术可适配标准扫描电子显微镜(SEM),特别适用于二维材料及类二维范德华异质结构等薄样品,在数平方毫米扫描区域内提供亚纳米级分辨率。本案例中,自主研发系统集成了SMARPOD 110.45.2六自由度样品定位装置与SmarAct线性平台,可精确调节摄像机焦距,实现高速高质量数据采集。

 

SEM成像艺术

莱比锡全景馆由艺术家亚德加·阿西西打造,在旧煤气罐内呈现沉浸式360度全景。自2019年1月起,“卡洛拉花园”展览带领游客进入微观世界,以放大百倍的花粉视角展现花卉与昆虫。科学摄影师斯特凡·迪勒贡献了蜜蜂与洋甘菊花朵的扫描电子显微镜(SEM)图像。这些影像构成了全球最大的环景画之一(110×32米),需要极高的图像分辨率。传统微距摄影无法满足需求,因此采用了配备多探测器系统及SmarAct八轴压电台的TESCAN MIRA3 FE-SEM扫描电子显微镜。SmarAct平台实现了纳米级精准定位与拼接采集,最终生成这幅全景图。

 

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用于 µRobotex 平台的 6D 系统

μRobotex 平台是一个专门用于表征和微组装尺寸小于 10 微米的微型/纳米系统的设施[1]。它位于贝桑松国立高等机械与微技术学院(ENSMM),由 FEMTO-ST 研究所的 AS2M 部门管理。
μRobotex 团队要求 SmarAct 为扫描电子显微镜中的工具处理建立一个带位置反馈的 6D 系统。定位系统由两个相互安装的三维子系统组成。前者包括两个 SLC 系列和一个 SLL 系列平台,后者包括两个测角器和一个旋转平台,以便能够在六个自由度内操纵纳米工具。
µRobotex 团队通过自己的实时控制系统指挥定位系统。

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