皮米精度位移激光干涉器-attoFPSensor

皮米精度位移激光干涉器-attoFPSensor


attocube公司生产的attoFPSenor系列位移激光干涉器充分满足了高分辨位移与定位的工业和科研需要,其紧凑的设计和稳定性可以在极端环境中使用,在极大的位移测量范围内,达到25pm的位移分辨率和10MHz的采样速率,应用范围遍及闭环扫描器校准、样品或模块位移、加工业、引擎位移探测等领域。

attoFPSensor产品特点


+ 简单易用,attoFPSensor自动软件控制与校准

+ 测量速度快,attoFPSensor定位样品采样带宽10MHz,分辨率25pm

+ 实时数据采集界面,attoFPSensor利用Ethernet或HSSL实现定位数据的实时输出

+ 多轴同时测量,attoFPSensor配有独立的三轴定位器,允许同时位移测量、数据处理、和定位输出

+ 精确度极高,attoFPSensor锁定分子吸附频率做参考值,得到的定位信息具有测量学意义

+ 世界上最小体积的位移测量干涉器,15mm直径和12mm长


attoFPSensor技术特点


+ 多维度位移干涉器

+ 完备的系统配置

+ 实时数字化界面

+ 高速FPGA控制单元

+ 10MHz采样速率

+ 最大1m/s样品位移速率,可选配更快速率

+ 基于单模光纤的探测器

+ 兼容真空与极端环境


attoFPSensor独特优势


+ 高带宽位移探测

+ 闭环位移控制

+ MHz范围内的振动测量

+ 目标样品热负载<75uW

+ 探测器无需进行电子器件链接

+ 工业化设计

+ 极其可靠与稳定




激光探头技术参数表


FPS系列激光干涉仪可提供不同型号探头(探头尺寸,光斑大小不同)。

探头直径范围:1.2mm – 22mm。典型准直激光光斑:1.6mm, 典型聚焦激光光斑:70 mm。

最低工作温度:10mK, 1E-10mBar超高真空适用, 10MGy强辐射环境适用。


激光探头型号尺寸mm
 (直径与长)
工作距离
(低反射,高反射材料)
激光类型
(聚焦、准直)
 光斑大小

D1.2/F7

Ø 1.2;
7.5
5-9 mm
30-45 mm
聚焦,
焦距7mm
70μm@7mm
D4/F8Ø 4;
11.5
6-10 mm
15-30 mm
聚焦,
焦距8mm
70μm@8mm
D4/F13Ø 4;
11.5
11-15 mm
30-45 mm
聚焦,
焦距13mm
70μm@13mm
D12/F2.8Ø 12;
32.3
2.8 mm聚焦,
焦距2.8mm
2μm@2.8mm
M12/C1.6Ø 14;
17.4
0-1000 mm准直1.6mm
M15.5/C1.6Ø 22;
20.6
0-1000 mm准直1.6mm
M12/C7.6Ø 14;
49.3
0-5000 mm准直7.6mm


■  激光干涉仪检测纳米精度位移台


误差在实际生产中的存在可能导致损失以及客户对产品信心的丢失。光学传感器可以在质量检测中帮助减少误差产生提高成品率。attocube激光干涉仪是理想的可在各个领域提供高精度探测来减少误差的一种光学传感器。

作为纳米精度位移台供应商的德国attocube公司,对位移台的精密移动的测量与鉴定是一个非常重要的任务。例如,下图左,ECS3030型号的线性位移台可在真空中进行位移。ECS3030位移台的行程是20mm。技术参数要求的是可重复精度小于50nm。利用attocube激光干涉仪对位移台上样品进行测量,位移台被程序控制来回往复移动1mm,在20mm的行程内在多个不同地点进行来回往复移动。测量结果如下图中所示。通过分析,左图中的数据提取的偏差值是13.2nm,下图右数据的直方图显示标准差是13nm。因此,位移台的可重复性技术指标是合格的。

通过使用attocube激光干涉仪可以实施对于纳米精度位移台ECS3030的全自动测量。这已经是德国attocube公司对于位移台的质量检测手段。并且,这样一个简便与实用的传感器可以直接集成到生产线中去提供高产出的质量检测。

   




■  激光干涉仪组建高精度X射线显微镜


同步辐射中心具有广泛的应用领域,生物科技(蛋白质结构),医学研究(微生物),工程研究(裂纹的变化观测),先进材料(纳米结构测量)等。以上应用需要高精度去驱动聚焦镜,样品,光学狭缝等物品(下图左),这样的机械结构需要减少热漂移与定位误差。

德国attocube公司的激光干涉仪具备皮米精度分辨率,激光探头可在真空环境中使用,是同步辐射研究的良好选择。在现有激光探头中,标准激光探头M12是已经被证实可以在辐射环境中使用(最大10MGy)。美国布鲁克海文实验室E. Nazaretski等人结合attocube激光干涉仪与纳米精度位移台搭建了X射线扫描成像显微镜(下图中)。通过attocube激光干涉仪作为实时检测与反馈位移台移动的工具,科学家实现了0.5nm的步进扫描(下图右)。并且,在真空环境中,系统的热漂移达到了2nm/h。

综上所述,高精度的X射线显微镜可以实现纳米精度扫描成像,是实现硬X射线区域光学研究的有力工具。该显微镜使得X射线荧光光谱纳米精度成为了现实。

   


参考文献:E. Nazaretski , et.al. J. Synchrotron Rad. (2015). 22, 336–341

 


 

■  激光干涉仪无损探测轴承误差


旋转物体的运动误差分析是高精度机械工程领域的一个主要兴趣之一。如果是高速旋转的转子,甚至1纳米的误差就会产生不想要的振动与运动误差。因此,纳米精度的运动误差监测是机械工程领域前沿的重要研究课题。一个主要的难题是:如何减小运动误差?

为了减小误差,首先需要测量误差。

德国attocube公司的激光干涉仪可以提供一个无损,紧凑并且一插即用的解决方案。通常的线性位移测量需要一个平整的表面,而旋转运动的时候,遇到的是一个曲面(右图上)。attocube激光干涉仪测量的是一个直径为10mm的电动转子。由于attocube激光干涉仪的探头具有较大的容忍角度,激光探头很容易完成了校准并开始进行测量。转子转速为2160转每秒,两个激光探头对转子的运动误差进行了测量。右图下显示的为测量结果,红色实线为平均位置,而虚线显示了误差为5微米的两个圆环。黑色实现为实际测量数据。

德国attocube公司的激光干涉仪软件使用界面友好,可提供亚纳米级别的运动误差校正方案。即使是新用户,对于其激光干涉仪的使用也会很快熟悉。

  

 

参考文献:Review of scientific instruments, 84, 035006 (2013)

 


 

■  激光干涉仪校正极低温非线性扫描


通常扫描台在室温下扫描50微米 x 50微米的范围时候不会有显著的非线性效应。但是当在极低温环境(4K或更低)中,压电陶瓷本身的性能发生变化,会产生下图右中的非线性扫描现象。

通过德国attocube公司的激光干涉仪,可以在极低温环境下使用激光探头对扫描台的扫描运动进行实时检测(高速扫描)。结合对扫描台的施加电压进行实时反馈控制,可解决低温下非线性扫描问题。

 

 



 

更多应用案例,请您致电010-85120280 或 写信至 info@qd-china.com获取。


■  长时间使用仍可保持picometer稳定度和精度


attoFPSensor具有极高的信号稳定性,如上图时间与位移变化的关系所示:

在20mm工作距离下,其2σ为0.286nm

在70mm工作距离下,其2σ为0.530nm;

在120mm工作距离下,其2σ为1.035nm


■  探测目标振动简单可靠


attoFPSensor不仅是功能强大的实时位移探测设备,而且它还是一个振动器。上图是测量attocube位移器ANPxyz得到的结果。 

attocube公司产品以其稳定的性能、极高的精度和良好的用户体验得到了国内外众多科学家的认可和肯定,在全球范围内有超过了4000多位用户。attocube公司的产品在国内也得到了低温、超导、真空等研究领域著名科学家和研究组的欢迎...... 


国内部分用户:


北京大学

清华大学

中国科技大学

南京大学

中科院物理所

中科院半导体所

中科院武汉数学物理所

上海同步辐射中心

中科院上海应用技术物理研究所

北京理工大学

复旦大学

哈尔滨工业大学

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所……


国外部分用户:




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