产品描述
NanoScan OP200 压电驱动物镜扫描 Z 轴与大多数商用和定制显微镜兼容,标配了 M32 物镜螺纹,并提供多种适配器。
其高刚度(1.3 N/μm)在高达 200 μm 的范围内提供一流的步进整定性能。它采用了电容式定位传感器,具备高重复性和高分辨率。针对正置光路或者倒置光路,当物镜位于压电 Z 轴的下方或者上方时,我们会对负载情况做出优化设置。面对工作场地不同的影响因素或者应用要求,在软件中可以做进一步的优化,以满足您的实验要求。
还可根据要求提供用于 OEM 应用的定制安装方式和物镜支架。 负载标准为 0 — 500 g,可根据要求提供高负载、自定义负载调整。
产品特点
机械设计:不锈钢材质构建,刚度高,能快速响应;温度稳定性好,漂移低。无摩擦铰链结构,提升刚度,减少离轴运动,确保高重复性与快速响应时间。
传感器:电容式定位传感器,实现亚纳米级定位,具备高分辨率、高稳定性和高重复性。
通用性:适用正置和倒置显微镜光路,物镜压电扫描器的插头内置 EEPROM 芯片用于储存校准数据,实现即插即用,控制器可替换使用,减少系统停机时间。用户能根据物镜尺寸、重量和应用要求,通过配套软件配置参数。
NanoScan 控制器
低噪声设计:皮米级别的位置噪声,保障系统稳定,适用于精准成像与聚焦。
信号处理:数字信号处理的分辨率为 24 bit,控制器刷新率为 50 kHZ。
传感器:内置电容传感器,实现精密闭环控制。
软启停技术:保护负载,延长压电陶瓷寿命。
驱动性能:支持 20 bit分辨率的动态高功率输出。
通讯方式:USB 接口、模拟输入输出(BNC 接口,0 — 10 V)、数字接口(25 针 D 型插座、9 针 D 型插座)。
控制算法
借助双陷波滤波器,可减少一阶与二阶谐振频率对动态位置的影响;通过二次线性化算法优化运动线性度,确保位置精度。压电平台在高带宽(3 dB 带宽)下运行,其伺服频率超过一阶谐振频率的 40 %。此外,加减速算法通过调控加速度优化运动速度,降低过冲,从而实现快速稳定的定位效果。
控制对比
开环控制:无反馈调节,20 ms 后仍未稳定,位置误差大,仅适用于低精度场景。
快速 PID 控制:通过快速 PID 闭环控制,稳定时间 >8 ms,过冲明显,难以满足高速高精度需求。
慢速PID 控制:通过反馈闭环提升稳定性,稳定时间 7 ms,无过冲。
Queensgate 算法:实现 5 ms 快速整定、微量过冲。
在实际测试中,单轴压电平台的位置噪声为 50.1 pm RMS,这一噪声水平小于氢原子半径,适用于对精度和稳定性要求高的场景,如尖端科学研究、精密测量或高端制造等领域。
单轴压电平台完成 500 nm 阶跃的整定时间小于 1 ms,反映其在动态控制场景中的快速响应能力和稳定性。
传统压电控制器:多数采用位置控制算法(灰色曲线),在高速运动场景中,无法维持准确的速度控制,导致速度波动或跟踪误差,影响动态性能(如高速扫描的精度和效率)。
NanoScan 控制器:采用速度控制算法(红色曲线),其刷新率为 50 kHz,能有效地跟踪变化指令,可对预设的函数指令重复执行和再现,实现纳米级定位精度的高速扫描。即使在无需高精度的场景,也能缩短整定时间,提升工作效率。
应用领域
3D 图像重建:通过快速 Z 轴扫描获取多层 2D 图像,合成高分辨率 3D 结构(如细胞、组织切片)。
自动对焦系统(延时成像):在活细胞或动态样本的长时间成像中,实时补偿样本漂移或焦距变化。
高通量筛选:高通量分析细胞形态、蛋白表达等参数,筛选药物或基因功能。
多光子显微镜:深层组织(如脑片、肿瘤模型)的三维荧光成像,需精准控制物镜焦平面。
表面分析:纳米级表面形貌测量(如粗糙度、缺陷检测),材料表面的物理 / 化学特性表征。
半导体晶圆检测:半导体晶圆表面缺陷(如颗粒、划痕)的高速检测,确保芯片制造良率。
扫描干涉测量:通过干涉仪测量微小位移、厚度或表面轮廓(如 MEMS 器件、光学元件)。