Positionsauflösung im Bereich von sub-Nanometern

Studie von piezosystem jena und dem IOF

In einer Studie untersuchte piezosystem jena in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena das genaue Positionsrauschen und damit verbunden die Auflösung von piezoelektrischen Nanopositionierern.
Ein Vorteil der piezoelektrischen Antriebe ist die fast unbegrenzte Auflösung. Bei der Auswahl eines geeigneten Systems ist die Positionsauflösung häufig ein kaufentscheidendes Kriterium. Mittels konventioneller Messgeräte ist sie jedoch nicht präzise festzustellen. Daher werden in vielen Dokumentationen Angaben über die Auflösung von unter einem Nanometer gemacht, die anhand einer analytischen Näherungsgleichung bestimmt wurden.

In der aktuellen, mit einem AFM-Mikroskop durchgeführten, Studie wurde das Positionsrauschen ausführlich geprüft: Um die Auflösung direkt zu vermessen, wurde das Positionsrauschen eines kompakten eindimensionalen Piezoaktors ermittelt. Dabei wurde der Aktor sowohl von einem Standard-Verstärker (EVD 50) als auch von einer rauschfreien Quelle betrieben.

Die Messwerte bekräftigen die Gültigkeit der analytischen Näherungsgleichung zur Bestimmung des Positionsrauschens. Außerdem wird die starke Abhängigkeit der Positionsauflösung von Piezoaktoren von der Güte der Spannungsquelle bestätigt. Im Rahmen der Studie wurde für den Aktor PU 100 HL unter Verwendung einer rauschfreien Spannungsquelle eine Auflösung von 0,15 nm gemessen.

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Januar-Ausgabe 2009 der Fachzeitschrift Photonik veröffentlicht.

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