ピエゾ対物スキャナの名前は、実際にはその駆動原理とアプリケーションの目的の組み合わせに由来しています。 「ピエゾ」とはその駆動原理を指し、ピエゾ セラミックスを駆動源として使用して動きを発生させます。 そして「対物スキャナー」はその応用目的であり、キャリングレンズで動きを調整します。 しかし、一般に、ピエゾ対物スキャナ自体にはレンズが含まれておらず、実際の使用要件に応じてさまざまなタイプのレンズを搭載できます。
ピエゾ対物スキャナは、ピエゾ対物ドライバとも呼ばれます。
ピエゾ対物スキャナとは?
ピエゾ対物スキャナは、対物焦点顕微鏡用に特別に設計されています。 非退行性のフレキシブルヒンジパラレルステアリング機構で構成され、補正量が少なく、ピント安定性が高い。 顕微鏡検査/測定または観察装置を備えたピエゾ対物スキャナは、対物レンズを駆動して焦点を合わせ、Z軸の動きを調整します。 さまざまな高解像度顕微鏡で使用して、対物レンズの焦点精度をナノメートルまで向上させることができます。
ピエゾ対物スキャナのカテゴリ
ピエゾ対物スキャナは、一般に、高ダイナミック、大ストローク、高負荷の 3 つのタイプに分けることができます。
ハイダイナミックピエゾ対物スキャナ
高ダイナミック ピエゾ対物スキャナは、コンパクトな構造の Coremorrow P72 シリーズなどのダイナミックな操作アプリケーションに適しており、100μm の変位のストロークを実現できます。 他の光学顕微鏡と簡単に統合できるように、さまざまなネジ付きコネクタが用意されています。 最大 350Hz の無負荷共振周波数により、光学走査、共焦点顕微鏡、その他の分野で広く使用されており、200g の負荷を運ぶことができ、高速で精密な動作を行うことができます。
P72 ピエゾ対物スキャナ & 周波数 / 負荷曲線
大ストロークピエゾ対物スキャナ
通常、ピエゾ対物スキャナの移動量は約 100μm ですが、大ストローク バージョンの移動量は最大 1mm です。 たとえば、Coretomorrow P73 シリーズでは、Z 軸モーションで 200μm、500μm、および 1mm の直線運動範囲を選択できます。これは、柔軟なヒンジ機構も備え、摩擦がなく、直線運動が良好で、閉ループの位置決め精度が高いです。 セパレート スレッド アダプターの設計は、多くのタイプの顕微鏡に適しています。
P73 ピエゾ対物スキャナ & 変位範囲
高負荷のピエゾ対物スキャナ
一般に、ピエゾ対物スキャナの耐荷重は 200g ですが、これは通常の対物レンズの重量に基づいています。 ただし、産業用対物レンズの重量は最大 500g になる可能性があり、対応する大きな負荷のピエゾ対物スキャナが必要になるため、この支持力は対物レンズの産業用アプリケーションには十分ではありません。 Coremorrow P76 シリーズは、高負荷、高精度、大口径の対物レンズ用に設計されており、ウェーハ切断アプリケーションなどの最新の高解像度顕微鏡アプリケーションで超高速ステップ時間を実現します。 P76シリーズの耐荷重は500gで、多光子および共焦点顕微鏡アプリケーションで一般的に使用される広視野対物レンズと互換性があります。 P76 ピエゾ対物スキャナは、ツァイス、ニコン、オリンパス、ライカ、その他の標準レンズに適合します。 アダプターを介して手動調整テーブルと組み合わせて使用することもできます。
P76 ピエゾ対物スキャナ & 周波数 / 負荷曲線
ピエゾ対物スキャナの特徴
ナノメートルの精度とミリ秒の応答
ピエゾ対物スキャナは、超高精度のモーションと超高速の応答速度が特徴です。この超精密度はどのくらいですか？解像度≤1nm!ピエゾ対物スキャナの分解能は、最大 1 ナノメートル (nm、1nm=10^-9m) です。
そして、超高速応答はどれくらい速いですか? < 1 ミリ秒!対物ピエゾ スキャナの動きを制御する瞬間から、対物ピエゾ スキャナが指定された変位に移動する瞬間まで、1ms (MS、1MS =0.001s) という速さ、つまり、第二に、それは特定の変位の直線運動を完了することができます。
取り付けが簡単な別ネジアダプター
顕微鏡イメージング、2光子顕微鏡、その他の分野で広く使用されている、さまざまな顕微鏡に対応する分離可能なスレッドアダプター。
Coremorrow ピエゾ対物スキャナは、アダプタを介して対物レンズに接続され、対物レンズを目的の位置にすばやくロックします。 M27*0.75、M26*0.75、M26*1/36"、M25*0.75、W0.8*1/36" などのねじ歯が利用可能です。ねじのサイズをカスタマイズして、顕微鏡と簡単に統合して取り付けることができます。 Zeiss、Nikon、Olympus、Leica、その他の標準レンズにも適合します。
オプションの Z 軸または多軸移動および外観構造
ピエゾ対物スキャナは単軸用と多軸用があります。 単軸は通常 Z 軸で使用されます。
（注：Xをご使用の場合はご注文の際に特にご注意ください。用途に合わせて内部構造を調整いたします。） XYZ軸モーションなど、多軸仕様もご用意しております。 また、適用機器に合わせて外観・構造もカスタマイズ可能です。
真空対応
真空バージョンは、真空環境での顕微鏡イメージング操作を容易にするために利用できます。 真空版ピエゾ対物スキャナは、真空対応のピエゾセラミック、ハウジング、コネクタなどを採用しています。
ピエゾ対物スキャナの応用
Coremorrow ピエゾ対物スキャナの高精度と高速応答特性は、顕微鏡イメージング、光学検出からレーザー材料加工、白色光干渉調整などの光学システムで広く使用されています。
1.ピエゾ対物スキャナーは、レーザーウェーハ切断に使用されます
レーザーウェーハ切断の原理は、レンズを通してレーザーの焦点を合わせることです。次に、焦点が切断されるウェーハの部分に正確に配置されるように、焦点の位置がピエゾ対物スキャナによって正確に調整されます。 切断する部分の温度が急激に上昇し、溶融または気化します。 レーザと切断材料の相対移動により、切断材料上に複数の点が形成される。
P76 の堅牢な設計により、数百グラムの対物レンズを搭載している場合でも、非常に高速な安定化時間とスキャン周波数が得られます。 複数の圧電アクチュエータの回転対称配置と、たわみとレバー要素の最適化された設計により、剛性、優れたステアリング精度、およびダイナミクスが保証されます。 Coremorow ピエゾ対物スキャナーは大量生産を達成し、多くの国内レーザー切断機器メーカーに適用されました。
2.ピエゾ対物スキャナは、通常の顕微鏡の焦点精度を向上させるために使用されます
通常、粗調整と微調整のために両側に 2 つのハンドルがあります。 ハンドルを回すと、対物レンズや顕微鏡の荷台が上下に動きます。 ハンドル調整は非常に便利ですが、精度には限界があり、微調整の精度は 0.002mm ( 2μm) にしか達しません。 数ナノメートルの精度が要求される微調整では、ハンドルの調整は無力になります。
Coremorrow製のピエゾ対物スキャナを採用することで、顕微鏡イメージングの焦点精度を大幅に向上させることができます。 たとえば、P72 はコンパクトで組み込みが簡単です。 100μmの微細なストロークと2.5nmの分解能を持ち、上の写真のように対物レンズに取り付けるだけの簡単な組み立てです。
ピエゾ対物スキャナのチューニング距離は、ピエゾ コントローラによって制御できます。 ピエゾ コントローラの可変出力電圧は、ピエゾ対物スキャナのゼロからフル ストロークまでの変位に対応し、2 つは線形関係にあります。 ピエゾ対物スキャナの同調距離は、ピエゾコントローラの可変出力電圧の大きさを変えることで制御できます。
3.超解像顕微鏡イメージングへの圧電対物スキャナの応用
顕微鏡光学イメージングとは、サンプルを介して、またはサンプルから反射された可視光から小さなサンプルの画像を拡大する技術を指します。超解像 (SR) 顕微鏡法は、新しい光学顕微鏡を説明するための幅広い概念です。従来の光学顕微鏡では100ナノメートルの分解能が実現できますが、この超解像技術では数十ナノメートルまでの分解能を実現できます。 SR 顕微鏡は、特定の蛍光プローブ特性を使用して、近接した 2 つの蛍光源から放出された光子を分離し、別々に画像化できるようにして、回折限界を回避し、ナノワールド内の細胞の動的効果を観察できるようにします。
誘導放出損失顕微鏡法、光活性化局在化顕微鏡法、ランダム光学再構成顕微鏡法などの新しい超解像技術により、解像度が 100 ～ 200 nm からさらに低くなりました。ナノメートル分解能のピエゾ対物スキャナは、これらのアプリケーションに最適です。顕微鏡とサンプル スタンドの位置合わせには、正確かつ迅速な移動が必要です。高解像度ピエゾ セラミックスに基づくピエゾ対物スキャナは、独自の超精密技術サポートを提供できます。
4.ピエゾ対物スキャナは、レーザーリソグラフィ、光ディスクデータストレージに使用されます
レーザーリソグラフィーは、特にフォトニック結晶のナノリソグラフィーの最も主流な方法の 1 つです。メタマテリアルの開発は、レーザーリソグラフィーの進歩に大きく依存します。ナノ構造デバイスは、将来的に集積回路の基礎となるでしょう。
フォトリソグラフィプロセスは、電気プラットフォーム上に配置されたフォトリソグラフィ基板が電気プラットフォームとともに回転および移動し、音響光学変調器が光ビームの強度を制御して、さまざまな線量でフォトリソグラフィを露光することを意味します。通常、電動プラットフォームの位置決め精度はミクロンまたはサブミクロンに達します。ただし、慣性、静止摩擦、緩みによって引き起こされる電気プラットフォームのピッチ誤差と偏差は、システムの性能とリソグラフィ要素の品質に直接影響します。レーザー リソグラフィでは、Coremorrow ピエゾ対物スキャナとピエゾ ナノ ステージがうまく適用されています。
Coremorrow ピエゾ対物スキャナーは、固体の弾性変形に基づく柔軟なヒンジ機構を採用し、転がりや滑り部分がなく、摩擦がなく、高精度で、高い剛性と支持力を備えています。 さらに重要なことは、位置決め精度がナノメートルまたはサブナノメートルに達する可能性があることです。 ナノメートルの精度、安定した性能、便利な操作を備えた Coremorrow 圧電対物スキャナは、リソグラフィ装置のモーション プラットフォームをスキャンするための理想的な選択肢となっています。
5.ピエゾ対物スキャナは、白色光干渉と3D端面検出に使用されます
白色光干渉技術は、光源として可視光を利用します。 光源から発せられた白色光は、干渉対物レンズを通過した後、半透過光学面で光強度の半分を反射し、残りの半分の光強度を透過して測定対象の表面に照射し、反射します。 再び干渉対物レンズに入り、元の光学面の反射光と干渉します。 Coremorrow P73シリーズの圧電対物スキャナーを使用すると、精度はナノメートルの解像度を達成でき、垂直走査の高さは1000μmに達する可能性があります。
現在、光ファイバ端面の測定には光干渉法が一般的です。 光学干渉は、空間でのコヒーレント光の遭遇に基づいており、さまざまな領域で強化または弱体化し、安定した強い分布と弱い分布を形成します。 3D 干渉計システムは、この原則に基づいて設計されています。 干渉縞は CCD カメラで観察できます。Coremorrow P76 ピエゾ対物スキャナーを使用して干渉対物レンズを動かし、位相移動を生成します。CCD カメラで測定された画像は、画像カードを介してコンピューターに送信され、分析処理されます。
ピエゾ対物スキャナは、基本的に同様の原理で広く使用されており、迅速かつ正確なステップ調整を実現しています。 、アプリケーションシーンに目的がある限り、ピエゾ対物スキャナーはより高い精度とより速い速度を提供できます。
ピエゾ対物スキャナの取り付け手順
1)安全ガイド
ピエゾ対物スキャナは、高度な技術と安全基準で設計されています。安全に正しくお使いいただくために、次の点にご注意ください。
温度変化や圧力によりピエゾドライバーが充電され、コントローラーから取り外した後もピエゾドライバーは一定時間充電されたままになりますので、以下の点に十分ご注意の上ご使用ください。
· 許可なくピエゾ対物スキャナを取り外さないでください。
· 設置前に圧電対物スキャナーを放電します。これは、コントローラーに接続することで実現できます。
· 操作中はコントローラを取り外さないでください。
· 使用前に、接続ケーブルが良好な状態であること、製品とコントローラーが効果的に接地されていることを確認してください。操作中は指示に厳密に従ってください。危険。
不適切な操作による損傷を防ぐために、次の点に注意してください。
· ピエゾ対物スキャナは、可能な限りほこりや油、潤滑剤のない環境で使用する必要があります。
・製品は柔軟な構造設計を採用しているため、負荷が製品の耐荷重を超えないようにし、負荷時にトルクが大きすぎないようにすることをお勧めします。構造を損傷しないように、負荷面をこじったりねじったりしないでください。
・長時間使用する場合は、駆動時に推奨電圧（一般的に0～120V）を印加してください。
· 損傷を避けるため、製品を分解しないでください。
· ケーブルの損傷を避けるため、ケーブル コネクタを伸ばしたり曲げたりしないでください。
· スキャナとコントローラ間の接続には Coremorrow のケーブルを使用してください
· 許可なく延長ケーブルを使用しないでください。より長いケーブルが必要な場合は、お問い合わせください。
2)設置と注意事項
設置する前に、まず安全確認を行う必要があります。 接続線に傷や断線がないか、駆動電源が接地されていないか。
ピエゾ対物スキャナを取り付ける手順は次のとおりです。
1.適切な対物アダプターを対物スキャナーにネジで締めます。
2. 対物レンズを対物アダプターにねじ込み、締めます。
3.取り付けた対物スキャナと顕微鏡接続端を固定します。
注意:
Ø 取り付けプロセス中は、ロケーターを損傷したり、対物レンズを傷つけたり摩耗したりしないように、ピエゾ対物レンズを慎重に取り扱う必要があります。
Ø 負荷はスキャナーの最大許容負荷を超えないようにしてください。
Ø コネクタの近くのマークに従って、製品ケーブルをコントローラの対応するインターフェースに接続します。
LEMO 接続は下図のとおりです。
ロード
接続負荷は以下の配置方法を参考にしてください。
正しい荷重のかけ方
重心の位置がアクティブ プラットフォームをはるかに超えないようにしてください
対物レンズを接続するときは、対物レンズの品質に注意してください。対物スキャナーの振動や損傷を避けるために、スキャナーで許容される最大負荷を超えないようにし、負荷が長すぎないようにしてください。
