Immagine per gentile concessione: Fraunhofer IPT  

Microscopia Industriale: Dove la Velocità è Indispensabile

Per la prima volta, gli scienziati del Fraunhofer Institute for Production Technology IPT di Aachen sono riusciti a raggiungere il 100% di test microscopici in ambiente industriale. Il sistema PIFOC® di PI, basato su azionamento piezo, è stato determinante per questo successo.

Il nuovo metodo ad alta produttività di IPT rende ora possibile eseguire la visualizzazione al microscopio di oggetti di grande formato in pochi secondi.

La registrazione convenzionale di immagini ad alto ingrandimento di schede e piastre di micropozzetti, ad esempio, richiede spesso molto tempo e quindi non è possibile effettuare test al 100%, il che rende i test a campione l'unica alternativa.

Soprattutto le aziende nel campo della biotecnologia e dell'elettronica beneficeranno maggiormente di questo nuovo processo.

L'idea degli scienziati: Durante la registrazione dell'immagine, lo stage muove l'oggetto continuamente ad una velocità costante in contrasto con il metodo convenzionale "stop-and-go". Inoltre, hanno combinato il processo di scansione, ottimizzato in termini di tempo, con la gestione dei dati in tempo reale e le fasi di elaborazione delle immagini. Anche i processi ad alta intensità di CPU, come i processi di stitching, vengono eseguiti quasi senza alcun ritardo.

Le singole immagini possono essere combinate perfettamente nell'immagine totale anche mentre la misurazione è in corso. Naturalmente, gli scienziati e i fisici ammettono che questo è dovuto principalmente alla potenza di elaborazione del sistema e al software sofisticato, ma anche l'hardware utilizzato dà il suo contributo. Deve regolare la messa a fuoco in modo appropriato durante la scansione continua.

L'Autofocus Veloce Assicura una Risposta in Tempo Reale

La topologia della superficie supera considerevolmente la profondità di fuoco di un obiettivo per microscopi, indipendentemente dal fatto che ciò sia dovuto alle irregolarità delle piastre di micropozzetti di plastica stampate a iniezione utilizzate nelle biotecnologie o alle varie altezze diverse dei componenti sulla scheda, o all'inclinazione dell'intero wafer durante la fabbricazione dell'elettronica. È possibile focalizzare nitidamente la superficie solo quando la messa a fuoco è regolata in un intervallo di circa 300 µm. Una funzione di autofocus in tempo reale è quindi necessaria per la registrazione di immagini tridimensionali; la messa a fuoco deve essere regolata dinamicamente nella direzione dell'asse ottico con alta precisione.

Questo compito è svolto da uno scanner per obiettivi PIFOC® basato su piezo. Con una corsa fino a 500 µm, è adatto alle applicazioni di autofocus e, se si tiene conto della precisione e soprattutto della dinamica, è di gran lunga migliore dei motori passo-passo. Questi azionamenti PIFOC®, in Z, di PI (Physik Instrumente) sono progettati per essere molto piccoli e rigidi.

Il vantaggio: I tempi di risposta sono brevi e, grazie alla guida stabile, il posizionamento di precisione è possibile anche su intervalli di spostamento relativamente grandi. L'assenza di gioco e la guida a flessione di alta precisione assicurano un'elevata stabilità di messa a fuoco.

I sistemi piezo sono sinonimo di precisione, ma in queste applicazioni mostrano un altro punto di forza. La ripetibilità e il settling time inferiore a 10 millisecondi sono importanti. Questo dispositivo basato su tecnologia piezo evita quindi che l'oggetto vada fuori fuoco ad alte velocità di scansione.

In combinazione con la metrologia diretta, i sensori capacitivi e i controllori digitali, il PIFOC® garantisce la massima linearità con una deviazione massima dello 0,06 %. I sensori capacitivi misurano la parte meccanica in movimento direttamente e senza contatto fisico. Né l'attrito né l'isteresi interferiscono con la misurazione. La posizione dell'obiettivo può essere associata con precisione all'immagine individuale.

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Per la prima volta in assoluto, c'è un nuovo sistema che permette il 100% di test al microscopio ed è anche in grado di tenere il passo con le velocità richieste dalla produzione industriale.

Ing. Ing. Ind.le. Ing. Friedrich Schenk, Ricercatore Associato al Fraunhofer IPT

Fissare e Allineare gli Scanner per Obiettivi

PI fornisce tutti gli accessori necessari per il fissaggio del PIFOC® all'ogiva girevole. L'apertura dell'anello del morsetto è abbastanza grande per obiettivi fino a M34. Gli adattatori filettati per obiettivi di diverse dimensioni sono fissati nella ghiera con viti Torx. Inoltre, il PIFOC® può essere integrato in modo flessibile in assiemi di piattaforme. A questo scopo, le interfacce supportate vengono collocate nel corpo di base.

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Nanopositioning for Microscopy

Fast, Compact, to the Nanometer

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Microscope Stage Configurator

Sample Stages and Holders for Inverted Microscopes

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