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Präzise 3D-Positionierung von Objekten im Nanomaßstab

Ein dreidimensionales interferometrisches Positionsmesssystem wurde von einer deutschen Universität entwickelt, die jetzt industrielle Partner für die Produktion und Vermarktung sucht.
Präzise 3D-Positionierung von Objekten im Nanomaßstab
Die exakte Positionierung von Objekten im Nanomaßstab ist für Bereiche, in denen Piezo-Antriebe genutzt werden, unerlässlich. Hierzu gehören die Mikroskopie mit Laserabtastung, die Laserabstimmung und die Holographie. Piezoelektrische Bauteile sind Materialien, die sich bei Anwesenheit eines Spannungsgradienten ausdehnen oder zusammenziehen und damit die Schafftung von dreidimensionalen Positionierungsgeräten ermöglichen. Diese Messsysteme sind aber schwierig einzurichten und es mangelt ihnen an Genauigkeit. Die Widerstandsfähigkeit ist ein zusätzliches Problem. Das hier betrachtete neue dreidimensionale interferometrische Positionsmesssystem (TIPM) wurde in der Atomkraftmikroskopie, AFM, eingesetzt und hat hierbei zu akkuraten, reproduzierbaren Ergebnissen geführt.

Das System beruht auf der Interferometrie, d.h. es nutzt das Wechselspiel von elektromagnetischen Wellen zur Bestimmung der exakten Position des in Frage kommenden Objekts. Ein Laser wird für die Erzeugung von drei elektromagnetischen Wellen genutzt, die trotz ihrer Verbindung untereinander unterschiedliche Übertragungsrichtungen haben. Auf diese Weise erfolgt an der Stelle, wo die Wellen sich überkreuzen, eine Intensitätsverteilung, die wiederum zur Errichtung eines optischen 3D-Referenznetzes führt. An das beobachtete Objekt ist ein Detektor angebracht, der den Intensitätsgradienten und damit die Position aufzeichnet, sobald sich der Gegenstand in eine beliebige Richtung bewegt.

Das TIPM-System erlaubt die Online-Kalibrierung und -Navigation von 3D-Systemen. Es kann einfach und unter geringen Kosten von bestehenden Systemen übernommen und in diese integriert werden. Es wurde bereits erfolgreich in der Atomkraftmikroskopie angewendet, wo Oberflächen in atomarer Auflösung abgebildet werden und die Kraft im Nanonewton-Maßstab gemessen wird. Die Messungen erfolgen mit einer hohen Auflösung und Genauigkeit und sind überdurchschnittlich zuverlässig. Das System kann außerdem im Bereich der Elektronenlithographie genutzt werden, wo Submikronen und Bestandteile im Nanomaßstab hergestellt werden. Zu den weiteren möglichen Anwendungsfeldern gehören die Materialverarbeitung und die Messtechnik.

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 81496 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: Industrielle Technologien