Ein digitale Piezocontroller und ein besonders flacher Piezoscanner bilden ein preisgünstiges

Ein digitale Piezocontroller und ein besonders flacher Piezoscanner bilden ein preisgünstiges Nanopositioniersystem mit einer Positioniergenauigkeit von 1 nm. (Bild: Physik Instrumente (PI ) GmbH & Co. KG)

Der einkanalige Piezocontroller E-709 der Physik Instrumente (PI) GmbH erschließt die Digitaltechnik und ihre Vorteile nun auch preisgünstigeren Systemen der Genauigkeitsklasse von 1 bis 10 nm.

KARLSRUHE (rm). Er unterstützt zunächst die in Low-Cost-Piezosystemen verwendeten Dehnmessstreifen-Sensoren (Metallfolien oder piezoresistiv). Wegen der Anforderungen an diese Systeme, werden im Piezocontroller Komponenten mit nach Angabe des Herstellers ausgewogenem Preis-Leistungs-Verhältnis verwendet.

Die D/A-Wandlung beträgt 16 Bit. Der 32 Bit-Prozessor mit 150 MHz Taktrate unterstützt eine Servorate von 10 kHz. Der Verstärker stellt 5 W Dauerleistung bereit, beispielsweise für den dynamischen Betrieb klassischer Nanopositioniersysteme wie des Objektivscanners P-721 PIFOC.

Der digitale Controller arbeitet mit Linearisierungsalgorithmen, die die Genauigkeit des Piezosystems um einen Faktor 10 von etwa 0,2 % auf 0,02 % verbessert. Der Piezocontroller wird über USB- und RS-232-Schnittstellen kommandiert und lässt das Setzen der Bewegungs- und Regelparameter und die Programmierung der digitalen I/Os per Software zu.

Wichtig für den Einsatz in der Mikroskopie, wo der Controller einachsige Piezosysteme wie den Objektivpositionierer P-721 oder die Probenscanner P-736 und P-737 betreiben kann, ist die Kompatibilität zu Softwareplattformen wie LabView, µManager, MATLAB oder Metamorph sowie die Programmierbarkeit über DLLs.

Digitale Piezocontroller waren bislang High-End Anwendungen vorbehalten:  Für Servo-Raten bis 25 kHz in nahezu Echtzeit ist eine schnelle  Datenverarbeitung und eine hohe Prozessorleistung erforderlich. Sub-Nanometer Auflösung macht eine Datenkonvertierung mit bis zu 24 Bit unumgänglich, sodass digitale Servocontroller häufig teurer sind als ihre analogen Verwandten.