皮米精度位移激光干涉器-attoFPSensor

    attocube公司生產(chǎn)的皮米精度位移激光干涉器-attoFPSensor充分滿足了高分辨位移與定位的工業(yè)和科研需要，其緊湊的設計和穩(wěn)定性可以在極端環(huán)境中使用，在大的位移測量范圍內，達到25pm的位移分辨率和10MHz的采樣速率，應用范圍遍及閉環(huán)掃描器校準、樣品或模塊位移、加工業(yè)、引擎位移探測等領域。

attoFPSensor產(chǎn)品特點

+ 簡單易用，attoFPSensor自動軟件控制與校準

+ 測量速度快，attoFPSensor定位樣品采樣帶寬10MHz，分辨率25pm

+ 實時數(shù)據(jù)采集界面，attoFPSensor利用Ethernet或HSSL實現(xiàn)定位數(shù)據(jù)的實時輸出

+ 多軸同時測量，attoFPSensor配有獨立的三軸定位器，允許同時位移測量、數(shù)據(jù)處理、和定位輸出

+ 精度極高，attoFPSensor鎖定分子吸附頻率做參考值，得到的定位信息具有測量學意義

+ 上 小體積的位移測量干涉器，15mm直徑和12mm長

attoFPSensor技術特點

+ 多維度位移干涉器

+ 完備的系統(tǒng)配置

+ 實時數(shù)字化界面

+ 高速FPGA控制單元

+ 10MHz采樣速率

+ 大1m/s樣品位移速率，可選配更快速率

+ 基于單模光纖的探測器

+ 兼容真空與極端環(huán)境

attoFPSensor獨特優(yōu)勢

+ 高帶寬位移探測

+ 閉環(huán)位移控制

+ MHz范圍內的振動測量

+ 目標樣品熱負載<75uW

+ 探測器無需進行電子器件鏈接

+ 工業(yè)化設計

+ 極其可靠與穩(wěn)定

設備選件

激光探頭技術參數(shù)表

FPS系列激光干涉儀可提供不同型號探頭（探頭尺寸，光斑大小不同）。

探頭直徑范圍：1.2mm – 22mm。典型準直激光光斑：1.6mm， 典型聚焦激光光斑：70 mm。

低工作溫度：10mK, 1E-10mBar超高真空適用, 10MGy強輻射環(huán)境適用。

激光探頭	型號	尺寸mm  (直徑與長)	工作距離 (低反射，高反射材料）	激光類型 （聚焦、準直）	光斑大小
	D1.2/F7	? 1.2; 7.5	5-9 mm 30-45 mm	聚焦， 焦距7mm	70μm@7mm
	D4/F8	? 4; 11.5	6-10 mm 15-30 mm	聚焦， 焦距8mm	70μm@8mm
	D4/F13	? 4; 11.5	11-15 mm 30-45 mm	聚焦， 焦距13mm	70μm@13mm
	D12/F2.8	? 12; 32.3	2.8 mm	聚焦， 焦距2.8mm	2μm@2.8mm
	M12/C1.6	? 14; 17.4	0-1000 mm	準直	1.6mm
	M15.5/C1.6	? 22; 20.6	0-1000 mm	準直	1.6mm
	M12/C7.6	? 14; 49.3	0-5000 mm	準直	7.6mm

應用案例：

■  激光干涉儀檢測納米精度位移臺

    誤差在實際生產(chǎn)中的存在可能導致?lián)p失以及客戶對產(chǎn)品信心的丟失。光學傳感器可以在質量檢測中幫助減少誤差產(chǎn)生提高成品率。attocube激光干涉儀是理想的可在各個領域提供高精度探測來減少誤差的一種光學傳感器。

    作為納米精度位移臺供應商的德國attocube公司，對位移臺的精密移動的測量與鑒定是一個非常重要的任務。例如，下圖左，ECS3030型號的線性位移臺可在真空中進行位移。ECS3030位移臺的行程是20mm。技術參數(shù)要求的是可重復精度小于50nm。利用attocube激光干涉儀對位移臺上樣品進行測量，位移臺被程序控制來回往復移動1mm,在20mm的行程內在多個不同地點進行來回往復移動。測量結果如下圖中所示。通過分析，左圖中的數(shù)據(jù)提取的偏差值是13.2nm，下圖右數(shù)據(jù)的直方圖顯示標準差是13nm。因此，位移臺的可重復性技術指標是合格的。

    通過使用attocube激光干涉儀可以實施對于納米精度位移臺ECS3030的全自動測量。這已經(jīng)是德國attocube公司對于位移臺的質量檢測手段。并且，這樣一個簡便與實用的傳感器可以直接集成到生產(chǎn)線中去提供高產(chǎn)出的質量檢測。

■  激光干涉儀組建高精度X射線顯微鏡

    同步輻射中 心具有廣泛的應用領域，生物科技（蛋白質結構），醫(yī)學研究（微生物），工程研究（裂紋的變化觀測），先進材料（納米結構測量）等。以上應用需要高精度去驅動聚焦鏡，樣品，光學狹縫等物品（下圖左），這樣的機械結構需要減少熱漂移與定位誤差。

    德國attocube公司的激光干涉儀具備皮米精度分辨率，激光探頭可在真空環(huán)境中使用，是同步輻射研究的良好選擇。在現(xiàn)有激光探頭中，標準激光探頭M12是已經(jīng)被證實可以在輻射環(huán)境中使用（ 大10MGy)。美國布魯克海文實驗室E. Nazaretski等人結合attocube激光干涉儀與納米精度位移臺搭建了X射線掃描成像顯微鏡（下圖中）。通過attocube激光干涉儀作為實時檢測與反饋位移臺移動的工具，科學家實現(xiàn)了0.5nm的步進掃描（下圖右）。并且，在真空環(huán)境中，系統(tǒng)的熱漂移達到了2nm/h。

    綜上所述，高精度的X射線顯微鏡可以實現(xiàn)納米精度掃描成像，是實現(xiàn)硬X射線區(qū)域光學研究的有力工具。該顯微鏡使得X射線熒光光譜納米精度成為了現(xiàn)實。

參考文獻：E. Nazaretski , et.al. J. Synchrotron Rad. (2015). 22, 336–341

■  激光干涉儀無損探測軸承誤差

    旋轉物體的運動誤差分析是高精度機械工程領域的一個主要興趣之一。如果是高速旋轉的轉子，甚至1納米的誤差就會產(chǎn)生不想要的振動與運動誤差。因此，納米精度的運動誤差監(jiān)測是機械工程領域前沿的重要研究課題。一個主要的難題是：如何減小運動誤差？

為了減小誤差，首先需要測量誤差。

    德國attocube公司的激光干涉儀可以提供一個無損，緊湊并且一插即用的解決方案。通常的線性位移測量需要一個平整的表面，而旋轉運動的時候，遇到的是一個曲面（右圖上）。attocube激光干涉儀測量的是一個直徑為10mm的電動轉子。由于attocube激光干涉儀的探頭具有較大的容忍角度，激光探頭很容易完成了校準并開始進行測量。轉子轉速為2160轉每秒，兩個激光探頭對轉子的運動誤差進行了測量。右圖下顯示的為測量結果，紅色實線為平均位置，而虛線顯示了誤差為5微米的兩個圓環(huán)。黑色實現(xiàn)為實際測量數(shù)據(jù)。

    德國attocube公司的激光干涉儀軟件使用界面友好，可提供亞納米級別的運動誤差校正方案。即使是新用戶，對于其激光干涉儀的使用也會很快熟悉。

參考文獻：Review of scientific instruments, 84, 035006 (2013)

■  激光干涉儀校正極低溫非線性掃描

    通常掃描臺在室溫下掃描50微米 x 50微米的范圍時候不會有顯著的非線性效應。但是當在極低溫環(huán)境（4K或更低）中，壓電陶瓷本身的性能發(fā)生變化，會產(chǎn)生下圖右中的非線性掃描現(xiàn)象。

    通過德國attocube公司的激光干涉儀，可以在極低溫環(huán)境下使用激光探頭對掃描臺的掃描運動進行實時檢測（高速掃描）。結合對掃描臺的施加電壓進行實時反饋控制，可解決低溫下非線性掃描問題。

 測試數(shù)據(jù)：

■  長時間使用仍可保持picometer穩(wěn)定度和精度

attoFPSensor具有極高的信號穩(wěn)定性，如上圖時間與位移變化的關系所示：

在20mm工作距離下，其2σ為0.286nm

在70mm工作距離下，其2σ為0.530nm；

在120mm工作距離下，其2σ為1.035nm

■  探測目標振動簡單可靠

    attoFPSensor不僅是功能強大的實時位移探測設備，而且它還是一個振動器。上圖是測量attocube位移器ANPxyz得到的結果。

用戶單位：

    attocube公司產(chǎn)品以其穩(wěn)定的性能、極高的精度和良好的用戶體驗得到了國內外眾多科學家的認可和肯定，在全球范圍內有超過了4000多位用戶。attocube公司的產(chǎn)品在國內也得到了低溫、超導、真空等研究領域著名科學家和研究組的歡迎......

國內部分用戶：

國外部分用戶：