比較: ナノ位置決めセンサ技術

弊社では、高ダイナミクス、高分解能のナノポジショニングシステムを世界で最も幅広く取り揃えています。これらのシステムの直線性および再現性は、最高の分解能の測定装置がなくては実現できないものです。

数ナノメートル以下の精度では、この範囲のモーションを検出可能な位置測定法が求められます。適切な測定法を選ぶ上で最も重要な仕様は、直線性、分解能(感度)、安定性、帯域幅、そして費用です。また、プラットフォームのモーションを直接記録できるかどうかも重要な要素です。

可動部分への接触も測定結果に影響するため、弊社ではできる限り非接触方式の測定方法を採用しています。さらに、センサーは小型である必要があり、また発熱しないことが推奨されます。弊社ナノポジショニングシステムでは次の4種類のセンサーを使用しています。

静電容量センサー
ひずみゲージセンサー(SGS)
ピエゾ抵抗センサー(PRS)
リニアエンコーダ

	静電容量センサー	SGS	PRS	リニアエンコーダ
感度/分解能*	最高	非常に良い	最高	最高
直線性	最高	非常に良い	良い	非常に良い
安定性/再現性	最高	良い	普通	最高
帯域幅*	最高	非常に良い	非常に良い	非常に良い
測定方式	直接/非接触	間接/接触	間接/接触	直接/非接触
測定範囲	<2 mm未満	<2 mm未満	<1 mm未満最大	>100 mm超

*各分類は、ナノポジショニングシステムの特性を表したものです。各データシートの分解能、直線性、再現性に関する情報は、コントローラー、機械部品、センサーなどシステム全体の仕様を反映しています。測定は社外測定機器(Zygo社製干渉計)を用いて行いました。本データを、センサーシステムの理論データと混同しないでください。

ひずみゲージセンサーは、薄い金属膜または半導体膜 (ピエゾ抵抗体)をピエゾセラミックに、または精度を高める場合にはフレクシャステージのガイドシステムに取り付けて構成されています。この種の位置測定は、レバー、ガイド、またはピエゾスタックの測定結果から移動プラットフォームの位置を導出するため、接触方式と間接方式の両方で行います。ひずみゲージセンサーでは、その伸長度合いから位置情報を求めます。1本の軸にひずみゲージセンサーを複数搭載したフルブリッジ回路では、熱安定性が改善されます。