高真空および超高真空対応位置決めシステム

  • 10-3~10-10 hPaの真空等級
  • 部品および材料を厳選
  • ピエゾアクチュエータやピエゾモーターなどの自社製ドライブまたは最適な電気モーター
  • 気体放出挙動を考慮に入れた入念な設計
  • 細心の処理、適切な前提条件:材料、部品、最終製品の認定試験に対応 – 非磁性、低温、高紫外線(EUV)など他の環境との組み合わせにも対応
  • 長年の経験

弊社における真空対応ステージの分類

必要な真空等級を判断するには、できる限り用途について理解する必要があります。たとえば、結晶解析と光学コーティングでは、圧力範囲だけでなく、真空チャンバー内に許容される残留物質についても要件が異なります。

多くの場合、炭化水素の分圧が決め手となります。炭化水素は潤滑剤やプラスチック類に含まれており、真空チャンバーの脱気時に放出され、表面を汚染する可能性があります。炭化水素は分裂し光学系上に降り積もるため、高真空環境でのレーザー用途では特に影響を受けます。

超高真空に合わせた製品のカスタマイズ内容:

  • 10-11 hPaまでの超高真空環境
  • 潤滑剤を使用しない設計
  • -269~40 °Cの低温環境での動作に対応
  • 磁界内での動作に対応、放射線耐性(粒子放射線およびX線照射、EUV)

高真空(HV)

1 × 10-3 hPa~1 × 10-6 hPa  

 

超高真空(UHV)

1 × 10-7 hPa~1 × 10-9 hPa  

 

単位

1 hPa = 1 mbar


真空環境向けのドライブの種類

位置決めシステムを真空対応とする上でドライブの次に重要なのは、適切な材料や追加部品の選定です。ピエゾステージ では原則として、次の真空用途に最適な技術を採用しています:

ピエゾアクチュエータ、 静電容量ポジショニングセンサー 、フレクシャジョイントガイド

また、潤滑剤やグリース不要で動作します。

弊社の全ナノポジショニングシステムのPICMAピエゾアクチュエータはポリマーを使用せずに製造されており、このため気体放出が極めて低く抑えられています。弊社の全ナノポジショニングシステムのPICMAピエゾアクチュエータ はポリマーを使用せずに製造されており、このため気体放出が極めて低く抑えられています。また、最大150 °Cでの焼き付けが可能です。PICMAピエゾアクチュエータは、非常に強い磁界内での用途に特に適しています。ピエゾポジショニングシステムは、強磁性物質を使わずに製造可能です。

ピエゾアクチュエータは、低温環境でも十分な変位を発揮します。特製モデルのPICMAアクチュエータであれば、トラベルレンジは大きく制限されますが-271°Cまでの環境で使用可能です。

駆動原理にかかわらず、>>ピエゾモーターはすべて真空環境での使用に対応しています。ピエゾモーターは磁界を発生せず、磁界からの影響を受けることもないため、磁界内でも使用可能です。特に放射線耐性とミリメートル台のトラベルレンジが求められる場合には、ピエゾモーターが最適なドライブです。

モーター駆動ステージ では、10-9 hPaまで確実に動作する専用の2相ステッパーモーターを採用しています。焼付可能なリミットスイッチと適切な測定システムにより、最適な製品が完成します。一般に、真空対応ステージは、室内空気用の類似製品に比べ速度が低く、寿命が短くなっています。


材料および設計

真空対応素材の要件:

  • 粒子の放出がない
  • 気体放出がない
  • 焼付可能かつ耐熱性あり

FKM推奨素材 
ステンレス鋼、アルミニウム、チタン 銅、
(ヴァイトンなど)PTFEセラミック、サファイアPEEK  (テフロンなど)、
 ポリイミド(カプトンなど)
ガラスセラミック (Macorなど)

真空対応位置決めステージでは、アルミニウム合金、ステンレス鋼、またはチタン製の材料を使用しています。高真空等級製品の表面は塗装せず電気研磨するなど、真空等級に合わせた表面処理を行っています。

高真空および超真空での用途では、専用の真空潤滑剤を使用しています。ご注文時に、ご要望に応じて潤滑剤を指定可能です。真空ケーブルの絶縁材にはPTFEまたはFEP (テフロン)を用いていますが、ポリイミド(カプトン)またはPEEKも指定可能です。プラスチック類および接着剤の使用は可能な限り抑えています。

特に注意が必要な環境に対応した入念な設計

真空動作専用のステージは、多数の基準を満たさなければなりません。真空チャンバー内のスペースは限られているため、設計はコンパクトである必要があります。

エアポケット、すなわちアンダーマウントがあると真空化が著しく遅れるか、あるいは安定した真空環境を実現できなくなるため、これらは避けなければなりません。

適切な部品、特に駆動システムの選択は非常に重要です。具体的には、真空下では熱放散が極めて困難となるため、動作中の発熱を考慮することが大切です。このため、選択をする際には予定される作業サイクルに関する知識が役立ちます。この知識により、選択した各部品の気体放出挙動を事前に検査することが可能となります。

組立およびテスト設備

真空ステージの取り付けは、クリーンルーム環境で行われます。コンポーネントはすべて、超音波により洗浄されます。出荷は、粒子を含まない帯電防止パッケージに入れて行われます。ご要望に応じて、質量スペクトログラムを備えた気体放出試験により残留気体成分の評価も可能です。

  • クリーンルームでの製造
  • 超音波洗浄
  • 10-10 hPaまでの真空チャンバー
  • ご要望に応じて質量分析計による測定を行い、測定プロトコルを同封

 

 


応用事例

真空環境は、以下のように多くの繊細な先端技術分野で扱われています。

  • 半導体技術
  • ビームライン測定装置
  • 航空宇宙産業
  • 材料研究
  • 研究

お問い合わせ

担当者よりお問合せにつきまして、すぐにご連絡をさせて頂きます。

製品

弊社では、多数のポジショニングステージシリーズの超高真空バージョンをカタログ製品としてご用意しています。ほぼすべてのステージを、各種真空環境での使用に合わせて調整可能です。ご要望に応じて、これらの制限を超えた範囲での設計、製造もお受けしています。複数軸に対応した完成版ソリューションも提供可能です。納入品目に真空対応フィードスルーは含まれていませんが、必要に応じて別途注文いただけます。別途同意または記載のない限り、各製品の最高ベークアウト温度は80  Cです。

コントローラー、アンプ、その他の電子機器

一般に、制御電子部品は真空チャンバー内での動作には適していません。これらの部品は、チャンバーの外部に取り付けてください。

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Brochure: Positioning in Vacuum

High-Precision Solutions to 10-10 hPa
廃止
日付 / バージョン
BRO30
日付 / バージョン
BRO30
ドキュメントの言語

Whitepaper: Motion Control and Precision Positioning in Vacuum Environments

日付 / バージョン
WP4005
ドキュメントの言語 英語

Catalog: PI Piezo Nano Positioning 2014/2015

日付 / バージョン
CAT130
日付 / バージョン
CAT130
ドキュメントの言語