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如何校准纳米位移台的移动范围?

校准纳米位移台(nanopositioning stage)的移动范围是确保其位移精度、重复性和线性响应的关键步骤。以下是完整的校准流程与注意事项,不含表格或图标,仅保留清晰的文字说明:
一、为什么需要校准
出厂默认标定值可能不适用于你当前的工作环境(温度、负载等)。
长时间使用后可能出现漂移或非线性偏差。
外接控制器或软件接口更新后需要重新匹配精确位移量。
二、常见校准方式
1. 使用干涉仪或激光测距仪
原理:通过高精度位移传感器(如 Michelson 干涉仪)测量真实移动距离。
步骤:
将干涉仪反射镜固定在位移台上。
输入一段控制信号(如移动 10 微米)。
读取实际测得的位移值。
若有偏差,调整比例因子(scale factor)或控制系统的转换参数。
2. 使用标准光栅尺或编码器标尺
原理:通过带有已知分辨率的光栅尺检测实际位移。
步骤:
将光栅尺贴合在运动路径上。
控制位移台在单位步长下运动,并记录实际移动数据。
计算每步响应是否线性一致。
校准控制软件中的转换比例。
3. 使用已知结构样品(如 SEM、AFM 或光学显微镜下的样品)
适用于科研环境。
方法:
让位移台移动到两个微结构之间(间距已知)。
比较软件记录的位移值与实际间距。
反复测试后修正系统中的偏移量或非线性系数。
三、软件校准流程(以常见控制软件为例)
进入软件设置界面,查找“轴校准”或“移动范围标定”功能。
输入已知的标准步长,例如移动 100 个控制单位。
读取实际测量值(通过干涉仪、光学尺或标准样)。
软件根据差异自动调整校准系数。
保存设置,重新测试以确认是否精确。