A szinkrotron fényforrásoktól a hosszú távú űrküldetésekig a nanopozicionálási specialista, a Queensgate az NC sorozatú nanoszenzorok piaci réseit és extrém működési feltételeit figyeli.
Az új NanoCeramic (NC) NanoSensor sorozat tól Queensgate, az Egyesült Királyság nagy pontosságú nanopozicionáló termékek gyártója, olyan nanoméretű metrológiát kínál, amely a legigényesebb kutatási környezetre szabott – az ultranagy vákuum (UHV) kompatibilitást és a sugárzási keménységet a kriogéntől a magas hőmérsékletig történő működéssel kombinálva.
Kontextusként a Queensgate-é NanoSensor termékportfólió érintésmentes helyzetmérő rendszerek egy kialakult családját tartalmazza (a NX sorozat) a kapacitásmikrometria elve alapján. Két érzékelőlemez – egy célpont és egy szonda – egy párhuzamos lemezes kondenzátort alkot, a lemezek távolságát elektronikus vezérlővel mérjük.
20 µm és 1250 µm közötti mérési tartományok állnak rendelkezésre 20 kHz-ig terjedő frekvenciaválaszokkal (ideális a precíziós műszerekben a rezgések figyelésére és a zaj észlelésére). Sőt, az NX sorozatú nanoérzékelők akár 0.02%-os linearitást és akár 7:10 (RMS) mérési felbontást biztosítanak – mindezt egy nem önmelegedő szerelvényben, és a kiválasztott kivitelekkel, amelyek akár XNUMX-es UHV-üzemre is alkalmasak.-9 Torr.
Mérésre készült
Ugyanezen alapelvek alapján a NC sorozat az NX kínálat kiterjesztését jelenti extrém körülmények között történő telepítéshez – tulajdonképpen a NanoSensorok egyedi sorozata, amely az UHV kompatibilitást a következő szintre emeli (10-10 Torr), miközben stabil, megbízható működést biztosít agresszív sugárzási környezetben (sugárzásálló 107 Gy kábelezés) és széles hőmérsékleti tartományban (80 K és 423 K között).
„Katonai és űrkutatási minősítésű gyártási technikákat használunk az NC sorozat előállításához” – magyarázza John Clarke, a Queensgate vezető gépészmérnöke. „Bár a szenzorok többnyire egyedi tervezésűek, az NC technológia gyárthatósága olyan, hogy több – és nagyon szigorú – teljesítménykoordináta mentén, versenyképes ár-ponton szállíthatunk.”
Az NC mérési alrendszer középpontjában az aranyozott kerámia kapacitív érzékelőlapok állnak (jellemzően „fehér arany” alapú, platina-arany ötvözet), míg a legtöbb modell üvegkerámia mázzal is rendelkezik, amely védi az érzékelő felületeit és megakadályozza a véletlenszerű sérüléseket. rövidzárlat a lemezek között. Ugyanilyen fontosak az NC alkalmazás-specifikus szenzorházai – nem utolsósorban az alacsony hőtágulású kialakítás érdekében. Az Invar házak például hőstabilitást biztosítanak kriogén hőmérsékleten (80 K-ig); az SS316 rozsdamentes acél ideális, ha az érzékelő kiterjesztését rozsdamentes acél szerkezethez igazítja; és a nem mágneses alumínium házak a legjobbak akkor, ha a hőtágulást az alumínium szerkezetekhez igazítják.
„Alapvetően – jegyzi meg Clarke – az NC sorozat anyagi fejlesztések és innovációk csomagját tartalmazza, hogy biztosítsa a kompatibilitást a legkülönfélébb extrém környezeti alkalmazások között.” Egy példa: az egyik első NC NanoSensor telepítés – a szilícium-kristály hajlítás figyelésére Bragg monokromátorban egy szinkrotron nyalábvonalon – kombinálta a 2–5 nm-es mérési felbontást egy 100-as szenzorral. µm-es tartomány és működés kriogén hőmérsékleten (körülbelül 80 K).
Az alacsony gázkibocsátású konstrukció UHV körülmények között is lehetővé tette a telepítést (10-ig-9 Torr), míg a „sugárzásálló” kábelezés és a kerámia/fém konstrukció biztosította, hogy az érzékelő a 143 Gy/óra sugárvonalon belüli maximális egyenértékű sugárdózist is elviselje. „Ez a korai NC-megoldás minden négyzetet kipipált a teljesítmény borítékolásának növelése terén” – teszi hozzá Clarke.
Az egész az irányításról szól
Az NC szenzorsorozat (és a szülő NX termékcsalád) meghatározó jellemzője a kiváló minőségű digitális vezérlőelektronika – az alacsony zajszintet, a 20 bites digitális kimenetet és az 50 kHz-es frissítési gyakoriságot egy integrált mérőrendszer részeként ötvözi. Hosszabb kábelmeghajtó képesség is van (az előző generációs analóg modellekhez képest), hogy a digitális kimenet kevésbé legyen érzékeny a zajfelvételre.
„Mindez azt jelenti, hogy a végfelhasználók sokkal könnyebben integrálhatnak NC érzékelőket a vezérlőrendszerükbe anélkül, hogy zajt okoznának a jelben” – magyarázza Clarke. „A digitálisra való azonnali átalakítás azt jelenti, hogy a végfelhasználó az érzékelő jelét egy digitális kábelen továbbíthatja a PC-hez, ahol elemezhető és egy vezérlőhurokba táplálható.”
Az NC sorozat további specifikációi közé tartozik a nagy linearitású kimenet kalibrálás előtt (0.05% jellemző), a negyedrendű, digitálisan korrigált kalibráció lineárisan 0.005% (tipikus). Lehetőség van a vezérlő elektronika plug-and-play cseréjére vagy javítására is, ha az érzékelőfejek nem érhetők el – például egy vákuumkamrában.
Az NC sorozat egy bővülő termékcsalád. Ha a kívánt modell nem áll rendelkezésre, a Queensgate egyedi specifikáció szerint gyártja a minimális rendelési mennyiségre vonatkozó kritériumokat.
