半导体、光子学、同步辐射和先进科研仪器不断向微纳尺度发展。随着精度提升,一个过去容易被忽略的底层技术正在变得更加重要:精密运动控制。高端设备不仅要“测得准”,还要首先解决“部件能否准确移动到目标位置”。这一点在同步辐射FTIR显微分析中尤为明显。
西班牙ALBA同步辐射光源MIRAS光束线为了进一步改善聚光器调整能力,引入SmarAct开发的四自由度电动纳米定位系统,将XYZ精密定位与电动光阑控制整合到一个紧凑架构中。

一、FTIR显微分析为何需要更精准的聚光器对准?
FTIR显微镜通过红外光与样品相互作用,获取样品分子振动信息,从而实现材料组成分析、化学成像及微区检测。
在同步辐射光束线中,聚光器负责将红外光准确引导至样品区域,其位置调整直接关系到整个光路系统的对准状态。因此,聚光器不仅需要具备较高的定位精度,还需要能够实现稳定、可重复的运动控制,以满足科研实验对高精度光学调节的需求。

与此同时,随着实验系统不断升级,研究人员也希望聚光器定位能够更加便捷,并具备更好的自动化控制能力,以提高实验操作效率和系统使用体验。
二、ALBA同步辐射光源的聚光器定位升级
ALBA Synchrotron位于西班牙巴塞罗那,是欧洲重要的同步辐射研究设施之一。

其中,MIRAS Beamline主要用于傅里叶变换红外光谱(FTIR)及红外显微分析,为材料科学、生命科学等多个科研领域提供实验平台。
为了进一步优化FTIR显微镜聚光器的定位性能,ALBA Synchrotron与SmarAct合作,对聚光器定位系统进行了重新设计。
新的系统采用了四自由度(4D)电动聚光器支架(Motorized Condenser Holder),在提升聚光器对准能力的同时,也进一步改善了整个系统的操作体验。

(图源:ALBA官网)
1. SmarAct高精度聚光器定位解决方案
此次开发的聚光器定位系统集成了多轴精密运动控制,可实现聚光器在多个方向上的精准调整,并兼顾紧凑结构和自动化控制需求。

系统主要特点包括:
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XYZ三轴精密定位,满足聚光器位置调节需求;
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工作行程约35×18.5×24mm,适用于FTIR显微系统的定位要求;
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运动分辨率小于1nm,支持纳米级定位控制;
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重复定位精度优于100nm(各轴),实现高重复性定位;
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集成电动虹膜光阑(Motorized Iris Diaphragm),可根据实验需求调节开口尺寸,其开口调节分辨率小于30nm;
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支持电动控制,进一步提升系统操作便利性。
整套系统在满足高精度定位需求的同时,也充分考虑了实验平台的集成性,为科研人员提供更加便捷的使用体验。
2. 聚焦科研应用,提升系统易用性
SmarAct聚光器定位系统的重新设计实现了聚光器对准性能的改善,并进一步提高了系统的易用性。

(图源:ALBA官网)
对于同步辐射FTIR显微分析而言,高精度定位系统能够帮助实验平台实现更加精准的聚光器调整,为科研人员提供稳定、可靠的运动控制支持,也使整个光学系统的操作更加方便、高效。
三、面向高精度科研应用的定制化定位方案
这类项目说明,高精度定位正在从“单个零部件”逐渐变成科研仪器中的系统级基础能力。对于用户而言,采购高精度位移台时,仅比较单一精度参数已经不够。真正决定设备能否进入实际应用的,还包括行程、重复定位、自由度、负载、空间尺寸、特殊环境兼容以及控制系统集成能力。
同样,纳米位移台价格也不能脱离这些因素讨论。标准单轴产品、闭环版本、多轴组合、真空/低温/非磁版本以及定制结构,其配置复杂度并不相同。因此,在比较高精定位方案品牌时,能够提供完整产品组合、系统集成和定制能力的供应商往往更适合复杂科研项目。SmarAct的相关技术覆盖高精度定位、精密运动控制和多轴系统,ALBA MIRAS案例展示了这套能力在同步辐射FTIR中的实际落地。