芯明天P11压电纳米定位台在超光谱频域热反射成像系统中的应用
在半导体、新材料、生物医学等高端领域，随着芯片性能的飞跃式提升和材料成分快速地更迭换代，高精度无损检测早已成为技术突破的关键。超光谱频域热反射成像技术，作为兼具热物性测量和多维度成像的检测方案，正逐步成为科研与工业量产中的刚需技术。然而，超光谱频域热反射成像作为一种前沿的材料热物性表征技术，它还需要一个核心精度保障来支撑——那就是压电纳米定位台。芯明天P11.XYZ100系列压电纳米定位台专为高精尖应用打造，专注于提升高端检测技术的精度与稳定性能。
一、超光谱频域热反射成像系统的原理
超光谱频域热反射成像是一种非接触、高空间分辨率的光学测量技术。简单来说，它是一种先进的光学热CT成像技术，集合了热物性检测、光谱分析、成像技术三种分析手段。其基本原理是：首先使用一束经过强度调制的泵浦激光照射样品表面，以达到周期性的温度变化效果。同时，再用另一束宽谱段的探测光用于感知样品表面因温度变化导致的反射率变化。通过分析探测光反射信号相对于泵浦光的相位和振幅延迟，还可以获取材料内部不同深度的热信息。另外，与传统单波长技术不同，它能一次性采集数百个不同波长、不同频率下的信号，利用丰富的光谱信息，可以更精确地解算出检测样品的热物性参数、几何结构形态或内部缺陷等等，并以多维度成像方式呈现。
超光谱频域热反射成像系统示意图
超光谱频域热反射成像的核心优势在于非接触、无损检测特性，同时兼具微米甚至亚微米级的空间分辨率，可同时获取光谱信息、热物性信息和空间结构信息，突破了传统检测技术精度紧缺和信息单一的局限。
二、超光谱频域热反射成像系统的应用领域
超光谱频域热反射成像系统的核心测量价值是多维度、高精度、无损获取材料的关键信息，其覆盖了多行业的核心检测需求：
1.
新材料研发：测量纳米薄膜的热导率、热扩散率，探测复合材料内部的缺陷，评估二维材料（如石墨烯等）的热性能等；
2.
半导体芯片：精准定位芯片内部晶体管的热分布，测量半导体薄膜的热导率，评估电器件微结构热物性等等；
3.
生物医学：检测正常组织与异常组织的热导率差异，人工皮肤、组织工程支架的热传导性能，细胞代谢过程中的微弱热变化等等；
4.
高端工业制造：检测汽车动力电池包热均匀性，发动机核心部件热可靠性，航天器热防护涂层热导率等等。
（注：图片来源于网络）
三、芯明天压电纳米定位台用于保证测量精度
P11.XYZ系列小体积压电纳米定位台为3维压电平移台，平台内部采用无摩擦柔性铰链导向机构，一体化的结构设计，机构放大式驱动原理，可实现每轴100μm位移。闭环版本定位精度可达纳米级。具有高导向精度、高刚性、高负载、无摩擦、免维护等特点，并且具有非常高的控制精度和稳定性，分辨率可达纳米量级，定位稳定时间为毫秒量级。压电纳米定位台使用过程中不受磁场的影响，且体积小、结构紧凑、易于集成。
P11.XYZ100系列压电纳米定位台作为纳米位移调整单元在系统中主要承担两个核心功能：
01
稳定补偿：系统检测过程中受温度波动、机械振动影响，都可能会导致样品发生微小的漂移，即使是纳米级的漂移也足以让采集的光谱数据失准，导致最终成像模糊、数据失真。P11压电纳米定位台通过闭环控制技术，主动补偿样品的位置漂移，可将测量点稳定在亚微米甚至纳米级的范围内。
02
精确定位：绘制二维或三维热物性图，需要对样品进行逐点扫描。只有当定位台的步进精度远高于目标空间分辨率时，才能检测出样品的微观热结构。P11压电纳米定位台以纳米级的分辨率和精度移动样品或探针，可实现高密度、高精度的扫描，确保了数据准确性和重复性。
技术参数
|
型号 |
P11.XYZ100S/K |
|
运动自由度 |
X、Y、Z |
|
驱动控制 |
3路驱动，3路传感/3路驱动 |
|
标称行程范围（0~120V） |
80µm/轴 |
|
Max.行程范围（0~150V） |
100µm/轴 |
|
传感器类型 |
SGS/- |
|
分辨率 |
3nm/0.1nm |
|
闭环线性度 |
0.1%F.S./- |
|
闭环重复定位精度 |
0.05%F.S./- |
|
俯仰/偏航/滚动 |
<10µrad |
|
运动方向推/拉力 |
30N/5N |
|
运动方向刚度 |
X0.25N/µm
Y0.3N/µm
Z0.2N/µm |
|
空载谐振频率 |
X0.2kHz
Y0.3kHz
Z0.18kHz |
|
空载阶跃时间 |
20ms/0.8ms |
|
承载能力 |
0.6kg |
|
静电容量 |
1.8μF/轴 |
|
工作温度范围** |
-20~80°C |
|
材质 |
钢、铝 |
|
外形尺寸（长×宽×高） |
40mm×40mm×36.5mm |
|
重量 |
230g |
**可定制低温版本及高真空版本。
芯明天多样化产品
除了上述适用于高精度定位与扫描的P11系列压电纳米定位台，芯明天还提供多样化的压电纳米定位台产品系列，以满足不同应用场景的复杂需求。对于需要更大位移范围，例如达数百微米甚至毫米级的应用，我们的大行程压电定位台产品能在保持纳米级分辨率的条件下，提供更广阔的工作空间。芯明天压电纳米定位台产品具有高度的可配置性，核心参数如行程、分辨率、接口形式和传感器类型均可根据客户的具体需求进行定制，旨在从硬件层面完美匹配每一位用户的独特应用挑战。
更多详情欢迎致电芯明天0451-86268790、17051647888（微信同号）！
