美国MicroE Systems的Mercury系列光栅编码器帮助Mad City Labs 控制水平分子运动_光栅编码器_水平分子运动

美国MicroE Systems的Mercury系列光栅编码器帮助Mad City Labs 控制水平分子运动

2010/6/24 15:26:00

如果一个价值100,000美元的超高精度的倒置显微镜不能聚焦，那么它有什么好的？这是越来越多的遗传学实验研究人员面临的问题。尖端的分子探针可以观察并跟踪活细胞内离散分子的活性，产生的图像序列显示真正自然的细胞程序－用于医药发明、疾病防治、生化研究及其他大量声明科学应用的关键信息。但是为了成功，研究中需要使用倒置显微镜，以非常高的精度聚焦，捕捉发光标记物的数字延时摄影。在以上实验中，物镜必须保持在焦平面的100纳米之内，以防图像在时延摄影期间偏移焦点。在这种精度水平下，面临的主要挑战即效应，甚至环境温度变化一摄氏度，就能引起焦点偏移200米.

Mercury 3500 编码器，超高分辨率

既然这样，那么如何控制热膨胀呢？绝不能让这种情况发生……用实时、超高分辨率的闭环运动控制弥补热膨胀与其他机械公差。威斯康星麦迪逊的Mad City Labs创造过这样一个方案。C-Focus自动对焦修整系统(C-Focus auto-focus correct system），为分辨率达到500微米的显微镜、共焦成像系统及其他自动对焦机制而设计。能提供必要的闭环反馈的是MicroE Systems生产的Mercury3500可编程编码器。整数步长时可编程线性分辨率范围为5微米～5纳米，这款微型编码器可用于C-Focus系统，定位精度达到±20纳米，而运动控制分辨率达到5纳米。

Mercury微型编码器技术，C-Focus成功的关键

Mad City Labs将其C-Focus设计用于他们的主打产品Nano-F100压电级与Nana-Drive 85.系统中使用的Mercury编码器传感器安装在显微镜内的热膨胀系数非常低的不胀钢支架上，与其平行的热膨胀系数低的编码器玻璃光栅尺在用于安装物镜的铝外壳上。

轻松实现编码器集成，提升设计品质

为了运行系统，研究员需要将显微镜聚焦在需要的位置，按下“开始”按钮，然后安装了Mercury3500比编码器的C-Focus系统将自动校正热膨胀与热收缩。“Mercury编码器很容易进行集成，因为它是一款组件式编码器，光栅尺与传感器是分开、独立安装的零件”，Mackay说道，“Mercury编码器也是最容易设置的，它的对准公差很大，达到theta Z轴上±2°的最佳位置，是其他竞争性技术的三倍。另外，整数步长可编程的插值、可编程输出频率及自动增益与相位校正电路使优化系统性能变的异常简单。总之，可以说MicroESystems的Mercury3500是真正的赢家。”

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与高分辨率一样重要的是Mercury编码器传感器的小体积。8.4mm的Mercury3500是唯一一款能装入狭窄的倒置显微镜界限内的小型编码器。Mad City Labs的研发工程师Jim Mackay说：“倒置显微镜内根本没有多余的空间，所有空间都很重要。”“设计自动对焦元件时，最大的挑战之一找到一款能满足应用需要的编码器，”Mackay说，“比如说，为了将焦点保持在一个长50到100纳米的病毒细胞上，要求编码器的分辨率要非常的高。这时，传感器要小到能装入倒置光学显微镜狭窄的界限以内。我们找过很多性能相当的编码器，但是他们的传感器至少有15mm高。
这个高度是Mercury 3500编码器传感器的两倍。不可能安装这么大的传感器，因为典型倒置显微镜的焦距只有
7mm…只有MicroE System才有我们需要的产品。”低高度的编码器传感器使C-Focus系统真正能用于所有倒置光学显微镜中。