PSISPM (Eurostars)

Verbundprojekt: Ultraschnelle Korrelative Mikroskopie: Integration von Phasenverschiebungsinterferometrie und Rasterkraftmikroskopie

Teilprojekt: Hochdynamischer- und hochauflösender piezoelektrischer Scanner mit integriertem Messkopf für die schnelle SPM-Bildgebung

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Thomas Sattel

Fachgebiet Mechatronik

Telefon: +49 (0) 3677 69-2486
E-Mail:  thomas.sattel@tu-ilmenau.de

Förderinformation

Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Förderkennzeichen: 01QE2420B

beteiligte Fachgebiete: Mechatronik

Laufzeit: 01.10.2024 - 30.09.2027

Projektinformation

Ziel des Gesamtprojekts ist die Entwicklung eines hochpräzisen Messinstruments, das die spezifischen Vorteile der Phasenverschiebungsinterferometrie (PSI) und der Rasterkraftmikroskopie (AFM) vereint. Durch neuartige Mikroskopie strebt man an, die präzise, aber kleinflächige und langsame Sub-Nanometer-Auflösung der AFM mit der großflächigen und schnellen nm-Auflösung der PSI-Mikroskopie zu vereinen. Dadurch soll es möglich werden, hochpräzise 3D-Bilder von Objekten mit einer bemerkenswerten Präzision der Höhenmessung von weniger als 3nm, unabhängig von der Objektgröße zu erzeugen. Eine Schlüsselkomponente des Messsystems ist ein innovatives aktives Cantilever-System, das von einem speziell entwickelten FPGA-Controller gesteuert wird. Diese Technologie ermöglicht eine beeindruckende Scangeschwindigkeit von mehr als 5mm/s, was eine bisher unerreichte Effizienz bei der Durchführung dieser Art von Messungen ermöglicht. Der strategische Wert dieses Projekts liegt in der kooperativen Zusammenarbeit des EU-Korea Teams entlang der technologischen Wertschöpfungskette. Diese Partnerschaft umfasst auch Partner aus der industriellen und metrologischen Kontrolle, in großem Maßstab und automatisiert messend, um sowohl Forschung als auch KMU-Kontrolle/Inspektion gerecht zu werden.

Ziel des Teilprojekts der TU Ilmenau ist die Entwicklung eines schnellen piezoelektrischen 3D-Scanners, der einen integrierten Sondenhalter für aktive Cantilever mit Messelektronik enthält, Scangeschwindigkeiten bis zu 4mm/s ermöglicht und integrierte piezoresistive Positionssensoren in allen 3 Achsen für eine hohe räumliche Auflösung enthält. Insbesondere soll die z-Verschiebung der Messsondenbasis mit Cantilever sehr nahe an der Einspannung des Cantilevers gemessen werden, um die wahre Position des Cantilevers zu messen. Ein solcher Scanner existiert noch nicht. Seine Entwicklung würde die Bedeutung und Wettbewerbsfähigkeit von Rasterkraftmikroskopen mit aktiven Cantilever erheblich steigern.