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pte20230515025 Technologie/Digitalisierung, Forschung/Entwicklung

E-Lösung verbessert Rasterkraftmikroskope

Versuche mit maßgeschneiderter elektronischer Schaltung der TU Wien erfolgreich verlaufen


Im Labor: neue, kompaktere Technologie verbessert Rasterkraftmikroskope (Foto: tuwien.at)
Im Labor: neue, kompaktere Technologie verbessert Rasterkraftmikroskope (Foto: tuwien.at)

Wien (pte025/15.05.2023/12:30)

Forscher der Technischen Universität Wien (TU Wien) machen hochauflösende Rasterkraftmikroskope mittels einer maßgeschneiderten elektronischen Schaltung noch besser. Die direkt in das Sensorelement der Aparatur integrierte Lösung liefert auf unkomplizierte Weise Infos über den Zustand der Spitze, die die zu untersuchende Oberfläche abtastet.

Kompakter und einfacher

Die Präzision des neuen Verfahrens, so die TU-Wien-Forscher, ist genau so gut wie bei bisherigen Geräten, allerdings ist die neue Technik viel kompakter, einfacher und vor allem kostengünstiger, heißt es. Der Prototyp funktioniere bereits bestens, nun würden Industriepartner gesucht.

"Es gibt unterschiedliche Methoden, die Bewegung der Spitze zu messen. Man kann zum Beispiel einen Laserstrahl auf den Hebel richten, an dem die Spitze befestigt ist. Wenn sich die Spitze ein kleines Stück bewegt, wird der Laserstrahl messbar abgelenkt", so Mathias Poik vom Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik der TU Wien.

Datenverarbeitung in Hardware

Die Experten bauen das wesentliche Element der Datenverarbeitung direkt in die Hardware ein, das Signal wird schon verarbeitet, bevor es in einen Computer geschickt wird. Die direkt im Sensor eingebaute elektronische Schaltung multipliziert das Signal der Spitze mit einer anderen Schwingung mit derselben Frequenz.

"Durch diese Multiplikation entsteht ein Signal, an dem man dann Amplitude und Phase der ursprünglichen Schwingung sehr einfach ablesen kann. Und das ganz ohne spezielle Sensoren mit hohen Abtastraten und aufwendiger Computertechnik - sondern einfach nur durch eine relativ einfache elektronische Schaltung", sagt Poik.

Während bei herkömmlichen Sensoren Gleichspannung verwendet wird, arbeitet die neue Methode mit Wechselspannung. Das hat unter anderem zur Folge, dass die Methode auch für Messungen an Flüssigkeiten (zum Beispiel an biologischen Proben) gut geeignet ist. Erste Test sollen bereits "sehr erfolgreich" verlaufen sein.

(Ende)
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