PI, 나노포지셔닝을 위한 자기 부상 기술

흔히 ‘Maglev’라고 불리는 자기 부상은 자기장을 사용하여 물체를 공중에 띄우고 나아가게 하는 마찰 없는 모션 기술이다. 고속 열차, 마그네틱 베어링 등 다양한 분야에 사용되고 있으며 정밀 모션 제어 및 나노 포지셔닝 기술에 큰 장점을 가지고 있다.

6축 자기 부상 나노포지셔닝 스테이지
 

자기 부상의 기본 원리는 같은 자극은 서로를 밀어낸다는 것이다. 가장 간단한 형태로 자기 부상을 달성하기 위해 두 개의 자석이 사용된다. 하나는 부상해야 하는 물체에 배치되고 다른 자석은 그 아래에 배치된다.

리니어 스테이지에서 이 원리를 정밀 모션 제어에 적용하려면 베이스의 자석이 전기적으로 제어 가능한 코일이어야 한다. 또한 측면 모션, 수직 모션 및 pitch, yaw, roll을 제어하는 데 한 쌍 이상이 필요하다. 실제로 할바흐 배열(Halbach array)은 에너지 소비를 최소화하고 가반 하중을 증가시키며열 에너지 분산을 줄이기 위해 사용된다.

모션 컨트롤러에 피드백을 제공하려면 위치 감지 시스템도 필요하다. 기계식 베어링이 없다는 것은 리니어 스테이지 플랫폼의 움직임을 1자유도로 제한하지 않는다는 뜻이므로, 다른 모든 자유도를 제어하기 위해서는 고대역폭 다축 컨트롤 러가 필요하다.

또한 리니어 스테이지에 부피가 큰 세타 스테이지를 추가할 필요 없이 작은 회전 모션을 수행하므로 샘플을 광학, 카메 라, 칩과 완벽하게 정렬할 수 있다. 무엇보다 수직 모션을 프로그래밍할 수 있어 정확한 초점을 맞추는데 매우 유용하다.

자기 부상 나노 포지셔닝 시스템의 장점
 

• 피코미터 분해능: 마그네틱 가이드와 전용 고정밀 드라이브및 센서 기술이 결합되어 피코미터 범위까지 높은 역동성과 분해능을 제공한다.
 

• 6자유도 능동 제어: 최대 6자유도에서 가이딩 특성의 능동 제어 및 정의를 통해 작동 중 Z 포커싱 또는 팁/틸트 조절과 같은 추가 보정 작업을 수행한다.

• 비접촉식 구동: 롤링 요소, 윤활 및 공기 흐름이 없는 무마찰 가이딩 원리를 통해 전체 사용 수명에 걸쳐 최고의 정밀도를 보장한다.
 

• 클린룸 호환: 진동이 없어 파티클을 생성하지 않으므로 초고 진공이나 높은 수준의 클린룸과 같은 민감한 환경에서 사용 가능하다.

자료제공: 피아이코리아(www.pikorea.co.kr)