用于X-射线纳米断层扫描的全套仪器

在德国汉堡的DESY研究中心（德国电子同步加速器）的X-射线光源PETRA III上，亥姆霍兹吉斯达赫特材料与海岸研究中心(HZG)负责操作成像光束线P05。此光束线上的纳米断层扫描实验站设计用于实现空间分辨率高达100纳米的纳米断层扫描。

为了获得这一水平的成果，需要高机械稳定性和10纳米范围内的精密定位。P05光束线的仪器必须满足对机械优化的最高要求，包括选用合适的反馈传感器和精心挑选所有零件。

全套仪器装置安装在6.8米长的花岗岩工作台上，以将振动的影响降至最低，顶部装有四个用作样本台和检测器平台的独立活动平台，以及用于成像或锥束配置的X-射线光学元件。

重达数吨的子结构也位于空气轴承上，这使得在使用第二个试验站之前，能轻松将整个装置从X-射线束中移出，同时在气流切断时尽快保持在某个稳定位置。

所有活动平台都安装在空气轴承上并由线性电机驱动，这能够实现所有零件的快速精准定位。

为了实现要求的空间分辨率，样本台必须在小于100纳米的范围内保持机械稳定，这使得样本台的构造极具挑战性。因此，多个定位系统必须以最高精度协同合作，以确保在样本旋转时研究对象始终是同样的体元。

样本定位的基础是水平定位单元，此单元将样本台移动到光束中。其行程为20毫米，可承受300公斤的负载，工作时的重复精度为30纳米。这一高精度定位单元配有步进电机、精密交叉滚柱导轨和高分辨率光学线性编码器。如果它与合适的运动控制器相组合，则可实现几纳米的闭环步长。