显微镜步进电机载物台与显微镜伺服电机载物台的选择

目前市场广泛销售的光学显微镜移动平台多数采用的是步进电机显微镜和伺服电机显微镜。在大多数应用中如何选择步机电机载物台和伺服电机载物台，决定性因素不是能否运行，而是要看哪种类型的电机可以为您的应用带来最大的效益，无论这种优势是在速度、精度、软件集成还是成本方面。Prior提供了两款型号进行对比，分别是步进电机载物台H101F和伺服电机载物台HLD117。

步进电机载物台

步进电机载物台H101F

        步进电机载物台采用的是直流步进电机，直流步进电机也叫步进马达，采用滚珠螺杆。直线电机也叫直流电机或直流伺服电机，采用普通螺杆，必须配编码器，精度更高，速度更快，可达300mm/s。是显微镜扫描台的其中一种，通过一系列电脉冲使电机进行旋转运动，从而形成精确的步长。与伺服电动机不同的是，步进电动机不是通过输入已知电压进行连续运动，而是通过连续的“脉冲”以产生匀速运动。步进电动机大致可分为三类：混合式，永磁和可变磁阻，众多工业应用采用的是混合式步进电机。

伺服电机载物台

伺服电机载物台HLD117

直流伺服电机载物台，是显微镜位移台的其中一种，其主要组件是旋转或线性直流电机、控制电子设备和位置反馈编码器，以监控电机位置。旋转伺服电机载物台在设计上与步进电机非常相似。传统的滚珠丝杠式伺服电机载物台将旋转伺服电机耦合到滚珠丝杠上，为每个轴提供运动。每个轴都有旋转或线性编码器，线性编码器可直接测量载物台各个轴的行程位置，从而提供最佳精度。另一方面，线性伺服电机载物台利用带有推力（线圈）的线性磁铁，沿磁轨移动，由此形成流畅、高速的平移运动，无需机械传动，例如滚珠丝杠、齿轮齿条或皮带驱动器。可根据需求吸收更多电流，实现高加速度，伺服电机载物台可在0到100% 的速度范围内保持额定扭矩。直流伺服电机载物台持续监控编码器输出，使电机既可·运动或保持位置，也可移动到新的位置或以已知的速度运动。伺服电机载物台在某些应用中表现更佳风评更高。

H101F步进电机载物台和HLD117线性伺服电机载物台对比如下：

  对于点对点需要微米级甚至亚微米级重复性的应用，就整体性价比而言，步进电机是其最佳选择。Prior Scientific的OptiScan系列步进电机载物台非常适合有经济预算的用户，该系列包含多种型号的微米级精密载物台，用于日常扫描和成像应用。对于需要更高精度和更高速度的应用，Prior推荐ProScan系列的步进电机载物台。Prior的ProScan载物台具有亚微米级的可重复精度（可达200纳米），如需闭环控制，则可选择线性光学编码器。ProScan载物台的行程范围超过300毫米，从载玻片到大型半导体晶片的样品，都可兼容。

  对于速度、加速度及速度控制的优势超过增加成本的应用，则可能需要考虑选择直流伺服电机载物台。线性直流伺服电机载物台特别适合要求平稳速度控制的应用，因为载物台板轴承是系统中唯一的摩擦源。Prior Scientific的ProScan 线性伺服电机载物台HLD117具有TTL I/O触发功能，以极低的速度纹波提供恒速运动，可实现使图像与成像软件完美同步。

步进电机载物台的常见应用包括：

-在整个玻片成像的应用中，Prior Scientific的ProScan和OptiScan载物台以每秒25至200毫米的速度可实现高速开环的开始/停止扫描运动。

-在多位置延时成像的应用中，选用Prior的ProScan H117和H101载物台与选配的线性编码器相匹配时，其平均重复精度可达200纳米。

-薄膜计量和半导体晶片检测。

伺服电机载物台的常见应用包括：

-恒速成像，（在此应用中线性直流伺服电机表现最佳）Prior Scientific的HLD117载物台能够以低至每秒1微米的速度进行平稳扫描。

-用于药物研发的多孔板筛选，可以在不到 15 秒的时间内扫描整个孔板。

-用于制造和检测的高速半导体定位载物台。

-高精度激光蚀刻或激光去除组织的应用，要求平稳运动，以防意外烧伤或不完全切割。

 关于如何选择步机电机载物台和伺服电机载物台，在考虑成本和简便性时，步进电机载物台比伺服电机载物台更具有明显的优势。若低速运动是衡量应用的关键性能，则直流线性伺服载物台是最佳选择。当选择不明确时，这两种技术都有较高水平的表现，但用户需要评估步进载物台和伺服载物台之间的细微差异，例如保持扭矩、步进载物台的闭环选项及处理多种样本的能力，以便做出更好的选择。