Hårde magnetiske belægninger til højpræcisionsmikroskopi

Mikroskopi er i spidsen for kampen mod coronavirus. Specielle mikroskoper, som gør det muligt for forskere at se små cellestrukturer, er et uundværligt værktøj i udviklingen af ​​vacciner og nye terapier. Sådant udstyr omfatter ikke kun et mikroskop med høj optisk opløsning, men også et højpræcisionsmikroskoptrin. Hårdmagnetiske belægninger fra Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST spiller også en nøglerolle her. De hjælper med at muliggøre undersøgelse af små cellestrukturer i præcise detaljer og med stor hastighed.

Mikroskoper og tilhørende laboratorieudstyr er et vigtigt våben i kampen mod vira og bakterier. De hjælper videnskabsmænd i deres søgen efter vacciner og terapier til at bekæmpe, for eksempel, SARS-CoV-2. Hos Fraunhofer IST i Braunschweig, forskere udvikler hårdmagnetiske cobalt-samarium (CoSm) belægninger til magnetiske lineære skalaer. Disse bruges i mikroskopstadierne produceret af firmaet ITK Dr. Kassen GmbH. I kombination med sensorer og en evalueringsalgoritme, disse lineære skalaer øger positioneringsnøjagtigheden af ​​mikroskopstadiet, hvorpå prøven placeres som forberedelse til visning. "Biologisk materiale som celler kan bevæge sig, " forklarer Dr. Ralf Bandorf, forskningsassistent hos Fraunhofer IST. "Men jeg mangler stadig at kunne styre til den rigtige position med en præcision på mikrometerskalaen." Mikroskoptrin, der bruger et magnetisk positioneringssystem, har generelt et meget kompakt design. De bruges i mikroskoper fra anerkendte producenter som Leica eller Zeiss. CoSm-belægningerne er udviklet i tæt samarbejde med industripartner ITK Dr. Kassen GmbH.

En positionsopløsning på nanometerskalaen

Dr. Bandorf og hans team påfører en CoSm-belægning på ikke-magnetiske metalstrimler. Dette giver strimlerne en defineret magnetisk struktur, der kan kodes med et signalmønster. På tur, denne funktionelle belægning kan aflæses af en sensor for at bestemme den nøjagtige position af en strimmel. "I kombination med de integrerede sensorer, som læser signalerne, vores belægninger muliggør en positionsopløsning på 5 nanometer, " forklarer Bandorf, uddannet ingeniør. Med deres integrerede målesystem, mikroskopstadierne er i stand til at bestemme den nøjagtige position af en prøve uden behov for reference. En repeterbarhed på plus/minus 100 nanometer kan opnås. Dette er især vigtigt for undersøgelse af levende genstande, hvor den tilgængelige tid til visning ofte er begrænset, og hurtig positionering er derfor afgørende.

CoSm-belægninger bruges i stedet for galvaniserede koboltbelægninger, produktion, der kræver brug af miljøskadelige kemikalier. Robust og holdbar, de har også meget gode magnetiske egenskaber, som sikrer et kraftigere magnetisk signal, end der kan realiseres med koboltbelægninger. Dette signal er stærkt nok til at blive målt ved hjælp af et kontaktløst system, hvilket gør sådanne belægninger egnede til brug i forseglede komponenter såsom hydrauliske cylindre, hvor optiske systemer ikke er en mulighed.

På samme tid, CoSm-belægninger afmagnetiseres meget mindre let end rene koboltbelægninger, og de er upåvirkede af interferensfelter. Tilsvarende meget fine lagtykkelser kan opnås. Desuden, de kan bruges til målinger i snavsede omgivelser. Og de er også velegnede til måling af vinkelpositioner og radiale bevægelser, som er relevant for robotapplikationer i, for eksempel, bilindustrien. "Hvis en fin CoSm-belægning påføres en komponent såsom et rulleleje, det er så muligt at få yderligere oplysninger om den komponent, ", forklarer Bandorf. Efterspørgslen efter magnetiske målesystemer med høj præcision vokser også inden for elektromobilitet.

Miljøvenlig belægningsproces

CoSm-belægningerne er skabt med en proces kendt som hulkatode-gasstrømsputtering, en vakuumaflejringsmetode udviklet hos Fraunhofer IST. I modsætning til galvaniseringsprocesser, denne metode involverer ikke brug af giftige stoffer.