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Herausfordernde Forschungen mit einer Messauflösung von 20 Billionstel Metern bewältigen

In einem Vier-Millionen-Euro-Projekt haben Wissenschaftler der TU Ilmenau eine hochpräzise Nanopositionier- und Nanomessmaschine für die Universität Stuttgart entwickelt.

Mit einer Auflösung von 20 Pikometern markiert die neueste Nanopositionier- und Nanomessmaschine die Weltspitze der Präzisionsmesstechnik. Foto: TU Ilmenau/Christian Meyer

Wissenschaftler des Instituts für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau haben die für die Universität Stuttgart entwickelte Nanopositionier- und Nanomessmaschine im Institut für Technische Optik aufgebaut. Sie erfüllt höchste Anforderungen an mehrdimensionale Präzisionsmessungen mit der Möglichkeit der reproduzierbaren Ansteuerung, Manipulation und Fabrikation großformatiger Nanostrukturen. Nach einer intensiven Erprobungs- und Optimierungsphase wurde die NPMM-200 kurz vor Jahresende dem Institut für Technische Optik der Uni Stuttgart übergeben.

 Nach drei Jahren intensiver Forschungsarbeit haben Wissenschaftler der TU Ilmenau unter der Leitung von Prof. Eberhard Manske die Hochpräzisionsmaschine in einer aufwändigen Abnahmeprozedur der Universität Stuttgart in Betrieb genommen. Am messtechnischen Limit stellte die NPMM-200 ihre einzigartigen Fähigkeiten hinsichtlich Präzision unter Beweis. Sie erreicht in einem Messbereich von 200 mal 200 mal 25 Millimeter eine Auflösung von 20 Pikometern, also von nur 20 Billionstel Metern. In ausgewählten Messungen wiesen die Ilmenauer Wissenschaftler gar Standardabweichungen von weniger als 80 Pikometer nach, was selbst bei Fachleuten der Physikalische-Technischen Bundesanstalt starke Beachtung fand.

Sensorentwicklung für extrem hochauflösende Lithographie

 Nach der erfolgreichen Abnahme der NPMM-200 können die Stuttgarter Wissenschaftler die hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeit der Präzisionsmess- und Positioniermaschine nun nutzen, um herausfordernde Forschungsprojekte anzugehen, etwa 3D-Messungen mit verschiedenen makroskopischen, mikroskopischen und nanoskopischen Sensoren oder die Sensorentwicklung für extrem hochauflösende Lithographie.

 Den Auftrag zur Entwicklung der Maschine hatte das Institut für Prozessmess- und Sensortechnik von der Deutschen Forschungsgemeinschaft erhalten. Ziel der DFG-Großgeräteinitiative war es, deutschen Hochschulen diese neue Hochleistungstechnologie bereitzustellen, um steigende Anforderungen an Nanometerpräzision in allen Raumrichtungen auch bei größeren Arbeitsbereichen zu bedienen.