带放大的压电位移台，用于显微镜载玻片


  • High-Precision Z-Axis Translation with 2 nm Resolution (Open Loop)
  • Travel Range: 1100 µm in Open Loop; 800 µm in Closed Loop
  • Slim, Low-Profile Slide Holder and Stage
  • Ideal for Z-Stack Image Acquisition

LPSA1

Microscope Slide Holder
(Slide not Included)

Application Idea

The LPS710E(/M) can be used to scan slides using a Cerna® microscope.

LPS710E

Piezo Scanning Stage
(Included Controller Not Shown)

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LPS710E/M and LPSA1/M Mounted on a Cerna Rigid Stand
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LPS710E/M压电位移台与LPSA1/M载玻片固定架安装在MP100刚性支架上，用于Cerna®显微镜。
LPS710E(/M) Key Specificationsa
Drive Voltage Range (Max)-25 V to 150 V
TravelOpen Loop 1100 µm ± 10%
Closed Loop800 µm
ResolutionOpen Loop2 nm
Closed Loop6 nm
AccuracyClosed Loop±0.06% (Over Full Travel Range)
Bidirectional RepeatabilityClosed Loop±0.03% (Over Full Travel Range)
Angular ErrorClosed Loop±40 µrad (Over Full Travel Range)
Maximum Loadb300 g (0.66 lbs)
Outer Dimensions
(L x W x H)		130 mm x 28 mm x 30 mm
(5.1" x 1.1" x 1.2")
  • 更多详细规格，请看规格标签。
  • 质量中心应该尽可能地靠近位移台。
LPSA1 Microscope Slide Holder Mounted on the LPS710 Piezo Stage
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安装在LPS710(/M)之后，使用弹簧承载式插件将显微镜载玻片固定在LPSA1(/M)。

特性

  • Z轴行程范围长
    • 开环工作时，行程为1100 µm
    • 闭环工作时，行程为800 µm
  • 高精度控制器与电容反馈传感器配合使用，实现高分辨率定位
    • 开环工作时，分辨率为2 nm
    • 闭环工作时，分辨率为6 nm
  • 固定架固定长度在2.88英寸到3.00英寸、最厚0.055英寸(1.4 mm)、最宽1.00英寸(25.4 mm)的载玻片
  • 通过Kinesis®和APT™界面，ThorImage®LS软件或外部控制电压进行控制

LPS710E(/M)带放大的压电位移台提供长行程、精密对焦的Z轴行程，用于显微镜载玻片，同时具有结构紧凑、剖面低的特点。它具有亚微米级重复率、纳米级定位分辨率、低角度误差和毫秒级快速响应时间和稳定时间。与LPSA1(/M)显微镜载玻片固定架一起使用时，该位移台非常适用于需要敏感的样品定位和切片的成像方式，比如共聚焦激光扫描显微镜。该位移台不兼容透射式照明。

该位移台由安装在硬化钢挠性结构中的分立式压电陶瓷堆栈驱动，通过预载的压电陶瓷堆栈，将其位移放大。闭环工作时，它提供较高精确度的定位，且减少了迟滞现象，从而实现800 µm的最大总位移；开环工作时，产生的最大总位移为1100 µm。内置的电容反馈传感器配合我们的高精度压电控制器在闭环工作时提供6 nm的分辨率，实现对短期和长期漂移的主动补偿。开环工作时，控制器会提供位移台位置的准确读数，分辨率为2 nm。该装置侧面刻有一个箭头，表明行程方向。有关压电装置结构与驱动的其他信息，请看压电陶瓷教程。

LPSA1(/M)载玻片固定架通过两个沉头螺丝安装到LPS710E(/M)顶部21.0 mm x 21.0 mm的安装表面。该安装表面有四个深度为4.8 mm的4-40(M3)盲孔，能够以正交位置将载玻片固定架定位到位移台。载玻片固定架兼容显微镜载玻片和测试靶，以及任意长度从2.88英寸(73.1 mm)到3.00英寸(76.5 mm)、最厚0.055英寸(1.4 mm)、最宽1英寸(25.4 mm)的矩形光学元件。载玻片使用弹簧承载的红色插件固定。

除了载玻片固定架，该位移台还可以固定Ø7 mm光学元件安装座或其他具有4-40(M3)的元件。位移台底座有两个用于1/4"-20(M6)带帽螺丝的槽和两个用于4-40(M3)带帽螺丝的槽，可以用来将位移台固定到平台或面包板，用于显微镜，我们的刚性支架或移动平台，或直接安装到光学平台。此外，位移台底部和侧面各有两个4-40(M3)安装孔，通过迷你系列元件可以固定位移台。

每个位移台发货时带有经过出厂校准且匹配具体位移台的压电控制器，以实现最大准确度。不推荐用其他的控制器来操作压电位移台。通过附带的Kinesis和APT GUI、我们的ThorImage®LS图像采集软件、外部提供的控制电压或MZF001摇杆控制台(下方单独出售)实现压电控制。更多详情，请看软件与外部控制标签。控制器通过USB和RS-232接口实现计算机控制；BNC输入端用于添加正弦、锯齿和方形波驱动信号；BNC输出端提供扫描仪内置电容式传感器的定位反馈或与压电驱动电压成比例的信号；还有一个用于MZF001摇杆的接头。此外，DB15接头提供用于同步外部装置的信号。

Piezo Stage Specifications
Open-Loop Travel Range (-25 V to 150 V)1100 µm ± 10%
Closed-Loop Travel Range800 µm
Open-Loop Resolution2 nm
Closed-Loop Resolution6 nm
Maximum Loada300 g (0.66 lbs)
Feedback Transducer TypeCapacitive
Resonant Frequency (15 g Load)Primary: 185 Hz ± 15%
Secondary: 115 Hz ± 15%
Pull Force (Increasing Voltage)55 N ±15%
Push Force (Decreasing Voltage)45 N ±15%
Accuracy
(Closed Loop - Over Full Travel Range)		±0.06%
Bidirectional Repeatability
(Closed Loop - Over Full Travel Range)		±0.03%
Angular Error
(Closed Loop - Over Full Travel Range)		±40 µrad
Stiffness0.1 N/µm ±20%
Capacitance16 µF ± 15%
Cable Length2 m (6' 7")
ConnectorMale 15-Way Mixed Signal
Combination D-Sub
Dimensionsb130 mm x 28 mm x 30 mm
(5.1" x 1.1" x 1.2")
Dimensions (Excluding Mounting Plate)130 mm x 28 mm x 28.5 mm
(5.1" x 1.1" x 1.12")
Weightc180 g (0.40 lbs)
Operating Temperature Range5 to 40 °C
  • 质量中心应该尽可能地靠近位移台，以便获得最佳性能。
  • 高度为位移台中间行程位置的高度。完全伸展或关闭时，位移台的高度为30.4 mm。该位移台的设计使安装表面始终位于外壳上表面的上方。
  • 不包含电缆。
Controller Specifications
Piezoelectric Output
Drive Voltage Range-25 V to +150 V
Drive Voltage Stability100 ppm over 24 Hours
(After 30-Minute Warm-Up)
Drive Voltage Noise< 0.5 mV (RMS)a
Output Current150 mA
External Input (BNC)
Input Voltage Rangeb-10 V to +10 V
Input Voltage for Full Range10 V DC ± 2%
Input Impedance10 kΩ
Absolute Maximum Input Voltage±20 VDC
External Output (BNC)
Output Voltage Range0 V to +10 V Nominal for Full Range
(Output can Swing Negative in Certain Scenarios)
Output Impedance10 kΩ (Minimum)
Physical Specifications
Input PowercInput Voltage24 VDC ± 5%
Input Current< 2 A
Dimensions205.0 mm x 147.0 mm x 68.3 mm
(8.07" x 5.79" x 2.69")
Weight1.65 kg (3.63 lbs)
Operating Temperature Range5 to 40 °C
  • 测量带宽：20 Hz - 100 kHz
  • 由输入电压确定的驱动电压或位移被添加到Kinesis或APT GUI的设定值中。详情请看软件与外部控制标签。
  • LPS710E附带符合当地区域的电源。
PPC001 Controller Back Panel
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PPC001压电控制器的后面板
接头信息请看引脚图标签。
PPC001 Piezo Controller Front Panel
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PPC001压电控制器的前面板
在软件中，前面板LED的有三种强度设置：full、dim或off。上图所示为默认的dim模式设置。

Piezo Stage Accuracy
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图为LPS710E压电位移台在目标位置的定位准确度。测试中，位移台处于闭环工作。首先设置目标位置，然后找出位置误差。测量向前和向后的方向运动，通过Renishaw XL-80激光干涉仪获得该数据。

Piezo Stage Hysteresis
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上图为LPS710E压电位移台对所施电压的位移响应。在这些测试中，电压首先从0 V升高到150 V，然后下降到-25 V，最后返回到0 V。初始位置和最终位置由于迟滞现象而略微偏移。通过Renishaw XL-80激光干涉仪获得测量数据。

Polarization Window, Straight vs. Coiled
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上图为LPS710E压电位移台的谐振频率与所施负载的函数关系图。当安装的负载相对于顶部安装孔对称或"在轴上"时，会发生线性谐振。当安装的负载相对于顶部安装孔不对称或"离轴"时，会发生角谐振。为了减少角谐振模式，请让负载的质量中心尽可能地靠近顶部安装孔。

LPS710E stage displacement
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上图测量的是LPS710E压电位移台随着时间而变化的定位行为。测试中，位移台由Thorlabs的APT™软件控制，并以0.1 µm的间隔设置为Jog。该位移台处于闭环工作，在中间行程附近(400 µm)，且安装有14 g的负载。通过Renishaw XL-80激光干涉仪获得测量数据。

软件

APT版本 3.21.5

APT软件包含用于控制位移台的GUI。

同时提供：

  • 通信协议

Software Download

软件

Kinesis版本 1.14.33

Kinesis软件包含用于控制位移台的GUI。

同时提供：

  • 通信协议

Software Download

Capture Setup Tab in ThorImageLS
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ThorImage®LS捕获设置选项卡(Capture Setup)里的Z Control面板

Capture Tab in ThorImageLS
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ThorImageLS捕获(Capture)选项卡里的Fast Z面板

该位移台可以由附带的Kinesis® GUI、旧版APT™ GUI、我们用于Bergamo® II和共聚焦显微镜的ThorImage®LS软件、外部提供的控制电压或MZF001摇杆控制台驱动。此外， DB15接头能够提供用于同步外部装置的信号。有关控制的完整详情，请看LPS710E 手册的Kinesis和APT(PDF链接)。

开环工作与闭环工作
定位位移台有两种工作模式：开环和闭环。开环工作时，支持的行程为1100 µm ± 10%，用户控制压电驱动电压(用V表示)。施加的驱动电压对应位移台一定量的位移。对于压电材料，这种位移与所施电压并不成线性关系：它体现出非线性与迟滞现象。因此，不会直接选择通过驱动电压来定位位移台。在开环模式时，位移台的控制器和内置的电容反馈传感器以2 nm的分辨率测量位移台的位移。

闭环工作时，支持的行程为800 µm，用户直接控制位移台的位移(用µm表示)。内置的电容反馈传感器以6 nm的分辨率测量位移台的位移。

Piezo Objective Scanner GUI
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Kinesis® GUI面板
Piezo Objective Scanner GUI
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APT™ GUI面板
Piezo Objective Scanner GUI
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APT Loop Tuning选项卡

独立的Kinesis和APT GUI
Kinesis和APT GUI都支持开环和闭环工作。压电驱动电压或位移台的位移都可以直接输入，通过拖动输出旋钮(output)(APT仅)修改，或通过用户定量递增或递减。

此外，这些GUI还可以手动调整PID回路。标准设置可以提供稳定的工作，但是手动微调PID回路和陷波滤光片有助于说明实验中使用的特定物体质量，从而减少了对指令目标位置的过度调整和振铃。

屏幕截图如左边所示。

ThorImageLS图像采集软件
ThorImageLS支持闭关工作。它可以通过与控制Thorlabs Bergamo® II和共聚焦显微镜相同的界面来控制位移台的运动，明显简化了实验集成。为了方便起见，位移台控制可以在Capture Setup和Capture选项卡里面找到。屏幕截图如右边所示。

ThorImageLS软件与Kinesis GUI联合使用，这样IO Control Mode的设置应该设定为'Software + External BNC'，然后再控制位移。

外部提供的控制电压
在该模式下，位移台支持开环和闭环工作。通过控制器上的BNC外部输入接头施加电压。由输入电压确定的驱动电压或位移被添加到APT GUI的设定值中。如果这个总和使驱动电压超出-25 V至+150 V的范围，则不会超过这些限值。

BNC外部输入接头一般用于正弦、锯齿或方形波驱动信号。所施信号的最大频率取决于波形。如需周期较大的波形(即，总位移>200 µm的正弦波)，则推荐的驱动频率为：

  • ≤40 Hz，用于最大50 g的负载
  • ≤30 Hz，用于从50 g到150 g的负载
  • ≤20 Hz，用于从150 g到300 g的负载

对于间隔尺寸最大为50 µm的阶梯波形，两个阶梯之间的最短时间应该与典型稳定时间(25 ms)一样短。

MZF001摇杆控制台
摇杆控制台支持闭环工作。它能够直观地手动控制位移台的位置。位置的变化率由速率电位器旋钮设定。

DB15接头
对于光激发、电生理学和光遗传学应用，控制器上的DB15接头能够提供几种电信号，用于同步压电位移台与其他装置(比如，多光子成像激光器、膜片钳电极和LED光源)的运动。有关该接头的详情，请看Kinesis和APT手册(PDF链接)的Appendix A.2。

压电控制器引脚图

位移台接头

Stage Controller Connector

PinDescriptionPinDescription
1HV Ground (Return)8HV Ground (Return)
2Not Used9Not Used
3Not Used10Stage IDb
4Sine Wave Drive Output11Low Voltage Ground
5Not Used12Low Voltage Ground
6+15 V (Preamp Supply)a13Piezo ID (Legacy Stages)b
7Low Voltage Ground14Position Sense Input
(Strain Gauge)
Coaxial
Male		Position Sense Input
(Capacitive)		15-15 V (Preamp Supply)a
Coaxial
Female		HV Output
  • 电源用于电压控制器反馈电路。请不要使用该引脚驱动任何其他的电路或装置。
  • 该信号仅适用于Thorlabs驱动器。它使系统可以识别与驱动器相关的压电元件延展程度。

用户接头a

DB15母头

User

PinDescriptionReturnPinDescriptionReturn
1Digital Output 15, 9, 109Digital Ground-
2Digital Output 25, 9, 1010Digital Ground-
3Digital Output 35, 9, 1011For Future Use
(Trigger Out)		5, 9, 10
4Digital Output 45, 9, 1012For Future Use
(Trigger In)b		5, 9, 10
5Digital Ground-13Digital Input 45, 9, 10
6Digital Input 15, 9, 10145 V Supply Output5, 9, 10
7Digital Input 25, 9, 10155 V Supply Output5, 9, 10
8Digital Input 35, 9, 10
  • 有关该接头的详情请看手册(PDF link)的Appendix A.2。
  • 该引脚相当于前面板闭环按钮(Closed Loop)的功能。在该引脚与地之间连接一个外部常开按钮，实现该装置的开环与闭环工作切换。也可以使用5 V TTL信号。

通过RS-232进行计算机控制

DB9公头

9Pin DIN Male

PinDescriptionPinDescription
1Not Connected6Not Connected
2RX (Controller Input)7Not Connected
3TX (Controller Output)8Not Connected
4Not Connected9Not Connected
5Ground

通过USB进行计算机控制

Type B USB母头

DB9 Female

外部输入

BNC母头

BNC Female

输入电压：-10 V - +10 V
输入电阻：10 kΩ

外部输出

BNC母头

BNC Female

输出电压：0 V - +10 V
输出电阻(最小值)：10 kΩ

摇杆接头

迷你DIN接头

Handset Connector
PinDescriptionPinDescription
1RX (Controller Input)4+5 V, 100 mA Supply for Joystick
2Ground5TX (Controller Output)
3Ground6Ground
LPS710E Shipping List
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LPS710E(/M)中包含的物品(图示为北美电源线)

LPS710E(/M)中包含的物品：

  • LPS710或LPS710/M位移台
  • PPC001压电控制器
  • 电源，带符合当地区域的电源线
  • USB电线，用于计算机连接
  • 带槽的存储箱，用于位移台和所有可选用的配件

显微镜载玻片固定架、反射镜安装座和摇杆控制台单独提供。存放LPS710E的箱子包含插槽，用于LPSA1(/M)显微镜载玻片固定架和LPSA5(/M)反射镜安装座。


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带放大的压电位移台和显微镜载玻片固定架

英制和公制载玻片固定架兼容相应的英制或公制压电位移台。

+1 数量 文档 产品型号 - 英制 单价 现货 / 发货日
LPS710E Support Documentation
LPS710E压电位移台和匹配的控制器，行程1100 µm，4-40安装孔
￥44,099.63
Lead Time
LPSA1 Support Documentation
LPSA1显微镜载玻片固定架，用于带放大的压电位移台，英制
￥1,564.87
Lead Time
+1 数量 文档 产品型号 - 公制 单价 现货 / 发货日
LPS710E/M Support Documentation
LPS710E/M压电位移台和匹配的控制器，行程1100 µm，M3安装孔
￥44,099.63
Lead Time
LPSA1/M Support Documentation
LPSA1/M显微镜载玻片固定架，用于带放大的压电位移台，公制
￥1,564.87
Lead Time

摇杆控制台

MZF001摇杆控制器能够直观地手动控制LPS710E(/M)位移台的位置。位置的变化率由左侧的速率电位器旋钮设定，实现快速或高精度的运动。它具有经过阳极氧化处理的铝质外壳，尺寸为22.8 cm x 13.3 cm x 66.3 cm(9.0英寸 x 5.2英寸 x 2.6英寸)。

+1 数量 文档 产品型号 - 公英制通用 单价 现货 / 发货日
MZF001 Support Documentation
MZF001单轴摇杆控制台
￥9,818.57
Lead Time
Additional 显微镜平移台
  • 高速XY显微镜平台

  • XYZ显微镜平移台

  • 压电显微物镜位移器

  • Z轴压电位移台，用于显微镜载玻片

  • 刚性支架

  • 用于刚性支架的位移台

  • 移动安装平台

  • 手动XY显微镜位移台，用于DIY Cerna系统