使用防震臺(tái)進(jìn)行精確的樣品成像

成像結(jié)果的準(zhǔn)確性受多種外部因素的影響，包括導(dǎo)致樣品周?chē)駝?dòng)的運(yùn)動(dòng)。防振臺(tái)等設(shè)備在減少振動(dòng)、確保安全、一致性和質(zhì)量以產(chǎn)生高精度結(jié)果方面起著至關(guān)重要的作用。本文將討論防振臺(tái)及其對(duì)樣品精確成像的重要性。

什么是防振臺(tái)？

防振臺(tái)或隔振臺(tái)主要是一種專(zhuān)業(yè)工作臺(tái)，用于在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中使用顯微鏡和實(shí)驗(yàn)室天平等極其敏感的高精度設(shè)備進(jìn)行科學(xué)和測(cè)試分析以及精確稱(chēng)量實(shí)驗(yàn)時(shí)，顯著減少干擾和振動(dòng)。

在顯微鏡檢查中，特別是在使用激光掃描儀和進(jìn)行長(zhǎng)期高分辨率曝光時(shí)，防振臺(tái)可用于穩(wěn)定圖像。同樣，在超微切片術(shù)中，防振臺(tái)也能防止切片平整度和厚度測(cè)量不準(zhǔn)確。

防震臺(tái)由橡膠、鋼和花崗巖等減震材料制成，表面堅(jiān)固耐用，可抵消鄰近的氣流和建筑工程、過(guò)往車(chē)輛、操作員失誤、地震活動(dòng)、附近的機(jī)械操作、氣流和腳步聲造成的移動(dòng)和振動(dòng)。

在這些振動(dòng)中，抑制交通等低頻振動(dòng)極為困難。此外，位于建筑物頂部的實(shí)驗(yàn)室還會(huì)受到風(fēng)力搖擺引起的水平振動(dòng)，從而導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。

防振臺(tái)的工作原理

防振臺(tái)通過(guò)懸掛放置設(shè)備的高密度質(zhì)量來(lái)減少振動(dòng)的影響。致密的質(zhì)量（主要是減震材料）可以吸收實(shí)驗(yàn)室中的局部振動(dòng)，從而最大限度地減少誤差，確保樣品成像的準(zhǔn)確性。

這些材料可防止稱(chēng)重表面與桌面/地面之間的運(yùn)動(dòng)傳遞。橡膠支架用于將稱(chēng)重表面與桌面隔開(kāi)，以抑制振動(dòng)。

在某些情況下，用于懸掛致密質(zhì)量的框架會(huì)被第二個(gè)框架包圍，以消除操作員失誤（如不小心撞到防振臺(tái)）造成的影響。還可以使用可調(diào)節(jié)支腳來(lái)穩(wěn)定防振臺(tái)。

防振臺(tái)的類(lèi)型

被動(dòng)防振臺(tái)和主動(dòng)防振臺(tái)是防振臺(tái)的兩大類(lèi)型。 被動(dòng)防振桌主要是利用專(zhuān)門(mén)的施工技術(shù)和大理石、花崗巖等高密度材料來(lái)減少振動(dòng)。在這些桌子中，減震器可以進(jìn)行調(diào)整，以減少重量分布不均的影響。

此外，操作被動(dòng)式防震臺(tái)還需要通過(guò)壓縮空氣瓶、靜音壓縮機(jī)或室內(nèi)管線(xiàn)連接 5-6 bar 的壓縮空氣。雖然被動(dòng)式防振臺(tái)能有效減少低頻振動(dòng)，但在減少高頻振動(dòng)方面效果不佳。

主動(dòng)防振臺(tái)需要一個(gè)穩(wěn)定、平整的底座和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電源接口來(lái)操作。這些工作臺(tái)使用反饋系統(tǒng)和傳感器實(shí)時(shí)主動(dòng)消除振動(dòng)。傳感器檢測(cè)振動(dòng)并將信息傳送給控制器，控制器隨后調(diào)整工作臺(tái)的致動(dòng)器以抵消振動(dòng)。

主動(dòng)防振臺(tái)可有效減少高頻和低頻振動(dòng)，適用于振動(dòng)不斷變化的環(huán)境。

激光掃描顯微鏡等科學(xué)設(shè)備可放置在被動(dòng)式系統(tǒng)上，而具有集成主動(dòng)振動(dòng)控制（AVC）功能的主動(dòng)隔離臺(tái)則可大規(guī)模用于超靈敏應(yīng)用。

根據(jù)用戶(hù)的具體要求，主動(dòng)和被動(dòng)防振臺(tái)都有不同的設(shè)計(jì)和尺寸。主要的防振臺(tái)設(shè)計(jì)包括獨(dú)立式防振臺(tái)和臺(tái)式防振臺(tái)。

獨(dú)立式防振臺(tái)由重型底座和堅(jiān)固頂板組成，適用于大型設(shè)備，可直接放置在地面上。便攜式和較小的臺(tái)式防振臺(tái)包含一個(gè)緊湊的底座和一個(gè)較小的頂板，適用于較小的設(shè)備，如顯微鏡。

防振臺(tái)的應(yīng)用

防振臺(tái)可用于專(zhuān)業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、藥品生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和食品檢測(cè)設(shè)施，以進(jìn)行精確的化學(xué)分析、食品樣品檢測(cè)和敏感的科學(xué)研究。

最新發(fā)展

光學(xué)臺(tái)被廣泛用于隔絕來(lái)自設(shè)備的負(fù)載干擾和來(lái)自環(huán)境的地面干擾。這些干擾可通過(guò)干擾響應(yīng)解耦 (DRD) 技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立控制。

例如，地面干擾可使用軟無(wú)源懸架進(jìn)行隔離，而負(fù)載響應(yīng)則可使用主動(dòng)控制進(jìn)行改善。然而，被動(dòng)元件不能根據(jù)運(yùn)行條件輕易調(diào)整。

在《振動(dòng)與控制雜志》上發(fā)表的一篇論文中，研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型機(jī)電一體化無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，用于隔離全光學(xué)工作臺(tái)的振動(dòng)。最初，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)連接到合適的電路來(lái)優(yōu)化地面響應(yīng)。

隨后，應(yīng)用 DRD 技術(shù)在不影響地面響應(yīng)的情況下改善了負(fù)載響應(yīng)。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，所提出的 DRD 結(jié)構(gòu)和機(jī)電一體化感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)在改善系統(tǒng)響應(yīng)方面非常有效。

參考資料

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