מאת: מסנורי טנימורה וראימונד וגנר  ROHM Semiconductor GmbH

טכנולוגיית האינפרא-אדום (א"א) צוברת פופולריות ונותנת מענה למגוון רחב של יישומים אלחוטיים, במיוחד בתחומי החישה והשליטה מרחוק. השוק העתידי צפוי לגדול באופן אקספוננציאלי בתחום הא"א הקרוב, הבינוני והרחוק (ראו איור 1). מוצרי הצריכה החדישים ביותר כיום כגון טלפונים ניידים, מצלמות דיגיטליות או נגני DVD כמו גם שלטי רחק רבים אחרים מסתמכים על התקני חישה ושליטה באמצעות א"א. בתחום הא"א הקרוב, טכנולוגיות פוטו אופטיות משמשות לחישה אופטית ולתקשורת אופטית משום שאור פחות מורכב מ- RF (תדר רדיו)  כשהוא מיושם כמקור יחיד. היות שא"א לא חודר קירות, הוא לא מתנגש עם אותות אחרים בסביבות שבתוך מבנים ובהשוואה לטכנולוגיות אחרות יש לו כמה יתרונות ברורים שיתוארו כאן.

איור 1: אותות א"א נמצאים קרוב לאמצע הספקטרום האלקטרומגנטי, מעל לרדיו והרבה מתחת לקרני גמא.

טבלה 1: אורכי גל ותדרים של ספקטרום הא"א (IR-A: 700nm-1400nm (0-7μm – 1.4μm קרוב – סיבים אופטיים, חיישני א"א (IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm - 3μm בינוני – חישת חום (IR-C: 3000nm-1mm (3μm - 1000μm רחוק – דימות תרמי

מוצרים המבוססים על טכנולוגית הא"א כוללים פולטי א"א, קולטי א"א (חיישנים), מפסקים אופטיים ומחזירי אור, חיישני רכינה, מודולי תקשורת IrDA וקולטים של מודולי שלט רחוק. פולטי א"א הן דיודות פולטות אור (לד, LED), והם מפורטים על בסיס המארז שלהם והתכונות המיוחדות, כמו הספק מוצא אופטי, אורך גל וזמן תגובה. קולטי א"א נקראים גם חיישנים משום שהם מזהים את אורך הגל והקרינה הספקטראלית של האור מפולט הא"א. מפרטים אותם לפי תכונות אופטיות, מארזים, מעגלים מיוחדים כמו מסנן אור אופף, זווית ראייה רחבה ועוד. מפסק אופטי הוא חיישן אור שמשלב קולט ופולט אור במארז אחד בצורת U. במפסק אופטי מהסוג הפולט, רכיבי פליטת וזיהוי האור מונחים זה מול זה. צורה וגודל הן שתי התכונות המבדלות העיקריות של מפסק אור. התכונות של המוצר נקבעות על ידי החריץ והמרווח – הרוחב או המרחק מהפולט לקולט/ חיישן. הרוחב של החריץ האנכי או האופקי הוא פתח החלון להקבלת האלומה, שנקרא גם רוחב האלומה. פרט לחריץ ולמרווח, קריטריוני בחירה כוללים את סוג הפלט, כגון אנלוגי, דיגיטלי ואותות פלט דו-פאזיים. מחזירי אור או חיישנים מסוג מחזיר הם פולטים- חיישנים זה לצד זה (מפסק אור) שמזהים אלומות מוחזרות ממשטח. המאפיינים החשמליים החשובים הם: קצב שבח ההעברה, זרם הקולט של החיישן לעומת הזרם של לד הא"א, אורך גל וזמן המיתוג של התגובה. חיישני רכינה הם סוג מיוחד של חישה שמיועד לפוטו אופטיקה שבה הסיבוב של התמונה הוא חלק מהחישה.
כדי לתת מענה ליישומים נפוצים כמו תקשורת אופטית אלחוטית למכשירים ניידים, מודולי תקשורת IrDA מוצעים לעיתים קרובות במארזים להרכבה על משטח (SMD) ותומכים בקצבי נתונים SIR, MIR ו-FIR.

איור 2: שלא כמו פולטי א"א רגילים שפועלים ליד 950 נ"מ, הפעולה ב-850 נ"מ של טכנולוגיית פולטי אורכי גל א"א של ROHM Semiconductor הרבה יותר קרובה לאורך הגל של פוטו טרנזיסטורים, והתוצאה היא הפחתת הפסדי האנרגיה.

קולטים של מודולי שלט רחוק פועלים במגוון של תדרי נושא (בדרך כלל בתחום 30 עד 60 קה"צ). שלטים עם עדשה כפולה מספקים רגישות רבה יותר ובטווח רחב יותר. בגלל הגודל הקטן והעיצוב המורכב על משטח (בדרך כלל) הם אידיאליים לשיבוץ בהרבה יישומים. שלטים עם מעגל אור משולב שיפרו את המאפיינים נוגדי הרעש.
בתור טכנולוגיה אלחוטית, לא"א יש יתרונות וחסרונות בהשוואה ל-RF ולקטגוריות תדרים תעשייתיות, מדעיות ורפואיות (ISM) (902-928 מה"צ). היתרונות הם אבטחה גבוהה יותר בגלל הכיווניות של האלומה שעוזרת להבטיח שנתונים לא מתגלים או דולפים למכשירים סמוכים כשהם מועברים. הם מספקים חסינות גבוהה מפני רעש שאינה פגיעה להתנגשות אותות ממכשירים אחרים וגם דרישות הספק נמוכות יחסית: אידיאלי למכשירים ניידים וליישומים עם תכנון פשוט. ולא פחות חשוב, יש רק מעט מגבלות רגולציה בינלאומיות על א"א. מצד שני, החסרונות הם קו הראייה – הפולטים והקולטים חייבים להיות כמעט בקו ישר. יתר על כן, א"א נחסם על ידי עצמים נפוצים כמו קירות וצמחים, ועל ידי דברים אחרים כמו בני אדם. הוא תומך בטווח קצר בלבד משום שהביצועים יורדים במרחקים גדולים ומראים רגישות לאור חזק ולמזג האוויר, ולכן אור שמש ישיר, גשם, ערפל, אבק וזיהום אוויר יכולים להשפיע על ביצועי ההעברה. ולבסוף, קצב העברת הנתונים נמוך יותר מקצבי ההעברה הטיפוסיים באמצעות כבלים או RF. למרות זאת, יישומים רבים מתאימים מאוד לטכנולוגיית הא"א בגלל מהירות התקשורת הגבוהה שלה, רמת האבטחה הגבוהה וגם החופש הגדול בתכנון בגלל התאימות של קבוצת התכונות לתכנון מחדש עתידי.
ROHM Semiconductor מציעה מגוון מקיף של מוצרים שנותנים מענה לכל סוג של טכנולוגיית מכשירי א"א. מספר מוצרי מפתח מפגינים טווח רחב של יכולות עם התמקדות מיוחדת בתפיסה ייחודית של מארז מאוד קומפקטי: טכנולוגיה מתקדמת של פולטי אורכי גל א"א הביאה לפיתוח פולטי א"א שפועלים ליד 850 נ"מ, עם יעילות פלט גבוהה יותר וחיסכון של 66% באנרגיה (ראו איור 2). בהשוואה למוצרים אחרים, מארזי ה-SMD המאוד קומפקטיים של מפסקי האור של ROHM מאפשרים הפחתה של בערך 31.4% בנפח ו-28% במסה. הם מבוססים על מבנה עם שתי תבניות (תבנית ראשית עם עדשות ואחריה תבנית משנית) וטכנולוגיית פולטי א"א עם אורך גל של 850 נ"מ, ומציעים רגישות גבוהה, דיוק אותות משופר וזרם המוצא של הקולט הגבוה ביותר שקיים.
גרסאות שונות כגון מפסקי אור דו-פאזיים משלבות שני חיישנים במארז אחד. בנוסף לחיסכון המוגדל במקום, הם יכולים לגלות גם את המהירות וגם את הכיוון של מנוע בדיוק גדול יותר מאשר פתרונות פוטו אופטיים רגילים המשתמשים בשני חיישני נפרדים. פתרונות אחרים כוללים מארז מורכב על תפס ומחבר MINI CT להתחברות קלה למעגל, ללא צורך בלוח מעגלים משני או הלחמה.
ארבעים שנה של תמיכה בחיישני א"א ומחקר מתמשך בתחומי הלדים והחיישנים הביאו להיצע רחב של מוצרי שלטי רחק וחיישני א"א המשלבים את טכנולוגיות הא"א החדשניות ביותר עם מארזים מורכבים ומאוד יעילים כדי לתת מענה לביקוש ההולך וגובר ליישומי א"א.
ROHM מיוצגת בישראל ע"י דני חייקין מחברת BePresent2

ספקטרוסקופיית שידור בטרא-הרץ ניתנת לביצוע בעזרת קרינת CW או פולסים. במערך של מישור הזמן (על-ידי פולסים), חתימת בליעה מתבטאת בהפחתת האמפליטודה והשהיה של פולס הטרא-הרץ שהתגלה. בניסוי במישור התדר (cw), מגלים בדומה אות מופחת והזזת מופע של גל הטרא-הרץ. בשתי המדידות, של פולסים ושל cw, השוואה של הספקטרומים המתקבלים עם או בלי הדגימה במקום מאפשרת קביעה של אינדקס הרפראקציה המרוכב של החומר הנבדק.

צור קשר: אריאל שוחט,sales@lahat.co.il , 09-7646212

מגוון גזים, חומרים מוצקים אורגניים, תכשירים כימיים וחומרי נפץ מגלים תכונות בליעה ברורות, המכונות "טביעות אצבע", בתחום הטרא-הרץ. בהשוואה לחישה אינפרא-אדומה, היתרונות של הספקטרוסקופיה בטרא-הרץ הם גמישות יתר (ספקטרומטר בטרא-הרץ מסוגל לגלות ולזהות מגוון של מרכיבים גזיים, אשר היו דורשים לייזר IR שונה לכל אחד), ורגישות גבוהה בשל העצמה התנודתית של המעברים התהודתיים הסיבוביים/ של תנודות.

צור קשר: אריאל שוחט,sales@lahat.co.il , 09-7646212

קרינה טרא-הרצית חודרת דרך מגוון חומרים שנחשבו בעבר כאטומים, כגון ניר, קרטון, פלסטיק, בדים, עץ ועוד. ניתן אפוא להשתמש בדימות בטרא-הרץ לשם גילוי נשק מוסתר,או חומרים מסוכנים בחבילות ובמעטפות. במחקר היתכנות, חוקרים השתמשו בלייזרים של TOPTICA כדי לדמות להב סכין קרמי המוחבא מאחורי שכבה של בדי סרבל שחורים. ב-0.5 טרא-הרץ ניתן היה לגלות את הלהב בבירור. הניסוי הוכיח את היכולת של דימות בטרא-הרץ לגלות חפצים לא-מתכתיים, המהווים אתגר עבור טכניקות הגילוי המקובלות.

צור קשר: אריאל שוחט,sales@lahat.co.il , 09-7646212

Xenics XSW מיוטבת (optimized) עבור גילוי SWIR מבוסס על מערך InGaAs 640X512 ללא קירור בעל פסיעה של 20 מיקרו-מטר.

Xenics XTM מיוטבת  עבור מערך מיקרו-בולומטר קרינה תרמית  640X4808-14 מיקרו-מטר, ללא קירור עם פסיעת פיקסל של 17 מיקרו-מטר ורגישות תרמית גבוהה של 50mK.

משקלם של שני המודולים הוא 100 גרם עם פחות מ-2.0 ואט מספק כוח של 3.3 וולט. הרזולוציה של ה-XTM היא 50 הרץ, 16 ביט, ושל ה-XSW היא 14 ביט. הם בעלי אופציות תיחול מבוא ומוצא.

צור קשר: אריאל שוחט,sales@lahat.co.il , 09-7646212

טכניקות של טרא-הרץ (10¹² הרץ) שימושיות עבור יישומים של בדיקות אל-הרס, מאחר שניתן לקבל את המידע על החומר ועל המבנה בעזרת מערכות CW ו-Time Domain (מישור הזמן). דימות (imaging) בטרא-הרץ שימש לצורכי חיפוש כשלים וחסרים בקצף המבודד של המיכל החיצוני בחלליות. גם נזקי שריפה של סיב הפחם התגלו על-ידי שיטות THz, ופערים וחסרים בכיסויי אנטנות (ראדומים) התגלו בעזרת הדמיית פולסים בטרא-הרץ.

צור קשר: אריאל שוחט,sales@lahat.co.il , 09-7646212

צחי יבנאי, בינת יישום מערכות

תשתית סיבים אופטיים היא היעילה ובעלת התמורה הטובה ביותר ביחס עלות תועלת בסביבות עבודה כגון מרכזי Data Center  ורשת התקשורת הארגונית (LAN).
תשתיות מבוססות סיבי Multi–Mode   עונות לצרכי התשתיות הארגוניות מבחינת רוחב הפס, המהירויות והמרחקים בהם הם מסוגלים לתמוך. כאשר אנו מתכננים תשתית חדשה, קרוב לודאי שאנו נבחר בתשתיות אופטית M.M מתקדמות מסוגOM-3/OM-4  המבוססות על סיבים בקוטר 50 מיקרון.
סיבים אלה עדיפים על סיביSingle-Mode   משום שהם משתמשים במקור אור יעיל וזול מסוג  (vertical-cavity surface-emitting laser) ובאורך גל של nm850. תשתיות אלה תומכות במהירויות העברת מידע של 10MBps  ועד 10GBps. כמו כן תשתיות אלה יתמכו בקצבים עתידיים של 40/100GBps.
אך מה קורה עם התשתיות הישנות? בארגונים רבים מותקנת תשתית אופטית המבוססת על סיבים בעלי קוטר של 62.5 מיקרון. האם לשדרג את התשתית הקיימת או להישאר איתה? להלן השיקולים.

ההבדלים בין סוגי סיבי ה-M.M
הערכים 50 מיקרון ו- 62.5 מיקרון מתייחסים לקוטר ליבת הסיב האופטי בו עובר גם המידע על גבי האור. הסיבים הראשונים שיוצרו בתחילת שנות ה-70 והותאמו לעבודה למרחקים קצרים וארוכים היו בעלי קוטר ליבה של 50 מיקרון. בתחילת שנות ה-80 סיבי ה-S.M החליפו את סיבי ה-M.M בעבודה למרחקים ארוכים, אך עדיין בתוך הבניין ובעורקים קצרים של עד 2 ק”מ השתמשו בסיבי M.M בקוטר של 50 מיקרון.
במשך השנים, כאשר קצב העבודה עלה, הסיבים האופטיים לא ענו לדרישות החדשות ולא יכלו לתמוך בדרישה לעבודה בקצב של 10MBps  למרחק של עד 2 ק”מ עקב הקוטר הנמוך של ליבת הסיב בנוסף לשיטת הזרקת האור שהייתה בשימוש אז, ה-LED.
סיב אופטי בקוטר 62.5 מיקרון הושק לראשונה בשנת 1985 והפך תוך זמן קצר לשיטה המובילה בשוק תשתיות התקשורת. הסיב פתר את בעיית המהירות והמרחק על ידי כך שקוטר ליבת הסיב היה יותר גדול. עקב סיבה זו, גם התקנת המחבר האופטי על גביו הייתה קלה יותר.
היום כאשר אנו מגיעים לקצבי עבודה של 10GBps ודיודת הלייזר החליפה את דיודת ה- LED  הוותיקה, סיבים בקוטר של 62.5 מיקרון הגיעו לקצה יכולתם הטכנולוגית. סיבי ה- 50 מיקרון החדשים מציעם רוחב פס המגיעים לעד פי-10 מסיבי ה-62.5 מיקרון.

סיבי ה-MultiMode כיום
המינוח המתאר בתקן התקשורת את קטרי ליבת הסיב ואת ההבדל ברוחב הפס ובביצועים של כל אחד מסוגי סיבי ה-MultiMode הינו OM . בעבר הוגדרו שני סוגי סיבים:
OM-1 – סיב M.M בעל קוטר ליבה של 62.5 מיקרון.
OM-2 – סיב M.M בעל קוטר ליבה של 50 מיקרון
סיבים אלו עבדו באורכי גל של 850/1300nm, עם רוחב פס של עד MHz500. רוחב פס אשר אינו מאפשר קצבי עבודה גבוהים בסביבות מתקדמות. עם התקדמות קצבי העבודה  והחלפת מקור האור מדיודת LED ללייזר מסוג VCSEL הגדירו ארגוני התקינה סוגי סיבים נוספים:
OM-3 – קוטר ליבה של 50 מיקרון ורוחב פס אפקטיבי (EMB) של MHz2000
OM-4 – קוטר ליבה של 50 מיקרון ורוחב פס אפקטיבי (EMB) של MHz4700
רחבי פס אלה מאפשרים לנו עבודה למרחקים גדולים על גבי סיבי M.M, בקצבים של עד ל- 100GBps – מהירויות אשר לא נתמכות על ידי סיבי ה-OM-1/2.
יתרון נוסף בסיבים אלו הם אפשרות כיפוף הסיב . כאשר אנו מכופפים את הסיב עד לרדיוס של 7.5 מ”מ, הניחות אשר מתווסף לניחות הכולל של קו התקשורת הינו 0.2db בלבד – פי 10 טוב יותר מהסיבים המסורתיים.

משדרגים
העקרונות שיכולים להנחות את הארגון בשאלה אם לשדרג את הרשת האופטית הם:
קצב עבודה עכשווי ומהירות תקשורת עתידית.
אורכי קווי התקשורת.
מורכבות החלפת התשתית.
עלות החלפת התשתית.
בקצבי עבודה של 1GBps, יתמכו סיבים אופטיים מסורתיים בעלי קוטר ליבה של 62.5 מיקרון בקווי תקשורת למרחקים של עד 220 מטר. לעומת זאת בקצב של 10GBps, יתמכו אותם סיבים במרחקים של עד 26 מטר בלבד. קיימת אפשרות להעברת האור למרחקים גדולים יותר על ידי שימוש במקורות אור עם אורכי גל של nm1300 אך ציוד זה הוא יקר מאוד.
כאשר יש צורך בשדרוג הרשת ל- 10GBps קרוב לוודאי שהחלפת התשתית תהיה ההחלטה הנבונה יותר. כאשר אנו מוסיפים קווי תקשורת חדשים בעלי קוטר ליבה של 50 מיקרון לרשת קיימת בעלי קווי תקשורת של 62.5 מיקרון, אין לחבר את מקורות האור הקיימים לקווי התקשורת החדשים. חיבור זה יגרום לניחות גבוה בקו עקב “בריחת” אור.
הדבר משול לחיבור שני צינורות מים. צינור בגודל 1 צול אשר יחובר לצינור בגודל של 1/2 צול. כאשר נפתח את המים חלק מהמים ייזל מהצינור בנקודת החיבור ורק מעט מים יגיעו לצד השני. במקרה כזה מומלץ לרכוש ציוד ייעודי לקווי התקשורת החדשים.
שילוב סוגים שונים של סיבים אינה מומלצת אך ארגוני התקינה דאגו לזיהוי קל בין שני סוגי הסיבים: סיב ה-MultiMode המסורתי מסוג OM-1/2 הינו בעל מעטה בצבע כתום. לעומתו סיבי ה-MultiMode מסוג OM-3/4 הינם בעלי מעטה בצבע בז’.

גרג מקי, חברת Labsphere, Inc

כדור אינטגרציה הינו הכלי המושלם למדידה מדויקת של שטף מנורה, לד או מקדם החזרה של חומר.
כדור אינטגרציה הוא התקן פשוט, אך לעיתים קרובות לא מבינים אותו נכון בעולם הפוטוניקה.
הוא אחד מהכלים הכי שימושיים ורב-תכליתיים.
על ידי שינוי התצורה שלו כדור האינטגרציה יכול לשמש כמגלה שטף אופטי אמין, מקור אור אחיד לחלוטין או דרך נוחה לאפיין את התכונות האופטיות של דגימות מוצקות, נוזליות או אבקתיות.
אז מה זה בדיוק כדור אינטגרציה?
במילים פשוטות, זה כדור חלול ששטח הפנים הפנימי שלו מצופה בציפוי רפלקטיבי מפזר אשר יש לו מספר פתחים למדידת אור שחודר או להפקת אור מכויל. בנוסף, פנים הכדור מצויד במחסומי אור הנקראים “מחיצות”, המסוככים על פתח הגלאי של הכדור מפני הקרנה של  אור ישיר מהעצמים הנבדקים, מנורות או נקודות חמות. גודלו של כדור אינטגרציה יכול לנוע מקוטר של 2.5 ס”מ עד 3 מטר, תלוי ביישום.
קרינוּת (radiance) דופן הכדור פרופורציונאלית לאור הנכנס לכדור האינטגרציה.
למעשה, החזרות מפוזרות מרובות מדופן הכדור מפחיתות את התלות הזוויתית של הפליטה של המקור כך שהאור נעשה אחיד לחלוטין. התוצאה היא שכל נקודה על הכדור תפיק קרינות שווה שפרופורציונלית לשטף הנכנס. גלאי שנמצא על דופן הכדור יכול לשמש לניטור או כיול האור שמוכנס לכדור.
אולם, לאפקט הזה שמשווה את הקרינות יש גם שימושים אחרים. משמעו גם שכדור אינטגרציה יכול לשמש כמקור הארה אחיד שהוא אידיאלי לבדיקת הומוגניות וליניאריות של ציוד דימות דיגיטלי או מערך CCD (התקנים צמודי מטענים).
באופן כללי, כדי שכדור אינטגרציה יפעל היטב חשוב שפני השטח הפנימיים שלו יהיו רפלקטיביים מאוד (בדרך כלל 95% ומעלה) ומפזרים מאוד ע”מ שיוכלו להתרחש הרבה החזרות מפזרות כדי להפחית את הרגישות לכיוון של מקור האור.
גורמים כגון מקדם ההחזרה של דופן הכדור, המיקום והקוטר של הפתחים ומה מודדים או בודקים, הינם גורמים שיש להביא בחשבון כשבוחרים את הכדור המתאים ליישום שלכם.

תיאוריה: בהיר יותר הוא טוב יותר
האינטואיציה הראשונית היא שצפיפות השטף לזווית מרחבית (הקרינות) מנקודה על הכדור שווה להספק של מקור האור חלקי שטח הפנים הכולל של הכדור. אולם אין זה כך, המספר הגבוה של החזרי קרן האור מדופן הכדור מגדילים באופן דרמטי את הקרינות הנמצאת בתוך הכדור.
הגורם המקשר בין השניים נקרא “המכפיל של הכדור” והוא עולה ככל שהרפלקטיביות של הכדור עולה והשטח של הפתחים שחותכים בכדור יורד. המונח הוא בעצם גורם איכות שיש למקסם אותו ע”מ להשיג תפוקה גדולה יותר, אינטגרציה טובה יותר של האור ובסופו של דבר ביצועים טובים יותר.
כלל אצבע שימושי הוא שלרוב כדורי האינטגרציה שבהם נתקלים בפועל (רפלקטיביות בין 95 ל-99.9 אחוז והשטח החלקי (fractional area) של הפתח הוא 0.05 ומטה) המכפיל של הכדור הוא בדרך כלל בין 10 ל-30.

קריטריונים לבחירת כדור אינטגרציה
בחירת כדור אינטגרציה ליישום כלשהו כרוכה בפירוט מספר פרמטרים בסיסיים. הם כוללים את בחירת הקוטר האופטימלי של הכדור על סמך המספר והגודל של הפתחים וההתקנים ההיקפיים. נדרש בנוסף לבחור את הציפוי המתאים ביותר של הכדור בהתחשב בטווח הספקטרלי של המדידות והדיוק הנדרש. יש לשקול בתשומת לב גם את השימוש במחיצות וההשפעה שלהן.
ציפויים
כשבוחרים ציפוי לכדור אינטגרציה יש להביא בחשבון שני גורמים: מקדם החזרה ועמידות. לדוגמה, אם נראה שיש אור מוגבל והכדור ישמש בסביבה שעלולה לגרום לו לצבור לכלוך או אבק, יש לבחור בציפוי עמיד יותר, ניתן לניקוי ובעל מקדם החזרה גבוה.
פריטים הנמצאים בתוך הכדור, כולל מחיצות, מנורות ובתי מנורות סופגים חלק מהאנרגיה של המקור הקורן ומפחיתים את התפוקה של הכדור. הדרך הטובה ביותר למנוע את הקיטון בתפוקה היא לצפות את כל המשטחים האפשריים באותו ציפוי עם מקדם החזרה גבוה.
המכפיל של הכדור רגיש מאוד למקדם ההחזרה של פני שטח הכדור. הבדל של רק 2% יכול לשנות את המכפיל של הכדור ובכך את הקרינות בעוד 40%. חשוב לוודא כי הציפוי מפוזר באופן אחיד ומאוד רפלקטיבי בתחום אורכי הגל שבהם מתעניינים. לדוגמה, הציפויים Spectraflect™ ו-Spectralon® של Labsphere מיועדים לפעול מאולטרה סגול עד קרוב לאינפרא אדום (250 עד 2500 ננו מטר) ולשניהם יש רפלקטיביות שעולה על 98%, כש-Spectralon עולה על 99.8% באזור הנראה. הגבלת ספיגת האור בתוך הכדור מטיבה את תפוקת הכדור.
מחיצות
באופן כללי, אסור שהאור מהמקור שצריך לאפיין יאיר ישירות את רכיב הגלאי או את השטח של דופן הכדור שהגלאי רואה. כדי להשיג זאת משתמשים תכופות במחיצות בכדור האינטגרציה. אבל, מחיצות יוסיפו אי ודאות לביצועים פשוט משום שכדור האינטגרציה הוא כבר לא כדור מושלם. מומלץ למזער את מספר המחיצות בהן משתמשים בכדור למינימום האפשרי.

יישומים של כדורי אינטגרציה
מדידת שטף של מנורה
מדידת שטף האור הכולל ממנורות הוא אולי היישום הישן ביותר של כדורי אינטגרציה. הטכניקה נוצרה בראשית המאה העשרים כשיטה פשוטה ומהירה להשוואת תפוקת יחידות האור (לומן) של מנורות מסוגים שונים. כיום מדי אור עם כדור אינטגרציה משמשים למדידת שטף אור ופרמטרי צבע של כל דבר מלדים ארוזים, מערכי לדים, מנורות לתעשיית הרכב ולתעשיית התאורה הכללית ועד הארה אחורית מפוזרת לתעשיית הצגים.
מדידת הספק של לייזר
בנוסף להשמת מקור ישירות בתוך הכדור, אפשר גם ללכוד אור ממקורות חיצוניים עם אלומות מקבילות כגון קרן לייזר בריק, דיודות לייזר עם התבדרות גבוהה או סיבים אופטיים צמודים. בגלל היכולות הייחודיות של כדור האינטגרציה, המדידות של הספק הקרינה אינן תלויות בקיטוב של הקרן וכמעט לא רגישות לשיוור של הקרן. אפשר לתכנן כדור לטווח רחב של זוויות פגיעה על פני שטח גדול מבלי להשפיע על האות בגלאי. ניתן להוסיף עוד פתחים כדי לבצע אפיון ספקטרלי מקבילי, וזה ההתקן האידיאלי לבדיקה אמינה של דיודות לייזר.
מקור ההארה האחיד האידיאלי
כדור אינטגרציה הוא אמצעי כמעט מושלם ליצירת מקור אחיד של קרינה או הקרנה. פתח היציאה של מקור שהוא כדור אינטגרציה, כשמתכננים אותו נכון, יכול להפיק מקור אור למברטי כמעט מושלם, ללא תלות בזווית הצפייה.
מקדם החזרה ומקדם העברה
השימוש הכי נפוץ בכדורי אינטגרציה הוא במדידה של מקדם ההחזרה ומקדם ההעברה של חומרים אספקלריים, דיפוזיים או מפזרים. המדידות האלה מספקות אפיון פשוט וכמותי של חומרים כמו פילמים דקים, זכוכית לבנייה ונוזלים עכורים.
גרג מקי הוא מנהל הייצור של מערכות מדידת אור בחברת Labsphere, Inc. יצרנית המתמחה בטכנולוגיות למדידת אור.
הכתבה נמסרה באדיבות חברת ראש אלקטרואופטיקה המייצגת את חברת LabSphere Inc  בארץ.

מלקולם מינטי, Newport Corp

דיודות לייזר בעלות מהוד חיצוני (ECDL) יכולות לתת מענה לדרישות המחקר למקור קומפקטי, מתכוונן ובעל רוחב פס צר, ותופסות מקום נכבד במערכות למחקר מדעי.
רוב החוקרים והמהנדסים לא ימצאו כל קשר בין מושגים כמו קומפקטי, חופשי מתחזוקה והספק יעיל, ללייזרים הטיפוסיים שניתן למצוא במעבדה המדעית. דיודת לייזר מסחרית מציעה יתרונות אלה, רק אם עושים בה שינוי. בדרך כלל דיודות לייזר אינן נותנות מענה למפרטים התובעניים הנדרשים לשימוש מדעי.  דיודות לייזר בעלות מהוד חיצוני – External Cavity Diode Lasers , הינן מערכות המביאות את הביצועים של דיודת הלייזר לרמה היכולה לעמוד בדרישות המפרט של החוקר.
הן  מאפשרות לחוקרים להקדיש זמן רב יותר למחקר עצמו ופחות לשמירה על פעולת הלייזר לפי המפרטים הנדרשים. בנוסף למגמה הכללית לשימוש במערכות מוכנות מראש (turnkey systems) כלייזרים חלופיים, יישומים נוספים כמו מִחשוּב קוונטי (quantum computing), ספקטרוסקופיה אטומית (atomic spectroscopy), אינטרפרומטריה הסחת מופע (phase-shift interferometry), מתאפשרים הודות למערכות דיודות לייזר ברמה המדעית, ומגלמות בתוכן את ההשקעות שנעשו בשוק התקשורת למרחקים ארוכים (telecom) ותעשיות אחרות.
דיודות לייזר ECDL, מבוססות על דיודות לייזר סטנדרטיות שניתן להשיג במגוון רחב של אורכי-גל. לרכיבים סטנדרטיים אלו, הנמצאים בשימוש נרחב ביישומיים כמו תקשורת ובמוצרי צריכה אלקטרוניים, יש בדרך כלל מהוד קצר והם רגישים מאוד לטמפרטורה. התפוקה הספקטראלית שלהם היא בדרך כלל ברוחב פס של כמה ננו מטריים בודדים, שהוא רחב מדי לרוב היישומים המדעיים.
כדי לבדוק, למדוד וליצור אינטראקציה עם מדגמים באפליקציה כמו Raman, בספקטרוסקופיה או בקירור אטומי
(see “Lasers enable breakthroughs in atomic physics pg.67”)
נדרש מקור אור יציב, בעל רוחב פס צר, על מנת לענות על צרכים אלו יש לבצע תיקון בדיודת הלייזר.

בקרה מכאנית מדויקת
מהוד חיצוני מאפשר בחירה של  אורך גל ספציפי בעל רוחב פס צר, מתוך מבחר גדול של דיודות. אורך הגל ניתן לכיוונון מדויק, או לסריקה על ידי כוונון מכאני של המהוד. דיודות ECDL אינן דבר חדש, ומספר רב של חברות פיתחו מוצרים מסחריים מעין אלו בשנות ה-90. העניין בהם הגיע לשיאו בימי שיכרון בועת התקשורת. מעבר לכמה אפליקציות בדיקה ומדידה, בהם נדרש כוונון רחב, רוב הלייזרים המתכווננים לתקשורת מבוססים כיום על טכנולוגיית הפצת משוב (Distributed Feedback Technology – DFB), בה הדיודה מכוונת באופן שוטף על פני טווח צר. מכול מקום, דיודות לייזר בטכנולוגיית DFB, ניתן להשיג במספר מוגבל של אורכי גל, הן לא ניתנות לכיוונון בתחום אורכי גל רחב ובדרך כלל בעלות רוחב פס בתחום ה-MHz.
מאז שנות בועת התקשורת, חלה התפתחות מתמדת בפיתוח דיודות ECDL. ספקטרוסקופיה אטומית מצריכה רוחב פס צר כדי לאפשר כוונון על פני מעברים מדויקים. שמירת המהוד החיצוני יציב, ויחד עם זאת שמירה על היכולת להזיז סריג (grating) או מראה באופן מדויק שוב ושוב, בדיוק סאב-מיקרוני, מהווה את האתגר העיקרי. יש גם לטפל בנושא הויבראציות, ההפרעות האקוסטיות, או הסחיפה התרמית, היות ואלו יכולים לגרום להרחבת רוחב פס הלייזר, כמו גם למצבי mode hops, או לתזוזות באורך הגל . טכניקות כמו מכניקה מדויקת משוככת פסיבית ומשוב אלקטרוני במעגל סגור, או שילוב בין השניים, הפך את הדיודות ה-ECDL, לאמינות ביותר לשימוש באפליקציות תובעניות.

הטווח הספקטראלי הזמין בדיודות לייזר, מתרחב בהתמדה בעוצמות ההולכות וגדלות, במיוחד בתחום גלי ה-NIR. מספר הולך וגדל של יצרנים מציעים היום דיודות לייזר בכחול ואפילו באדום.

ניתן להשיג תזוזה מדויקת של הסריג או המראה, על ידי השימוש במגוון של אקטואטורים. מנועיי piezo, מנועי צעד (stepper motor) ומנועי סליל (voice-coil motor) – כולם נמצאים בשימוש על ידי New Focus, בהתאם לאפליקציה הנדרשת. סריקה מהירה יותר מצריכה זרוע כוונון גמישה, קטנת משקל והמסוגלת לנוע במהירות. יחד עם זאת, הדבר עלול לגרום להיווצרות יציבות מכאנית מצומצמת יותר, ועלולה להוביל להיווצרות רוחב פס רחב. למערכות בהרכבה בבנייה ביתית, מיקרומטר פשוט, יתאים לכוונון איטי לאורך הגל המדויק הנדרש; בקיצון השני, לאפליקציות טומוגרפיה בבהירות אופטית מהירה (OCT), משתמשים במערכות מיקרו-אלקטרו-מכאניות הפועלות במספר רב של קילוהרצים, היכן שנדרש אורך בהירות מוגבל בלבד. אי לכך, שימוש ברוחב פס רחב יותר מקובל.
New Focus  הוסיפה שיכוך מגנטי לזרוע הכוונון של הלייזרים מדגם Vortex II, זאת למען צמצום התהודה המכאנית.  חברות אחרות פיתחו מחזיקים יציבים במיוחד, שהם בעלי חשיבות מיוחדת כאשר מדובר במערך של כמה מהודים בסדרה המיועדים למערכות מורכבות.
ציוני דרך שהדגימו את הטכנולוגיה מחוץ לתחום התקשורת והוכיחו שניתן “להקשיח” את הלייזרים הללו, כוללים הסמכת חלל של New Focus, בפיתוח לייזר באורך גל של 780 ננומטר, לצרכים של ספקטרוסקופיה אטומית בתחנת החלל הבינלאומית (International Space Station).

מבחר מבנה ועיצוב מהודים
קיימות שתי בחירות מקובלות של ECDL, ושתיהן דורשות רמת דיוק גבוהה. הפשוטה מביניהן, הוא מהוד ה- Litrow; כאן נעשה שימוש בסריג להכוונת האור חזרה אל תוך המהוד החיצוני. הקונפיגורציה היא ישירה מהבחינה המכאנית, ועושה שימוש בהשתקפות מסדר ראשון, ובכך משיגים רמת עוצמה יעילה וגבוהה. מהודי לייזר פשוטים מדגם Litttrow, מורכבים בדרך כלל במעבדה ביתית, אך הם סובלים מטווח כוונון מוגבל ללא Mode Hops, היות ואורך המהוד משתנה בשעת כיוונון הסריג. כיוון הקרן זז יחד עם השינוי בזווית הסריג. מערכות מסחריות מתגברות על חלק מקשיים אלו, על ידי התאמת זרם דיודת הלייזר, לצורך מִקסום טווח הכוונון ועל ידי פיצוי מכאני של כיוון הקרן.
עיצוב המהוד החלופי, הוא מהוד מדגם -  Littman Metcalf, המקבע את הסריג במקום ומכוונן את המראה כדי שתתאים לאורך הגל. החיסרון העיקרי הוא איבוד עוצמה עקב שימוש בהשתקפות מסדר שני ודיודת הלייזר דורשת ציפוי AR coating מדויק יותר. היתרונות העיקריים של תכנון זה, והסיבה ש- New Focus עושה שימוש בעיצוב זה מזה 15 שנים, הוא השגת טווח רחב יותר של כוונון ללא Mode hops והיעדר תופעת נדידת הקרן או מה שמכונה Beam Walk.
ללא קשר למבחר עיצוב מהודיי הלייזר, בחירת הדיודה המתאימה, היא קריטית. דיודות לייזר מסחריות מיוצרות במיליונים על ידי יצרני מוליכים למחצה, שברובם נמצאים ביפן ובחלקים אחרים של אסיה. לרוע המזל, לבקש מחברות אלקטרוניקה לייצר קומץ רכיבים ברוחב גל מיוחד, שניתן לעשות בהם שימוש ב- ECDL לצורך אפליקציה מדעית ספציפית, בדרך כלל אינו מעלה פרי ואינו יוצר עניין בקרב היצרנים. קומץ חברות קטנות יותר, עשויות להיות מוכנות ליצור מסלול ייצור לדיודות לפי מפרט ספציפי, אך הפתרון האחר יהיה לקחת את הדיודות הסטנדרטיות ולהוסיף עליהן ציפוי נגד השתקפות (AR), כדי להתאימן לתפוקה הנדרשת.

לייזרים מתכוננים בעלי רוחב-פס צר, איפשרו שימושים ביישומים בפיסיקה גרעינית, על ידי השימוש בקירור לייזר ומלכודות מגנטיות-אופטיות. כאן אטומים מוקפאים ברמת קירור גבוהה ביותר, עוברים שינוי פאזה מנוזל-על (שמאל), למֶבַדֶד (insulator) (ימין). (באדיבות: Cheng Chin, Cold Atoms Group) - אוניברסיטת שיקגו)

הגברת ההספק, שמירת רוחב הפס
עם התקדמות טכנולוגיית הדיודה, תפוקת ההספק הקיימת, הזמינה, עלתה מכמה מילי-וואט למאות מילי-וואט. הדרישה להספק גבוה יותר באה בעיקר מקהילת המחקר בתחום האטומים הקרים (cold atoms), הזקוקה להספק גבוה יותר כדי ליצור אינטראקציה עם כמויות אטומים גדולה יותר לצורך חקר מעברים.
הגדלת העצמה, מביאה עימה אתגר נוסף – הצורך באספקת זרם ברעש נמוך. זרם הנושא עימו אדווה, גורם לשינויים קטנים לדיודה עצמה, מה שעשוי  להגדיל את רוחב הפס של הלייזר. שמירת רוחב פס מתחת ל-1MHz, הופך כאן לאתגר, כך שכדי להשיג הספק גבוה ורוחב פס צר, נעשה שימוש במערכת מתנד ראשי דו-שלבי (two-stage system  master oscillator) להגברת ההספק. מתנד ראשי ברוחב פס צר במתח נמוך המותקן במהוד החיצוני, מזין מגבר של רכיב הדיודה. השלב השני לא יוצר את הלזירה אך הוא בעל תבנית המגבירה (tapered) את ההספק, מבלי שיתרחשו שינויים משמעותיים ברוחב הפס.
למרות שמגברים אלו, זמינים רק בטווח אורך גל מוגבל, הם מאפשרים יצירת תפוקה של וואט אחד  או יותר. התוצאה היא שייצור דיודת ה- ECDL  הדו-שלבי, החליף במידה רבה את מורשת לייזר הגז (gas laser), לייזר צבע מתכוונן (tunable dye laser) וכמה התקנים על בסיס גבישים מוצקים. המגברים החדשים ביותר, משלבים בין בקרת אלקטרוניקה לניטור מתח (power monitoring) ובין מעגלי בקרת זרם עם משוב סגור. רמה חדשה זו של אמינות וקשיחות,  מאפשרת למערכות אלו לעבוד ביישומים מחוץ למעבדה, כמו למשל ניטור אטמוספרי וטכנולוגית  LIDAR . יתרה מזאת, ההספק הגבוה הזה מאפשר ביצוע תהליכים לא ליניאריים יעילים (efficient nonlinear processes), כמו למשל הכפִלת תדר, אשר היווה פתח ליישומים חדשים כמו מִחשוב קוונטי (quantum computing) ולכידת יונים (ion trapping), שקודם לכן לא היה ניתן היה לבצעם.
מערכות דיודות הלייזר נהנו במהלך עשרים שנה מהשקעות במיליארדי דולרים, שבוצעו בתחום האלקטרוניקה לצרכן. יישומים בתחום אחסון תקשורת ובתחום אחסון אופטי, העניקו לחוקרים גישה לדיודות זולות יותר בטווח הספק ואורכי גל רחבים יותר . נראה שסבב ההשקעה הבא, קרוב לוודאי מקורו יהיה מהביקוש לפרוג’קטורים באדום/ ירוק/ כחול (RGB). דיודות לייזר ירוקות ודיודות כחולות בהספק גבוה, יגרמו לכך שדיודות – ECDL  יזכו להתקבל יותר ויותר, היות ואלו פותחות אפשרויות ליישומים חדשים, והופכות את הטכניקות הקיימות לפשוטות יותר. הן יקראו תגר על לייזרים יציבים בעלי תדר כפול (frequency-doubled solid state lasers), מבחינת יעילותם, והן מציעות מבחר רחב בהרבה של אורכי גל למדענים העובדים בתחום היישומים בספקטרוסקופיה ומטרולוגיה.

לייזרים מאפשרים פריצות דרך חדשות בפיזיקה גרעינית
יצירת מצב עניינים חדש. בניית מחשב קוונטום. יצירת המקום הקר ביותר בעולם. איתור תנודות זעירות ביותר בשדות כבידה. מדידת זמן לחלקיק של 1018  – אלו רק כמה מהחידושים וההתקדמות בתחום הפיסיקה הגרעינית שהתאפשרה בשנים האחרונות, הודות לפיתוח לייזרים ברמת דיוק גבוהה.
מצב חומר חמישי ה-  -  (Bose-Einstein Condensate), התיאוריה הנושאת אותו שם גובשה ב- 1925, אך לא ניתן היה ליישמה עד 1996, ע”י Cornell, Wieman & Keterrle, שזכו בפרס נובל לפיסיקה ב- 2001 על עבודתם זו. קירור בלייזר (שזיכה את Chu, Cohen-Tannoudji & Phillips  בפרס נובל לפיסיקה ב-1997) באמצעות מלכודות מגנטיות-אופטיות (MOT), מאפשר קירור אטומים לתחום של ננו-קלווין (nano-Kalvin), ובכך יוצר עיבוי אטומים הפועלים ביחד ומציגים תופעות קוונטיות, שניתן להבחין בהן ברמה מיקרוסקופית. פריצות דרך אלו גרמו לשגשוג המחקר במגוון תחומים, כולל בתחום האינטרפרומטריה, שעונים בדיוק אטומי, תחומים מסוימים בפיסיקת הגוף, אופטיקה קוונטית ומידע קוונטי. בכנס בתחום הפיסיקה הגרעינית (ICAP), שהתקיים ב- Cairns, אוסטרליה, ביולי 2010, הודגש עד כמה תחום זה התפתח.
דיודות לייזר ECDL, מהוות כיום חלק מהותי בניסויים בתחום הפיסיקה הגרעינית. הם משמשים לקירור לייזר במצב MOT  לצורך BEC, הם משמשים למניעת היווצרות גז פרמי ובמלכודות יונים. התקדמויות העת האחרונה הן בתחום רוחב פסי לייזר צרים יותר, ביכולת לנעילת תדר בדיוק מרבי, בקבלת רמות הספק גבוהות יותר ואורכי גל חדשים -  אלו היו קריטיים לשימוש הנפוץ ביישומים מתחום הפיסיקה האטומית. בעוד התחום מתרחב לניסויים מורכבים יותר ויותר, וההתקדמות בתחומי זנים של אטומיים ויוניים חדשים, דיודות ה-ECDL, ימשיכו להתפתח, כדי לענות לצרכים התובעניים של התחום המרתק שהיא הפיזיקה האטומית.
מלקולם מינטי – מנהל שיווק מוצר ב- New Focus, שהוא סימן מסחרי של Newport Corp,
הכתבה נמסרה באדיבות חברת
NEW TECHNOLOGY

מאת: Mark Middleton, Galil Motion Control

אור נראה, שנוצר ע”י השמש או ע”י נורת ליבון, הוא זה שמאפשר לנו לראות את שלל צבעי הקשת שצובעים את סביבת חיינו. למרבה האירוניה, דווקא האור שאינו נראה לעין הוא זה שמאפשר מציאת תגליות נסתרות ואפילו לחולל פלאים. לדוגמה, קרני רנטגן המאפשרים לרופאים לאתר במדויק באיבחון שלהם, או אור אינפרא אדום שמאפשר לעבור בין מאות ערוצי טלויזיה מהכורסה הביתית. ניתן אפילו להיעזר באור אולטרא סגול על מנת לשזף את הגוף במכוני שיזוף או להכין ארוחה משפחתית בתוך דקות באמצעות אור מיקרוגל.
במתקן ה-  (National Synchrotron Light Source) שבמעבדה הלאומית Brookhaven שבניו-יורק ארה”ב, מייצרים אור סינכרוטרון בעוצמה, מהירות ובהירות המאפשר למדענים לבדוק תתי-מבנים (nanostructures) בגודל של אטומים בודדים ולגלות פרטים קטנים בסדרי גודל של ננומטר.
ה- NSLS מייצר את האור ע”י האצת אלקטרונים בתוך אחת משתי טבעות “אחסון” בגודל של מגרש כדורגל במהירות הקרובה למהירות האור. כאשר האור ממוקד על דגימה, כגון תא של אדם או אבק כוכבים, הוא מייצר תמונה של מאפייני החומר ע”ג הגלאי לצורך ניתוח.
עם הסינכרוטרון החדש, שנקרא NSLS-II ונמצא כרגע בבניה, חוקרים צופים שתתאפשר גישה ליותר אינפורמציה באמצעות אור שצפוי להיות פי 10,000 בהיר יותר. מעבדת Brookhaven, שנוסדה ע”י מחלקת האנרגיה של ארה”ב, מארחת מידי שנה מעל ל- 2,000 חוקרים מ- 400 מוסדות שונים שתרים אחרי תגליות בתחומי הביולוגיה, פיסיקה, כימיה, רפואה, גיאולוגיה ומדע החומרים. בין המחקרים ישנם מחקרים על מחלת האלצהיימר, איידס, סרטן השד, דלקת מפרקים ניוונית, כוננים קשיחים, ממירים קטליטים, קורוזיה, חקר החלל, וניקיון הסביבה.
דוגמה מעניינת למחקר היא מחקרו של פרופסור רודריק מקינון מאוניברסיטת רוקפלר, ביופיסיקאי ורנטגן קריסטלוגרף אשר זכה בפרס נובל לכימיה בשנת 2003 עבור העבודה שנעשתה ב- NSLS. דיוקנאות מפורטים ביותר שלו הראו כיצד קבוצה של חלבונים מייצרת דחפים עצביים, שהם הפעילות החשמלית המהווה למעשה את הבסיס של כל תנועה, תחושה ומחשבה.

על מנת שה- NSLS-II החדש של מעבדת Brookhaven יוכל לייצר קרני רנטגן פי 10,000 בהירים יותר מה- NSLS המקורי, עדשת Laue רב שכבתית שמצופה באופן מיוחד, משמשת לכיוון ומיקוד מאוד מדויק של קרני הרנטגן בדיוק של כ- 1 ננומטר ע”ג האוביקט הנבדק.
בפעילות משותפת עם חברת Galil Motion Control ו- CVD Equipment Corporation, מעבדת Brookhaven פיתחה מאיץ חלקיקים מבוסס מגנטרון ובעזרתו ניתן לייצר אלפי שכבות דקות ביותר של שני חומרים שונים (בדרך כלל WSi2 ו- Si) על גבי מצעי סיליקון וכך למעשה ליצור עדשת Laue  רב שכבתית. טווח עובי הציפויים מגיע ל- 100 מיקרומטר עם כ- 62,000 שכבות בערימה, כאשר השכבה הדקה ביותר הינה פחות מ- 1 ננומטר. במהלך הייצור, המצעים הועמסו על מערכת שינוע המורכבת מבסיס קבוע ומסילות הנעה ונשלטת על ידי בקר תנועה של חברת Galil ה- DMC-4020.
הבקר, שמבקר על שני צירים, שולח אותות למגבר לינארי ומקבל משוב מסוג אנקודר ברזולוציה גבוהה כדי להזיז את מכלול השינוע בתנועה חד ממדית הלוך ושוב בתוך תא ואקום שאורכו כ- 7 מטר ומכיל תשעה “תותחי אלקטרונים” (magnetron) וארבע משאבות הקפאה עמוקה (cryogenic). מערכת השינוע נעה במהירות מוגדרת במדויק, במהירויות שבתחום שבין 250 מיקרון לשנייה ו- 230 מ”מ לשנייה, עם האצה מקסימלית ויציבה של לא פחות מ- 127 מ”מ לשנייה.
בדרך כלל, תהליך הציפוי כולל ציפוי של כמה אלפי שכבות ובכמה מקרים זה יכול להגיע לכ- 100,000 מחזורי תנועה ללא הפסקה בפרק זמן של שישה ימים. המפרט הקריטי של מערכת הציפוי דרש להוכיח יציבות מהירות חלקה, אמינה ומחזורית ברמות דיוק של גליות (Ripple) פחותה מ- 0.01%.
בקר Galil הצליח להראות ביצועים טובים פי 4 מהמפרט המחמיר הנדרש. הביצועים הושגו באמצעות קומוטציה סינוסואידלית שהבטיחה כי אות סינוסי חלק (16 סיביות) נשלח למגבר. זה, בתוספת שילוב של מגבר ליניארי במקום מגבר ממותג, אפשר לבקר ה- DMC-4020 להפחית את גליות (Ripple) המהירות לערך של 0.0025%.
המהנדסים במעבדת Brookhaven  התרשמו מאוד מהקלות של השימוש והתכנות בבקר Galil שאיפשר תכנות קל ומהיר של התנועות שנדרשו ממכלול ההסעה.
תכונת מפתח נוספת היא שהתקשורת בין הבקר ה- DMC-4020 והמחשב מתבצעת באמצעות Ethernet. תקשורת זו מאפשרת למחשב לשלוח פקודות לבקר להתחיל מחזור חדש ברגע בו התקבל אישור מהבקר על השלמת מחזור. על מנת להבטיח את הדיוק ואת החזרתיות, הבקר DMC-4020 מקליט את נתוני המיקום, שגיאת המיקום, המהירות והמומנט באינטרוולים של עשרים שניות בכל מחזור ובנוסף לכך מספק רישום נתונים לצורך עיבוד עתידי ובדיקת שגיאות המערכת.
המתקן החדש ה- NSLS-II מכיל את מערכת ה-  magnetron sputtering בחדר נקי בדרגה 1,000 וגודלו כ- 1200 מטר מרובע. המתקן משמש כמעבדת אופטיקה לצורכי מחקר ופיתוח של חברת נובל בתחום אופטיקת רנטגן, מטרולוגיה ו- nanopositioning על מנת לאפשר רזולוציות גבוהות מאוד של פוקוס ואנרגיה בסינכוטרון. ספקטרום החלקיקים הצפוי יתפרש מאינפרא אדום (µeV) ועד לאזור רנטגן גבוה (300keV).
“למעשה ה-  NSLS-II הוא חדש, גדול יותר ומתקן אחסון טבעתי חכם ביותר, שמאפשר לייצר מגוון רחב של אנרגיות פוטון, אבל הוא עושה זאת באמצעות טבעת אחסון אחת” אומר ריימונד קונלי, מוביל קבוצת ייצור האופטיקה ה-  NSLS-II. זאת, בניגוד ל- NSLS הנוכחי אשר יורה אלקטרונים אל אחד משתי טבעות אחסון אלקטרונים, שם הם מונעים באמצעות מגנטים למהירות הקרובה למהירות האור ופולטים אור סינכרוטרון בתנועתם.
כאשר יושלם פיתוח המתקן בשנת 2015, טבעת האחסון היחידה ה- NSLS-II תספק אור סינכרוטרון יותר אינטנסיבי וממוקד שיאפשר לחוקרים לחקור את הפרטים העדינים ביותר של הדגימות. פוטונים יישלחו עם בהירות ספקטרלית ממוצעת ועם צפיפות שטף ספקטרלית גבוהה בכל טווחי הספקטרום.
בין אם זה המבנה המורכב של מוליכים למחצה או ההרכב הכימי של אבק כוכבים, חלבונים, תאים או רקמות מוח, מדענים ופיזיקאים יוכלו לסמוך על ה- NSLS-II במעבדת Brookhaven, שיאיר באור סינכרוטרון איכותי יותר ובהיר יותר את העצמים הנבדקים. לכן הפוטנציאל לחשוף פרטים ונתונים שהיו בלתי ניתנים להשגה בעבר עם סינכרוטרוני רנטגן אחרים, הינו עצום.
חברת Galil Motion Control הינה חברה אמריקאית בבעלות פרטית ורווחית כבר מעל ל- 100 רבעונים רצופים. חברת Galil נוסדה בשנת 1983 על ידי דר’ יעקב טל וויין ברון. חב’ Galil היתה החברה הראשונה לפתח בקר מנוע סרוו מבוסס מעבד ללא משוב tachometer. מאז, חב’ Galil Motion Control ממשיכה להביל את העולם בטכנולוגית בקרת התנועה ומוכרת כמובילה בתחומה עם מעל 500,000 בקרי תנועה מותקנים בהצלחה ברחבי העולם. את הבקרים ניתן למצוא במגוון רחב של יישומים כגון מכונות בתעשיית המוליכים למחצה, רפואה, דפוס, מכונות כלים, עיבוד מזון, ותעשיות טקסטיל.
חב’ Galil מציעה היום את הדור החדש בתקשורת Ethernet של בקרי תנועה המהירים פי 10 מהדור הקודם משפחת ה- Accelera ובקרי I/O מסדרת ה- RIO Pocket PLC.
מאמר זה נכתב ע”י Mark Middleton מחברת   Galil Motion Control ותורגם לגליון זה ע”י מוני ברק מהנדס אפליקציות בחברת מדיטל קומוטק, המובילה במתן פתרונות טכנולוגיים ובהספקת מערכות ורכיבי איכות לתעשיית ההי-טק בישראל ונציגת חב’ Galil Motion Control בישראל.