सूक्ष्मदर्शी

एक अतिसूक्ष्मस्केनर, या अतिसूक्ष्म स्कैनिंग दर्पण, डायनेमिक लाइट मॉडुलन के लिए अतिसूक्ष्मदर्पण डिवाइस अतिसूक्ष्म प्रवर्तक की श्रेणी में एक अतिसूक्ष्म प्रकाशिकी विद्युत यांत्रिक सिस्टम (एमओईएमएस) है। अतिसूक्ष्म स्कैनर के प्रकार के आधार पर, एक या दो अक्षों पर एकल दर्पण का विनियामक संचलन या तो अनुवादकीय या घूर्णी हो सकता है। पहले सन्दर्भ में, एक चरण परिवर्तन प्रभाव होता है। दूसरी स्थिति में, आपतित प्रकाश तरंग विक्षेपित हो जाती है।

अतिसूक्ष्मस्केनर्स स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलेटर और अन्य अतिसूक्ष्मदर्पण प्रवर्तक से भिन्न होते हैं जिन्हें किसी भी उत्पत्ति पर वांछित मॉडुलन को पूरा करने के लिए व्यक्तिगत रूप से एड्रेस योग्य दर्पणों के आव्यूह की आवश्यकता होती है। यदि एक एकल सरणी दर्पण वांछित मॉड्यूलेशन को पूरा करता है लेकिन प्रकाश की उत्पत्ति बढ़ाने के लिए अन्य सरणी दर्पणों के साथ समानांतर में संचालित होता है, तो अतिसूक्ष्मस्कैनर सरणी शब्द का उपयोग किया जाता है। अतिसूक्ष्मस्कैनर के प्रकार के आधार पर, एक या दो अक्षों पर एकल दर्पण का विनियामक संचलन या तो अनुवादकीय या घूर्णी हो सकता है।

विशेषताएं
1 और 3 मिमी के बीच के दर्पण व्यास के लिए सामान्य चिप आयाम 4 मिमी × 5 मिमी हैं। लगभग साइड माप के साथ बड़ा दर्पण छिद्र 10 मिमी × 3 मिमी का भी उत्पादन किया जा सकता है। स्कैन आवृत्ति डिज़ाइन और दर्पण के आकार और 0.1 और 50 kHz के बीच की सीमा पर निर्भर करती है। विक्षेपण गतिविधि या तो अनुनाद या अर्ध-स्थैतिक है। अतिसूक्ष्म स्कैनर्स के साथ जो गति को झुकाने में सक्षम हैं जिससे प्रकाश को प्रक्षेपण विमान पर निर्देशित किया जा सकता है। पहले सन्दर्भ में, एक चरण परिवर्तन प्रभाव होता है। दूसरी स्थिति में, आपतित प्रकाश तरंग विक्षेपित हो जाती है।

कई अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है कि केवल एक पंक्ति के अतिरिक्त सतह को संबोधित किया जाए। इन अनुप्रयोगों के लिए, लिसाजस वक्र का उपयोग करके सक्रियण साइनसोइडल स्कैन गति, या द्वि-अनुनादी संचालन को पूरा कर सकता है। सूक्ष्म स्कैनिंग उपकरणों के यांत्रिक विक्षेपण कोण ±30° तक पहुँच जाते हैं। स्थानांतरीय (पिस्टन प्रकार) अतिसूक्ष्मस्केनर्स, लगभग एक यांत्रिक आघात प्राप्त कर सकते हैं। ± 500 अतिसूक्ष्मन विन्यास संरूपण ऊर्जा उपयुक्त है, लेकिन इसके लिए जटिल नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिकी की आवश्यकता होती है। उच्च अंत प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए साधारण पसंद रेखापुंज स्कैन है, जहां एक अनुनादी स्कैनर (लंबे प्रदर्शन आयाम के लिए) अर्ध-स्थैतिक स्कैनर (छोटे आयाम के लिए) के साथ जोड़ा जाता है।

संचालन सिद्धांत
दर्पण की गति के लिए आवश्यक संचालन बल विभिन्न भौतिक सिद्धांतों द्वारा प्रदान किए जा सकते हैं। प्रकृति में, ऐसे दर्पण को चलाने के लिए प्रासंगिक सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, विद्युत स्थैतिकी, ऊष्माविद्युतीय प्रभाव और दाब विद्युतिकी प्रभाव हैं। क्योंकि भौतिक सिद्धांत उनके फायदे और नुकसान में भिन्न होते हैं। सूक्ष्म स्कैनिंग उपकरणों के यांत्रिक विक्षेपण कोण ±30° तक पहुँच जाते हैं। संचालन सिद्धांत को आवेदन के अनुसार चुना जाता है। विशेष रूप से, अनुनादी स्कैनिंग के लिए आवश्यक यांत्रिक समाधान अर्ध-स्थैतिक स्कैनिंग के लिए बहुत भिन्न होते हैं। ऊष्माविद्युतीय इफेक्ट प्रवर्तक उच्च-आवृत्ति अनुनादी स्कैनर के लिए लागू नहीं होते हैं, लेकिन अन्य तीन सिद्धांतों को अनुप्रयोगों के पूर्ण वर्णक्रम पर लागू किया जा सकता है।

अनुनादी स्कैनर के लिए, एक अधिकांशतः नियोजित विन्यास संरूपण अप्रत्यक्ष संचालन है। एक अप्रत्यक्ष संचालन में, एक बड़े द्रव्यमान में एक छोटी गति को एक छोटे द्रव्यमान (दर्पण) में एक बड़े गति के साथ एक अनुकूल मोड आकार में यांत्रिक प्रवर्धक के माध्यम से जोड़ा जाता है। यह अधिक सामान्य प्रत्यक्ष संचालन के विपरीत है, जहां एक्ट्यूएटर तंत्र दर्पण को सीधे ले जाता है। अनुनादी स्कैनर के लिए, एक अधिकांशतः नियोजित विन्यास संरूपण अप्रत्यक्ष संचालन है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए अप्रत्यक्ष संचालन लागू किए गए हैं। विद्युत स्थैतिकी, साथ ही दाब विद्युतीय प्रवर्तक उपलब्ध दाब विद्युतिकी स्कैनर प्रत्यक्ष संचालन का उपयोग करके अधिक उपयुक्त हैं।

विद्युत स्थैतिकी प्रवर्तक विद्युत चुंबकीय संचालन के समान उच्च शक्ति प्रदान करते हैं। एक विद्युत चुम्बकीय संचालन के विपरीत, संचालन संरचनाओं के बीच परिणामी संचालन बल को ध्रुवीयता में व्युत्क्रम नहीं किया जा सकता है। सकारात्मक और नकारात्मक प्रभावी दिशा वाले अर्ध-स्थैतिक घटकों की प्राप्ति के लिए, सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवता वाले दो संचालन की आवश्यकता होती है। अंगूठे के नियम के रूप में, लंबवत कॉम्ब संचालन का उपयोग यहां किया जाता है। फिर भी, विक्षेपण क्षेत्र के कुछ हिस्सों में अत्यधिक गैर-रेखीय संचालन विशेषताएँ दर्पण को ठीक से नियंत्रित करने में बाधा बन सकती हैं। इस कारण से कई उच्च विकसित अतिसूक्ष्मस्केनर्स आज संचालन के एक अनुनाद मोड का उपयोग करते हैं, जहां एक खुद की विधा सक्रिय होता है। अनुनादी संचालन सबसे अधिक ऊर्जा उपयुक्त है। बीम पोजिशनिंग और एप्लिकेशन के लिए जो स्थिर-क्रियाशील या रैखिक-स्कैन किए जाने हैं, अर्ध-स्थिर संचालन की आवश्यकता होती है और इसलिए यह बहुत रुचिकर है।

चुंबकीय प्रवर्तक स्थिर और गतिशील संचालन दोनों में लागू सिग्नल आयाम बनाम झुकाव कोण की बहुत अच्छी रैखिकता प्रदान करते हैं। कार्य सिद्धांत यह है कि एक धातु का तार चलती एमईएमएस दर्पण पर ही रखा जाता है और जैसे ही दर्पण को एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, कुंडली में प्रवाहित होने वाली प्रत्यावर्ती धारा दर्पण को झुकाने वाले लोरेंत्ज़ बल उत्पन्न करती है। चुंबकीय सक्रियण का उपयोग या तो 1D या 2D एमईएमएस दर्पणों को सक्रिय करने के लिए किया जा सकता है। चुंबकीय रूप से सक्रिय एमईएमएस दर्पण की एक अन्य विशेषता यह तथ्य है कि कम वोल्टेज की आवश्यकता होती है (5V से नीचे) इस सक्रियण को मानक सीएमओएस वोल्टेज के साथ संगत बनाता है। इस तरह के प्रवर्तक प्रकार का एक फायदा यह है कि विद्युत स्थैतिकी प्रवर्तक एमईएमएस दर्पणों के विपरीत एमईएमएस प्रकृति में हिस्टैरिसीस नहीं होता है, जो इसे नियंत्रित करना बहुत आसान बनाता है। चुंबकीय रूप से सक्रिय एमईएमएस दर्पणों की बिजली खपत 0.04 mW जितनी कम हो सकती है। ऊष्माविद्युतीय संचालन उच्च संचालन बल उत्पन्न करते हैं, लेकिन वे अपने मौलिक सिद्धांत में निहित कुछ तकनीकी कमियां प्रस्तुत करते हैं। पर्यावरणीय प्रभावों के कारण ऊष्मीय बहाव को रोकने के लिए प्रवर्तक को पर्यावरण से अच्छी तरह से अछूता होना चाहिए, साथ ही पहले से गरम किया जाना चाहिए। यही कारण है कि ऊष्मीय बिमोर्फ़ प्रवर्तक के लिए आवश्यक ताप उत्पादन और बिजली की खपत अपेक्षाकृत अधिक होती है। एक और नुकसान तुलनात्मक रूप से कम विस्थापन है जिसे प्रयोग करने योग्य यांत्रिक विक्षेपण तक पहुंचने के लिए लीवरेज करने की आवश्यकता है। महत्वपूर्ण निम्न-पास फ़िल्टर प्रकृति के कारण भी ऊष्मीय प्रवर्तक उच्च आवृत्ति संचालन के लिए उपयुक्त नहीं हैं। विद्युत स्थैतिकी प्रवर्तक विद्युत चुंबकीय संचालन के समान उच्च शक्ति प्रदान करते हैं।

दाब विद्युतिकी संचालन उच्च बल उत्पन्न करते हैं, लेकिन जैसा कि विद्युतऊष्मीय प्रवर्तक के साथ होता है, आघात की लंबाई कम होती है। दाब विद्युतिकी संचालन, हालांकि, ऊष्मीय पर्यावरणीय प्रभावों के प्रति कम संवेदनशील होते हैं और उच्च-आवृत्ति संचालन संकेतों को भी अच्छी तरह से प्रसारित कर सकते हैं। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए वांछित कोण प्राप्त करने के लिए मैकेनिकल प्रवर्धक का उपयोग करने वाले कुछ तंत्र की आवश्यकता होगी। अर्ध-स्थैतिक स्कैनर के लिए यह मुश्किल प्रमाणित हुआ है, हालांकि साहित्य में विक्षेपण प्रवर्धन के लिए लंबे घुमावदार लचीलेपन का उपयोग करने वाले आशाजनक दृष्टिकोण हैं। अनुनादी घूर्णी स्कैनर के लिए, दूसरी ओर, एक अप्रत्यक्ष संचालन के साथ संयुक्त दाब विद्युतिकी प्रवर्तक का उपयोग करने वाले स्कैनर स्कैन कोण और कार्य आवृत्ति के सन्दर्भ में उच्चतम प्रदर्शन करते हैं। हालाँकि, तकनीक विद्युत स्थैतिकी और विद्युत चुंबकीय संचालन की तुलना में नई है और वाणिज्यिक उत्पादों में लागू की जानी बाकी है।

आवेदन के क्षेत्र
टिल्टिंग अतिसूक्ष्मस्केनर्स के लिए आवेदन असंख्य हैं और इसमें सम्मिलित हैं:
 * प्रक्षेपण प्रदर्शन प्रणाली
 * इमेज रिकॉर्डिंग, उदा. तकनीकी और चिकित्सा एंडोस्कोपी के लिए * बारकोड स्कैनर
 * स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * लेजर अंकन और सामग्री प्रसंस्करण
 * वस्तु माप / त्रिकोण * 3डी कैमरे
 * वस्तु मान्यता
 * 1D और 2D लाइट ग्रिड
 * कन्फोकल लेजर स्कैनिंग अतिसूक्ष्मस्कोपी / ऑप्टिकल कोहरेन्स टोमोग्राफी
 * प्रतिदीप्ति अतिसूक्ष्मस्कोप
 * लेजर तरंग दैर्ध्य मॉडुलन

पिस्टन प्रकार के अतिसूक्ष्मस्कैनर्स के कुछ अनुप्रयोग हैं:
 * फूरियर रूपांतरण अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * संनाभि अतिसूक्ष्मस्कोपी
 * फोकस भिन्नता

निर्माण
अतिसूक्ष्मस्केनर्स सामान्यतः भूतल अतिसूक्ष्ममशीनिंग या थोक अतिसूक्ष्ममशीनिंग प्रक्रियाओं के साथ निर्मित होते हैं। एक नियम के रूप में, सिलिकॉन बिस्किट या बीएसओआई (इन्सुलेटर पर बंधुआ सिलिकॉन) का उपयोग किया जाता है। दाब विद्युतिकी संचालन उच्च बल उत्पन्न करते हैं, लेकिन जैसा कि विद्युतऊष्मीय प्रवर्तक के साथ होता है, आघात की लंबाई कम होती है।

अतिसूक्ष्मस्केनर्स के लाभ और हानि
दर्पण गैल्वेनोमीटर जैसे मैक्रोस्कोपिक लाइट मॉड्यूलेटर की तुलना में अतिसूक्ष्मस्केनर्स छोटे, कम द्रव्यमान वाले होते हैं और कम मात्रा में बिजली की खपत करते हैं। इसके अतिरिक्त, अतिसूक्ष्मस्केनर्स को अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे स्थिति सेंसर के साथ एकीकृत किया जा सकता है। अतिसूक्ष्मस्कैनर पर्यावरणीय प्रभावों के लिए प्रतिरोधी हैं, और 2500 ग्राम तक के कुछ मॉडलों में नमी, धूल, शारीरिक झटके को सहन कर सकते हैं। साथ ही यह -20 डिग्री सेल्सियस से +80 डिग्री सेल्सियस तक तापमान में काम कर सकते हैं। कुंडली में प्रवाहित होने वाली प्रत्यावर्ती धारा दर्पण को झुकाने वाले लोरेंत्ज़ बल उत्पन्न करती है।

वर्तमान विनिर्माण प्रौद्योगिकी के साथ अतिसूक्ष्मस्कैनर्स उच्च लागत और डिलीवरी के लिए लंबे समय तक ले सकते हैं। यह प्रक्रिया सुधार का एक सक्रिय क्षेत्र है

बाहरी संबंध

 * Scanning Micromirrors. Mirrorcle Technologies Gimbal-less, Two-axis scanning micromirrors
 * एमईएमएस Scanners. Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems
 * ARI एमईएमएस Micromirror Demonstration Devices. Adriatic Research Institute
 * Getting Started with Analog Mirrors. Texas Instruments (Product Page)
 * Magnetic एमईएमएस micromirrors. Lemoptix (Technology description Page)
 * एमईएमएस Laser Scanning Mirrors. Maradin Ltd