Platine de microscope avec positionnement magnétique. Crédit :ITK Dr. Kassen GmbH
La microscopie est à la pointe de la lutte contre le coronavirus. Microscopes spéciaux, qui permettent aux scientifiques de visualiser de minuscules structures cellulaires, sont un outil indispensable dans le développement de vaccins et de nouvelles thérapies. Un tel équipement comprend non seulement un microscope à haute résolution optique mais également une platine de microscope de haute précision. Les revêtements magnétiques durs de l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie des surfaces et les couches minces IST jouent également un rôle clé ici. Ils aident à permettre l'examen de structures cellulaires minuscules avec précision et à grande vitesse.
Les microscopes et les équipements de laboratoire associés sont une arme vitale dans la lutte contre les virus et les bactéries. Ils aident les scientifiques dans leur recherche de vaccins et de thérapies pour combattre, par exemple, SRAS-CoV-2. Chez Fraunhofer IST à Brunswick, les chercheurs développent des revêtements magnétiques durs au cobalt-samarium (CoSm) pour les échelles magnétiques linéaires. Ceux-ci sont utilisés dans les platines de microscope produites par la société ITK Dr. Kassen GmbH. En combinaison avec des capteurs et un algorithme d'évaluation, ces échelles linéaires améliorent la précision de positionnement de la platine du microscope, sur laquelle l'échantillon est placé en vue de la visualisation. « Le matériel biologique tel que les cellules peut se déplacer, " explique le Dr Ralf Bandorf, chercheur associé à Fraunhofer IST. "Mais je dois toujours être capable de me diriger vers la bonne position avec une précision à l'échelle micrométrique." Les platines de microscope qui utilisent un système de positionnement magnétique ont généralement une conception très compacte. Ils sont utilisés dans les microscopes de fabricants renommés tels que Leica ou Zeiss. Les revêtements CoSm ont été développés en étroite collaboration avec le partenaire industriel ITK Dr. Kassen GmbH.
Une résolution de position à l'échelle nanométrique
Le Dr Bandorf et son équipe appliquent un revêtement CoSm sur des bandes métalliques non magnétiques. Cela dote les bandes d'une structure magnétique définie qui peut être codée avec un modèle de signal. À son tour, ce revêtement fonctionnel peut être lu par un capteur afin de déterminer la position précise d'une bande. "En combinaison avec les capteurs intégrés, qui lisent les signaux, nos revêtements permettent une résolution de position de 5 nanomètres, " explique Bandorf, ingénieur de formation. Avec leur système de mesure intégré, les platines du microscope sont capables de déterminer la position précise d'un échantillon sans avoir besoin de référencement. Une répétabilité de plus/moins 100 nanomètres peut être obtenue. Ceci est particulièrement important pour l'examen d'objets vivants, où le temps disponible pour le visionnement est souvent limité, et un positionnement rapide est donc vital.
Bande magnétiquement revêtue avec codage appliqué. Crédit :ITK Dr. Kassen GmbH
Les revêtements CoSm sont utilisés à la place des revêtements galvanisés au cobalt, dont la production nécessite l'utilisation de produits chimiques nocifs pour l'environnement. Robuste et durable, ils ont également de très bonnes propriétés magnétiques, ce qui assure un signal magnétique plus puissant que celui qui peut être réalisé avec des revêtements de cobalt. Ce signal est suffisamment fort pour être mesuré à l'aide d'un système sans contact, ce qui rend ces revêtements adaptés à une utilisation dans des composants scellés tels que des vérins hydrauliques, où les systèmes optiques ne sont pas une option.
À la fois, Les revêtements CoSm sont beaucoup moins facilement démagnétisés que les revêtements au cobalt pur et ils ne sont pas affectés par les champs d'interférence. De la même manière, des épaisseurs de couche très fines peuvent être obtenues. Par ailleurs, ils peuvent être utilisés pour des mesures dans des environnements sales. Et ils sont également adaptés pour mesurer les positions angulaires et les mouvements radiaux, ce qui est pertinent pour les applications robotiques dans, par exemple, l'industrie automobile. "Si un revêtement CoSm fin est appliqué sur un composant tel qu'un roulement à rouleaux, il est alors possible d'obtenir des informations complémentaires sur ce composant, " explique Bandorf. La demande de systèmes de mesure magnétique de haute précision augmente également dans le domaine de l'électromobilité.
Procédé de revêtement respectueux de l'environnement
Les revêtements CoSm sont créés avec un processus connu sous le nom de pulvérisation cathodique à flux de gaz creux, une méthode de dépôt sous vide développée à Fraunhofer IST. Contrairement aux procédés de galvanisation, cette méthode n'implique pas l'utilisation de substances toxiques.
