I disegni di stadio lineare possono variare da branzoni a lungo carico a fasi di microposizione e nanoposition con payload leggeri. Sebbene tutte le fasi lineari siano progettate e costruite per fornire una precisione e una ripetibilità di posizionamento elevato e per ridurre al minimo gli errori angolari e planare, gli stadi per le applicazioni di microposizione e nanoposition richiedono ulteriori considerazioni nella selezione e nella progettazione dei componenti per raggiungere questi movimenti molto piccoli e precisi.

La microposizione si riferisce alle applicazioni in cui i movimenti sono piccoli come un micron o un micrometro. (Un micron è in milione di un metro, o 1,0 x 10-6 m.)
La nanoposition si riferisce alle applicazioni in cui i movimenti sono piccoli come un nanometro. (Un nanometro è un miliardo di metro, o 1 x 10-9 m.)

Per ottenere il posizionamento nella gamma di micron o nanometri, uno dei principi di progettazione chiave è eliminare il maggior numero possibile di attrito. Questo è il motivo per cui le fasi di nanoposition utilizzano esclusivamente tecnologie di guida e guida senza contatto. Ad esempio, la forza trainante per un nanopositore è in genere fornita da un motore lineare, un attuatore piezoelevole o un motore a bobina vocale. D'altra parte, spesso è possibile ottenere la microposizione con trasmissioni meccaniche più tradizionali come viti a sfera e piombo, sebbene a volte anche i motori lineari siano utilizzati anche per applicazioni di microposizione.

Le tecnologie guida senza attrito utilizzate per la nanoposition includono cuscinetti d'aria, guide magnetiche e flessioni. Poiché queste tecnologie non coinvolgono il contatto di rotolamento o scorrevole, evitano anche il contraccolpo e la conformità che degradano l'accuratezza del posizionamento nelle tradizionali trasmissioni meccaniche. Per le fasi di microposizione, le guide lineari non recircolanti sono in genere la scelta migliore, poiché non sperimentano pulsazioni e diversi livelli di attrito dalle palline che entrano e uscono dalla zona di carico. Tuttavia, alcune guide lineari a ricircolo ad alta precisione sono state ottimizzate per ridurre queste pulsazioni e variazioni di attrito, rendendole adatte a applicazioni di microposizione, in particolare quelle con lunghezze totali più lunghe.

Oltre all'attrito e al contraccolpo, altri effetti, come l'isteresi e il creep, possono interferire con la capacità del sistema di posizionarsi a livello di micron o nanometro. Per affrontare questi effetti, le fasi di microposizione e nanoposition sono in genere gestite in un sistema a circuito chiuso utilizzando un dispositivo di feedback di posizione che ha una risoluzione molto più elevata rispetto alla precisione di posizionamento richiesta. Questo spesso significa risoluzione a micron (o migliore) per applicazioni di microposizione e risoluzione a nanometro singolo per i requisiti di nanoposition.

Le tecnologie in grado di fornire queste risoluzioni estremamente elevate includono encoder ottici della scala di vetro, sensori capacitivi e encoder a base di interferometro. Tuttavia, poiché le fasi di nanoposition sono in genere dispositivi molto piccoli, gli encoder capacitivi - che possono essere costruiti in un'impronta molto piccola - sono in genere l'opzione migliore. Per gli stadi di microposizione, vengono talvolta usati anche gli encoder magnetici ad alta risoluzione, in particolare quando l'ambiente comporta temperature fluttuanti o elevata umidità.

Nonostante la loro speciale progettazione e costruzione, le fasi di microposizione e nanoposition sono relativamente facili da personalizzare, specialmente in termini di materiali, finiture e preparazioni speciali - e si applicano in applicazioni uniche. Caso in questione: gli stadi costruiti con componenti privi di attrito sono in genere adatti per applicazioni per camere pulite e sottovuoto, poiché non creano particolato a causa di attrito rotolante o scorrevole e non richiedono lubrificazione. E se è richiesta una versione non magnetica, i componenti in acciaio standard possono essere facilmente sostituiti con alternative non magnetiche senza preoccupazioni per quanto riguarda la ridotta capacità di carico. In molte applicazioni in cui vengono utilizzati fasi di microposizione e nanoposition, la progettazione della macchina include caratteristiche come meccanismi di smorzamento che possono contrastare anche le minime vibrazioni e gli algoritmi di controllo avanzati per compensare i disturbi.