壓電納米定位臺的命名由它的驅動(dòng)源及其功能相結合而來(lái)的。“壓電"指的是它的驅動(dòng)源,即利用PZT壓電陶瓷來(lái)作為驅動(dòng)源產(chǎn)生運動(dòng);而“納米定位"則是它的功能,它的移動(dòng)端面可以產(chǎn)生納米級精度的步進(jìn)運動(dòng);“臺"則是它的外形形態(tài),類(lèi)似一個(gè)平臺。
壓電納米定位臺是將PZT壓電陶瓷與柔性鉸鏈結構、金屬殼體結構相結合,并配備有機械固定安裝接口與負載安裝接口。壓電納米定位臺可直接帶動(dòng)負載進(jìn)行微位移調節,其運動(dòng)面有螺紋孔用于安裝固定負載。此外,壓電納米定位臺可集成于各類(lèi)高精密裝備,為其提供納米級運動(dòng)控制、光路控制等。壓電納米定位臺外觀(guān)及運動(dòng)效果根據壓電納米定位臺是否帶有中心通孔,可分為中空式壓電納米定位臺與非中空式壓電納米定位臺。
中空式壓電納米定位臺在其臺面的中心區域具有通孔,這種通孔設計非常適用于透射光應用或特殊結構要求的應用。芯明天中空式壓電納米定位臺的通孔尺寸由φ10mm至φ310mm不等,形狀為圓形、方形等。既可適用于小型設備(如紅外熱成像)的小通孔應用,又可用于大型設備(如大口徑干涉儀)要求的大通孔應用。
根據壓電納米定位臺的應用環(huán)境,它又分為標準版、低溫真空、無(wú)磁版本。標準版壓電納米定位臺是為正常室溫下使用而設計;而低溫、真空、無(wú)磁版本是專(zhuān)為特殊環(huán)境應用而設計,它采用低溫壓電陶瓷驅動(dòng)器以及輕型耐低溫、無(wú)磁結構材料,內部各部件都是環(huán)境兼容型。
低溫真空無(wú)磁型壓電納米定位臺非常適用于半導體加工、檢測等應用。
型號 | P13A.XYZ80K |
工作溫度 | 常溫 | 4K |
中空尺寸 | 5mm×5mm | 5mm×5mm |
位移 | 80μm | 25μm |
運動(dòng)軸 | X Y Z | X Y Z |
分辨率 | 1nm | 0.3nm |
壓電納米定位臺是通過(guò)PZT壓電陶瓷驅動(dòng),但內部的驅動(dòng)結構會(huì )分為兩種,分別為直驅式機構與放大式機構。
直驅與放大機構的區別是在其他條件一致情況下的對比。放大機構式壓電平臺的位移更大,在同等驅動(dòng)電壓下,放大機構式平臺的位移是直驅機構式平臺位移的幾倍至幾十倍。而直驅機構式壓電平臺響應速度更快,定位時(shí)間更短。兩種驅動(dòng)方式閉環(huán)精度都很高。
壓電納米定位臺的內部可選擇配置傳感器,從而形成閉環(huán)控制。根據是否配有傳感器,壓電納米定位臺又分為開(kāi)環(huán)與閉環(huán)版本。閉環(huán)壓電納米定位臺配有傳感器,且具有多種傳感器類(lèi)型可選,如電容式、電感式、應變式閉環(huán),此外,也可采用外部傳感器與芯明天壓電控制器間形成閉環(huán)控制。閉環(huán)傳感器的類(lèi)型影響著(zhù)壓電納米定位臺的控制精度、外形尺寸、工作頻率及成本等因素。
開(kāi)環(huán)壓電納米定位臺的分辨率是無(wú)限高的,只受控制設備的噪聲的限制,但是由于壓電陶瓷的遲滯和蠕變特性,使其重復性和穩定性較低。閉環(huán)版本可消除遲滯和蠕變,具有更高的定位精度,可實(shí)現定位位置的實(shí)時(shí)反饋。此外,閉環(huán)版本下,驅動(dòng)控制電壓與壓電納米定位臺產(chǎn)生的位移成線(xiàn)性關(guān)系,非常適合納米級精確定位應用。而開(kāi)環(huán)壓電納米定位臺可適合于動(dòng)態(tài)掃描應用。
根據壓電納米定位臺的應用環(huán)境分類(lèi),它又可分為通用型納米定位臺、壓電式移相器、壓電掃描臺、壓電顯微成像臺等等。
通用型壓電納米定位臺可適用于各類(lèi)應用,根據應用中位移、承載能力、工作頻率、外形結構選擇即可。
壓電式移相器是專(zhuān)為光學(xué)移相應用而設計,步進(jìn)分辨率可達0.5nm以下,可正向、倒置、側臥式使用,承載能力強,且預留有各種尺寸的中心通孔,以便于光的通過(guò),是激光干涉儀測量中的移相組件。
壓電顯微成像臺是為顯微成像應用而設計,它通常具有大型的中孔設計,安裝孔位會(huì )與顯微成像儀器的樣品臺相匹配??蛇x擇定制壓電顯微成像臺上的樣品臺結構。
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參數舉例
芯明天壓電納米定位臺因其納米級超高精度、多樣性定制化、可靠的性能,廣泛應用于各類(lèi)應用,如掃描顯微、光路調整、納米操控技術(shù)、生物科技、激光干涉、光通信、CCD圖像處理、顯微成像/操作、納米壓印/光刻、納米定位/測量、共焦顯微、AFM等。
壓電納米定位臺可進(jìn)行納米量級的步進(jìn),在電壓信號的控制下,可產(chǎn)生與電壓信號成基本線(xiàn)性關(guān)系的位移。此外,壓電納米定位臺也可產(chǎn)生出力,且出力也與電壓信號成線(xiàn)性關(guān)系。
下圖中,是通過(guò)芯明天P83系列宏微復合平臺及XP-63X系列壓電納米定位臺配合探針系統、力傳感器等搭建的一套力閉環(huán)系統,從而可進(jìn)行特殊材料的高精度表面微加工。
微納3D打印就像蓋房子一樣,磚塊是一層一層的,累積起來(lái)后,就成一個(gè)立體的房子。芯明天P11.XYZ三維壓電納米定位臺應用于3D微納打印中,它不僅可精確調整光學(xué)元件的位置,為光路徑的傳輸及聚焦焦點(diǎn)提供快速、精準的定位,還可用于調整待加工材料的位置,保證微納加工的高精度及準確性。熒光顯微鏡是一種利用觀(guān)察物體的熒光來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品研究的顯微鏡設備。它被使用在了許多不同的領(lǐng)域,如生物科學(xué)、航天科技、教育機構等。芯明天P12.XYZ系列中空式壓電納米定位臺為樣品(或物鏡)的Z向升降聚焦及樣品XY向的范圍調節提供納米級精度的定位。納米光刻是一種全新的納米圖形復制方法,實(shí)質(zhì)是將傳統的模具復型原理應用到微觀(guān)制造領(lǐng)域。首先計算機將BMP圖轉化成灰度圖,然后再通過(guò)二維掃描臺,帶動(dòng)鍍膜鏡片對讀取的圖像信息進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)控制激光器及掃描臺,完成圖像的納米定位加工。納米光刻技術(shù)是制作納米結構的關(guān)鍵,具有廣闊的應用前景。利用芯明天P12系列XY二維掃描臺,可帶動(dòng)鍍膜鏡片對讀取的圖像信息進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)控制激光器及掃描臺,兩者配合完成圖像的納米級精度加工。干涉測量技術(shù)是以光波干涉原理為基礎進(jìn)行測量的一門(mén)技術(shù),在現代精密測量領(lǐng)域中,許多測量工作都是靠干涉實(shí)現的。
芯明天P77系列壓電移相器是專(zhuān)為光學(xué)檢測移相應用而設計,行程范圍可達100µm,負載能力可高達25kg,適于各種鏡片、鏡頭的光學(xué)檢測設備??梢罁蛻?hù)的設備應用要求量身定制。壓電納米定位臺采用先進(jìn)的技術(shù)和安全標準設計而成,為了您的自身安全及產(chǎn)品的正確使用,使用時(shí)請注意以下幾點(diǎn)。
溫度改變和壓力都會(huì )給壓電納米定位臺充電,與控制器斷開(kāi)連接的一段時(shí)間壓電納米定位臺也會(huì )保持帶電狀態(tài),所以操作者在使用時(shí)要注意:·在安裝以前給壓電納米定位臺進(jìn)行放電,這個(gè)可以通過(guò)和控制器連接實(shí)現;·使用前首先檢查本產(chǎn)品的連接線(xiàn)是否完好,產(chǎn)品及控制器是否進(jìn)行了有效的接地保護,操作過(guò)程中應嚴格規范操作,上電后不要用手觸碰產(chǎn)品(最高可達150V以上電壓),以防發(fā)生危險。 為了防止不當操作對產(chǎn)品造成損壞,使用時(shí)應注意以下幾點(diǎn):·壓電納米定位臺盡量在無(wú)塵、無(wú)油、無(wú)潤滑劑的環(huán)境中使用; ·建議負載不要超過(guò)本產(chǎn)品的承載能力,裝載時(shí)注意扭力不要過(guò)大,不要撬或扭轉負載面,以免損傷結構; ·當出現異常情況應該立即關(guān)閉相關(guān)部分;·壓電納米定位臺長(cháng)期使用建議使用電壓為0~120V;·請勿對產(chǎn)品進(jìn)行拆解,以免造成產(chǎn)品損壞; ·使用我公司提供的專(zhuān)用電纜連接壓電納米定位臺和控制器; ·不能隨便使用電纜延長(cháng)線(xiàn),如需要更長(cháng)電纜請聯(lián)系我司銷(xiāo)售人員。安裝前首先要進(jìn)行安全檢查,如連接線(xiàn)有無(wú)破損、斷線(xiàn),驅動(dòng)電源有無(wú)接地保護等。
5、將產(chǎn)品連接線(xiàn)按連接器頭處標識與控制器對應接口連接起來(lái);安裝負載時(shí)確保負載質(zhì)量小于壓電納米定位臺最大承載,盡量將負載安裝在運動(dòng)面中心位置。負載的正確放置方式如下圖所示:對于產(chǎn)品的保護我們不建議負載過(guò)高,如必須采用較高的負載請適當減小負載重心位置,錯誤放置方式如下圖所示:盡量不要讓負載重心遠遠超過(guò)運動(dòng)平臺禁止將負載加載在運動(dòng)臺的一側,這會(huì )對產(chǎn)品造成嚴重的破壞,如下圖所示:禁止加載較長(cháng)負載且加在運動(dòng)臺的一側緊固和連接過(guò)程選用的螺釘過(guò)長(cháng)會(huì )導致安裝不上或者螺栓有部分漏出,露出會(huì )刮傷產(chǎn)品,影響產(chǎn)品的運動(dòng)精度,過(guò)短的螺栓,會(huì )導致連接不夠緊湊,容易發(fā)生松動(dòng),操作時(shí)松動(dòng)會(huì )破壞產(chǎn)品內部結構。· 安裝負載時(shí)緩慢擰緊負載,扭矩不要太大,以免損傷機構;· 使用我公司提供的專(zhuān)用電纜連接壓電納米定位臺和控制器;· 不要擅自延長(cháng)電纜,如需更長(cháng)電纜請聯(lián)系我們客服。