超精密壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)應(yīng)用
隨著科技的不斷發(fā)展,盡可能提高定位精度是許多應(yīng)用領(lǐng)域的迫切需求,對科研儀器和工業(yè)設(shè)備的精度要求不斷提高,要求的特征尺寸越來越小,越來越精密,要求的精度從微米至納米量級,運動控制的精度正在被不斷推向極限,普通的運動控制系統(tǒng)已不能滿足應(yīng)用需求,這給超精密定位技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇和技術(shù)挑戰(zhàn)。超精密定位技術(shù)已在科研和工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用,在半導(dǎo)體制造、顯微技術(shù)、表面測量技術(shù)、計量、激光、光電子、光纖、生物技術(shù)、制藥、醫(yī)療、醫(yī)學(xué)工程、生命科學(xué)、天文、航天、精密加工及自動化技術(shù)等領(lǐng)域,都能夠看到超精密定位技術(shù)的身影,并解決各種精密定位中的苛刻要求,超精密運動與控制技術(shù)是先進(jìn)制造和前沿科學(xué)研究的核心技術(shù)之一。
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顯微與成像
對于高分辨顯微科學(xué)而言,壓電定位與掃描平臺是最基本的研究工具。利用平臺的快速響應(yīng)和亞原子分辨率,科學(xué)家可以更快速地獲得高質(zhì)量…的影像。
研生科技生產(chǎn)各種類型的快速物鏡鏡頭定位器和樣品掃描器,用于反卷積和3D成像(Z分層獲取)以及快速調(diào)焦。壓電驅(qū)動Z掃描器通常可以達(dá)到比普通電動系統(tǒng)高10倍的調(diào)焦速度和精度。研生科技設(shè)計的控制器都具備很高帶寬,可實現(xiàn)超快響應(yīng),并與主流的成像采集設(shè)備兼容。
光阱實驗往往依賴閉環(huán)壓電納米定位臺和偏擺鏡來提供高分辨率和穩(wěn)定性。研生科技設(shè)計研發(fā)的高性能壓電控制器更是此類跟蹤應(yīng)用的利器,大大提升了納米定位系統(tǒng)的功能。
激光技術(shù)/光學(xué)檢測
壓電納米定位臺和促動器已經(jīng)在許多非接觸式光學(xué)檢測系統(tǒng)和接觸式納米測量系統(tǒng)中大量運用。壓電納米定位產(chǎn)品所具備的亞納米精度、極好…的一致性、納米至亞納米級的平面度和直線度是這些領(lǐng)域最新技術(shù)突破的前提。通過應(yīng)用高級數(shù)字控制方法,掃描線性度可以提高數(shù)個數(shù)量級,而跟蹤誤差減小到亞原子水平。電容式納米測量傳感器可以測量亞納米范圍的運動并具有很高的帶寬。
壓電促動器和納米定位傳感器同時也是納米壓印/微米壓印機(jī)構(gòu)以及納米摩擦學(xué)/納米制造實驗的理想組件。
生物科技與生命科學(xué)
生物科技及相關(guān)科學(xué)的快速發(fā)展帶來了高速高精度定位系統(tǒng)的需求。研生科技的壓電定位系統(tǒng)可以使顯微物鏡鏡頭在數(shù)毫秒內(nèi)完成精密聚焦,…也可以幫助細(xì)胞快速排列。藥物篩選技術(shù)也需要壓電系統(tǒng)進(jìn)行納升級的微配藥,并依賴壓電促動器的速度、精度和超長壽命。
目前前沿DNA研究中最重要的研究工具是掃描光學(xué)顯微鏡。而如果沒有壓電定位系統(tǒng),這類顯微系統(tǒng)根本無法工作。
新藥設(shè)計與醫(yī)療技術(shù)
新藥設(shè)計及相關(guān)生命科學(xué)的快速發(fā)展帶來了高速高精度定位系統(tǒng)的需求。壓電促動器的高速和非磁特點非常適合用于MRI和OCT應(yīng)用中,也可…以幫助實現(xiàn)細(xì)胞快速排列。藥物篩選技術(shù)也需要壓電系統(tǒng)進(jìn)行納升級的微配藥,并依賴研生促動器的速度、精度和超長壽命。壓電光束偏擺系統(tǒng)可用于激光束的超快和超精度角度控制。目前DNA研究中所必需的掃描光學(xué)顯微鏡如果沒有壓電定位系統(tǒng)也根本無法工作。
超精密加工
由于壓電定位技術(shù)具有很多獨特之處,例如快速響應(yīng)、剛性好、長壽命、無限的分辨率等,很快在從半導(dǎo)體測試設(shè)備到精密機(jī)械加工等許多領(lǐng)…域中得到應(yīng)用。其中,最具有代表性的應(yīng)用為用于精密加工的壓電快速機(jī)床伺服系統(tǒng),該類系統(tǒng)通常裝有特殊的防水外殼,并提供與機(jī)床相聯(lián)的機(jī)械接口。
壓電定位系統(tǒng)內(nèi)置測量/傳感子系統(tǒng),分辨率達(dá)到納米至亞納米級,通過數(shù)字或模擬控制器可閉環(huán)工作。柔性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及運動放大機(jī)構(gòu)可以在增大行程的同時保護(hù)壓電陶瓷免受離軸力(側(cè)向力和扭矩)的破壞。
壓電定位系統(tǒng)廣泛用于世界各地的工廠中,每天工作24小時,一周7天。它們的使用大大提高了光學(xué)器件、曲軸、軸承、活塞、汽缸等的加工精度,成為機(jī)床中金剛石修整、研磨、拋光、非圓鏜孔和磨損補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵工藝的核心部件。
半導(dǎo)體技術(shù)
摩爾定律一直在推動IC線寬和尺寸的變化。為了跟上技術(shù)發(fā)展的步伐,前端制造設(shè)備和測量設(shè)備中的納米定位機(jī)構(gòu)和精密運動控制系統(tǒng)的精度…必須達(dá)到10倍至1000倍的更高精度和更小特征尺寸。振動、定位誤差和漂移必須控制在0.1nm范圍內(nèi)(原子半徑量級)。傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)已經(jīng)無法提供半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所需的穩(wěn)定性和精度。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域,使用基于壓電陶瓷的解決方案,包括用于減震的長壽命壓電元件,用于定位的超高性能大行程納米定位平臺。其他的精密運動產(chǎn)品還包括用于快速光束穩(wěn)定/角度校正的壓電偏擺平臺,用于納米測量應(yīng)用的壓電柔性納米臺,用于掩模對準(zhǔn)的納米對準(zhǔn)系統(tǒng),用于水平和垂直定位的新型混合大行程納米定位臺。電容納米測量傳感器可以測量亞納米尺度的運動并具有很高的帶寬,也大量應(yīng)用在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中。
納米定位與納米制造
壓電定位系統(tǒng)是納米技術(shù)領(lǐng)域基本的研究工具。該領(lǐng)域諸多應(yīng)用中極高的精度和速度要求使納米定位系統(tǒng)的作用變得非常關(guān)鍵,例如納米壓…印、納米裝配、超高密度數(shù)據(jù)存儲和納米制造。
除了超快的精密定位機(jī)構(gòu),高性能的壓電控制器可以得到非常高的帶寬,也可以消除動態(tài)非線性問題,得到非常高的跟蹤精度;主動軌跡控制技術(shù)可以消除離軸誤差;特殊的陷波技術(shù)可以消除自激振動,從而達(dá)到最快的建立時間。
數(shù)據(jù)存儲技術(shù)
壓電定位系統(tǒng)作為一種基礎(chǔ)工具,廣泛應(yīng)用于超高密度數(shù)據(jù)存儲中的測試和測量系統(tǒng)、納米壓印、納米裝配和納米制造。在跟隨摩爾定律的…過程中,它們所具備的超高精度和速度使它們成為必不可少的器件。通過先進(jìn)的機(jī)構(gòu)設(shè)計和高性能的控制技術(shù),納米定位的技術(shù)水平被提升到納米級精度和毫秒級響應(yīng)。
硅光子與集成光學(xué)
壓電納米定位技術(shù)為MEMS和光電子設(shè)備的測試與制造提供大量的創(chuàng)新解決方案,產(chǎn)品范圍從用于工業(yè)自動化的自動6D對準(zhǔn)系統(tǒng)到簡單的實驗…室裝置。特有的壓電驅(qū)動裝置使亞毫秒的快速掃描響應(yīng)成為可能。 在該領(lǐng)域,壓電納米定位產(chǎn)品的具體應(yīng)用包括光纖或光纖陣列的自動對準(zhǔn)、用于MEMS和多通道波導(dǎo)器件的測試系統(tǒng)等。
天文與自適應(yīng)光學(xué)
大型地面望遠(yuǎn)鏡的分辨率會受到振動和大氣擾動的限制。為了克服這些技術(shù)障礙,壓電偏擺系統(tǒng)用于主動二次及三次鏡的穩(wěn)定化。壓電驅(qū)動主…動鏡通過實時校正圖像偏離,可以將有效分辨率提升1000%,很適合于弱光源的積分觀測。
航天、低溫與真空
在準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)用中,壓電促動器可以提供高驅(qū)動力和低功耗甚至零功耗。它們也可以在真空和極低溫度下工作,而這往往是航空應(yīng)用的基本要…求。壓電偏擺系統(tǒng)用于穩(wěn)像應(yīng)用,壓電驅(qū)動的主動光學(xué)鏡通過實時校正圖像偏離,可以將有效分辨率提升1000%,在弱光源的積分觀測中更是大顯神威。
更多應(yīng)用領(lǐng)域
壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛,例如在汽車、科學(xué)設(shè)備、材料研究、機(jī)械工程、自動化、高能束線設(shè)備、增材制造、主動對準(zhǔn)、半導(dǎo)體…技術(shù)、顯微鏡、醫(yī)療技術(shù)、硅光子等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
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