專利名稱：雙單臂壓電驅(qū)動(dòng)微調(diào)樣品臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單臂壓電驅(qū)動(dòng)微調(diào)樣品臺(tái)，屬物理測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
已有技術(shù)中，1986年P(guān).Muralt等提出一種單框架式壓電驅(qū)動(dòng)掃描裝置，但其總位移量很小，只有±7～8微米。這種裝置的原理如圖1所示。圖1中m，n代表固定于底座的固定支架，T為樣品臺(tái)，而11及12為框架，框架為金屬材料，具有一定彈性。在框架內(nèi)外兩面粘有壓電陶瓷材料制成的薄片。在這些壓電陶瓷片上施加電壓時(shí)陶瓷片發(fā)生彎曲變形，從而驅(qū)動(dòng)彈性框架，使樣品臺(tái)產(chǎn)生x，y兩維運(yùn)動(dòng)，但因框架驅(qū)動(dòng)后的彈性變形量有限，故樣品臺(tái)的位移范圍很小。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種新型微調(diào)樣品臺(tái)，使在框架尺寸減小的條件下仍能保證樣品臺(tái)具有較大的位移量。
本實(shí)用新型的內(nèi)容是一種雙單臂壓電驅(qū)動(dòng)微調(diào)樣品臺(tái)，樣品臺(tái)由外框架和二根單臂組成。單臂與外框架通過固定支點(diǎn)相聯(lián)，二根單臂之間通過柔性鉸鏈分別與樣品臺(tái)相聯(lián)。每根單臂為一成直角形的彈性金屬框架，直角頂點(diǎn)處置有柔性鉸鏈。彈性金屬框架上粘結(jié)有供驅(qū)動(dòng)用的壓電陶瓷片。


圖1是已有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是已有技術(shù)x，y方向的位移示意圖。
圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是陶瓷片粘結(jié)示意圖。
圖5是本實(shí)用新型x方向位移示意圖。
圖6是本實(shí)用新型y方向位移示意圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的內(nèi)容。
圖3中，a，b代表兩個(gè)固定支點(diǎn)，而c為固定用的外框架。T為被驅(qū)動(dòng)的樣品臺(tái)。在被驅(qū)動(dòng)的彈性框架1，2，3，4上粘結(jié)有供驅(qū)動(dòng)用的壓電陶瓷片P，如圖4所示。1，2，3，4為被驅(qū)動(dòng)變形的彈性金屬框架。壓電陶瓷片的粘結(jié)面處的被銀導(dǎo)電層應(yīng)與金屬框架形成優(yōu)良的電接觸，這樣可以利用金屬框架作為向壓電陶瓷片施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)的一個(gè)電極。壓電陶瓷片的另一面的鍍銀導(dǎo)電層則根據(jù)驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的需要而分別并聯(lián)成兩路，在這兩路電極分別施加驅(qū)動(dòng)電壓，以產(chǎn)生x，y兩個(gè)方向的移動(dòng)。e，d分別為組成二單臂的彈性金屬框架1，2之間和3，4之間的柔性鉸鏈，f，g分別為二單臂與樣品臺(tái)T相聯(lián)接用的柔性鉸鏈。
彈性框架1和3被壓電陶瓷片驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的變形必需對(duì)樣品臺(tái)產(chǎn)生同方向的驅(qū)動(dòng)。為此，必需使1，3框架上粘結(jié)的壓電陶瓷片極性相反，使在同一驅(qū)動(dòng)電源作用下發(fā)生方向一致的驅(qū)動(dòng)。粘結(jié)極性如圖3中所示。
由于框架1，3分別在a，b點(diǎn)受到約束，當(dāng)施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，這一對(duì)框架以a，b為支點(diǎn)產(chǎn)生相同方向的位移，因而帶動(dòng)樣品臺(tái)T產(chǎn)生相同方向的移動(dòng)。由于采用單臂梁形式結(jié)構(gòu)，因此變形量大，形成樣品臺(tái)較大的位移量。根據(jù)相同原理，框架2，4分別在d及e點(diǎn)受到約束，當(dāng)施加另一路驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)則分別以d，e為支點(diǎn)產(chǎn)生另一方向的位移。
由于框架1，3與2，4及樣品臺(tái)T之間分別用柔性鉸鏈d，e，f，g鉸鏈，當(dāng)1，3或2，4框架獨(dú)立驅(qū)動(dòng)時(shí)，x及y兩方向的位移互不影響。
圖5所示為框架2，4變形時(shí)，樣品臺(tái)T由位置0移至0’形成x方向移動(dòng)。
圖6所示為框架1，3變形時(shí)，樣品臺(tái)T由位置0移至0”形成y方向移動(dòng)。
當(dāng)框架1，2，3，4同時(shí)驅(qū)動(dòng)，則樣品臺(tái)產(chǎn)生在x、y平面內(nèi)任意位置的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種雙單臂壓電驅(qū)動(dòng)微調(diào)樣品臺(tái)，其特征在于樣品臺(tái)由外框架和二根單臂組成；單臂與外框架通過固定支點(diǎn)相聯(lián)；二根單臂之間通過柔性鉸鏈分別與樣品臺(tái)相聯(lián)；每根單臂為一成直角形的彈性金屬框架，直角頂點(diǎn)處置有柔性鉸鏈；彈性金屬框架上粘結(jié)有供驅(qū)動(dòng)用的壓電陶瓷片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙單臂壓電驅(qū)動(dòng)微調(diào)樣品臺(tái)。該樣品臺(tái)由外框架和二根單臂組成。單臂與外框架通過固定支點(diǎn)相聯(lián)，二根單臂之間通過柔性鉸鏈分別與樣品臺(tái)相聯(lián)。每根單臂為一成直角形的彈性金屬框架，直角頂點(diǎn)處置有柔性鉸鏈。彈性金屬框架上粘有供驅(qū)動(dòng)用的壓電陶瓷片。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的樣品臺(tái)外形小，位移量較大。
文檔編號(hào)G01N1/00GK2206455SQ9421126
公開日1995年8月30日 申請(qǐng)日期1994年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月20日
發(fā)明者田嘉禾, 王世亮, 戴松濤, 金雷 申請(qǐng)人:清華大學(xué)