CoreMorrow 真空非磁性環境でのピエゾ ナノ モーション!

1.ピエゾナノポジショニングステージの紹介

CoreMorrow P60 シリーズのピエゾ ナノポジショニング ステージを例に紹介します。 P60シリーズには複数のモデルバージョンがあり、一部のモデルの外観を下図に示します。

高性能ピエゾアクチュエータ採用

CoreMorrow P60 シリーズのピエゾ ナノポジショニング ステージは、信頼性の高いピエゾ アクチュエータによって駆動されます。 完全絶縁構造を採用しているため、従来のアクチュエータに比べて性能・寿命が格段に優れています。 絶縁層は、ピエゾアクチュエータが濡れて故障するのを効果的に防ぎます。 したがって、極限環境下でもピエゾアクチュエータの安定性を保証できます。

摩擦のない柔軟なメカニズムを採用
P60 はフレキシブル ヒンジ機構を採用しており、摩擦がなく、位置決め精度が高いという利点があります。 柔軟なヒンジ構造は、固体（鋼など）の弾性変形に基づいて、静的および動的摩擦の影響を受けない要素であり、転がりおよび滑り部分がなく、柔軟なユニットは高い剛性と耐荷重能力を備えています。 従来の駆動機構と比較して、回転部分や摩擦がなく、メンテナンスや摩耗がありません。

ピエゾナノポジショニングステージは、顕微鏡イメージング、光学検出、ナノポジショニング、ナノマニピュレーションなどの分野で使用でき、非常に優れた開発の見通しがあります。

2.真空非磁性およびアプリケーションシナリオ

真空技術の発展に伴い、真空アプリケーションは産業および科学研究のあらゆる側面に拡大しています。

真空アプリケーションとは、希薄ガスの物理的環境を使用して特定のタスクを達成することを指します。この環境を利用して、電球、電子管、加速器などの製品やデバイスを作成する人もいます。これらの製品は、使用中ずっと真空を維持します。真空を製造工程としてのみ扱い、真空コーティング、真空乾燥、真空含浸などの大気環境で最終製品を使用する企業もあります。

真空非磁性環境のアプリケーション要件により、ピエゾ モーション テクノロジはピエゾ ステージの材料とプロセスに新しい技術要件と高さを持たせます。これは、真空の互換性を満たすだけでなく、非磁性プロセスを使用する必要もあります。この環境のアプリケーション ニーズに応えて、CoreMorrow は技術チームを編成して困難を克服し、多くの時間と人員を投資し、技術的なブレークスルーと技術の進歩を達成し、ピエゾ ナノポジショニング ステージの真空非磁性バージョンを開発しました。

ピエゾ ナノポジショニング ステージの真空非磁性バージョンは、1 × 10^(-5) mbar の真空度と非磁性要件を満たすことができる新しい内部構造と材料を採用しています。

3.真空ピエゾナノポジショニングステージの設計

ピエゾ ナノポジショニング ステージの真空バージョンのシェル構造は、通常、アルミニウム、チタン、およびその他の金属材料でできており、その総コストは、通常の非真空対応バージョンのピエゾ ステージよりもはるかに高くなります。非真空バージョンと同じ構造設計を使用しても、コストも大幅に増加します。

ピエゾステージの真空バージョン全体の設計プロセスは、次の 4 つの側面に大別されます。
1) 真空・非磁性製品の材料選定の過程で、標準材料を真空・非磁性環境に適した材料に置き換えることが厳しく求められます。特殊な真空潤滑油と真空ケーブルおよびその他の消耗品は、真空で使用する必要があります。
2) 真空および非磁性製品の構造設計では、製品の寸法、製品の荷重、製品の変位および性能パラメータなどに従って、改良、分析、および最適化の要件を満たすことができる構造を選択し、最終的に決定します。顧客の要求を満たす合理的な構造。製品の形状は、機能に合わせて最適化し、製品をできるだけ小さくする必要があります。
3）真空および非磁性製品部品の処理および製造プロセスでは、部品の処理プロセスを制御し、部品の外側の不純物および油およびその他の汚染物質の除去を厳密に実施し、表面処理は真空に適している必要がありますレベル。製品の全体的なパラメータの要件を満たすために。
4) 真空および非磁性製品の組み立てプロセスの品質管理プロセスでは、真空プラットフォームをクリーン ルームに設置する必要があります。すべての部品を超音波洗浄機で洗浄して、部品の外側の汚れを取り除く必要があります。組み立て中の接着剤の使用を最小限に抑えます。組み立て後、ほこり、空気、湿気の侵入を防ぐために、真空密封されたバッグに梱包されています。

4.真空ピエゾナノポジショニングステージの測定特性

CoreMorrow 真空バージョンのピエゾ ナノポジショニング ステージの実際のテストのパラメーターと曲線の例は次のとおりです。

1)電圧対変位曲線
P60.X250 ピエゾ ナノポジショニング ステージを例にとると、通常の駆動電圧 0 ～ 150 V で 0 ～ 250 μm の変位を達成できます。

2)ステップ応答時間
P60.Z500ピエゾナノポジショニングステージを例にとると、1.5kgの荷重下で、30μmのストロークステップに必要なステップ時間は約300msです。

小ステップ 300ms (30μm、1.5kg荷重)

3)真空バージョンの測定された技術パラメータ
P60.X250 は、X 方向のモーションとストロークが最大 250μm のピエゾ ナノポジショニング ステージです。 対応する真空プレートの物理マップと技術パラメーターを次の図に示します。

モデル: P60.X250S
アクティブ軸: X
移動範囲 (0~120V): 200μm
移動範囲 (0~150V): 250μm
センサー: SGS
クローズド/オープンループ解像度: 7nm
アンロード共振周波数：260Hz
耐荷重：1kg
静電容量：21.6μF
素材: アルミニウム、チタン
重量（ワイヤー含まず）：0.4kg
真空度: 1×10^(-5)mbar
(または他のパラメータ値をカスタマイズします)

5.真空版 P60 ピエゾステージ ピエゾコントローラー対応

高性能のピエゾ ナノポジショニング ステージには、高性能のピエゾ コントローラーを搭載する必要があります。 通常、ピエゾ コントローラは、容積の制約と、真空チャンバに追加の電磁効果を発生させないために、真空チャンバの外側に配置されます。 したがって、ピエゾ コントローラの選択肢はさらに広がります。 スペースが制限されていないアプリケーションには、CoreMorrow の多機能 E00/E01 シリーズ ピエゾ コントローラーを使用でき、スペースに制約のあるアプリケーションには、E53 シリーズ ピエゾ コントローラーを選択できます。

E53 は、アナログおよびデジタル制御方式と互換性のある単一チャンネルのピエゾ コントローラーであり、CoreMorrow によって少量のアプリケーション要件のために開発および設計されています。

E53 ピエゾ コントローラの周波数と負荷曲線

E53 ピエゾ コントローラの技術パラメータ
モデル: E53
チャネル数: 1 チャネル
公称アナログ入力範囲: 0~10V
公称出力電圧範囲: 0~120V (オプション 0~150V)
ピーク電流: 1A
平均電流: 60mA
アンプ帯域幅：10kHz
サーボ特性：アナログP-I＋バンドストップ＋ローパス
通信インターフェース：USB、RS-422、RS-232
プロセッサー: 32Bit 168MHz
電源電圧：24V(20~30V)DC1.5A(36W)

6.真空ピエゾナノポジショニングステージとピエゾコントローラーの接続

真空非磁性アプリケーションでは、ピエゾ ナノポジショニング ステージは真空チャンバー内に配置され、ピエゾ コントローラーは真空チャンバーの外に配置されます。 真空チャンバーの真空環境を確保し、追加の電磁干渉が発生しないようにするために、ピエゾ ナノポジショニング ステージとピエゾ コントローラー間の接続が重要な要素の 1 つになります。 真空チャンバー間の電気接続を解決するために、通常、真空フランジまたは真空電極コネクターが使用されます。

真空フランジは、真空システムで使用される小さなデバイスで、ほとんどが円盤のように見えますが、実際の接続パイプよりも円周が大きい四角形や、フランジの端に小さな穴が開いているなど、他の形状もあります。 ネジで締められています。 ボルトが穴を埋め、フランジとパイプを接続します。
真空電極コネクターは、真空チャンバーの壁を貫通し、大気側から真空チャンバー内に各種電気信号を伝達するためのシール装置です。 ユーザーは、特定の実験ニーズに応じて対応するモデル製品を購入し、Core Tomorrow の製品と一致するコネクタに接続できます。 下の写真は、CoreMorrow のピエゾ製品の一般的なコネクタを示しています。

7.真空ピエゾナノポジショニングステージの応用展望

ピエゾナノポジショニングステージの真空バージョンは広く使用されており、真空環境でのバイオテクノロジー、材料、テスト、半導体、顕微鏡検査、イメージングの分野で広く使用されており、非常に優れた位置決めとスキャン効果を達成しています。 たとえば、顕微鏡イメージング、走査型電子顕微鏡、結晶研究などの分野では、解像度要件の継続的な改善に伴い、サンプルの位置決めの精度もますます高くなっています。 ミクロン スケール ストロークのピエゾ ナノポジショニング ステージとミリ スケール ストロークのピエゾ モーターは真空適合性を備えており、ナノ スケールの高精度で顕微鏡アプリケーションに組み込むことができ、顕微鏡システムに高精度のサンプル ポジショニングとスキャンを提供します。

ピエゾに接近 - CoreMorrow ピエゾ対物スキャナ

ピエゾ対物スキャナの名前は、実際にはその駆動原理とアプリケーションの目的の組み合わせに由来しています。 「ピエゾ」とはその駆動原理を指し、ピエゾ セラミックスを駆動源として使用して動きを発生させます。 そして「対物スキャナー」はその応用目的であり、キャリングレンズで動きを調整します。 しかし、一般に、ピエゾ対物スキャナ自体にはレンズが含まれておらず、実際の使用要件に応じてさまざまなタイプのレンズを搭載できます。

ピエゾ対物スキャナは、ピエゾ対物ドライバとも呼ばれます。

ピエゾ対物スキャナとは?

ピエゾ対物スキャナは、対物焦点顕微鏡用に特別に設計されています。 非退行性のフレキシブルヒンジパラレルステアリング機構で構成され、補正量が少なく、ピント安定性が高い。 顕微鏡検査/測定または観察装置を備えたピエゾ対物スキャナは、対物レンズを駆動して焦点を合わせ、Z軸の動きを調整します。 さまざまな高解像度顕微鏡で使用して、対物レンズの焦点精度をナノメートルまで向上させることができます。

ピエゾ対物スキャナのカテゴリ

ピエゾ対物スキャナは、一般に、高ダイナミック、大ストローク、高負荷の 3 つのタイプに分けることができます。

ハイダイナミックピエゾ対物スキャナ
高ダイナミック ピエゾ対物スキャナは、コンパクトな構造の Coremorrow P72 シリーズなどのダイナミックな操作アプリケーションに適しており、100μm の変位のストロークを実現できます。 他の光学顕微鏡と簡単に統合できるように、さまざまなネジ付きコネクタが用意されています。 最大 350Hz の無負荷共振周波数により、光学走査、共焦点顕微鏡、その他の分野で広く使用されており、200g の負荷を運ぶことができ、高速で精密な動作を行うことができます。

P72 ピエゾ対物スキャナ & 周波数 / 負荷曲線

大ストロークピエゾ対物スキャナ

通常、ピエゾ対物スキャナの移動量は約 100μm ですが、大ストローク バージョンの移動量は最大 1mm です。 たとえば、Coretomorrow P73 シリーズでは、Z 軸モーションで 200μm、500μm、および 1mm の直線運動範囲を選択できます。これは、柔軟なヒンジ機構も備え、摩擦がなく、直線運動が良好で、閉ループの位置決め精度が高いです。 セパレート スレッド アダプターの設計は、多くのタイプの顕微鏡に適しています。

P73 ピエゾ対物スキャナ & 変位範囲

高負荷のピエゾ対物スキャナ

一般に、ピエゾ対物スキャナの耐荷重は 200g ですが、これは通常の対物レンズの重量に基づいています。 ただし、産業用対物レンズの重量は最大 500g になる可能性があり、対応する大きな負荷のピエゾ対物スキャナが必要になるため、この支持力は対物レンズの産業用アプリケーションには十分ではありません。 Coremorrow P76 シリーズは、高負荷、高精度、大口径の対物レンズ用に設計されており、ウェーハ切断アプリケーションなどの最新の高解像度顕微鏡アプリケーションで超高速ステップ時間を実現します。 P76シリーズの耐荷重は500gで、多光子および共焦点顕微鏡アプリケーションで一般的に使用される広視野対物レンズと互換性があります。 P76 ピエゾ対物スキャナは、ツァイス、ニコン、オリンパス、ライカ、その他の標準レンズに適合します。 アダプターを介して手動調整テーブルと組み合わせて使用することもできます。

P76 ピエゾ対物スキャナ & 周波数 / 負荷曲線

ピエゾ対物スキャナの特徴

ナノメートルの精度とミリ秒の応答
ピエゾ対物スキャナは、超高精度のモーションと超高速の応答速度が特徴です。この超精密度はどのくらいですか？解像度≤1nm!ピエゾ対物スキャナの分解能は、最大 1 ナノメートル (nm、1nm=10^-9m) です。
そして、超高速応答はどれくらい速いですか? < 1 ミリ秒!対物ピエゾ スキャナの動きを制御する瞬間から、対物ピエゾ スキャナが指定された変位に移動する瞬間まで、1ms (MS、1MS =0.001s) という速さ、つまり、第二に、それは特定の変位の直線運動を完了することができます。

取り付けが簡単な別ネジアダプター
顕微鏡イメージング、2光子顕微鏡、その他の分野で広く使用されている、さまざまな顕微鏡に対応する分離可能なスレッドアダプター。
Coremorrow ピエゾ対物スキャナは、アダプタを介して対物レンズに接続され、対物レンズを目的の位置にすばやくロックします。 M27*0.75、M26*0.75、M26*1/36"、M25*0.75、W0.8*1/36" などのねじ歯が利用可能です。ねじのサイズをカスタマイズして、顕微鏡と簡単に統合して取り付けることができます。 Zeiss、Nikon、Olympus、Leica、その他の標準レンズにも適合します。

オプションの Z 軸または多軸移動および外観構造

ピエゾ対物スキャナは単軸用と多軸用があります。 単軸は通常 Z 軸で使用されます。
（注：Xをご使用の場合はご注文の際に特にご注意ください。用途に合わせて内部構造を調整いたします。） XYZ軸モーションなど、多軸仕様もご用意しております。 また、適用機器に合わせて外観・構造もカスタマイズ可能です。

真空対応

真空バージョンは、真空環境での顕微鏡イメージング操作を容易にするために利用できます。 真空版ピエゾ対物スキャナは、真空対応のピエゾセラミック、ハウジング、コネクタなどを採用しています。

ピエゾ対物スキャナの応用

Coremorrow ピエゾ対物スキャナの高精度と高速応答特性は、顕微鏡イメージング、光学検出からレーザー材料加工、白色光干渉調整などの光学システムで広く使用されています。

1.ピエゾ対物スキャナーは、レーザーウェーハ切断に使用されます
レーザーウェーハ切断の原理は、レンズを通してレーザーの焦点を合わせることです。次に、焦点が切断されるウェーハの部分に正確に配置されるように、焦点の位置がピエゾ対物スキャナによって正確に調整されます。 切断する部分の温度が急激に上昇し、溶融または気化します。 レーザと切断材料の相対移動により、切断材料上に複数の点が形成される。

P76 の堅牢な設計により、数百グラムの対物レンズを搭載している場合でも、非常に高速な安定化時間とスキャン周波数が得られます。 複数の圧電アクチュエータの回転対称配置と、たわみとレバー要素の最適化された設計により、剛性、優れたステアリング精度、およびダイナミクスが保証されます。 Coremorow ピエゾ対物スキャナーは大量生産を達成し、多くの国内レーザー切断機器メーカーに適用されました。

2.ピエゾ対物スキャナは、通常の顕微鏡の焦点精度を向上させるために使用されます
通常、粗調整と微調整のために両側に 2 つのハンドルがあります。 ハンドルを回すと、対物レンズや顕微鏡の荷台が上下に動きます。 ハンドル調整は非常に便利ですが、精度には限界があり、微調整の精度は 0.002mm ( 2μm) にしか達しません。 数ナノメートルの精度が要求される微調整では、ハンドルの調整は無力になります。

Coremorrow製のピエゾ対物スキャナを採用することで、顕微鏡イメージングの焦点精度を大幅に向上させることができます。 たとえば、P72 はコンパクトで組み込みが簡単です。 100μmの微細なストロークと2.5nmの分解能を持ち、上の写真のように対物レンズに取り付けるだけの簡単な組み立てです。

ピエゾ対物スキャナのチューニング距離は、ピエゾ コントローラによって制御できます。 ピエゾ コントローラの可変出力電圧は、ピエゾ対物スキャナのゼロからフル ストロークまでの変位に対応し、2 つは線形関係にあります。 ピエゾ対物スキャナの同調距離は、ピエゾコントローラの可変出力電圧の大きさを変えることで制御できます。

3.超解像顕微鏡イメージングへの圧電対物スキャナの応用

顕微鏡光学イメージングとは、サンプルを介して、またはサンプルから反射された可視光から小さなサンプルの画像を拡大する技術を指します。超解像 (SR) 顕微鏡法は、新しい光学顕微鏡を説明するための幅広い概念です。従来の光学顕微鏡では100ナノメートルの分解能が実現できますが、この超解像技術では数十ナノメートルまでの分解能を実現できます。 SR 顕微鏡は、特定の蛍光プローブ特性を使用して、近接した 2 つの蛍光源から放出された光子を分離し、別々に画像化できるようにして、回折限界を回避し、ナノワールド内の細胞の動的効果を観察できるようにします。
誘導放出損失顕微鏡法、光活性化局在化顕微鏡法、ランダム光学再構成顕微鏡法などの新しい超解像技術により、解像度が 100 ～ 200 nm からさらに低くなりました。ナノメートル分解能のピエゾ対物スキャナは、これらのアプリケーションに最適です。顕微鏡とサンプル スタンドの位置合わせには、正確かつ迅速な移動が必要です。高解像度ピエゾ セラミックスに基づくピエゾ対物スキャナは、独自の超精密技術サポートを提供できます。

4.ピエゾ対物スキャナは、レーザーリソグラフィ、光ディスクデータストレージに使用されます
レーザーリソグラフィーは、特にフォトニック結晶のナノリソグラフィーの最も主流な方法の 1 つです。メタマテリアルの開発は、レーザーリソグラフィーの進歩に大きく依存します。ナノ構造デバイスは、将来的に集積回路の基礎となるでしょう。
フォトリソグラフィプロセスは、電気プラットフォーム上に配置されたフォトリソグラフィ基板が電気プラットフォームとともに回転および移動し、音響光学変調器が光ビームの強度を制御して、さまざまな線量でフォトリソグラフィを露光することを意味します。通常、電動プラットフォームの位置決め精度はミクロンまたはサブミクロンに達します。ただし、慣性、静止摩擦、緩みによって引き起こされる電気プラットフォームのピッチ誤差と偏差は、システムの性能とリソグラフィ要素の品質に直接影響します。レーザー リソグラフィでは、Coremorrow ピエゾ対物スキャナとピエゾ ナノ ステージがうまく適用されています。

Coremorrow ピエゾ対物スキャナーは、固体の弾性変形に基づく柔軟なヒンジ機構を採用し、転がりや滑り部分がなく、摩擦がなく、高精度で、高い剛性と支持力を備えています。 さらに重要なことは、位置決め精度がナノメートルまたはサブナノメートルに達する可能性があることです。 ナノメートルの精度、安定した性能、便利な操作を備えた Coremorrow 圧電対物スキャナは、リソグラフィ装置のモーション プラットフォームをスキャンするための理想的な選択肢となっています。

5.ピエゾ対物スキャナは、白色光干渉と3D端面検出に使用されます
白色光干渉技術は、光源として可視光を利用します。 光源から発せられた白色光は、干渉対物レンズを通過した後、半透過光学面で光強度の半分を反射し、残りの半分の光強度を透過して測定対象の表面に照射し、反射します。 再び干渉対物レンズに入り、元の光学面の反射光と干渉します。 Coremorrow P73シリーズの圧電対物スキャナーを使用すると、精度はナノメートルの解像度を達成でき、垂直走査の高さは1000μmに達する可能性があります。

現在、光ファイバ端面の測定には光干渉法が一般的です。 光学干渉は、空間でのコヒーレント光の遭遇に基づいており、さまざまな領域で強化または弱体化し、安定した強い分布と弱い分布を形成します。 3D 干渉計システムは、この原則に基づいて設計されています。 干渉縞は CCD カメラで観察できます。Coremorrow P76 ピエゾ対物スキャナーを使用して干渉対物レンズを動かし、位相移動を生成します。CCD カメラで測定された画像は、画像カードを介してコンピューターに送信され、分析処理されます。

ピエゾ対物スキャナは、基本的に同様の原理で広く使用されており、迅速かつ正確なステップ調整を実現しています。 、アプリケーションシーンに目的がある限り、ピエゾ対物スキャナーはより高い精度とより速い速度を提供できます。

ピエゾ対物スキャナの取り付け手順

1)安全ガイド
ピエゾ対物スキャナは、高度な技術と安全基準で設計されています。安全に正しくお使いいただくために、次の点にご注意ください。
温度変化や圧力によりピエゾドライバーが充電され、コントローラーから取り外した後もピエゾドライバーは一定時間充電されたままになりますので、以下の点に十分ご注意の上ご使用ください。
· 許可なくピエゾ対物スキャナを取り外さないでください。
· 設置前に圧電対物スキャナーを放電します。これは、コントローラーに接続することで実現できます。
· 操作中はコントローラを取り外さないでください。
· 使用前に、接続ケーブルが良好な状態であること、製品とコントローラーが効果的に接地されていることを確認してください。操作中は指示に厳密に従ってください。危険。
不適切な操作による損傷を防ぐために、次の点に注意してください。
· ピエゾ対物スキャナは、可能な限りほこりや油、潤滑剤のない環境で使用する必要があります。
・製品は柔軟な構造設計を採用しているため、負荷が製品の耐荷重を超えないようにし、負荷時にトルクが大きすぎないようにすることをお勧めします。構造を損傷しないように、負荷面をこじったりねじったりしないでください。
・長時間使用する場合は、駆動時に推奨電圧（一般的に0～120V）を印加してください。
· 損傷を避けるため、製品を分解しないでください。
· ケーブルの損傷を避けるため、ケーブル コネクタを伸ばしたり曲げたりしないでください。
· スキャナとコントローラ間の接続には Coremorrow のケーブルを使用してください
· 許可なく延長ケーブルを使用しないでください。より長いケーブルが必要な場合は、お問い合わせください。

2)設置と注意事項
設置する前に、まず安全確認を行う必要があります。 接続線に傷や断線がないか、駆動電源が接地されていないか。
ピエゾ対物スキャナを取り付ける手順は次のとおりです。

1.適切な対物アダプターを対物スキャナーにネジで締めます。
2. 対物レンズを対物アダプターにねじ込み、締めます。
3.取り付けた対物スキャナと顕微鏡接続端を固定します。

注意:
Ø 取り付けプロセス中は、ロケーターを損傷したり、対物レンズを傷つけたり摩耗したりしないように、ピエゾ対物レンズを慎重に取り扱う必要があります。
Ø 負荷はスキャナーの最大許容負荷を超えないようにしてください。
Ø コネクタの近くのマークに従って、製品ケーブルをコントローラの対応するインターフェースに接続します。

LEMO 接続は下図のとおりです。

ロード

接続負荷は以下の配置方法を参考にしてください。

正しい荷重のかけ方

重心の位置がアクティブ プラットフォームをはるかに超えないようにしてください

対物レンズを接続するときは、対物レンズの品質に注意してください。対物スキャナーの振動や損傷を避けるために、スキャナーで許容される最大負荷を超えないようにし、負荷が長すぎないようにしてください。

CoreMorrow ピエゾ ミラー マウント/スティック スリップ原理によるミラー調整マウント

ピエゾ応用技術の発展と進歩に伴い、ピエゾ製品はますます多くの実験環境で使用されています。 ミラー調整マウントは、多くの研究室で非常に一般的です。 従来の光学調整マウントは、マウントのたわみ角度を調整するためにねじ付きネジの手動調整を使用しており、外観は下の図のようになっています。 価格・コストは安いが、操作が不便、精度が低いなどの弊害が多い。

ピエゾマウント / ピエゾミラー 調整マウント

ミラー調整マウントの精度を向上させるために、CoreMmorrowはピエゾ駆動技術を適用しています。 ピエゾ技術の統合は、ミラー マウント製品に質的な飛躍をもたらしました。ピエゾ マウントもピエゾ技術の統合により時代の要求に応じて登場し、このタイプの調整マウントの調整の利便性と精度が大幅に向上しました。 CoreMorrow T25N81 シリーズのピエゾ ミラー マウントは、ピエゾ スティック スリップ マイクロモーション技術の原理を採用し、±5° の調整範囲、大きな角度調整、および 0.7μrad の超高感度を備えています。

特徴
• 2D θx、θy たわみ運動
• サブマイクロラジアンの角度分解能
• 電源オフ保持（セルフロック）
• 電気制御、柔軟な操作、小さなスペースに制限されない

T25N81 シリーズ ピエゾ ミラー マウントの技術パラメータ
モデル: T25N81K8
スナップオンミラー径：25.4mm
調整可能な自由度: θx、θy
感度: 0.7μrad
調整範囲：±5°

スティックスリップ原理によるピエゾ駆動ねじ

ピエゾマウントと従来のマウントの違いは何ですか? キーはドライブレバーにあります。 T25N81 シリーズのピエゾ ミラー マウントは、従来のミラー マウントの 2 つのドライブ シャフトのネジを、CoreMorrow が開発した高精度の電子制御ピエゾ ネジに置き換えます。 ピエゾネジは、ピエゾスティックスリップ駆動原理技術を採用し、ピエゾ高精度ドライブと調整マウントを完全に組み合わせています。

ピエゾスティックスリップ駆動原理

ピエゾ スティック スリップ駆動モーターは、精密な設計と機械的連携により、ピエゾ セラミックの直線運動をスクリューの回転に変換します。 この設計では、ピエゾ セラミック アクチュエータの両端にあるペンチがネジと接触し、両側でネジを固定します。 圧電セラミック アクチュエータは、急速に伸縮して回転運動を実現します。

ピエゾスクリューとピエゾスティックスリップ原理の模式図

2 つのピエゾ モーター (ピエゾ ネジ) が 2D 偏向ピエゾ ミラー マウントに組み込まれています。 ピエゾ ネジは、マウントだけでなく、他のモーション プラットフォームにも組み込むことができます。

真空版ピエゾネジ

CoreMorrow は、通常の環境で使用するためのピエゾ スクリューを開発および製造するだけでなく、手動で調整できず、高精度のモーション コントロールを必要とする特殊な環境で使用できるように、真空環境でのモーション コントロール アプリケーション用の真空バージョンも開発および製造しています。

真空版ピエゾネジ

ピエゾマウントコントローラー-E53.C4K

E53.C4K シリーズ ピエゾ コントローラーは、CoreMorrosw が少量のアプリケーション向けに開発および設計したピエゾ ミラー マウント専用です。 小型サイズながらDC24V電源を採用し、セレクタースイッチにより2台の2Dピエゾミラーマウントを駆動できます。

特徴
• ピエゾ スクリュー/ピエゾ ミラー マウントなどのピエゾ モーターの駆動に使用されます。
• 4 チャンネル バージョンは、2 つの 2D ピエゾ マウントまたは 4 つのピエゾ ネジを駆動するように切り替えることができます
• PC ソフトウェア制御
• 24VDC/1A 電源

ピエゾスクリューコントローラの技術パラメータ
モデル: E53.C4K
チャネル数: 4
電源：DC24V/1A
静的消費電力: <5WD/A
コンバーター: 16bit
通信インターフェース：USB、RS-422、RS-232
使用温度：0～50℃
ピエゾスクリューコネクタ：RJ11サイズ：150×80×27.5mm^3
重量：0.36kg

上記のピエゾ ミラー マウントに加えて、CoreMorrow は、φ50mm ミラー、φ100mm ミラー、またはケージ構造で使用されるピエゾ ミラー マウントなど、さまざまなピエゾ ミラー マウントも開発および設計しています。

T100N81K13-B2 ピエゾマウント（φ100mmミラー用）

T25N81K8-C1 ピエゾミラーマウント (ケージ構造用)

TDLASガス検知における圧電技術の応用

ガス検知器は、主にガスセンサーを使用して環境内のガスの種類を検出する一般的なガス濃度検出機器です。 硫化水素、一酸化炭素、酸素、二酸化硫黄、ホスフィン、アンモニア、二酸化窒素、シアン化水素、塩素、二酸化塩素、オゾン、可燃性ガスなどを検出でき、石油化学、石炭、冶金、化学産業で広く使用されています。 、都市ガス、環境モニタリング、農業、およびその他のサイト テスト用のサイト。 さらに、トンネル、パイプ、タンク、限られたスペースなどでの濃度検出や漏れなど、特別な機会の測定ニーズにも使用できます。

チューナブル ダイオード レーザー吸収分光法 (TDLAS) は、チューナブル ダイオード レーザーとレーザー吸収分光法を使用して、ガス混合物中の特定の物質 (メタンや水蒸気など) の濃度を測定する技術です。 他の濃度測定に対する TDLAS の利点は、非常に低い検出限界 (PPB クラス) を達成できることです。 濃度に加えて、観測されたガスの温度、圧力、速度、および質量流束も決定できます。 TDLAS は、気相中の物質を定量的に評価するために使用される最も一般的なレーザーベースの吸収法です。

TDLASチューナブルダイオードレーザー吸収分光技術は、変調を伴うチューナブル半導体レーザーの狭い線幅と波長の特性を利用して、互いに非常に接近していて解決が困難な分子の単一または複数の吸収線を測定するために使用されます。

TDLAS 技術は、主にガス分子の単一の振動吸収線を検出することによってガスを検出するために使用されます。 低濃度のガスを検出する場合、吸収信号が弱いため、通常、ガス検出感度を向上させるために長光路技術と高調波検出法を組み合わせる必要があります。 Lambert-Beer の法則によると、光ビームが気体を通過するときに減衰します。

TDLASガス検知技術の原理

TDLASガス検知の模式図

レーザー ダイオードの光がガス チャンバーを通過すると、PD 光検出器が LD の光パワーを受け取ります。
変調により、レーザーの出力光パワーと波長がそれに応じて変化します。 ガスキャビティを通過した後、対応する出力光パワーと波長も変化します。 光が波長掃引範囲内でガスに吸収されない場合、つまりガス吸収線がない場合、PD で受信される光パワーは、LD で出力される光パワーと同じになります。 波長域に吸収線があると、PD端子が受光する光パワーの線スペクトルにくぼみができ、そのくぼみの波長と深さからガスの種類と強さを判断することができます。

実際の光吸収を反映するには、レーザーの波長または周波数曲線をスキャンする必要があります。

TDLAS ガス検知における周波数制御の基本的な方法

一般に、レーザーから出てくる光の周波数を調整するには、4 つの基本的な方法があります。つまり、ダイオードの温度を変更する、圧電アクチュエータの電圧を変更する (グレーティングの位置と角度を制御する)、レーザー ダイオードを駆動する電流と、キャビティ内の EOM の電圧を変更します。
腔内 EOM 法はあまり一般的ではなく、屈折率をすばやく変更できますが、周波数調整の範囲は通常非常に狭いです。
ダイオードの温度を変えることによって、波長走査の目的を達成するために、レーザー周波数 (同調係数は一般に 0.1nm/K です) を大きく変えることができます。しかし、ダイオードの温度が変化するには長い時間がかかり、通常は数秒かかります。これは、おおよその波長範囲を調整する場合にのみ適しています。
レーザーダイオードを駆動する電流を調整すると、半導体の屈折率が変化し、したがって周波数が変化します。標準的な調整係数は約 0.1GHz/mA です。変調電流により、数MHzの帯域幅でレーザー周波数を変調できます。したがって、レーザー線幅を縮小するための典型的な「アクチュエータ」です。
圧電調整は非常に高速な調整であり、グレーティングの位置と角度をミリ秒またはサブミリ秒単位で調整して、急速な周波数変化の要件を満たすことができます。また、圧電調整方式により、数HzからkHzまでの広い周波数調整が可能です。
さらに、低速の周波数シフトを相殺するために、ピエゾ調整法がよく使用されます。

圧電技術による周波数制御

通常、ピエゾ アクチュエータは、位相と周波数のフィードバック ループをロックするために使用されるアクチュエータ コンポーネントです。制御信号に基づいて位相と周波数の調整を行います。
測定対象の異なるガスの吸収スペクトル線は異なるため、レーザーの出力レーザー波長は周期的に変化する必要があるため、レーザーの中心波長が測定対象のガスの吸収スペクトル線に調整され、選択的になります。吸収が発生します。レーザーの出力波長の周期的な変化は、ピエゾアクチュエータによって調整できます。ピエゾアクチュエータは、応答速度が速く、精度が高いという特徴があり、出力スペクトル線の調整に非常に適しています。
ピエゾ アクチュエータは、TDLAS ガス検出技術だけでなく、OPLAS 開回路ガス検出および分析にも使用されます。
OPLAS (Open Path Laser Absorption Spectroscopy) は TDLAS に似ていますが、OPLAS では分析のためにサンプルガスをガス吸収ユニットに送り込む必要はありません。 OPLAS システムには、レーザー ポイントの品質と光学機器に対するより高い要件があります。たとえば、低濃度のアンモニアの検出は比較的困難です。低濃度のアンモニアガス環境の検出では、ピエゾアクチュエータを使用して光源の方向を調整し、レーザースキャンの中心位置をすばやく見つけてから、特定の範囲で高速レーザースキャンを行います。この方法では、1,000 メートルの距離にあるガス濃度を検出することさえできます。

OPLAS基本構造図

TDLASガス検知用ピエゾアクチュエータの選択

CoreMorrow には、何千ものピエゾ アクチュエータと対応する駆動制御製品があります。ピエゾアクチュエータの選択は、主に、対応するTDLASガス検出の特定の構造と、対応する光路パラメータを調整する必要性に依存します。
通常、ガス検知器の容積は小さいので、部品のサイズは小さいほど良いです。

1) CoreMorrow ピエゾ スタック アクチュエータ
CoreMorrow PZT スタック アクチュエータには幅広いサイズとモデルがあり、最小サイズは最大 1.22 x 1.3 x 1.7mm^3、変位は最大 1μm です。ピエゾスタックの断面積は、1.22 x 1.3 mm ^ 2、1.66 x 1.72 mm ^ 2、2 x 3 mm ^ 2、3.5 x 3.5 mm ^ 2、5 x 5 mm ^ 2、7 x 7 mm ^ 2…25×25mm^2、断面積が大きいほど出力が高くなります。高さは、希望する変位範囲の値に応じて選択できます。高さが高いほど、変位が大きくなります。
最終的な選択は、出力要件、排気量要件、スペースの制限などの要因によって異なります。

CoreMorrow Piezo Stack Actuator

CoreMorrow ピエゾ スタックの技術データ

注: 製品モデルが多数あるため、ここに表示されているのは一部のモデルのみです。 詳しくは弊社セールスエンジニアまでお問い合わせください。

2) CoreMorrow プリロード ピエゾ アクチュエータ
より優れた保護とアプリケーションを実現するために、CoreMorrow はプリロードされたピエゾ アクチュエータを提供します。これはピエゾ セラミックが積み重ねられ、内部にカプセル化されているため、ノックや湿度などの影響から保護されます。
さらに、ピエゾ アクチュエータは動的アプリケーションにより適したものにするために、内部にプリロードされています。

CoreMorrow Preloaded Piezo Actuators

プリロードされたピエゾ アクチュエータの可動端は、フラット ヘッド、ボール ヘッド、めねじ、おねじ、またはカスタマイズされた接続で接続できます。

CoreMorrow プリロード ピエゾ アクチュエータの技術データ

注: 製品モデルが多数あるため、ここに表示されているのは一部のモデルのみです。 詳しくは弊社セールスエンジニアまでお問い合わせください。

ガスチャンバーの長さを長くすることで吸収感度を向上させることができます

低濃度のガスを検出するには、より高いガス吸収感度が必要です。
ガス室の長さを長くすることでガス吸収感度を向上させることができますが、ガス検知装置の容積が大きくなります。 この問題を解決するために、多くのガス検出装置は、ガス室の両端に特殊な低損失ミラーを備えています。 レーザーによって放出された光は、反射レンズによってガスキャビティ内で前後に反射されるため、光はガスとより多く接触し、ガスを通る光の距離が長くなり、高感度が向上します。 微弱な吸収線も検出できます。

Note: For reference only, different systems have different structures

ガスチャンバー内では光が前後に振動するため、LDの線幅はできるだけ狭くする必要があります。
もちろん、上記は TDLAS 構造の 1 つにすぎず、各 TDLAS デバイスの構造は異なります。

ガス感応波長一覧

参考のために、次の表のガス感知波長パラメータを参照してください。

CoreMorrow のピエゾ ナノ ポジション システムの応用

Harbin Core Tomorrow Science & Technology Co., Ltd.は、主にハイエンドの精密機器メーカーにサービスを提供するナノスケールの精密測位製品の研究、開発、製造、販売に重点を置いています。 私たちの市場は、すべての有名な大学、研究機関、および高精度機器メーカーをカバーしており、ヨーロッパ、アメリカ、日本、韓国、およびその他の国に輸出されています。

20年近くの急速な開発の後、CoreMorrowは、ピエゾナノモーションおよび制御システムの研究開発、設計、および製造において多くの経験を蓄積し、何万ものカスタマイズされたソリューションとさまざまなアプリケーションシナリオを備えています。

次に、CoreMorrow で使用できるピエゾ ナノモーションおよび制御システムを見てみましょう。 また、購入プロセスでは、どのように選択する必要がありますか?

ピエゾアクチュエータ

CoreMorrow ピエゾ アクチュエータは、主に PZT チタン酸ジルコン酸鉛であり、さまざまな構造、動作方法、およびアプリケーション シナリオに従って多くのタイプに分類されます。

例えば、構造によって、単層構造、多層構造、複合構造タイプに分けることができます。

ソナー、超音波洗浄機などの超音波振動に使用する場合は、高周波、高出力、低コストを特徴とする単層圧電アクチュエータを選択できます。 光位相シフト、マイクロナノ精密位置決めなどに使用する場合は、大きなストローク、安定した変位、高精度、低駆動電圧を特徴とする多層圧電アクチュエータを選択する必要があります。

CoreMorrow ピエゾ アクチュエータは、動作モードによって、直線運動タイプ、曲げタイプ、せん断タイプ、2D スキャン タイプ、3D モーション タイプ、管状拡張タイプ、管状 3D スキャン タイプなど、多くのカテゴリに分類できます。

モーションピエゾアクチュエータのタイプごとに、多くのモデルがあります。たとえば、リニアピエゾアクチュエータには何百ものモデルがあります。どのように選択するのですか？これは主に、ピエゾ アクチュエータのサイズ (高さや断面積など) を決定する、移動と変位に対する顧客の要件と、ブロック力の要件に依存します。さらに、顧客の駆動電圧、駆動周波数の要件に応じて、特定のモデルのスクリーニングを実施します。

プリロードされたピエゾ アクチュエータ

プリロードされたピエゾ アクチュエータは、プリロードされた状態でパッケージ化され、ロードされているため、直線運動を生成できます。その内部には信頼性の高い低電圧/高電圧のピエゾ スタックを組み込むことができ、外部は円筒形のステンレス スチール シェルで保護されています。高負荷で非常に動的な用途向けの高い内部機械的プリロード。プリロードされたピエゾ アクチュエータは、最大 50,000N のブロッキング力を生成できるため、工作機械、アクティブ防振、または適応力学に最適です。サイズが小さく、共振周波数が高いため、走査型顕微鏡、レーザー チューニング、ビーム ステアリング、パッチ クランプ、干渉計などのアプリケーションに最適です。

プリロードされたピエゾ アクチュエータには、開ループ (位置フィードバック センサーなし) と閉ループ (統合された位置フィードバック センサー) のバージョンがあります。開ループでは、その分解能は無限に高く、制御機器のノイズによってのみ制限されますが、圧電セラミックのヒステリシスとクリープ特性により、再現性と安定性は低くなります。しかし、閉ループ バージョンは、ヒステリシスとクリープの問題を解決できます。
圧電アクチュエータを購入するときは、変位と負荷のパラメータも最初に決定し、次に駆動電圧に応じて製品のモデルを事前に決定できます。

増幅ピエゾアクチュエータ

増幅型ピエゾ アクチュエータは、プリロードされた低電圧ピエゾ スタックによって生成された変位の出力を、機械的増幅構造を介して増幅するアクチュエータです。
上記の圧電アクチュエータと比較して、増幅されたピエゾアクチュエータは同じ体積でより大きな変位を示しますが、ブロッキング力は比較的小さくなります。

機械的増幅構造は楕円形の機械的シェルであり、その材料は一般的に鋼です。 ピエゾ スタックに最適なプリロード力を提供するだけでなく、ピエゾ スタックが張力を受けないように保護します。 大きな引張力は、ピエゾ スタックに不可逆的または致命的な損傷を引き起こす可能性があります。 楕円形の機械的拡大構造は、ユーザーに統合しやすい機械的インターフェースも提供します。

さらに、CoreMorrow は、フィードバック センサーを備えた増幅ピエゾ アクチュエータの閉ループ バージョンとしても利用できます。

増幅ピエゾ アクチュエータ閉ループ バージョン

· フィードバックセンサー付
· 高い再現性
· 高い直線性

ピエゾクランプ

ピエゾクランプは、金、銀、銅などをクランプするために特別に設計・開発された製品です。構造がシンプルで、応答速度が速く、分解能が高いのが特徴です。 圧電セラミックスは変形が小さいため、圧電セラミックスの変位を適切に増幅するために、一般に機械的増幅構造が使用されます。

ピエゾ クランプは、主に全自動ボンディング マシンで使用されます。 高速応答と適切なクランプ力により、チップ ワイヤ ボンディング プロセスの高効率が保証されます。 動的で高速な開閉プロセスは、圧電セラミックのヒステリシスとクリープの影響を受けません。

ピエゾ クランプは閉ループ バージョンでも利用できます。 下の写真のピエゾ クランプは閉ループ バージョンです。 クランププロセスを監視します。

ピエゾ クランプ閉ループ バージョン

· フィードバックセンサー付
· 高い再現性
· 高い直線性

ピエゾファイバーストレッチャー

ピエゾファイバーストレッチャーは、ピエゾアクチュエーターを柔軟なヒンジ構造に組み立てるファイバーストレッチャーとも呼ばれます。 溝では、ピエゾアクチュエータによって生成された変位が半径方向に出力され、円周が変化し、それによってファイバーが伸ばされます。

ピエゾ ファイバー ストレッチャーは、特殊な環境用途向けの航空宇宙バージョンでも利用できます。 選択プロセス中、注意してください: ピエゾ ファイバー ストレッチャーに巻き付けることができるファイバーは無限に長くはありません。また、ファイバーを伸ばすために必要なブロッキング力は、ファイバー ストレッチャーの出力力よりも小さくする必要があります。 繊維のストレッチは効果がありません。 伸ばされたファイバが非常に長い場合は、複数のファイバ位相変調器を選択し、同時制御を使用してより大きな伸張変位を生成することをお勧めします。

巻かれた光ファイバー

· ファイバーは無限に巻けない
· 必要に応じて、複数のファイバーストレッチャーを使用できます

ピエゾマイクロメータ

ピエゾマイクロメータは、ピエゾ微動ステージとマイクロメータを組み合わせたもので、マイクロメータによる手動調整が可能で、ピエゾステージを介してマイクロ・ナノレベルでの微調整が可能です。 ピエゾステージは機器に統合できますが、積載プラットフォームが必要な場合は、CoreMorrow はモバイル積載プラットフォームを備えたマクロとミクロの複合プラットフォームも提供できます。 1D から 3D バージョンおよび真空バージョンで利用可能なピエゾ マクロ - マイクロ複合プラットフォーム。

一次元/三次元運動/三次元運動真空バージョン

ピエゾナノポジショニングステージ

ピエゾ ナノポジショニング ステージの外観は、完全なプラットフォームの形で提示されます。 また、ピエゾアクチュエータを駆動源として使用し、柔軟なヒンジ機構と組み合わせて、X 軸、Y 軸、Z 軸、XY 軸、XZ 軸、XYZ 軸、および 6 軸を実現します。 精密モーション用のピエゾステージ。 その駆動形態には、ピエゾアクチュエータの直接駆動機構と増幅機構があります。

一般に、ダイレクトドライブ構造のピエゾナノポジショニングステージの変位は比較的小さいですが、負荷容量は強力です。 増幅機構のピエゾナノポジショニングステージの動作範囲は大きく、ミリメートルレベルに達する可能性がありますが、負荷容量は通常、直接駆動構造の負荷容量よりも低くなります。

CoreMorrow ピエゾ ナノポジショニング ステージは、サイズが小さく、摩擦がなく、応答速度が速いという特徴があります。 ナノスケールの分解能と位置決め精度を実現する高精度センサーをオプションで搭載でき、非常に高い信頼性を備えています。 ピエゾナノ位置決めステージは、精密位置決めの分野で重要な役割を果たします。

ピエゾ ナノポジショニング ステージは、アパーチャーなしまたはアパーチャー バージョンで利用できます。 開口バージョンは、光学位相シフトや光学顕微鏡イメージングなど、透過光の光学アプリケーションに適しています。

リニアピエゾモーター

前述の製品では、機械的な直接駆動または増幅構造の原理が使用されていますが、リニアピエゾモーターは異なります。 ピエゾアクチュエータをモーターとして使用し、ピエゾアクチュエータの連続的なステップと摩擦の原理を介して移動します。 ロッド/フェースは、数ミリメートルから数百ミリメートルの移動を生成します。

リニアピエゾモーターは、圧電マイクロドライブ技術、つまり圧電マイクロ変位アクチュエータを使用して高精度の位置決めと動作を実現する技術を採用しています。 線形ミリメートル ストロークを移動します。 リニア モーション ストロークはオプションで 25、50、100 mm で、サブナノメートルの解像度に達することができます。 また、オプションの閉ループ サーボ センサー (インクリメンタル エンコーダー) により、位置決め精度が向上します。

アンギュラーピエゾモーター

角度ピエゾ モーターは、ピエゾ アクチュエータを駆動モーターとしても使用し、特別な機械構造設計を使用して、ピエゾ アクチュエータの連続的な線形微小変位ステップを、360° および双方向のストロークで、機械面のマクロ角運動に巧みに変換します。 動き。 調整可能。

角度ピエゾ モーターには、閉ループ フィードバック センサー、つまり回転運動の精度を確保するためのインクリメンタル エンコーダーを装備することもできます。

高速工具位置決めステージ

高速工具位置決めステージは、超精密旋削加工用に開発および設計されています。 高応答周波数、高剛性、高精度などの独自の特性を利用して、ツールを移動方向に急速に送り込むように駆動し、複雑な表面ワークや精密機械加工の構造を実現できます。

CoreMorrow の超精密で高速な工具位置決めステージの大きなブロッキング力バージョンは 3000N の出力を生成でき、大容量バージョンの負荷容量は 20kg に達することができます。 また、動作周波数は1μmストロークで600Hzに達します。

CoreMorrow は、より高い出力とより高い頻度で高速工具位置決めステージをカスタマイズできます。

ピエゾ対物スキャナ

ピエゾ対物スキャナは、対物レンズのフォーカスと顕微鏡を調整するために特別に設計されています。 対物レンズの上部に組み込むことができ、顕微鏡検査/測定または観察装置に取り付けられ、焦点を合わせるためのロードされた対物レンズを使用して、精度を向上させ、高解像度と組み合わせて使用 する多くのものと連携することができます 顕微鏡。

ピエゾ対物スキャナはアダプタを介して対物レンズに接続されており、対物レンズを目的の位置にすばやくロックできます。 M27×0.75、M26×0.75、M26×1/36"、M25×0.75、W0.8×1/36"など、さまざまなネジが用意されており、取り付けネジもカスタマイズして簡単に使用できます。 顕微鏡との一体型設置。

ピエゾZ/チップ/チルト/回転ステージ

ピエゾZ・先端・傾斜・回転ステージは、角運動を発生させるピエゾステージです。 正確な角度調整のためにピエゾアクチュエータによって駆動されます。 2次元のθx、θyモーションが選択でき、Z方向の直線も同時に装備可能。 θz 回転を備えた別のピエゾ回転ステージも選択できます。 さらに、6 自由度のパラレル メカニズム プラットフォームがあります。 6自由度バージョンに比べ、位置決め精度が向上し、応答速度が速くなります。

このシリーズは、レーザービームの走査やレーザービームの結合などの光路調整用途に最適です。 100mm×100mmまでのミラーを搭載できる中央貫通穴付きピエゾZ/先端/傾斜/回転ステージ。

ピエゾ チップ/チルト/Z プラットフォーム

ピエゾ チップ/チルト/Z プラットフォームはピエゾ チルト ステージに似ており、どちらも主に θx および θy 角度偏向運動を生成しますが、ピエゾ チップ/チルト/Z プラットフォームはサイズが小さく、光学反射でより多く使用されます。

CoreMorrow ピエゾ チップ/チルト/Z プラットフォームは、1 軸の θx バージョン、2 軸の θx、θy バージョン、および 3 軸の θx、θy、Z バージョンを選択できます。平行運動学に基づいて設計されており、2 方向のたわみ運動は同じ移動平面を共有します。 4 つの内部ピエゾ アクチュエータはペアで差動制御され、プラットフォームのたわみ動作を決定します。これにより、ピエゾ チルト プラットフォームは、温度差が大きい環境でも優れた角度位置決め安定性を実現できます。

内部にピエゾアクチュエータを採用し、最高の信頼性を確保しています。特殊樹脂絶縁により、周囲の湿度や漏れ電流の障害に耐性があります。信頼性と寿命において、従来の圧電アクチュエータよりもはるかに優れています。

ピエゾ チルト プラットフォームの可動プレートには、反射レンズを取り付けることができ、ピエゾ チルト プラットフォームの高速回転により、光通信、レーザー加工、適応光学など、ミリ秒単位の高速光路調整を実行できます。 .

ピエゾコントローラー

ピエゾ コントローラは、ピエゾ アクチュエータを駆動して変形と移動を生成するために使用されます。前述のすべての製品を駆動するには、対応するピエゾ コントローラが必要です。

ピエゾ コントローラーは、一般にアナログ入力またはデジタル入力によって制御され、電力増幅機能があり、出力電圧と出力周波数は調整可能です。ピエゾアクチュエータを駆動源とするピエゾモーション製品のコントローラや駆動電源の駆動に使用されます。

構造形態に応じて、ピエゾ コントローラーは主に、モジュール式、統合型、産業用、ボード型、航空宇宙グレード、およびその他のコントローラー製品に分類されます。
チャネル数、電力、サイズなどの要件に応じて、さまざまなシリーズのピエゾ コントローラー製品を選択できます。

CoreMorrow E00/E01 シリーズ モジュラー ピエゾ コントローラーは、異なる機能を持つ 4 種類のモジュールで構成されています。 モジュールは接続されており、さまざまな機能と性能パラメーターを持つさまざまな独立したモジュールを互いに組み合わせて、さまざまな機能と性能パラメーターを持つ何百もの製品を形成できます。

モジュラーピエゾコントローラー

少量アプリケーションの要件に対応して、CoreMorrow は、小型、軽量、高出力、低消費電力、高帯域幅、および低リップル ノイズを特徴とするさまざまな少量ピエゾ コントローラーを開発および設計しました。 DC24V電源を採用し、デジタルとアナログの制御機能を統合し、オープン/クローズドループオプション、RS-232/RS-422/USB通信オプション、外部制御機能を設定でき、操作は簡単で便利です。 シェルには放熱領域があり、発生した熱をすばやく放散できます。

統合型小型ピエゾ コントローラ

ユーザーの製品開発ニーズを満たすために、CoreMorrow はボード型ピエゾ コントローラーの設計とカスタマイズをサポートし、顧客のニーズとスペースの制約に従って製品ソリューションを提供できます。

ボード型ピエゾコントローラー

100 チャンネルのピエゾ コントローラー

適応光学、フェーズド アレイ、変形可能ミラーなどのアプリケーションで多数のピエゾ アクチュエータを使用するアプリケーション シナリオを推進するために、CoreMorrow は 100 チャネルのピエゾ コントローラを提供します。 チャネル数は 256 チャネルに達する可能性があります。

ユーザーごとにアプリケーション環境が異なるため、多くの場合、ユーザー向けに設計をカスタマイズする必要があります。 長年の蓄積された経験により、CoreMorrow はそのようなアプリケーションの詳細を深く理解し、迅速なカスタマイズ設計、迅速な供給、および製品品質保証を提供できます。

224/256/156 チャンネル

ピエゾひずみセンサー

ピエゾひずみセンサーは比較的特殊な製品で、ピエゾベースの変形センサーです。 ひずみセンサーは、主に構造面の変形を測定するために使用されます。 通常、機械の耐荷重構造は、力を加えるプロセス全体を通して、必要な力よりも大きいまたは小さい引張り力または圧縮力によってひずみを受けます。ひずみセンサーは、間接的な動的および準静的な力の測定を提供できます。 力 ひずみとの関係は十分に線形であり、正確な測定と監視の要件を効果的に満たします。 ひずみを間接測定に使用すると、フォース シャントが 99% 近くになる可能性があり、直接測定よりもはるかに高くなります。

ひずみεは無次元、つまり単位のない物理量です。 ひずみ ε は、国際単位系で相対的な尺度として使用され、その単位はメートル/メートル (m/m) です。 相対ひずみの単位として με を使用し、1με=1 マイクロひずみ=10^-6m/m=1μm/m とします。

ひずみセンサーにより、溶接力の監視など、力のプロセス監視が可能になります。

上記はCoreMorrow製品の一般的な紹介ですが、実際の製品はこれだけではありません。 対応する圧電製品のニーズがある場合は、CoreMorrow までご連絡ください。 お客様のアプリケーションに適したピエゾ ソリューションを迅速な対応で提供します。

CoreMorrow Nano Motion - 高速工具位置決めステージ

圧電クイックツールポジショニングテーブルの名前は、その駆動源とその機能の組み合わせに由来しています。 「圧電」はその駆動源を指し、つまり、PZT 圧電セラミックスを駆動源として使用して運動を生成し、「クイック ツール ポジショニング テーブル」はその機能であり、その移動端は機械加工ツール (ダイヤモンドなど) をロードするために使用できます。など) 回転用。 圧電クイックツールポジショニングテーブルは、PZT 圧電セラミックとヒンジ機構を組み合わせたもので、機械的な固定設置インターフェースとツール設置インターフェースを備えています。

ピエゾ高速工具位置決めステージとは?

ピエゾ高速工具位置決めステージは、超精密旋削用に開発および設計されています。 その高い応答周波数、高剛性、高精度を使用することで、ツールを駆動して移動方向に急速なマイクロフィードモーションを完了させ、複雑な形状や構造の精密加工を実現できます。

精密機械加工

従来の機械加工ツールと比較して、CoreMorrow ピエゾ高速ツール位置決めステージの利点は何ですか?

高速工具サーボ加工システムは、ピエゾ高速工具位置決めステージと補助工作機械で構成できます。
シャープツールサーボ加工とは、Z軸に取り付けられたピエゾシャープツールマイクロフィードメカニズムの助けを借りて、旋削プロセスを指し、ツールを駆動して高周波音を出し、軸方向の高速送り運動の値を小さくし、協力することができます 高精度の戻り軸とラジアル送りにより、旋削プロセス全体が完了します。 Z軸と比較して、シャープツールサーボのマイクロフィードメカニズムのフィード周波数は数千ヘルツ以上に達することができ、処理効率が大幅に向上します。

高速工具位置決めステージの効果図

従来の工作機械加工方法と比較して、シャープツールサーボ旋削加工は、高い周波数応答と高効率を特徴としており、1 回の加工で複雑な微細構造表面を高い表面精度で得ることができ、効率的で高品質の加工に適しています。 光学部品およびその他の微細構造部品。

クーリングホール付き高速工具位置決めステージ

シャープなツールのサーボ旋削には、高い周波数応答と高精度のマイクロ送りが必要です。 ピエゾ アクチュエータによって駆動される高速工具位置決めステージには、高速応答速度、高加速度、広い周波数応答範囲、簡単な制御など、多くの利点があります。
CoreMorrow 高速工具位置決めステージは、微細構造を加工し、研磨処理なしで実際の 3D 構造加工を実現でき、その成形精度はナノメートルまでです。 加工効率が高く、比較的大型の部品や複雑な形状の様々な形状の部品を繰り返し加工することができます。 高い寸法精度、形状精度、低表面粗さが一度の加工で得られ、光学的微細構造の高能率・高精度・柔軟な加工を実現したことから、超精密加工に広く使用されています。

高速ツール位置決めステージの設置図

大きなブロッキング力を備えた高速工具位置決めステージ ピエゾ アクチュエータ

高速ツール位置決めステージは、大きなブロッキング力を持つ標準的なピエゾ アクチュエータを採用しています。 大きなブロッキング力のピエゾアクチュエータを使用したステージは、数千ニュートンの出力を生成できます。これは、ピエゾステージの他のピエゾアクチュエータの数倍です。
標準的なピエゾ アクチュエータを使用した高速ツール ポジショニング ステージの駆動電圧は一般に 150V ですが、大きなブロッキング力のピエゾ アクチュエータを使用したステージは通常 500V または 1000V です。

ナノメートル分解能、オプションのセンサー

センサーが構成されているかどうかに応じて、高速ツール位置決めステージは、開ループ (位置決めフィードバック センサーなし) または閉ループ (統合された位置決めフィードバック センサー) バージョンになります。 開ループバージョンの場合、分解能は無限に高く、制御機器のノイズによってのみ制限されます。 しかし、ピエゾアクチュエータのヒステリシスとクリープ特性により、再現性と安定性が低下します。 閉ループ ステージにより、ヒステリシスとクリープを排除できます。
高速ツール位置決めプラットフォームによって駆動されるツール位置は、内蔵センサーによってフィードバック制御され、ナノメートルの分解能を達成できます。

高速工具位置決めステージは、高速工具サーボ加工システムの非常に重要な部分です。 高速・高精度の変位出力機構として、その性能は高速ツールサーボで加工される微細構造の表面品質に直接影響します。 CoreMorrow Technology によって設計および開発された P92、P93 シリーズ高速ツール位置決めステージには、高速ツール サーボ製品の最初の選択肢である、大きな支持力、高速応答速度、広い周波数範囲、および高精度という利点があります。

複数のセンサーが利用可能

CoreMorrow は、容量性、誘導性、ひずみ閉ループ、および外部閉ループ制御など、高速ツール位置決めステージ用のさまざまな閉ループ オプションを提供します。 さまざまな種類のクローズド ループは、制御精度、作業頻度、ステージのコストに影響します。

閉ループシステムでは、ピエゾ力センサーをツールクランプ端の後ろに装備できます。 センサー処理中の軸力を通じて、測定された信号が事前設定された力と比較され、結果がピエゾコントローラーに送信されて、ステージが軸に沿って変位を生成し、機械加工プロセスで軸力の大きさが変更されます。 設定された力と一致する軸力。

CoreMorrow 標準高速工具位置決めステージ

CoreMorrow には、変位、周波数、クローズド ループ モード、出力、駆動電圧、外観構造、その他の性能とは異なる、高速ツール サーボ マイクロマシニング用に設計された 20 種類近くの高速ツール位置決めステージがあります。
変位パラメータに関しては、移動範囲は10ミクロンから100ミクロン以上であり、動作周波数も変位によって異なります。 たとえば、P92.X20 の動作周波数は、変位 18μm で 95Hz、変位 9μm で 190Hz、変位 1μm で最大 600Hz です。

P92.X20 高速工具位置決めステージ

- 最大ストローク：18μm
- 駆動電圧：0～150V
- 耐荷重：300g
- オプションの閉ループセンサー

P92.X25 高速工具位置決めステージ

- 最大ストローク：23μm
- 無負荷共振周波数：3000Hz
- ブロッキング力：1000N
- オプションの閉ループセンサー

P92.X40 高速工具位置決めステージ

- 最大ストローク：40μm
- 駆動電圧：0～1000V
- 押す力：3000N
- 放熱穴

P92.X70 高速工具位置決めステージ

- 最大ストローク：75μm
- 再現性：0.01%F.S.
- 防塵・防滴
- オプションの閉ループセンサー

P93.X70 高速工具位置決めステージ

- 最大ストローク：81μm
- 耐荷重：20kg
- 分解能: 1nmまで
- オプションの閉ループセンサー

アプリケーション

CoreMorrow 高速工具位置決めステージのマイクロ送り動作は、あらゆる種類の超精密機械加工にマイクロメートルおよびナノメートルの位置決め精度を提供します。 さまざまな光学部品の加工に使用され、さまざまな形状やグラフィックの旋削に使用して、あらゆる種類の超精密機械加工をスムーズに完了するのに役立ちます。 光学分野やその他の分野で非常に幅広い用途があります。

LGPモールド加工

光学部品加工

P93 高速工具位置決めステージと手動ステージの組み合わせ

インストールおよび操作手順

1.安全ガイドライン
ピエゾ高速工具位置決めステージは、高度な技術と安全基準で設計されています。安全に正しくお使いいただくために、次の点にご注意ください。

ステージは温度変化や圧力により充電され、コントローラーとの接続を外してもしばらく充電されたままになりますので、オペレーターは注意してください。
・無断でステージを分解しないでください。
・設置前に、コントローラーに接続してステージを放電してください。
・運転中はブレーキを引き出さないでください。
・ご使用前に、ケーブルに損傷がないか、製品とコントローラが効果的に接地されているかを確認してください。運用中は、運用を厳重に規制してください。危険防止のため、電源投入後は製品に手を触れないでください (最大電圧は 1000V 以上です)。

誤操作による破損を防ぐため、次の点にご注意ください。

・できるだけ無塵、無給油、無潤滑の環境でご使用ください。
・荷重は製品の支持力を超えないようにしてください。積載時のトルクに注意し、構造物への損傷を避けるため、積載面をこじったりねじったりしないでください。
· 例外的な状況が発生した場合、関連する部分をすぐに閉じます。
· 長期間使用する場合は、推奨電圧範囲を参照してください。
· 損傷を避けるため、製品を分解しないでください。
· ケーブルの損傷を防ぐため、ケーブル インターフェイスを伸ばしたり曲げたりしないでください。
· CoreMorrow が提供するオリジナルのケーブルを使用して、ステージとコントローラーを接続します。
· ケーブルの延長コードは使用しないでください。より長いケーブルが必要な場合は、弊社営業までお問い合わせください。

2. 設置と注意事項
設置前に、接続ケーブルが損傷または破損していないかどうか、および駆動電源が接地されているかどうかを確認してください。
ピエゾ高速ツール位置決めステージの取り付け手順は次のとおりです。
· 設置面が十分に平らであることを確認してください。
·高速工具位置決めステージをネジで固定します。
· ツールを取り付け、適切に締めて位置決め精度を確保します。
· コネクタ ヘッドのラベルに従って、ケーブルをコントローラの対応するインターフェイスに接続します。

ノート：
・負荷をかけるときはゆっくりと負荷を締めてください。メカニズムの損傷を避けるために、トルクが大きすぎないようにしてください。
· ケーブルを伸ばしたり曲げたりしないでください。
・ステージとコントローラーの接続には、CoreMorrow が提供するオリジナルのケーブルを使用します。

マクロ・ミクロ複合圧電移相器とは？

Introduction of Piezo Phase Shifter

Piezo phase shifter (also known as piezo ceramics phase shifter) is designed based on piezo ceramics and realizes the phase shift function by driving the piezo ceramics to generate micro motion. Under the control of voltage signal, the nanoscale step motion is generated to complete the tiny phase shift motion required in the interference.

Phase shifting interferometry is a technique for measuring optical components by using interferograms. The core component is a phase shifter, which is generally driven by micro-displacement motion devices. Piezo phase shifters are widely used in all kinds of modern interference instruments various fields because of the excellent test accuracy.

Piezo phase shifter is driven by the piezo controller, and its displacement is linearly related to the voltage signal applied to it. The piezo phase shifter has the advantages of compact size, high precision, nanoscale high resolution, fast response speed, high stiffness, simple control and not affected by magnetic field.

Principle of Phase Shifter

The piezoelectric phase shifter, with a step of the order of nanometers, is used to drive the lens to move in parallel and change the optical path of the reference light, thus introducing a phase shift between the object light and the reference light.

Introduction of CoreMorrow Piezo Phase Shifter

CoreMorrow ZT35H80K piezo phase shifter is driven by piezo ceramic. The linear displacement is controlled by DC voltage signal and has displacement of about 0.7μm@150 V, which can be used for fast step phase shifting applications. The maximum driving voltage of the piezo phase shifter is 800V, and the displacement is about 3.73µm at this voltage.

The piezo phase shifter is specially designed for the corresponding shift applications. It can be adjusted by ultra-fast (µs) step by voltage control. At the same time, the deflection angle of θx and θy axis can be adjusted manually, and the angle adjustment range can be up to ±4°. The combination of lens adjustment and phase shifting step makes it more convenient for image shifting, interferometry and other applications.

Characteristics

• Combination of manual and piezo adjustment
• The phase shift stroke is about 0.7µm when the voltage is 150V
• The upper limit of the drive voltage is 800V
• The maximum phase shift displacement can reach 3.73 μm
• Manual adjustment of θx θy two-axis deflection angle
• Single axis adjustment angle range is 0~±4° 
• Standard loadable lens diameter is 35mm, can be customized

Design of Piezo Phase Shifter

ZT35H80K Piezo Phase Shifter consists of two parts, a piezo actuator and a hand-adjusted screw. In order to ensure the high resolution of the ceramic can be directly output without the influence of external mechanical structure, the piezo phase shifter adopts piezo ceramics direct drive structure. For hand adjusting screw we adopts high precision screw and bushing to ensure the precision of manual adjustment.

The lens structure is adjustable

The lens fixing structure adopts replaceable design, which can be changed according to different application requirements, to suit different lens sizes.

Manual Fine-tuning Structure

Phase shifter has θx, θy two axis deflection, using manual fine-tuning screw operation, which is convenient. Single axis adjustment angle is up to ±4°/axis.

Applications

CoreMorrow piezo phase shifters can be applied to fast nano-stepping, phase shifting, optical path adjustment, interferometry, fast step adjustment, etc.

Technical Data

Model: ZT35H80K

Active axes: Piezo drive X               

                     Manual θx、θy

Linear displacement: 0.7μm@150V                       

 3.73μm@800V

Manual θxθy tilt angle: ±4°/axis

Unloaded resonant frequency: 47.8kHz

El.capacitance: 18nF

Standard loadable lens diameter:Φ35mm

Max.driving voltage: 0~800V

Mass: 175g

Driving Voltage and Displacement Curve

The phase shift function is mainly realized by internal piezo ceramics. The voltage displacement curve of piezo ceramics is as follows:

Custom Service

CoreMorrow can provide a variety of piezo phase shifters for phase shifting, stepping, interference, metering, etc., such as the types of ultra-small volume, clear aperture, large load type, large aperture diameter and other customized design based on the customer’s actual application.