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。
