專利名稱：一種寬范圍的納米級微定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種納米級微定位裝置。
近十幾年來，掃描探針顯微鏡(SPM)作為納米技術(shù)中的一個重要研究工具，其應(yīng)用得到了很大發(fā)展。然而，無論是用于檢測還是加工的SPM工作范圍均很小，一般為數(shù)um級。要使SPM在科研中和工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，擴大工作范圍非常重要，這就需要寬范圍高精度的定位裝置。美國的A.R.Smith等研制了一種慣性式的二維高分辨率微定位裝置，其步距在10-100nm內(nèi)可調(diào)，但其制造成本較大，且只能實現(xiàn)二維定位。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，采用爬行式微定位裝置，實現(xiàn)三維寬范圍納米級定位。
為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是在基座高度方向開有一矩形槽，在基座的上表面設(shè)置有二維爬行器，該爬行器由四個尺寸相同的壓電陶管固定連接四個電磁吸定腳構(gòu)成，在基座的矩形槽內(nèi)設(shè)置有一維爬行器，且與槽兩側(cè)為間隙配合，該爬行器由一個壓電陶管固定連接兩個電磁吸定腳構(gòu)成。
本實用新型的優(yōu)點在于1、分辨率高，可達10nm/步。
2、測量范圍寬，x和y方向的實際測量范圍可達10mm×10mm。
3、結(jié)構(gòu)簡單，爬行定位可靠。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中二維爬行器的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖3為圖1中的一維爬行器的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖4為一維爬行器爬行一步的過程圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
基座1由鐵磁材料做成，且在基座1高度方向開有一矩形槽，二維爬行器2由四個尺寸相同的壓電陶管5、7、9和11固定連接四個電磁吸定腳4、6、8和10構(gòu)成，其形狀為正方形，該爬行器2設(shè)置在基座1的上表面，一維爬行器3由一個壓電陶管13固定連接兩個電磁吸定腳12和14構(gòu)成，該爬行器3設(shè)置在基座1的槽內(nèi)，且與槽兩側(cè)為間隙配合。由控制電路控制二維爬行器2在基座1的上表面沿x、y移動，實現(xiàn)x、y方向微定位，控制一維爬行器3在槽內(nèi)沿z方向移動，實現(xiàn)z方向微定位。上述控制電路為，由微機通過并行口，如8255芯片，某些位為“1”或“0”，來控制各個電磁吸定腳的通電與斷電，從而控制各個電磁吸定腳與基座的夾緊與松開，微機通過多路D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出不同的模擬電壓，經(jīng)功率放大來控制各個壓電陶管的伸或縮，改變D/A轉(zhuǎn)換輸出的電壓，就可控制爬行器微動的步長。
一維爬行器爬行一步的過程如圖4所示，圖中“↓↓”表示電磁吸定腳與基座夾緊。
本實用新型可廣泛應(yīng)用于寬范圍納米級三維微定位，特別適用于掃描探針顯微鏡樣品和探針的微定位，以便進行寬范圍的納米級檢測和納米級加工。
權(quán)利要求1.一種寬范圍的納米級微定位裝置，在基座(1)上表面設(shè)置有二維爬行器(2)，該爬行器(2)由四個尺寸相同的壓電陶管(5)、(7)、(9)和(11)固定連接四個電磁吸定腳(4)、(6)、(8)和(10)構(gòu)成，其特征在于基座(1)高度方向開有一矩形槽，在其槽內(nèi)設(shè)置有一維爬行器(3)，且與槽兩側(cè)為間隙配合，該爬行器(3)有一個壓電陶管(13)固定連接兩個電磁吸定腳(12)和(14)構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種寬范圍的納米級微定位裝置,在基座高度方向開有一矩形槽,在基座上表面設(shè)置有二維爬行器,在基座的槽內(nèi)設(shè)置有一維爬行器,且與槽的兩側(cè)為間隙配合。本裝置可廣泛應(yīng)用于寬范圍的納米級三維微定位,特別適用于掃描探針顯微鏡樣品和探針的微定位,可實現(xiàn)探針在樣品表面x和y方向10mm×10mm范圍內(nèi)的納米級微定位與z方向的自動進針,以便進行寬范圍的納米級檢測和納米級加工。
文檔編號G01B7/02GK2308878SQ97241029
公開日1999年2月24日 申請日期1997年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月4日
發(fā)明者張鴻海, 范細秋, 朱松, 曾志, 劉進, 張華書, 江福祥, 馬海 申請人:華中理工大學