Пьезоэлектрическое устройство перемещения

 

Изобретение относится к исследованию поверхности, в частности туннельными микроскопами и литографами. Цель изобретения - расширение области применения, увеличение диапазона перемещений и повышение эффективности. Устройство содержит пьезоэлемент с закрепленными по краям опорами. На пьезоэлемент нанесены электроды, которые с каждой стороны разделены изолирующим промежутком посередине между опорами. Электроды, расположенные по разные стороны промежутка и на противоположных сторонах пьезоэлемента, электрически попарно объединены. К электродам подключен генератор пилообразного напряжения. На пьезоэлементе между опорами закреплена дополнительная масса. Опоры могут также быть выполнены в виде пьезоэлементов, электроды которых подключены к общему источнику питания. Перемещение осуществляется в момент резкого изменения пилообразного напряжения из-за сил инерции. Устройство достаточно просто в изготовлении и надежно в работе. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1541

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО .ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t (21) 4332033/3)-25

{22) 25.12.87 (46) 07.02.90. Бюл. )) - 5 (71) Институт анапитического приборостроения Научно-технического объединения ЛН СССР (72) Л,О.Голубок, Д.Н.Давыдов, В.A.Òèìoôååâ и С.Л.Типисев (53) 537.228.1(088.8) (56) Е.П., заявка 9 0071666, кл. Н 01 L 41/01, 1983.

Anders И. et al. Simple Hicropositionary Device for ВТИ. — Surface

Science. v. 181, )) 1/2, 1937, рр. 176-182. (54) ПЬЕЭОЭЛГ1(ТРИЧЕС)(ОЕ УСТРОЙСТВО

ПЕРЕ))Е)ЦЕНИЛ (57) Изобретение относится. к исследованию поверхности, в частности туннельными микроскопами и литографами. Цель изобретения — расширение области применения, увеличение диаИзобретение относится к области ис следов ания поверхности, в частности, туннельным микроскопом.

Цель изобретения — увеличение диапазона перемещений и повышение эффективности, На фиг. 1 — 3 изображены варианты выполнения устройства.

Устройство состоит из пьезоэлемента ), электроды которого разделены изолирующим промежутком 2, и опор

3, закрепленных на краях пьезоэле-, мента по разные стороны промежутка и опирающихся на основание 4. На (51)5 H 02 И 2/00, H 01 L 41/08 пазона перемещений и повышение эффективности. Устройство содержит пьезоэлемент с закрепленными по краям опорами. На пьезоэлемент нанесены электроды, которые с каждой стороны разделены изолирующим промежутком посередине между опорами. Электроды, расположенные по пазные стороны промежутка и на противоположных сторонах пьезоэлемента, электрически попапно объединены. I< электродам подключен генератор пилообразного напряжения. На пьезоэлементе между опорами закреплена дополнительная масса. Опоры могут также быть выполнены в виде пьезоэлементов, электроды которых попключены к общему источнику питания. Перемещение осуществляется в момент резкого изменения пилообразного напряжения из-за сил инерции.

Устройство достаточно просто в изготовлении и надежно в работе. 2 з.п. ф лы 3 ил, пьезоэлементе между опорами закреплена дополнительная масса 5. На одной из опор. жестко закреплен образец 6. Электроды соединены с источником 7 пилообразного напряжения с несимметричными фронтами импульсов.

Устройство работает слсдующим образом.

При подаче медленно нарастающего напряжения на пьезоэлемент одна его часть медленно сокращается, а другая удлиняется, при этом смещается центр тяжести пьезоэлемента, а общая длина не меняется и .опоры остаются непоп\

1541741 вижными, при скачке напряжения в обратном направлении происходит резкое перемещение центра масс пьезоэлемента. Сила инерции, вызванная ускорением перемещаемого центра масс, превышает силу трения покоя, и опоры сдвиГаются относительно основания в направлении действия этой силы.

Измерения направления движения осуществляется путем изменения полярности пилообразного напряжения, подаваемого на электроды пьезоэлемента. дополнительные массы необходимы для увеличения доли силы инерции в сравнении с силой трения. В предлагаемом устройстве величина силы трения определяется массой всего устройства, а величина силы инерции лишь массой пьезоэлемента, так как массы опор не дают вклада в эту силу. Для увеличе ния этой силы к точке пьезоэлемента, с максимальной амплитудой смещения жестко закрепляют дополнительную массу.

Варианты устройства на двух и на трех опорах (фиг. 1 и 2) позволяют осуществить реверсивные движения в одном нацравлении, Опоры могут быть выполнены из пьезокерамики, электро ды которой подсоединены к общему ис,точнику напряжения. Габота устройства анапогична работе устройства по, фиг. 1 с той разницей, что при мед ленном смещении центра масс пьезо,элемента, укрепленного на опорах,,последние медленно расширяются, а при резком смещении центра масс пьезоэлемента — резко сжимаются. Возникающая при резком сжатии опор сила инерции, действующая на устройство, направлена относительно основания

1вверх, следовательно сила трения опор с основанием уменьшается. Это

% необходимо для повышения надежности работы устройства и для получения эффекта инерционного проскальзывания в условиях высокого вакуума„ где силы трения увеличиваются.

Формула изобретения

1. Пьезоэлектрическое устройство перемещения, состоящее из пьезокерамической пластины с электродами, расположенной на опорах на основании, источника напряжения с несимметричными фронтами импульсов и коммутирующего устройства, причем один из электродов разделен пополам изолирующим промежутком, проходящим через центр тяжести плрстины между опорами, источник напряжения соединен с электродами через коммутирующее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона перемещения, повышения эффективности, опоры закреплены на краях

25 пластины с возможностью совместного перемещения по основанию, а на изолирующем промежутке закреплена дополнительная масса.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что второй электрод разделен изолирующим промежутком идентично первому, части, электродов, расположенные по разные стороны промежутка на противоположных сторонах пластины соединены между собой электрически, а источник напряжения выполнен однополярным.

3, Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что опоры выл полнены из пьезокерамики и подсоединены непосредственно к источнику напряжения в противофазе с той частью пластины, в сторону которой происходит перемещение.

1541741

Составитель P.Àèòîâ

Те кр ед Л. С ердюко в а

Редактор Н,Яцола

Корректор А.Обручар

Тираж 370

Заказ 288

Подписное

ВНИИПИ Го ударстве.". ого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11 3035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-из;;ательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101