三角放大型压电陶瓷微纳米驱动机构

胡逸凡; 章海军; 倪凯佳

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三角放大型压电陶瓷微纳米驱动机构

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提出了一种基于小压电陶瓷条的三角放大型微纳米驱动机构。该机构由两个1.6 mm×1.6 mm×5.0 mm的小压电陶瓷条、三角对称型伸缩臂、大顶角柔性铰链(扫描端)及基座组成,由小压电陶瓷条驱动伸缩臂运动,基于大顶角三角形的放大原理,获得高放大倍率的扫描端输出位移。理论分析与有限元仿真表明,当三角对称型伸缩臂与底边的夹角为6°时,扫描端的位移量与小压电陶瓷条的伸缩量之比可达9倍左右;当驱动电压为80 V时,相比于小压电陶瓷条的伸缩量3.2μm,扫描端的位移量理论值可达29.5μm。显微运动测量实验表明,在相同驱动电压下,扫描端的实际位移量达到26.6μm,实际位移放大倍数达到8.3倍。将该机构作为原子力显微镜的慢轴扫描器,成功实现了基于小压电陶瓷条的宽范围原子力显微镜扫描成像(4μm×26μm),具有良好的分辨率、对比度和线性度。该机构具有原理新颖、结构简洁、成本低廉、性能优越等特点,可望在光学、精密机械及微纳米技术领域获得广泛的应用。

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来源
《光学精密工程》 |2022年第17期|2094-2099|共6页
作者
胡逸凡; 章海军; 倪凯佳;
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作者单位

浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室;

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正文语种 chi
中图分类 TH472;
关键词
微纳米驱动机构; 三角放大型; 小压电陶瓷条; 输出位移; 原子力显微镜;

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