CN206573778U - 微动装置、显微镜扫描头及显微镜装置 - Google Patents

Abstract

本技术方案提供的微动装置，通过压力施加装置与支撑底座来向所述第一移动台和所述第二移动台施加垂直于第一方向和第二方向的力，与具有第一夹角的所述两个第一压电陶瓷接触面，和具有第二夹角的所述两个第二压电陶瓷接触面配合工作，提高了微动装置的准直性。所述微动装置还进一步包括第三方向微动组件，从而使得所述微动装置可以实现三维移动。另外，本技术方案还提供一种采用所述微动装置的显微镜扫描头和显微镜。

Description

微动装置、显微镜扫描头及显微镜装置

技术领域

本实用新型涉及微机械技术领域，尤其涉及一种微动装置、显微镜扫描头及显微镜装置。

背景技术

在科学研究以及超精密机械操作中，往往需要实现纳米级精密可控的移动，并且保证微动台体积与质量足够小以节省设备的安装空间。滑轨齿轮等方式均不能满足要求。1880年，居里兄弟首先发现了压电效应，1881年，又实验验证了逆压电效应，在压电陶瓷被发现之后，压电材料的应用得到了极大地发展。压电陶瓷的正压电性是指在机械外力作用下，压电陶瓷的两端在压力下出现放电现象，拉力下出现充电现象的效应。而其逆压电效应则相反，当在压电陶瓷上加入外电场时，压电陶瓷产生形变，若电场方向与自发极化方向相同，则极化强度的增大使压电陶瓷沿极化方向伸长，反之，则会缩短。人们很快发现可以使用这种压电陶瓷的逆压电效应代替传统的滑轨齿轮等实现纳米级的精密移动。并且，使用压电陶瓷进行驱动的方法不但移动的精密性可以保证，可使用的工作环境也大大地拓展，包括高真空，超高真空，极低温，强磁场等等。压电驱动微动台可以实现纳米级的精确移动，且可以在极低温，超高真空，强磁场等极端环境下正常工作，在科研，精密仪器等领域有着十分广泛的应用。

使用压电陶瓷驱动的微动台的关键主要有以下几个方面：由一维运动至多维运动的改进；准直性的保证；压电陶瓷与所驱动零件之间的压紧连接；装置体积与可移动距离的最大优化配比。压电陶瓷材料由于逆压电效应产生的形变只沿自发极化的一个方向，因此，使用压电陶瓷驱动二维移动需要结构上对压电陶瓷进行有效的组合。准直性要求上，微动台对移动精度的要求是纳米级的，不仅体现在每一步的移动距离上，同样体现在移动方向上，保证装置沿预定方向以纳米级的误差移动也是必须的。压电陶瓷与驱动零件之间的连接问题在于压电陶瓷工作时，陶瓷与被驱动零件之间必须有一弹性的压力或者吸力，既保证被驱动零件可以随着压电陶瓷移动，也保证连接的非刚性使压电陶瓷有发生形变的空间。在装置体积的要求上，设计方案应追求移动距离与装置体积的最优化，在不改变装置移动距离的前提下减小体积以提高装置性能。

传统中的压电驱动微动装置的设计方案，是将两块压电陶瓷按照加入外电场后形变方向相互垂直的方式粘贴在一起做成一组，这一组压电陶瓷即可同时实现x方向与y方向的形变，利用成组的压电陶瓷驱动零件进行二维平面上的移动。在这种设计中，利用一层零件直接进行二维的移动，而不需要借助两层分别移动的方式，简化了设计并容易做到较小的体积。但这种方法的缺点也十分明显，由于每组压电陶瓷均粘在相互平行的水平面内，整个装置没有任何的限位装置保证每个方向移动的准直性。这种压电驱动微动装置使用过程中，零件移动方向偏离约定轨道且不可控也不可预知，从而造成了准直性差，使得该装置只能够在较短移动距离下使用，长距离使用是不可取的。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种既具有较小的体积，又具有较高的准直性的微动装置，显微镜扫描头及显微镜装置。

一种微动装置，包括：

三个微动组件，每个微动组件包括移动台、支撑部以及压电陶瓷组，所述移动台具有两个压电陶瓷接触面，所述两个压电陶瓷接触面形成一夹角，所述压电陶瓷组设置于所述两个压电陶瓷接触面与所述支撑部之间；

所述三个微动组件分别为第一方向微动组件、第二方向微动组件和第三方向微动组件，其分别通过所述压电陶瓷组驱动对应的所述移动台分别沿第一方向、第二方向和第三方向往复运动，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；

压力施加装置和与所述压力施加装置间隔设置的支撑底座，所述压力施加装置与所述支撑底座通过弹性压力将所述第一方向微动组件与所述第二方向微动组件压合，所述弹性压力的方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述第三方向微动组件中，所述支撑部联动于所述第一方向微动组件与第二方向微动组件，所述支撑部给所述移动台弹性压力，使所述移动台弹性压合设置于第三支撑部。

在其中一个实施例中，所述压力施加装置包括弹性部，所述弹性部与所述第一方向微动组件的移动台接触。

在其中一个实施例中，所述第一方向微动组件的移动台进一步包括与所述弹性部弹性接触的第一压力承载面，所述第一压力承载面的延伸面与所述压电陶瓷接触面的延伸面相交。

在其中一个实施例中，所述第一方向微动组件的支撑部固定安装于所述第二方向微动组件的移动台。

在其中一个实施例中，所述第一方向微动组件的支撑部沿着所述第一方向延伸，并且具有分别与所述第一方向微动组件的两个压电陶瓷接触面间隔平行的两个第一支撑面，所述第一方向微动组件的压电陶瓷组设置于所述第一方向微动组件的两个压电陶瓷接触面与所述两个第一支撑面之间。

在其中一个实施例中，所述第二方向微动组件的支撑部固定安装于所述支撑底座。

在其中一个实施例中，所述第二方向微动组件的支撑部沿着所述第二方向延伸，并且具有分别与所述第二方向微动组件的两个压电陶瓷接触面间隔平行的两个第二支撑面，所述第二方向微动组件的压电陶瓷组设置于第二方向微动组件的两个压电陶瓷接触面与所述两个第二支撑面之间。

在其中一个实施例中，进一步包括固定装置，所述固定装置将所述压力施加装置与所述支撑底座固定在一起。

在其中一个实施例中，所述第三方向微动组件的支撑部沿着所述第三方向延伸，并且具有分别与所述第三方向微动组件的两个压电陶瓷接触面间隔平行的两个第三支撑面，所述第三方向微动组件的压电陶瓷组设置于所述第三方向微动组件的两个压电陶瓷接触面与所述两个第三支撑面之间。

在其中一个实施例中，所述第三方向微动组件的支撑部还具有弹性元件，所述第三方向微动组件的移动台还包括第二压力承载面，所述弹性元件与所述第二压力承载面弹性接触。

在其中一个实施例中，进一步包括驱动装置用于驱动所述压电陶瓷组。

一种显微镜扫描头，其特征在于，包括扫描管、第一固定底座，以及上述任一实施例中所述的微动装置，所述微动装置与所述扫描管固定设置于所述第一固定底座。

在其中一个实施例中，所述微动装置和所述扫描管均安装有探针。

一种显微镜装置，包括上述实施例中所述的显微镜扫描头、第二固定底座、固定于所述第二固定底座的样品架，所述第一固定底座固定于所述第二固定底座，所述样品架与所述扫描管和所述微动装置间隔相对设置。

本实用新型提供的微动装置，通过压力施加装置与支撑底座来向所述第一移动台和所述第二移动台施加垂直于第一方向和第二方向的力，与具有第一夹角的所述两个第一压电陶瓷接触面，和具有第二夹角的所述两个第二压电陶瓷接触面配合工作，提高了微动装置的准直性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的微动装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的微动装置的第一移动台和第二移动台的安装关系示意图；

图3为本实用新型实施例中的微动装置限位原理示意图；

图4为本实用新型实施例中的微动装置驱动电压的电压波形图；

图5为本实用新型另一实施例提供的微动装置的结构示意图；

图6为一种包括本实用新型实施例中的微动装置的显微镜扫描头的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的包含图6的显微镜扫描头的显微镜装置的结构示意图。

元件符号说明

微动装置 10，20

显微镜扫描头 30

探针 31

扫描管 32

第一固定底座 34

显微镜装置 80

第二固定底座 82

样品架 84

第一方向组件 100

压力施加装置 110

弹性部 112

第一移动台 120

第一压电陶瓷接触面 122

第一压力承载面 121

第二移动台 130

第二压电陶瓷接触面 132

第一支撑部 137

第一支撑面 135

第一压电陶瓷组 140

第一压电陶瓷片 142

支撑底座 150

第二支撑部 157

第二支撑面 155

第二压电陶瓷组 160

第二压电陶瓷片 162

固定装置 170

第一摩擦片 124

第二摩擦片 134

第二方向组件 200

第三方向组件 300

第三支撑部 310

固定板 312

第三移动台 320

第二压力承载面 321

第三压电陶瓷接触面 325

第三压电陶瓷组 330

第三压电陶瓷片 332

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的微动装置进行描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参见图1-2，本实用新型实施例提供一种微动装置10，包括依次设置的压力施加装置110、第一方向组件100、第二方向组件200以及支撑底座150。所述第一方向组件100包括第一移动台120、第一支撑部137以及第一压电陶瓷组 140。所述第二方向组件200包括第二移动台130、第二支撑部157以及第二压电陶瓷组160。所述支撑底座150与所述压力施加装置110间隔相对设置。所述压力施加装置110与所述支撑底座150通过弹性压力将所述第一移动台120与所述第二移动台130压合。所述第一压电陶瓷组140驱动所述第一移动台120沿第一方向往复运动。所述第二压电陶瓷组140驱动所述第二移动台130沿第二方向往复运动，所述第二方向与第一方向垂直。

所述第一移动台120和所述第二移动台130层叠设置在所述压力施加装置 110与所述支撑底座150之间的。所述第一移动台120沿着第一方向延伸。所述第二移动台130沿着第二方向延伸。使用时，可以把物体固定安装在所述第一移动台120上，所述微动装置10可以在两个相互垂直的方向上实现对物体的移动，也就是实现了二维移动。

所述压力施加装置110用于给所述第一移动台120和所述第二移动台130 施加垂直于所述第一方向和所述第二方向的压力。可以理解，以空间直角坐标系为例。若所述第一方向为x轴、所述第二方向为y轴，那么所述压力施加装置110给所述第一移动台120和所述第二移动台130施加的力的方向为z轴。所述压力施加装置110具有一个主体，以及设置于该主体的弹性部112。所述弹性部112可以用来调节所述压力的大小。可以理解，所述弹性部112的结构不限，可以是各种提供弹性力的装置。在一个实施例中，所述弹性部112为弹簧。在一个实施例中，所述压力施加装置110为平板结构，并且可以具有安装孔，从而可以与所述支撑底座150安装固定。并且还可以通过调节所述压力施加装置 110与所述支撑底座150之间的距离来调整所述弹性部112提供的压力的大小。可以理解，所述压力施加装置110与所述弹性部112的材料与所述微动装置10 使用的环境有关，当用于高温环境时，可以采用具有较高熔点的金属材料制成。

所述第一移动台120用于实现在所述第一方向上的移动，可以把需要移动的物体固定在所述第一移动台120上，从而可以实现在第一方向上的移动。所述第一移动台120与所述弹性部112接触。所述弹性部112可以将压力施加给所述第一移动台120。所述第一移动台120具有沿着所述第一方向延伸的两个第一压电陶瓷接触面122。所述两个第一压电陶瓷接触面122形成一个第一夹角。所述第一夹角大于0度小于180度。所述两个第一压电陶瓷接触面122可以为三棱柱的两个侧面，也可以为多棱柱的两个侧面。只要所述两个第一压电陶瓷接触面122不相互平行即可。在一个实施例中，所述第一移动台120进一步包括与所述弹性部112接触的第一压力承载面121，所述第一压力承载面121的延伸面与所述两个第一压电陶瓷接触面122的延伸面相交。优选地，所述第一压力承载面121平行与所述第一方向和所述第二方向共同确定的平面。在一个实施例中，所述第一移动台120的切面为等腰梯形。所述两个第一压电陶瓷接触面122的切面为所述等腰梯形的两个侧边。所述第一压力承载面121的切面为所述等腰梯形的底边。

所述第二移动台130用于实现在所述第二方向上的移动。所述第二移动台130具有沿着所述第二方向延伸的两个第二压电陶瓷接触面132，以及第一支撑部137。所述两个第二压电陶瓷接触面132形成一个第二夹角。所述第二夹角大于0度小于180度。在一个实施例中，所述第二移动台130的切面为等腰梯形。所述两个第二压电陶瓷接触面132的切面为所述等腰梯形的两个侧边。

所述第一支撑部137用于承载所述第一移动台120。所述第一支撑部137与所述两个第一压电陶瓷接触面122之间设置有驱动方向为所述第一方向的第一压电陶瓷组140。所述第二移动台130通过所述第一支撑部137可以给所述第一移动台120提供支撑。由于所述第一压电陶瓷组140的驱动方向为所述第一方向，所述第一压电陶瓷组140可以驱动所述第一移动台120沿着所述第一方向移动。在一个实施例中，所述第一支撑部137沿着所述第一方向延伸，并且具有分别与所述两个第一压电陶瓷接触面122间隔平行的两个第一支撑面135。所述第一压电陶瓷组140设置于所述两个第一压电陶瓷接触面122与所述两个第一支撑面135之间。所述第一压电陶瓷组140可以通过胶粘结在所述第一支撑面135上，所述第一压电陶瓷组140与所述第一压电陶瓷接触面122之间在压力作用下贴合。

所述第一压电陶瓷组140为多个压电陶瓷片成对设置构成。可以理解，所述第一压电陶瓷组140中的压电陶瓷片的数量不限，可以根据实际需要设置。在一个实施例中，所述第一压电陶瓷组140包括驱动方向为所述第一方向的多个第一压电陶瓷片142。所述多个第一压电陶瓷片142间隔设置于所述两个第一压电陶瓷接触面122与所述两个第一支撑面135之间。由于所述第一压电陶瓷片142的驱动方向是所述第一方向，当给所述多个第一压电陶瓷片142输入脉冲电压时，所述多个第一压电陶瓷片142就会驱动所述第一移动台110沿着所述第一方向移动。

所述支撑底座150与所述压力施加装置110间隔设置。所述压力施加装置 110与所述支撑底座150可以通过固定的方式将所述第一移动台120与所述第二移动台130压合。所述支撑底座150具有用于支撑所述第二移动台130的第二支撑部157。所述第二支撑部157与所述两个第二压电陶瓷接触面132之间设置有驱动方向为所述第二方向的第二压电陶瓷组160。由于所述第二压电陶瓷组160的驱动方向为所述第二方向，所述第二压电陶瓷组160可以驱动所述二移动台130沿着所述第二方向移动。从而所述第二移动台130可以带着所述第一移动台120在所述第二方向上移动。通过所述第一移动台120与所述第二移动台 130分别在所述第一方向和所述第二方向移动，所述微动装置10实现了在两个维度上(第一方向和第二方向)的移动。在一个实施例中，所述第二支撑部157 沿着所述第二方向延伸，并且具有分别与所述两个第二压电陶瓷接触面132间隔平行的两个第二支撑面155。所述第二压电陶瓷组160设置于所述两个第二压电陶瓷接触面132与所述两个第二支撑面155之间。所述第二压电陶瓷组160 可以通过胶粘结在所述第二支撑面155上，所述第二压电陶瓷组160与所述第二压电陶瓷接触面132之间在压力作用下贴合。

所述第二压电陶瓷组160为多个压电陶瓷片成对设置构成。可以理解，所述第二压电陶瓷组160中的压电陶瓷片的数量不限制，可以根据实际需要设置。在一个实施例中，所述第二压电陶瓷组160包括驱动方向为所述第二方向的多个第二压电陶瓷片162。所述多个第二压电陶瓷片162间隔设置于所述两个第二压电陶瓷接触面132与所述两个第二支撑面155之间。由于所述第二压电陶瓷片162的驱动方向是所述第二方向，当给所述多个第二压电陶瓷片162输入脉冲电压时，所述多个第二压电陶瓷片162就会驱动所述二移动台130沿着所述第第二方向移动。

在一个实施例中，所述微动装置10还可以进一步包括固定装置170，所述固定装置170将所述压力施加装置110与所述支撑底座150固定在一起。可以理解，所述固定装置170的结构不限，可以是各种固定结构。所述压力施加装置110与所述支撑底座150相互间隔设置，所述第一移动台120与所述第二移动台130设置在所述压力施加装置110与所述支撑底座150之间。所述压力施加装置110的弹性部112可以施加垂直于所述第一方向和所述第二方向的弹性力给所述第一移动台120和所述第二移动台130。在一个实施例中，所述固定装置170包括多个安装固定杆，将所述固定装置170将所述压力施加装置110与所述支撑底座150固定。

本实用新型实施例中的微动装置10，所述第一移动台120具有两个具有第一夹角的第一压电陶瓷接触面122。所述第一压电陶瓷组140作用在所述两个第一压电陶瓷接触面122上的压力也具有一个夹角，从而提高了所述第一移动台 120在所述第一方向上移动的准直性。另外，基于相同的理由，所述第二移动在 130在所述第二方向上移动的准直性也比较高。因此，相对与传统方案，本实用新型的微动装置10在二维移动上具有较高的准直性。

在一个实施例中，所述微动装置10还可以进一步包括两个第一摩擦片124 与两个第二摩擦片134。所述两个第一摩擦片124分别设置在所述第一压电陶瓷组140和所述两个第一压电陶瓷接触面122之间。所述两个第二摩擦片134分别设置在所述第二压电陶瓷组160和所述两个第二压电陶瓷接触面132之间。具体地，所述第一摩擦片124可以用胶固定在所述第一压电陶瓷接触面122。所述第二摩擦片134可以用胶固定在所述第二压电陶瓷接触面132。所述第一摩擦片124和所述第二摩擦片134用于减小摩擦，在一个实施例中，所述第一摩擦片124和所述第二摩擦片134均为蓝宝石片。

在一个实施例中，所述微动装置10还可以包括驱动装置，用于给所述第一压电陶瓷组140和所述第二压电陶瓷组160输入驱动电压。所述驱动装置可以是各种能够提供驱动电压的设备。

请参见图3，以所述第一移动台120在所述第一方向的移动为例，说明本实用新型的微动装置10的工作过程。所述二维微动装置10使用时，沿所述第一方向的驱动过程如下：通过驱动装置在所述第一压电陶瓷组140上加入如图3 所示的连续高频的电压脉冲。加在所述第一压电陶瓷组140上的电压缓慢上升至设定值后瞬间下降。在电压缓慢上升的过程中，第一压电陶瓷组140中的压电陶瓷形变发生缓慢，所述第一压电陶瓷组140靠着与所述第一压电陶瓷接触面122之间的摩擦力推动所述第一移动台120沿着所述第一方向移动。在电压瞬间下降时，所述第一压电陶瓷组140的形变瞬间变为0。但由于此时的惯性作用，所述第一移动台120仍旧停留在电压下降前的位置。因此，在所述连续高频的电压脉冲的一个电压周期内，所述第一移动台120沿着所述第一方向移动了一步。重复上述过程，就可以保证所述第一移动台120稳定精密的移动。其中，所述驱动电压最高可以达到几伏特到几十伏特，每一步的移动距离可以控制在几纳米到几百纳米之间，随压电陶瓷自身性质的变化而变化，电压脉冲的频率从几赫兹到几千赫兹均可。可以理解，驱动电压的波形不局限于图3的波形，所有可以有效驱动压电陶瓷的波形均可以使用。所述第二移动台130沿着所述第二方向的移动与所述第一移动台120的移动类似，也是施加高频电压驱动所述第二移动台130。

请参见图4，以所述第一移动台120为例，来说明本实用新型的微动装置 10在二维移动上具有较高的准直性。所述第一移动台120会受到所述压力施加装置110施加的垂直于所述第一方向和所述第二方向的力。定义所述第一方向为x，所述第二方向为y。那么所述压力施加装置110施加的压力为z方向，可以定义为F_z。所述第一移动台120的两个第一压电陶瓷接触面122上受到的压力分别为F₁和F₂。由于所述两个第一压电陶瓷接触面122具有夹角，所述F₁和F₂也具有夹角，所述F₁和F₂的力的分量是沿着z与y方向的。所述F₁和F₂在z方向的力与所述压力施加装置110的弹性部112施加的压力相互抵消。所述 F₁和F₂在y方向的力相互抵消。因此，可以使得所述第一移动台120在所述第一方向(x方向)上移动时，所述第二方向(y方向)上的漂移就被限制了。所述第二移动台130的移动，也是采用了与所述第一移动台120相同的方式来消除在所述第一方向上的漂移。因此，本实用新型提供微动装置10在二维移动上具有较高的准直性。

与现有的二维微动台技术相比较，本实用新型实施例所提供的微动装置10 具有以下优点。第一、实现了驱动功能与限位功能的统一，改变原本将驱动某一方移动的压电陶瓷全部安装在同一水平面内的设计，在压电陶瓷组之间安排了一个偏离z方向的倾角。这样，所述第一移动台或者所述第二移动台在其移动方向上接与压电陶瓷组之间形成了天然的运动轨道，而不需要单独做出实现此功能的构造，准直性的要求得以解决。第二、两组单方向的压电陶瓷组(第一和第二)均可同时与压力施加装置之间形成一个类似三棱柱结构，实现了压电陶瓷组与被移动零件之间的弹性压紧，更好的并且保证了微动装置z方向的稳定性。第三，在原本只有一到两组压电陶瓷的空间内，该装置折叠了两组压电陶瓷，使得原本只是沿z方向堆叠的压电陶瓷在偏向于水平方向有一个偏角，节省了z方向的安装空间，相同的空间内可以放置更多组的压电陶瓷，装置的动力得到了极大地增强，在有限的空间内，可以驱动更重的零件长时间移动。第四，由于结构的合理改变，整个装置的体积相对于相同移动距离的其他产品缩小了三成以上。

请参见图5，本实用新型实施例还提供一种微动装置20，包括：

三个微动组件，每个微动组件包括移动台、支撑部以及压电陶瓷组，所述移动台具有两个压电陶瓷接触面，所述两个压电陶瓷接触面形成一夹角，所述压电陶瓷组设置于所述两个压电陶瓷接触面与所述支撑部之间；

所述三个微动组件分别为第一方向微动组件、第二方向微动组件和第三方向微动组件，其分别通过所述压电陶瓷组驱动对应的所述移动台分别沿第一方向、第二方向和第三方向往复运动，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；

压力施加装置和与所述压力施加装置间隔设置的支撑底座，所述压力施加装置与所述支撑底座通过弹性压力将所述第一方向微动组件与所述第二方向微动组件压合，所述弹性压力的方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述第三方向微动组件中，所述支撑部联动于所述第一方向微动组件与第二方向微动组件，所述支撑部给所述移动台弹性压力，使所述移动台弹性压合设置于第三支撑部。

具体地，与微动装置10相比，所述微动装置20可以具有三维移动的功能，并且也具有上述二维微动装置10的优点。所述微动装置20在所述微动装置10 的基础上，进一步包括一第三方向组件300联动于所述第一方向微动组件100 与所述第二方向微动组件200。所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向确定的平面。具体地，所述微动装置10可以带动第三方向组件300沿着所述第一或第二方向移动，从而使得所述微动装置20可以在三维平面内移动。因此，所述微动装置20可以实现在三维上的移动，从而具有更加广泛的应用。

具体地，所述第三方向组件300包括固定于所述支撑底座150的第三支撑部310、设置于所述第三支撑部310的第三移动台320、以及第三压电陶瓷组330。所述第三移动台310具有沿着所述第三方向延伸的第二压力承载面321、沿着所述第三方向延伸的两个第三压电陶瓷接触面325。所述第二压力承载面321与所述两个第三压电陶瓷接触面325相交。所述两个第三压电陶瓷接触面325形成一个第三夹角。所述第三压电陶瓷组330设置于所述两个第三压电陶瓷接触面 325与所述支撑部310之间。所述支撑部310给所述第二压力承载面321施加弹性压力，使所述第三移动台320弹性压合设置于所述第三支撑部310。通过所述第三压电陶瓷组330驱动所述第三移动台320沿所述第三方向往复运动，从而实现了在三维上的移动。具体地，所述第三压电陶瓷组330的驱动方向沿着所述第三方向，因此当给所述第三压电陶瓷组330施加驱动电时，所述第三移动台320将沿着所述第三方向移动，可以带动所述第一方向组件100和所述第二方向组件沿着第三方向移动。另外，所述第一方向组件100又可以带动所述第二方向组件200和所述第三方向组件300在第一方向上移动。所述第二方向组件200可以带动所述第三方向组件300和所述第一方向组件200在所述第二方向上移动。从而实现了所述微动装置20的三维移动。。在一个实施例中，所第三支撑部310还具有弹性元件(图未示)，所述弹性元件与所述第二压力承载面 321弹性接触。

所述第三支撑部310沿着所述第三方向延伸，用于收纳安装所述第三移动台320。所述第三移动台320弹性安装于所述第三支撑部310，并可以相对所述第三支撑部310在所述第三方向上移动。所述第三支撑部310可以具有分别与所述两个第三压电陶瓷接触面325平行的两个第三支撑面312。所述第三压电陶瓷组330设置于所述两个第三压电陶瓷接触面325与所述两个第三支撑面312 之间。所述第三压电陶瓷组330可以通过胶粘结在所述第三支撑面312上，所述第三压电陶瓷组330与所述第三压电陶瓷接触面325之间在压力作用下贴合。

所述第三压电陶瓷组330为多个压电陶瓷片成对设置构成。可以理解，所述第三压电陶瓷组330中的压电陶瓷片的数量不限制，可以根据实际需要设置。述所述第三压电陶瓷组330包括驱动方向为所述第三方向的多个第三压电陶瓷片332。所述多个第三压电陶瓷片332间隔设置于所述两个第三压电陶瓷接触面 325与所述两个第三支撑面312之间。由于所述第三压电陶瓷片332的驱动方向是所述第三方向，当给所述多个第三压电陶瓷片332输入脉冲电压时，所述多个第三压电陶瓷片332就会驱动所述三移动台320沿着所述第第三方向移动。

所第三支撑部310可以固定安装于所述支撑底座150，也可以固定安装于所述第一移动台120或所述第二移动台130。也就是说，所述第三支撑部310是联动于所述第一移动台120和所述第二移动台130的。所述第一移动台120可以带动所述第三支撑部310在所述第一方向往复移动。所述第二移动台130可以带动所述第三支撑部310在所述第二方向往复移动。在一个实施例中，所述第三支撑部310固定安装于所述第一移动台120。，另外，所述支撑底座150可以直接固定在所述第三支撑部310。所述支撑底座150还可以通过所述固定装置170固定在所述第三支撑部310。通过上述固定，使得所述第三移动台320可以相对与所述第一移动台120和所述第二移动台130在第三方向上移动。因此，在使用时，可以将所述第三移动台320固定在一个装置上，所述第三压电陶瓷组330在输入脉冲电压时，使得所述第三移动台320相对所述第三支撑部310 在所述第三方向移动。从而就可以控制第三支撑部310带动所述第一方向组件 100和所述第二方向组件200在所述第三方向移动。因此，实现了三维移动。

请参见图6，本实用新型实施例还提供一种显微镜扫描头30，包括所述微动装置(10，20)、扫描管32以及第一固定底座34。所述微动装置(10，20) 可以是所述微动装置20或者所述微动装置10。所述微动装置(10，20)固定安装在所述第一固定底座34。所述扫描管32也固定安装在所述第一固定底座34。所述第一固定底座34的结构、材料不限制，可以根据实际需要选择。所述微动装置(10，20)的数量不限制，可以根据实际需要选择。在一个实施例中，所述显微镜扫描头30包括两个所述微动装置20以及一个扫描管32，所述两个所述微动装置20一个扫描管32相互平行间隔设置。在一个实施例中，每个所述微动装置20可以连接一个探针31，并且驱动所述探针31在三维方向移动。由于所述微动装置(10，20)具有非常小的体积，可以与扫描管32一起集成构成显微镜扫描头30，用于材料的原位测量。

请参见图7，所述显微镜扫描头30可以应用于显微镜装置80中。所述显微镜装置80包括所述显微镜扫描头30、第二固定底座82、固定于所述第二固定底座82的样品架84。所述第一固定底座34固定于所述第二固定底座82。所述样品架84与所述扫描管32和所述微动装置(10，20)间隔相对设置。所述显微镜装置80在使用时，在所述样品架84上固定样品，并且设置控制电路。所述显微装置80在真空环境下，通过所述微动装置(10，20)和所述扫描管32上的探针31对所述样品进行原位测量。

与现有技术相比较，本实用新型所提供的显微镜扫描头30和显微镜装置80 具有如下优点：第一，该装置采用的方法是在不对扫描隧道显微镜原有性能做任何损害的前提下，在显微镜的探针台上加入三维微动装置驱动多个电势探针，直接接入样品来在样品上加入沿样品表面变化的偏压，完成扫描电势的测量，因此，该装置不需要多余的刻画电极，连接引线等步骤，样品在生长环境下生长完成后，可以直接进入测量过程，避免了多余步骤对样品质量的影响，真正做到了原位扫描；第二，该装置没有因为空间、设计等方面的困难对原有的扫描隧道显微镜功能做任何的简化或者损害，保留了扫描管等必须元件，扫描分辨率仍然为纳米级，可得到样品表面的原子分辨，同样可以得到样品表面原子尺度的电势变化数据；第三，该装置样品表面电势的添加是通过三维微动装置实现的，而三维微动装置可以实现纳米尺度的精密移动，因此，样品的表面电势变化可以控制在纳米尺度上添加，排除扫描范围内电学性质测量受到的样品边缘缺陷杂质等因素的影响，真正实现了局域的探测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种微动装置，其特征在于，包括：

三个微动组件，每个微动组件包括移动台、支撑部以及压电陶瓷组，所述移动台具有两个压电陶瓷接触面，所述两个压电陶瓷接触面形成一夹角，所述压电陶瓷组设置于所述两个压电陶瓷接触面与所述支撑部之间；

所述三个微动组件分别为第一方向微动组件、第二方向微动组件和第三方向微动组件，其分别通过所述压电陶瓷组驱动对应的所述移动台分别沿第一方向、第二方向和第三方向往复运动，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；

压力施加装置和与所述压力施加装置间隔设置的支撑底座，所述压力施加装置与所述支撑底座通过弹性压力将所述第一方向微动组件与所述第二方向微动组件压合，所述弹性压力的方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述第三方向微动组件中，所述支撑部联动于所述第一方向微动组件与第二方向微动组件，所述支撑部给所述移动台弹性压力，使所述移动台弹性压合设置于第三支撑部。

2.如权利要求1所述的微动装置，其特征在于，所述压力施加装置包括弹性部，所述弹性部与所述第一方向微动组件的移动台接触。

3.如权利要求2所述的微动装置，其特征在于，所述第一方向微动组件的移动台进一步包括与所述弹性部弹性接触的第一压力承载面，所述第一压力承载面的延伸面与所述压电陶瓷接触面的延伸面相交。

4.如权利要求1所述的微动装置，其特征在于，所述第一方向微动组件的支撑部固定安装于所述第二方向微动组件的移动台。

5.如权利要求4所述的微动装置，其特征在于，所述第一方向微动组件的支撑部沿着所述第一方向延伸，并且具有分别与所述第一方向微动组件的两个压电陶瓷接触面间隔平行的两个第一支撑面，所述第一方向微动组件的压电陶瓷组设置于所述第一方向微动组件的两个压电陶瓷接触面与所述两个第一支撑面之间。

6.如权利要求1所述的微动装置，其特征在于，所述第二方向微动组件的支撑部固定安装于所述支撑底座。

7.如权利要求6所述的微动装置，其特征在于，所述第二方向微动组件的支撑部沿着所述第二方向延伸，并且具有分别与所述第二方向微动组件的两个压电陶瓷接触面间隔平行的两个第二支撑面，所述第二方向微动组件的压电陶瓷组设置于第二方向微动组件的两个压电陶瓷接触面与所述两个第二支撑面之间。

8.如权利要求1所述的微动装置，其特征在于，进一步包括固定装置，所述固定装置将所述压力施加装置与所述支撑底座固定在一起。

9.如权利要求1所述的微动装置，其特征在于，所述第三方向微动组件的支撑部沿着所述第三方向延伸，并且具有分别与所述第三方向微动组件的两个压电陶瓷接触面间隔平行的两个第三支撑面，所述第三方向微动组件的压电陶瓷组设置于所述第三方向微动组件的两个压电陶瓷接触面与所述两个第三支撑面之间。

10.如权利要求9所述的微动装置，其特征在于，所述第三方向微动组件的支撑部还具有弹性元件，所述第三方向微动组件的移动台还包括第二压力承载面，所述弹性元件与所述第二压力承载面弹性接触。

11.如权利要求1所述的微动装置，其特征在于，进一步包括驱动装置用于驱动所述压电陶瓷组。

12.一种显微镜扫描头，其特征在于，包括扫描管、第一固定底座，以及如权利要求1-11中任一项所述的微动装置，所述微动装置与所述扫描管固定设置于所述第一固定底座。

13.如权利要求12所述的显微镜扫描头，其特征在于，所述微动装置和所述扫描管均安装有探针。

14.一种显微镜装置，其特征在于，包括如权利要求12或13中所述的显微镜扫描头、第二固定底座、固定于所述第二固定底座的样品架，所述第一固定底座固定于所述第二固定底座，所述样品架与所述扫描管和所述微动装置间隔相对设置。