CN209910594U - 压电陶瓷d15参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电陶瓷d15参数测量装置，包括安装架、位移台、光栅尺、读数头以及压电陶瓷叠堆安装基座。安装基座固定安装于安装架上，位移台可活动地安装于安装架上，光栅尺固定安装于位移台上，读数头固定安装于光栅尺的下方，待测量的压电陶瓷叠堆安装于安装基座与位移台之间，向压电陶瓷叠堆施加电压，压电陶瓷叠堆发生位移变化，使得位移台带动光栅尺发生同步运动，光栅尺的位移就是压电陶瓷叠堆在施加给定电压时的位移值，将该位移值同施加的给定电压相除求得压电陶瓷叠堆的d15参数。本实用新型的装置可以直接测量压电陶瓷的横向压电常数d15，同时可以达到纳米级的测量精度。

Description

压电陶瓷d15参数测量装置

技术领域

本实用新型涉及光刻及领域，具体涉及一种压电陶瓷d15参数测量装置。

背景技术

近年来，随着大规模集成电路器件集成度不断提高，对于超大规模集成电路的需求不断提高，制造超大规模集成电路的设备光刻机的需求相应提高，其中的关键零部件投影物镜非常复杂，对其像差的要求很严格，其中若干镜片需要通过压电陶瓷电机来调节其亚纳米量级的自由度来调节高阶像差，满足光刻需要。压电陶瓷电机的核心部件即为压电陶瓷，对压电陶瓷的性能测试需求逐年提升。

压电陶瓷d15参数是指当施加电压方向与其极化方向垂直时，压电陶瓷的运动方向与其施加电压方向垂直，其运动位移和施加电压的比例常数。某专利所提出的测量压电材料压电系数d15的准静态方法是通过测量悬臂梁准静态工作状态下的振动加速度和输出电荷，通过原理模型估算出压电系数d15的。另一专利所提出的测量压电材料压电系数d15的动态谐振方法是通过正压电效应对压电材料施加一定的压力所得到的电压响应，进而求出压电系数d15。上述两种方法均经过一系列的公式转换才得到最终所求的d15参数，需要一种直接测量其运动位移而不需要经过运算转换的方法。同时上述方法的测量精度同施加的力有关系，无法达到纳米级的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压电陶瓷d15参数测量装置，以解决上述现有技术中存在的测量精度低的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种压电陶瓷d15参数测量装置，所述测量装置包括安装架、位移台、光栅尺、读数头以及压电陶瓷叠堆安装基座，所述压电陶瓷叠堆安装基座固定安装于所述安装架上，所述位移台可活动地安装于所述安装架上，所述光栅尺固定安装于所述位移台上，所述读数头固定安装于所述光栅尺的下方，待测量的压电陶瓷叠堆安装于所述压电陶瓷叠堆安装基座与所述位移台之间。

在一个实施例中，所述安装架包括上基座、下基座以及光学导轨，所述光学导轨安装于所述上基座与下基座之间，所述位移台安装于所述光学导轨的上部，以及所述压电陶瓷叠堆安装基座安装于所述光学导轨的下部。

在一个实施例中，所述光学导轨上设有位移台安装座，所述位移台安装座安装于所述光学导轨上并可以沿所述光学导轨上下滑动，所述位移台安装座上设有锁定件，通过所述锁定件可以将所述位移台安装座固定在所述光学导轨上。

在一个实施例中，所述测量装置还包括压电陶瓷叠堆安装转接件，所述压电陶瓷叠堆安装转接件包括相互独立的第一部分和第二部分，所述第一部分安装于所述压电陶瓷叠堆安装基座上，所述第二部分固定安装于所述位移台的底部，待测量的压电陶瓷叠堆安装于所述第一部分和第二部分之间。

在一个实施例中，所述测量装置还包括读数头安装转接件，所述读数头安装转接件安装于所述光学导轨上，所述读数头安装于所述读数头安装转接件上。

在一个实施例中，所述位移台包括活动部分和固定部分，所述活动部分与固定部分通过导轨连接，从而所述活动部分可以相对于固定部分沿导轨滑动，其中，所述光栅尺固定安装于所述活动部分上，待测量的压电陶瓷叠堆安装于所述压电陶瓷叠堆安装基座与所述活动部分之间。

在一个实施例中，所述位移台的固定部分固定安装在所述位移台安装座上，所述光栅安装转接件固定安装在所述位移台的活动部分的外表面，所述压电陶瓷叠堆安装转接件的所述第二部分固定安装于所述位移台的所述活动部分的底部。

在一个实施例中，所述测量装置还包括光栅安装转接件，所述光栅安装转接件固定安装在所述位移台上，所述光栅尺固定连接在所述光栅安装转接件的底部。

传统d15参数测试方案采用力学方法获得其正向压电效应进而求得d15参数，力的施加精度不容易控制和保证，而采用本实用新型的光学测试方法可以直接测量其逆压电效应，同时可以达到纳米级的测量精度。

附图说明

图1是本实用新型的压电陶瓷d15参数测量装置的立体图；

图2是图1的压电陶瓷d15参数测量装置的主视图；

图3是图1的压电陶瓷d15参数测量装置的侧视图；

图4是图1的压电陶瓷d15参数测量装置的俯视图；

图5是图1的压电陶瓷d15参数测量装置的位移台的立体图；

图6是图5的位移台的主视图；

图7是图5的位移台沿线A-A剖开的剖视图；

图8是图6的位移台的仰视图；

图9是图6的位移台的侧视图；以及

图10是安装有位移台和压电陶瓷叠堆安装基座的光学导轨的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

.传统d15参数测试方案采用力学方法获得其正向压电效应进而求得d15参数，同时由于力的施加精度不容易控制和保证，而采用本实用新型的测试方法可以直接测量其逆压电效应，同时可以达到纳米级的测量精度。因此，本实用新型还可以解决现有技术中测量的精度低的问题。

下面结合附图对本实用新型的示例实施例进行详细说明。

图1是本实用新型的压电陶瓷d15参数测量装置100的立体图，图2是图1的压电陶瓷d15参数测量装置100的主视图，图3是图1的压电陶瓷d15参数测量装置100的侧视图，图4是图1的压电陶瓷d15参数测量装置100的俯视图。

如图1-4所示，压电陶瓷d15参数测量装置100包括安装架10、位移台20、光栅尺60、读数头50以及压电陶瓷叠堆安装基座30。压电陶瓷叠堆安装基座30固定安装于安装架10的下部，位移台20可活动地安装于安装架10的上部，光栅尺60固定安装于位移台20上，读数头50固定安装于光栅尺60的下方，待测量的压电陶瓷叠堆80安装于压电陶瓷叠堆安装基座30与位移台20之间。检测时，给压电陶瓷叠堆80试加给定电压，随着给定电压的增加压电陶瓷叠堆80发生位移变化，引起位移台20带动光栅尺60发生同步运动，从而光栅尺60的位移可以反映出压电陶瓷叠堆80在施加给定电压时的位移值，将该位移值同施加的给定电压相除即可求得被测压电陶瓷叠堆的d15参数。

具体地，继续参照图1-4，安装架10包括上基座11、下基座13以及光学导轨12，光学导轨12安装于上基座11与下基座13之间，位移台20安装于光学导轨12的上部，压电陶瓷叠堆安装基座30安装于光学导轨12的下部。

继续参照图1-4，测量装100还包括压电陶瓷叠堆安装转接件70，压电陶瓷叠堆安装转接件70由相互独立的两部分组成，第一部分71安装于压电陶瓷叠堆安装基座30的上表面，第二部分72固定安装于位移台20的底部，待测量的压电陶瓷叠堆80安装于第一部分71和第二部分72之间，并由第一部分71和第二部分72固定。

测量装置100还可以包括光栅安装转接件40，光栅安装转接件40固定安装在位移台20的外表面，光栅尺60粘接在光栅安装转接件40的底部。作为一种实施方式，读数头50可以固定安装在光学导轨12上，并布置在光栅尺60的下方。其中，读数头50可以通过读数头安装转接件(图未示)固定安装于光学导轨12上，而读数头50安装于读数头安装转接件(图未示)上。

图5是位移台20的立体图。图6是位移台20的主视图，图7是位移台20沿图6中的线A-A剖开的剖视图，图8是位移台20的仰视图，图9是位移台20的侧视图。

如图5-9所示，位移台20包括活动部分21和固定部分22，活动部分21与固定部分22通过导轨23连接，从而活动部分21可以相对于固定部分22沿导轨23滑动。

图10是位移台20和压电陶瓷叠堆安装基座30安装在光学导轨12上的立体图。如图10所示，光学导轨12上设有位移台安装座90，位移台安装座90安装于光学导轨12上并可以沿光学导轨12上下滑动，位移台安装座90上设有锁定件91，通过锁定件91可以将位移台安装座90固定在光学导轨12上。位移台20的固定部分22固定安装在位移台安装座90上，光栅安装转接件40固定安装在位移台20的活动部分21的外表面，压电陶瓷叠堆安装转接件70的第二部分72固定安装于位移台20的活动部分21的底部。

检测时，将待测压电陶瓷叠堆80放置于压电陶瓷叠堆安装基座30和精密位移台20之间，具体地放置在压电陶瓷叠堆安装转接件70的第一部分71和第二部分72之间，确保压电陶瓷叠堆80和压电陶瓷叠堆安装转接件70的第二部分72可靠接触。然后对压电陶瓷叠堆80施加一定电压，一般情况下是从0至额定电压值阶梯上升，使得压电陶瓷叠堆80会随着电压的增加而发生切向的位移变化，由于精密位移台20与压电陶瓷叠堆80有紧密机械接触，在静摩擦力的作用下，精密位移台203与压电陶瓷叠堆一同沿着切向方向运动。光栅尺60同精密位移台20一同运动，光栅尺60的运动即能反映压电陶瓷叠堆80在施加给定电压时的位移值，通过记录读数头50的数据并经过分析处理即可得到压电陶瓷叠堆207的位移值，将该位移值同施加的给定电压相除即可得到被测压电陶瓷叠堆207的d15参数。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种压电陶瓷d15参数测量装置，其特征在于，所述测量装置包括安装架、位移台、光栅尺、读数头以及压电陶瓷叠堆安装基座，所述压电陶瓷叠堆安装基座固定安装于所述安装架上，所述位移台可活动地安装于所述安装架上，所述光栅尺固定安装于所述位移台上，所述读数头固定安装于所述光栅尺的下方，待测量的压电陶瓷叠堆安装于所述压电陶瓷叠堆安装基座与所述位移台之间。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述安装架包括上基座、下基座以及光学导轨，所述光学导轨安装于所述上基座与下基座之间，所述位移台安装于所述光学导轨的上部，以及所述压电陶瓷叠堆安装基座安装于所述光学导轨的下部。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述光学导轨上设有位移台安装座，所述位移台安装座安装于所述光学导轨上并可以沿所述光学导轨上下滑动，所述位移台安装座上设有锁定件，通过所述锁定件可以将所述位移台安装座固定在所述光学导轨上。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括压电陶瓷叠堆安装转接件，所述压电陶瓷叠堆安装转接件包括相互独立的第一部分和第二部分，所述第一部分安装于所述压电陶瓷叠堆安装基座上，所述第二部分固定安装于所述位移台的底部，待测量的压电陶瓷叠堆安装于所述第一部分和第二部分之间。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括读数头安装转接件，所述读数头安装转接件安装于所述光学导轨上，所述读数头安装于所述读数头安装转接件上。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述位移台包括活动部分和固定部分，所述活动部分与固定部分通过导轨连接，从而所述活动部分可以相对于固定部分沿导轨滑动，其中，所述光栅尺固定安装于所述活动部分上，待测量的压电陶瓷叠堆安装于所述压电陶瓷叠堆安装基座与所述活动部分之间。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述位移台的固定部分固定安装在所述位移台安装座上，所述光栅安装转接件固定安装在所述位移台的活动部分的外表面，所述压电陶瓷叠堆安装转接件的所述第二部分固定安装于所述位移台的所述活动部分的底部。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括光栅安装转接件，所述光栅安装转接件固定安装在所述位移台上，所述光栅尺固定连接在所述光栅安装转接件的底部。

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