JP2003199368A - Actuator, actuator using the same and scanning probe microscope - Google Patents

Actuator, actuator using the same and scanning probe microscope

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JP2003199368A
JP2003199368A JP2001398287A JP2001398287A JP2003199368A JP 2003199368 A JP2003199368 A JP 2003199368A JP 2001398287 A JP2001398287 A JP 2001398287A JP 2001398287 A JP2001398287 A JP 2001398287A JP 2003199368 A JP2003199368 A JP 2003199368A
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JP
Japan
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actuator
area
free end
axis
actuator according
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JP2001398287A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Ito
修一 伊東
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator having a resonance frequency higher than that of the actuator of the shape of a normal quadrangular prism. <P>SOLUTION: The actuator 10 comprises an end 12 and an end 14 parallel to each other, and an axis 16 orthogonal to the ends 12 and 14. The end 14 is an end to be fixed, that is, a fixed end, and hence the end 12 is a free end. An area of the end face of the end 12 is smaller than that of the end face of the end 14. The actuator 10 is solid, and has a shape of a truncated pyramid, or more specifically, a shape of a truncated quadrangular pyramid. Accordingly, the section of the actuator 10 cut by a plane perpendicular to the axis 16 is a square shape, an its area is reduced monotonously, from the fixed end 14 toward the end 12. More specifically, the area of the section of the actuator 20 is reduced continuously. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一軸に沿った変位
を発生し得るアクチュエーター、特に走査型プローブ顕
微鏡等の走査機構に用いられるアクチュエーターに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator capable of generating displacement along one axis, and more particularly to an actuator used for a scanning mechanism such as a scanning probe microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡は、例えば、探針
と試料とを相対的にXY方向にラスター走査(XY走
査)しながら、Z方向についても試料と探針との相互作
用が一定になるようフィードバック制御(Z走査)する
ことにより、試料の所望の領域の表面情報を得る装置で
ある。
2. Description of the Related Art In a scanning probe microscope, for example, while the probe and the sample are relatively raster-scanned (XY scan) in the XY directions, the interaction between the sample and the probe is constant also in the Z direction. Is a device for obtaining surface information of a desired region of the sample by performing feedback control (Z scanning) as described above.

【0003】その走査機構は、探針あるいは試料を移動
(XY走査およびZ走査)させるためのアクチュエータ
ーを有しており、それには一般に圧電アクチュエーター
が利用されている。走査機構は、例えば、一軸に沿って
変位し得る四角柱形状の複数の積層型圧電アクチュエー
ターを組み合わせて構成される。
The scanning mechanism has an actuator for moving the probe or the sample (XY scanning and Z scanning), and a piezoelectric actuator is generally used for this. The scanning mechanism is configured by combining, for example, a plurality of quadrangular prism-shaped stacked piezoelectric actuators that can be displaced along one axis.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】走査型プローブ顕微鏡
では、測定速度の向上が望まれている。このためには、
その走査機構は、探針あるいは試料を高速で走査できる
必要がある。高速走査のためには、走査機構のアクチュ
エーターは高い共振周波数を有していることが必要であ
る。結局、共振周波数の高いアクチュエーターが望まれ
る。
In the scanning probe microscope, improvement in measurement speed is desired. For this,
The scanning mechanism needs to be able to scan the probe or the sample at high speed. For high speed scanning, the actuator of the scanning mechanism needs to have a high resonance frequency. After all, an actuator having a high resonance frequency is desired.

【0005】本発明の目的は、共振周波数の高いアクチ
ュエーターを提供することである。また本発明の目的
は、測定速度の高い走査型プローブ顕微鏡を提供するこ
とでもある。
An object of the present invention is to provide an actuator having a high resonance frequency. Another object of the present invention is to provide a scanning probe microscope having a high measurement speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明はひとつには電気
エネルギーの入力に対して変位を生じるアクチュエータ
ーであり、アクチュエーターは固定端と自由端とを有
し、自由端の端面の面積が固定端の端面の面積よりも小
さい。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is, in part, an actuator that causes a displacement in response to an input of electric energy, the actuator having a fixed end and a free end, and the area of the end face of the free end is the fixed end. Is smaller than the area of the end face.

【0007】本発明はひとつには電気エネルギーの入力
に対して変位を生じるアクチュエーターを用いたアクチ
ュエーターユニットであり、一対のアクチュエーター
と、これらを支持する支持部材とを有しており、各アク
チュエーターは固定端と自由端とを有し、自由端の端面
の面積は固定端の端面の面積よりも小さく、一対のアク
チュエーターは支持部材を間に挟んで面対照に配置され
ている。
One of the inventions is an actuator unit using an actuator that produces a displacement with respect to an input of electric energy, and has a pair of actuators and a supporting member for supporting them, and each actuator is fixed. It has an end and a free end, the area of the end surface of the free end is smaller than the area of the end surface of the fixed end, and the pair of actuators are arranged in a face-to-face manner with the support member interposed therebetween.

【0008】本発明はひとつには電気エネルギーの入力
に対して変位を生じるアクチュエーターを用いた走査型
プローブ顕微鏡であり、アクチュエーターは固定端と自
由端とを有し、自由端の端面の面積が固定端の端面の面
積よりも小さい。
The present invention is, in part, a scanning probe microscope using an actuator that produces a displacement with respect to the input of electric energy. The actuator has a fixed end and a free end, and the area of the end face of the free end is fixed. It is smaller than the area of the end face.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明のアクチュエーターの実施
の形態を図1に示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an actuator of the present invention is shown in FIG.

【0010】図1に示されるように、アクチュエーター
10は、互いに平行な端12と端14と、これらに直交
する軸16とを有している。端14は固定される端すな
わち固定端であり、従って端12は自由端である。自由
端12の端面の面積は固定端14の端面の面積よりも小
さい。
As shown in FIG. 1, the actuator 10 has ends 12 and 14 which are parallel to each other, and an axis 16 which is orthogonal to them. The end 14 is a fixed or fixed end and thus the end 12 is a free end. The area of the end surface of the free end 12 is smaller than the area of the end surface of the fixed end 14.

【0011】アクチュエーター10は中実であり、角錐
台の形状、より詳しくは四角錐台の形状を有している。
従って、軸16に垂直な平面で切ったアクチュエーター
10の断面は正方形であり、その面積は固定端14から
自由端12に向かって単調に減少している。より詳しく
は、アクチュエーター10の断面の面積は連続的に減少
している。しかしながら、アクチュエーター10の断面
の面積は不連続的に減少していてもよい。
The actuator 10 is solid and has a shape of a truncated pyramid, more specifically, a truncated pyramid.
Therefore, the cross section of the actuator 10 taken in a plane perpendicular to the axis 16 is square and its area decreases monotonically from the fixed end 14 to the free end 12. More specifically, the area of the cross section of the actuator 10 is continuously decreasing. However, the area of the cross section of the actuator 10 may be reduced discontinuously.

【0012】アクチュエーター10は、例えば、圧電材
料を利用した圧電アクチュエーターであり、より詳しく
は積層型圧電アクチュエーターである。このようなアク
チュエーター10は、通常の四角柱の形状の積層型圧電
アクチュエーターを削る、もしくは、大きさが少しずつ
異なる多数の矩形の板状の圧電体を積層することにより
容易に作製できる。
The actuator 10 is, for example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric material, and more specifically, a laminated piezoelectric actuator. Such an actuator 10 can be easily manufactured by shaving an ordinary quadrangular prism-shaped laminated piezoelectric actuator, or by laminating a large number of rectangular plate-shaped piezoelectric bodies having slightly different sizes.

【0013】アクチュエーター10は、圧電アクチュエ
ーターに限定されるものではなく、電歪材料や他の適当
な材料を利用したアクチュエーターであってもよい。
The actuator 10 is not limited to a piezoelectric actuator, but may be an actuator using an electrostrictive material or another suitable material.

【0014】アクチュエーター10は、電気エネルギー
の入力に応じて軸16に沿って伸長する。すなわち、ア
クチュエーター10の自由端12は、電気エネルギーの
入力に応じて軸16に沿って変位する。
Actuator 10 extends along axis 16 in response to input of electrical energy. That is, the free end 12 of the actuator 10 is displaced along the axis 16 in response to the input of electrical energy.

【0015】本実施形態のアクチュエーター10は、通
常の四角柱の形状のアクチュエーターと比較して、高い
共振周波数を有している。従って、本実施形態のアクチ
ュエーター10を用いた走査機構は、通常の四角柱の形
状のアクチュエーターを用いた走査機構に比べて、高速
で走査することができる。これは、走査型プローブ顕微
鏡の測定速度の向上を可能にする。
The actuator 10 of this embodiment has a high resonance frequency as compared with an actuator having an ordinary rectangular prism shape. Therefore, the scanning mechanism using the actuator 10 of the present embodiment can perform scanning at a higher speed than the scanning mechanism using the actuator having the shape of a regular square pole. This makes it possible to increase the measuring speed of the scanning probe microscope.

【0016】本発明者は、自由端の一辺が固定端の三分
の一である四角錐台の形状のアクチュエーター10と、
これと同じ長さの四角柱の形状のアクチュエーターと比
較したシミレーションを行なった。これによれば、四角
錐台の形状のアクチュエーター10は、四角柱の形状の
アクチュエーターに比べて、横振動モードでは約1.7
5倍の共振周波数を有し、縦振動モードでは約3倍の共
振周波数を有することが確認された。
The inventor of the present invention has an actuator 10 in the shape of a truncated pyramid, one side of the free end of which is one third of the fixed end.
Simulations were performed in comparison with an actuator in the shape of a quadrangular prism having the same length. According to this, the actuator 10 in the shape of a truncated pyramid is about 1.7 in the transverse vibration mode as compared with the actuator in the shape of a quadrangular prism.
It was confirmed to have a resonance frequency of 5 times and about 3 times in the longitudinal vibration mode.

【0017】本発明のアクチュエーターの別の実施の形
態を図2に示す。
Another embodiment of the actuator of the present invention is shown in FIG.

【0018】図2に示されるように、アクチュエーター
20は、互いに平行な端22と端24と、これらに直交
する軸26とを有している。端24は固定端であり、端
22は自由端である。自由端22の端面の面積は固定端
24の端面の面積よりも小さい。
As shown in FIG. 2, the actuator 20 has ends 22 and 24 that are parallel to each other and an axis 26 that is orthogonal to them. The end 24 is a fixed end and the end 22 is a free end. The area of the end surface of the free end 22 is smaller than the area of the end surface of the fixed end 24.

【0019】アクチュエーター20は中実であり、円錐
台の形状を有している。従って、軸26に垂直な平面で
切ったアクチュエーター20の断面は円形であり、その
面積は固定端24から自由端22に向かって単調に連続
的に減少している。
The actuator 20 is solid and has the shape of a truncated cone. Therefore, the cross section of the actuator 20 taken along a plane perpendicular to the axis 26 is circular, and its area decreases monotonically and continuously from the fixed end 24 to the free end 22.

【0020】アクチュエーター20は、例えば、圧電材
料を利用した圧電アクチュエーターであり、より詳しく
は積層型圧電アクチュエーターである。このようなアク
チュエーター20は、通常の四角柱の形状の積層型圧電
アクチュエーターを削る、もしくは、径が少しずつ異な
る多数の円形の板状の圧電体を積層することにより容易
に作製できる。
The actuator 20 is, for example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric material, and more specifically, a laminated piezoelectric actuator. The actuator 20 as described above can be easily manufactured by cutting an ordinary laminated piezoelectric actuator in the shape of a rectangular prism or laminating a large number of circular plate-shaped piezoelectric bodies having slightly different diameters.

【0021】本実施形態のアクチュエーター20は、通
常の四角柱の形状のアクチュエーターと比較して、高い
共振周波数を有している。従って、本実施形態のアクチ
ュエーター20を用いた走査機構は、通常の四角柱の形
状のアクチュエーターを用いた走査機構に比べて、高速
で走査することができる。これは、走査型プローブ顕微
鏡の測定速度の向上を可能にする。
The actuator 20 of this embodiment has a high resonance frequency as compared with an actuator having the shape of a regular square pole. Therefore, the scanning mechanism using the actuator 20 of the present embodiment can perform scanning at higher speed than the scanning mechanism using the actuator having the shape of a regular square pole. This makes it possible to increase the measuring speed of the scanning probe microscope.

【0022】本発明のアクチュエーターの別の実施の形
態を図3に示す。
Another embodiment of the actuator of the present invention is shown in FIG.

【0023】図3に示されるように、アクチュエーター
30は、互いに平行な端32と端34と、これらに直交
する軸36とを有している。端34は固定端であり、端
32は自由端である。自由端32の端面の面積は固定端
34の端面の面積よりも小さい。
As shown in FIG. 3, the actuator 30 has an end 32 and an end 34 which are parallel to each other, and an axis 36 which is orthogonal to the ends 32 and 34. The end 34 is a fixed end and the end 32 is a free end. The area of the end surface of the free end 32 is smaller than the area of the end surface of the fixed end 34.

【0024】アクチュエーター30は中実であり、角柱
すなわちプリズムの形状あるいは楔状の形状を有してい
る。アクチュエーター30は、軸36に平行な二つの側
面と、軸36に対して等しく傾斜した二つの側面とを有
している。軸36に垂直な平面で切ったアクチュエータ
ー30の断面は矩形であり、その面積は固定端34から
自由端32に向かって単調に連続的に減少している。
The actuator 30 is solid and has a prismatic shape, that is, a prism shape or a wedge shape. The actuator 30 has two side surfaces that are parallel to the shaft 36 and two side surfaces that are equally inclined with respect to the shaft 36. The cross section of the actuator 30 taken along a plane perpendicular to the axis 36 is rectangular and its area decreases monotonically and continuously from the fixed end 34 to the free end 32.

【0025】アクチュエーター30は、例えば、圧電材
料を利用した圧電アクチュエーターであり、より詳しく
は積層型圧電アクチュエーターである。このようなアク
チュエーター30は、通常の四角柱の形状の積層型圧電
アクチュエーターを削る、もしくは、大きさが少しずつ
異なる多数の矩形の板状の圧電体を積層することにより
容易に作製できる。
The actuator 30 is, for example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric material, and more specifically, a laminated piezoelectric actuator. Such an actuator 30 can be easily manufactured by cutting a normal laminated piezoelectric actuator in the shape of a square pole, or by laminating a large number of rectangular plate-shaped piezoelectric bodies having slightly different sizes.

【0026】本実施形態のアクチュエーター30は、通
常の四角柱の形状のアクチュエーターと比較して、高い
共振周波数を有している。従って、本実施形態のアクチ
ュエーター30を用いた走査機構は、通常の四角柱の形
状のアクチュエーターを用いた走査機構に比べて、高速
で走査することができる。これは、走査型プローブ顕微
鏡の測定速度の向上を可能にする。
The actuator 30 of this embodiment has a high resonance frequency as compared with an actuator having the shape of a regular square pole. Therefore, the scanning mechanism using the actuator 30 of the present embodiment can perform scanning at a higher speed than the scanning mechanism using the actuator having the shape of a regular square pole. This makes it possible to increase the measuring speed of the scanning probe microscope.

【0027】本発明のアクチュエーターの別の実施の形
態を図4に示す。
Another embodiment of the actuator of the present invention is shown in FIG.

【0028】図4に示されるように、アクチュエーター
40は、互いに平行な端42と端44と、これらに直交
する軸46とを有している。端44は固定端であり、端
42は自由端である。自由端42の端面の面積は固定端
44の端面の面積よりも小さい。
As shown in FIG. 4, the actuator 40 has ends 42 and 44 which are parallel to each other and an axis 46 which is orthogonal to them. The end 44 is a fixed end and the end 42 is a free end. The area of the end surface of the free end 42 is smaller than the area of the end surface of the fixed end 44.

【0029】アクチュエーター40は中実であり、角柱
すなわちプリズムの形状あるいは楔状の形状を有してい
る。アクチュエーター40は、軸46に平行な三つの側
面と、軸46に対して傾斜した一つの側面とを有してい
る。軸46に垂直な平面で切ったアクチュエーター40
の断面は矩形であり、その面積は固定端44から自由端
42に向かって単調に連続的に減少している。
The actuator 40 is solid and has a prismatic shape, that is, a prism shape or a wedge shape. The actuator 40 has three side surfaces that are parallel to the shaft 46 and one side surface that is inclined with respect to the shaft 46. Actuator 40 cut by a plane perpendicular to the axis 46
Has a rectangular cross section, and its area monotonically and continuously decreases from the fixed end 44 toward the free end 42.

【0030】アクチュエーター40は、例えば、圧電材
料を利用した圧電アクチュエーターであり、より詳しく
は積層型圧電アクチュエーターである。このようなアク
チュエーター40は、通常の四角柱の形状の積層型圧電
アクチュエーターを削る、もしくは、大きさが少しずつ
異なる多数の矩形の板状の圧電体を積層することにより
容易に作製できる。
The actuator 40 is, for example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric material, and more specifically, a laminated piezoelectric actuator. The actuator 40 as described above can be easily manufactured by cutting an ordinary quadrangular prism-shaped laminated piezoelectric actuator or laminating a large number of rectangular plate-shaped piezoelectric bodies having slightly different sizes.

【0031】本実施形態のアクチュエーター40は、通
常の四角柱の形状のアクチュエーターと比較して、高い
共振周波数を有している。従って、本実施形態のアクチ
ュエーター40を用いた走査機構は、通常の四角柱の形
状のアクチュエーターを用いた走査機構に比べて、高速
で走査することができる。これは、走査型プローブ顕微
鏡の測定速度の向上を可能にする。
The actuator 40 of this embodiment has a high resonance frequency as compared with the actuator having the shape of a regular square pole. Therefore, the scanning mechanism using the actuator 40 of the present embodiment can perform scanning at a higher speed than the scanning mechanism using the actuator having the shape of a regular square pole. This makes it possible to increase the measuring speed of the scanning probe microscope.

【0032】本発明のアクチュエーターの別の実施の形
態を図5に示す。
Another embodiment of the actuator of the present invention is shown in FIG.

【0033】図5に示されるように、アクチュエーター
50は、互いに平行な端52と端54と、これらに直交
する軸56とを有している。端54は固定端であり、端
52は自由端である。自由端52の端面の面積は固定端
54の端面の面積よりも小さい。
As shown in FIG. 5, the actuator 50 has an end 52 and an end 54 which are parallel to each other, and an axis 56 which is orthogonal to the ends 52 and 54. The end 54 is a fixed end and the end 52 is a free end. The area of the end surface of the free end 52 is smaller than the area of the end surface of the fixed end 54.

【0034】アクチュエーター50は中空であり、軸5
6に沿って延びる貫通孔58を有している。アクチュエ
ーター50は円錐台の外観形状を有している。軸56に
垂直な平面で切ったアクチュエーター50の断面は輪帯
の形状を有し、その面積は固定端54から自由端52に
向かって単調に連続的に減少している。
The actuator 50 is hollow and the shaft 5
6 has a through hole 58 extending along it. The actuator 50 has a truncated cone appearance. The cross section of the actuator 50 taken along a plane perpendicular to the axis 56 has the shape of an annular zone, and its area monotonically and continuously decreases from the fixed end 54 to the free end 52.

【0035】アクチュエーター50は、例えば、圧電材
料を利用した圧電アクチュエーターである。このような
アクチュエーター50は、通常の円筒型圧電アクチュエ
ーターに用いられる円柱状の圧電材料を削り、その内周
面と外周面に電極を設けることより作製できる。あるい
は、径が少しずつ異なる多数の輪帯形の板状の圧電体を
積層することにより容易に作製できる。
The actuator 50 is, for example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric material. Such an actuator 50 can be manufactured by shaving a cylindrical piezoelectric material used for an ordinary cylindrical piezoelectric actuator and providing electrodes on the inner and outer peripheral surfaces thereof. Alternatively, it can be easily manufactured by stacking a large number of plate-shaped piezoelectric bodies in the shape of annular zones having slightly different diameters.

【0036】本実施形態のアクチュエーター50は、通
常の四角柱の形状のアクチュエーターと比較して、高い
共振周波数を有している。従って、本実施形態のアクチ
ュエーター50を用いた走査機構は、通常の四角柱の形
状のアクチュエーターを用いた走査機構に比べて、高速
で走査することができる。これは、走査型プローブ顕微
鏡の測定速度の向上を可能にする。
The actuator 50 of this embodiment has a high resonance frequency as compared with an ordinary actuator having a rectangular prism shape. Therefore, the scanning mechanism using the actuator 50 of the present embodiment can perform scanning at a higher speed than the scanning mechanism using the actuator having the shape of a regular square pole. This makes it possible to increase the measuring speed of the scanning probe microscope.

【0037】本発明のアクチュエーターの別の実施の形
態を図6に示す。
Another embodiment of the actuator of the present invention is shown in FIG.

【0038】図6に示されるように、アクチュエーター
60は、互いに平行な端62と端64と、これらに直交
する軸66とを有している。端64は固定端であり、端
62は自由端である。自由端62の端面の面積は固定端
64の端面の面積よりも小さい。
As shown in FIG. 6, the actuator 60 has ends 62 and 64 which are parallel to each other, and an axis 66 which is perpendicular to these ends. The end 64 is a fixed end and the end 62 is a free end. The area of the end surface of the free end 62 is smaller than the area of the end surface of the fixed end 64.

【0039】アクチュエーター60は中空であり、軸6
6に沿って延びる貫通孔68を有している。アクチュエ
ーター60は四角柱の外観形状を有している。軸66に
垂直な平面で切ったアクチュエーター60の断面は、中
央に円形の開口を持つ正方形であり、その面積は固定端
64から自由端62に向かって単調に連続的に減少して
いる。
The actuator 60 is hollow and has a shaft 6
6 has a through hole 68 extending along it. The actuator 60 has a quadrangular prism shape. The cross section of the actuator 60, taken along a plane perpendicular to the axis 66, is a square with a circular opening in the center, the area of which decreases monotonically and continuously from the fixed end 64 to the free end 62.

【0040】アクチュエーター60は、例えば、圧電材
料を利用した圧電アクチュエーターであり、より詳しく
は積層型圧電アクチュエーターである。このようなアク
チュエーター60は、通常の四角柱の形状の積層型圧電
アクチュエーターに貫通孔を形成する、もしくは、貫通
孔の大きさが少しずつ異なる多数の矩形の板状の圧電体
を積層することにより容易に作製できる。
The actuator 60 is, for example, a piezoelectric actuator using a piezoelectric material, and more specifically, a laminated piezoelectric actuator. Such an actuator 60 is obtained by forming a through-hole in a normal quadrangular prism-shaped laminated piezoelectric actuator, or by laminating a large number of rectangular plate-shaped piezoelectric bodies having slightly different through-hole sizes. Easy to make.

【0041】本実施形態のアクチュエーター60は、通
常の四角柱の形状のアクチュエーターと比較して、高い
共振周波数を有している。従って、本実施形態のアクチ
ュエーター60を用いた走査機構は、通常の四角柱の形
状のアクチュエーターを用いた走査機構に比べて、高速
で走査することができる。これは、走査型プローブ顕微
鏡の測定速度の向上を可能にする。
The actuator 60 of this embodiment has a high resonance frequency as compared with an actuator having the shape of a regular square pole. Therefore, the scanning mechanism using the actuator 60 of the present embodiment can perform scanning at a higher speed than the scanning mechanism using the actuator having the shape of a regular square pole. This makes it possible to increase the measuring speed of the scanning probe microscope.

【0042】本発明のアクチュエーターユニットの実施
の形態を図7に示す。
An embodiment of the actuator unit of the present invention is shown in FIG.

【0043】図7に示されるように、アクチュエーター
ユニット70は、一対のアクチュエーター72と74
と、これらを支持する支持部材76とを有している。
As shown in FIG. 7, the actuator unit 70 includes a pair of actuators 72 and 74.
And a support member 76 that supports them.

【0044】二つのアクチュエーター72と74は同じ
ものであり、その各々は例えば前述の四角錐台の形状の
アクチュエーター10である。しかし、二つのアクチュ
エーター72と74は、これまでに述べた任意のアクチ
ュエーターであってもよい。
The two actuators 72 and 74 are the same, and each of them is, for example, the actuator 10 in the shape of the truncated pyramid described above. However, the two actuators 72 and 74 may be any of the actuators described above.

【0045】二つのアクチュエーター72と74は共に
支持部材76に固定されており、支持部材76を間に挟
んで面対照に配置されている。
The two actuators 72 and 74 are both fixed to a supporting member 76, and are arranged in a plane-symmetric manner with the supporting member 76 interposed therebetween.

【0046】このアクチュエーターユニット70では、
二つのアクチュエーター72と74のいずれか一方に移
動対象物あるいは走査対象物が取り付けられる。二つの
アクチュエーター72と74には同じ電気エネルギーが
入力される。このため、二つのアクチュエーター72と
74の自由端はそれぞれ逆方向に対照的に変位する。
In this actuator unit 70,
A moving object or a scanning object is attached to either one of the two actuators 72 and 74. The same electric energy is input to the two actuators 72 and 74. Thus, the free ends of the two actuators 72 and 74 are symmetrically displaced in opposite directions.

【0047】本実施形態のアクチュエーターユニット7
0は、アクチュエーター72と74が伸縮駆動される間
も、支持部材76がほとんど振動しない。つまり、振動
の発生が少ない。これは、一方のアクチュエーターの伸
縮によって支持部材76が受ける力が、他方のアクチュ
エーターの伸縮によって打ち消されるためと考えられ
る。
The actuator unit 7 of this embodiment
When 0, the support member 76 hardly vibrates even when the actuators 72 and 74 are driven to expand and contract. That is, there is little vibration. It is considered that this is because the force received by the support member 76 due to the expansion and contraction of one actuator is canceled by the expansion and contraction of the other actuator.

【0048】従って、本実施形態のアクチュエーターユ
ニット70を用いた走査機構は、アクチュエーターを用
いた通常の走査機構に比べて、高い共振周波数を有する
ため高速で走査できるとともに、振動の発生が少ない。
これは、走査型プローブ顕微鏡の測定速度と測定精度の
向上を可能にする。
Therefore, the scanning mechanism using the actuator unit 70 of the present embodiment has a higher resonance frequency than the normal scanning mechanism using the actuator, and therefore can perform scanning at high speed and generate less vibration.
This makes it possible to improve the measurement speed and measurement accuracy of the scanning probe microscope.

【0049】本発明の走査型プローブ顕微鏡の実施の形
態を図8に示す。
An embodiment of the scanning probe microscope of the present invention is shown in FIG.

【0050】図8において、走査型プローブ顕微鏡10
0は、大まかに走査型プローブ顕微鏡機能の部分と光学
顕微鏡機能の部分とからなる。
In FIG. 8, the scanning probe microscope 10
0 roughly consists of a scanning probe microscope function part and an optical microscope function part.

【0051】走査型プローブ顕微鏡機能の部分は、筐体
101、光センサーユニット102、センサーユニット
用Zステージ103、スライドガラス104、スライド
ガラス保持部105、カンチレバーチップ106、走査
機構保持台107、走査機構200、アクチュエータ駆
動回路112、走査制御回路113、フィードバック回
路114、AC/DC変換回路115、発振回路11
6、プリアンプ回路117、半導体レーザ駆動回路11
8、コンピュータ119、モニターTV120を有して
いる。
The scanning probe microscope function part includes a housing 101, an optical sensor unit 102, a sensor unit Z stage 103, a slide glass 104, a slide glass holding portion 105, a cantilever chip 106, a scanning mechanism holding base 107, and a scanning mechanism. 200, actuator drive circuit 112, scan control circuit 113, feedback circuit 114, AC / DC conversion circuit 115, oscillation circuit 11
6, preamplifier circuit 117, semiconductor laser drive circuit 11
8 has a computer 119 and a monitor TV 120.

【0052】また光学顕微鏡機能の部分は、光源ランプ
139レンズ138を含む顕微鏡観察照明光学系11
0、接眼レンズ140を含む顕微鏡観察観察光学系11
1、ハーフプリズム137、顕微鏡照明ランプ電源12
1、更に走査型プローブ顕微鏡機能の部分と共用する光
センサーユニット102の対物レンズ122を有してい
る。
The optical microscope function part includes a microscope observation illumination optical system 11 including a light source lamp 139 lens 138.
0, microscope observation observation optical system 11 including eyepiece lens 140
1, half prism 137, microscope illumination lamp power supply 12
1. Further, it has an objective lens 122 of the optical sensor unit 102 which is also used as a scanning probe microscope function part.

【0053】走査型プローブ顕微鏡機能の部分について
説明を加える。走査機構保持台107は、手動で微小送
りができる三本のマイクロメータヘッド135(図8に
は二本のみが描かれている)により、筐体101上に三
点支持されている。また、走査機構200は、走査機構
保持台107に支持されており、試料109は、図中下
向きに、すなわちカンチレバーチップ106側と対向す
るように、走査機構200に取り付けられる。走査機構
200は、試料109をX、Y、Z方向に微動走査させ
る。この走査機構200の詳細については後で詳しく説
明する。走査機構200は、X、Y、Z方向の各々に関
してカンチレバーチップ106の探針132と試料10
9との位置の粗調整を行う調整機構を備えていてもよ
い。
Description will be added to the part of the function of the scanning probe microscope. The scanning mechanism holding base 107 is supported at three points on the housing 101 by three micrometer heads 135 (only two of which are shown in FIG. 8) that can be micro-fed manually. Further, the scanning mechanism 200 is supported by the scanning mechanism holding table 107, and the sample 109 is attached to the scanning mechanism 200 so as to face downward in the figure, that is, to face the cantilever tip 106 side. The scanning mechanism 200 finely scans the sample 109 in the X, Y, and Z directions. The details of the scanning mechanism 200 will be described later. The scanning mechanism 200 includes the probe 132 of the cantilever tip 106 and the sample 10 in each of the X, Y, and Z directions.
An adjusting mechanism for performing rough adjustment of the position with respect to 9 may be provided.

【0054】光センサーユニット102は、カンチレバ
ーチップ106のカンチレバー131の動きを測定す
る、光てこ方式の光センサーである。光センサーユニッ
ト102は、対物レンズ122、対物レンズ支持台12
3、プリズム124、偏光ビームスプリッター125、
コリメートレンズ126、半導体レーザ127、レーザ
位置調整ステージ128、二分割フォトダイオード12
9、フォトダイオード位置調整ステージ130を有して
いる。
The optical sensor unit 102 is an optical lever type optical sensor for measuring the movement of the cantilever 131 of the cantilever chip 106. The optical sensor unit 102 includes an objective lens 122 and an objective lens support 12
3, a prism 124, a polarization beam splitter 125,
Collimating lens 126, semiconductor laser 127, laser position adjusting stage 128, two-divided photodiode 12
9. It has a photodiode position adjusting stage 130.

【0055】半導体レーザ127から発せられた光は、
コリメートレンズ126で平行光とされた後、偏光ビー
ムスプリッター125で反射された後、プリズム124
で更に反射され、対物レンズ122に入る。平行光は、
対物レンズ122で集光され、カンチレバーチップ10
6のカンチレバー131の背面に集光される。カンチレ
バー131の背面で反射された光は、逆の道をたどり、
偏光ビームスプリッター125を通過し、更に直進して
二分割フォトダイオード129に至る。カンチレバー1
31の角度変位は、二分割フォトダイオード129上の
光スポットの動きに反映され、電気信号として出力され
る。
The light emitted from the semiconductor laser 127 is
After being collimated by the collimator lens 126, it is reflected by the polarization beam splitter 125, and then the prism 124
Is further reflected by and enters the objective lens 122. Parallel light
The cantilever chip 10 is focused by the objective lens 122.
The light is focused on the back surface of the cantilever 131 of No. 6. The light reflected on the back surface of the cantilever 131 follows the opposite path,
After passing through the polarization beam splitter 125, the light beam further proceeds straight to reach the two-divided photodiode 129. Cantilever 1
The angular displacement of 31 is reflected in the movement of the light spot on the two-divided photodiode 129 and is output as an electric signal.

【0056】光センサーユニット102の対物レンズ1
22は、顕微鏡観察照明光学系110、顕微鏡観察観察
光学系111とともに、光学顕微鏡観察光学系を構成
し、試料109の光学顕微鏡観察を可能にする。対物レ
ンズ122は、光学顕微鏡用の対物レンズであり、例え
ば20倍の倍率を有する。
Objective lens 1 of optical sensor unit 102
Reference numeral 22 configures an optical microscope observation optical system together with the microscope observation illumination optical system 110 and the microscope observation observation optical system 111, and enables the optical microscope observation of the sample 109. The objective lens 122 is an objective lens for an optical microscope and has, for example, a magnification of 20 times.

【0057】センサーユニット用Zステージ103は、
対物レンズ122を含む光センサーユニット102の位
置を粗動調整するためのステージであって、光センサー
ユニット102に含まれる対物レンズ122を上下さ
せ、光センサーの焦点合わせや顕微鏡観察の焦点合わせ
を行う。
The Z stage 103 for the sensor unit is
A stage for coarsely adjusting the position of the optical sensor unit 102 including the objective lens 122. The objective lens 122 included in the optical sensor unit 102 is moved up and down to focus the optical sensor and focus for microscope observation. .

【0058】スライドガラス保持部105は、スライド
ガラス104を保持する。スライドガラス保持部105
には、カンチレバーチップ106の取り付け部から離れ
たところに、カンチレバー131を励振させるための励
振用圧電体133が固定されている。この励振用圧電体
133にはカンチレバー131の共振周波数近傍の交流
電圧が印加され、この電圧印加に応じて励振用圧電体1
33は振動し、その振動はカンチレバーチップ106に
伝わりカンチレバー131を振動させる。
The slide glass holder 105 holds the slide glass 104. Slide glass holder 105
An excitation piezoelectric body 133 for exciting the cantilever 131 is fixed at a position apart from the mounting portion of the cantilever chip 106. An AC voltage in the vicinity of the resonance frequency of the cantilever 131 is applied to the excitation piezoelectric body 133, and the excitation piezoelectric body 1 is applied in response to this voltage application.
33 vibrates, and the vibration is transmitted to the cantilever tip 106 and vibrates the cantilever 131.

【0059】このようにカンチレバー131を振動させ
る測定では、光センサーユニット102から出力される
カンチレバーの変位信号は交流的になる。AC/DC変
換回路115は、これを直流信号に変換する。カンチレ
バー131を振動させない測定では、この回路はバイパ
スされ動作されなくてもよい。
In the measurement in which the cantilever 131 is vibrated as described above, the displacement signal of the cantilever output from the optical sensor unit 102 becomes AC. The AC / DC conversion circuit 115 converts this into a DC signal. For measurements in which the cantilever 131 is not vibrated, this circuit may be bypassed and not operated.

【0060】また、図8には、液体中での観察の様子が
描かれており、走査機構200の試料109の付近から
カンチレバーチップ106が固定されたスライドガラス
104の近傍に、水134が垂らされており、試料10
9とカンチレバーチップ106は共に水中に位置してい
る。大気中での測定を行う場合には、この水134は不
要である。
Further, FIG. 8 shows a state of observation in a liquid. Water 134 hangs from the vicinity of the sample 109 of the scanning mechanism 200 to the vicinity of the slide glass 104 to which the cantilever tip 106 is fixed. Sample 10
Both 9 and cantilever tip 106 are located in the water. The water 134 is not necessary when the measurement is performed in the atmosphere.

【0061】図8に示されるように、走査型プローブ顕
微鏡100は、装置を制御/駆動する電気回路などを含
んでいる。これらの回路動作は、従来より提案されてい
る走査型プローブ顕微鏡の回路動作と同様である。
As shown in FIG. 8, the scanning probe microscope 100 includes an electric circuit for controlling / driving the device. These circuit operations are similar to the circuit operations of the scanning probe microscope proposed in the past.

【0062】走査制御回路113には、コンピュータ1
19から、XYZ走査の制御信号が与えられる。図8
に、Zで記される信号は、走査機構200のZ方向走査
用のアクチュエータとカンチレバーチップ106の探針
132との距離を調整するための信号である。このZの
信号は主に測定前のフォースカーブ測定のときなど測定
条件設定時にコンピュータから出力される。またコンピ
ュータ119は発振回路116を制御して、励振用圧電
体133を動作させ、カンチレバー131をその共振周
波数付近で振動させる。
The scan control circuit 113 includes a computer 1
A control signal for XYZ scanning is given from 19. Figure 8
The signal indicated by Z is a signal for adjusting the distance between the actuator for scanning in the Z direction of the scanning mechanism 200 and the probe 132 of the cantilever tip 106. The Z signal is output from the computer mainly when setting the measurement conditions such as the force curve measurement before measurement. Further, the computer 119 controls the oscillation circuit 116 to operate the excitation piezoelectric body 133 to vibrate the cantilever 131 near its resonance frequency.

【0063】測定に入ると、コンピュータ119から出
力されるラスター走査制御信号(図にX、Yで記される)
に基づいて、走査機構200のアクチュエータがXY方
向に走査される。カンチレバー131の先端にある探針
132と試料109の表面との相互作用に基づくカンチ
レバー131の変位は光センサーユニット102で検出
され、光センサーユニット102はその変位信号を出力
する。光センサーユニット102からの変位信号出力
は、プリアンプ回路117で増幅され、AC/DC変換
回路115に入力される。AC/DC変換回路115
は、発振回路116からの参照信号の周波数成分の信号
を抽出し、交流信号を直流信号に変換する。
When the measurement is started, the raster scanning control signal output from the computer 119 (indicated by X and Y in the figure).
Based on the above, the actuator of the scanning mechanism 200 is scanned in the XY directions. The displacement of the cantilever 131 based on the interaction between the probe 132 at the tip of the cantilever 131 and the surface of the sample 109 is detected by the optical sensor unit 102, and the optical sensor unit 102 outputs the displacement signal. The displacement signal output from the optical sensor unit 102 is amplified by the preamplifier circuit 117 and input to the AC / DC conversion circuit 115. AC / DC conversion circuit 115
Extracts the signal of the frequency component of the reference signal from the oscillation circuit 116 and converts the AC signal into a DC signal.

【0064】フィードバック回路114は、コンピュー
タ119から指示されたセッティング信号とAC/DC
変換回路115からの入力信号とを比較し、走査制御回
路113にZ方向フィードバック信号Zfbを送る。こ
のZ方向フィードバック信号ZfbがZ方向アクチュエ
ータの走査制御信号となる。走査制御回路113は、Z
方向フィードバック信号Zfbに基づいてアクチュエー
タ駆動回路112を制御し、走査機構200のZ方向走
査用のアクチュエータを駆動する。コンピュータ119
は、自分自身が発生するXYの走査制御信号とフィード
バック回路114からの信号を元に、試料の表面情報を
三次元情報として処理し、モニターTV120に表示さ
せる。
The feedback circuit 114 uses the setting signal and AC / DC commanded by the computer 119.
The input signal from the conversion circuit 115 is compared and the Z direction feedback signal Zfb is sent to the scan control circuit 113. This Z-direction feedback signal Zfb becomes a scanning control signal for the Z-direction actuator. The scan control circuit 113 has a Z
The actuator drive circuit 112 is controlled based on the direction feedback signal Zfb to drive the actuator for the Z direction scanning of the scanning mechanism 200. Computer 119
Processes the surface information of the sample as three-dimensional information based on the XY scanning control signal generated by itself and the signal from the feedback circuit 114, and displays it on the monitor TV 120.

【0065】走査機構200について図9を参照しなが
ら詳しく説明する。
The scanning mechanism 200 will be described in detail with reference to FIG.

【0066】図9に示されるように、走査機構200
は、走査機構保持台212と、これに固定された台座2
14、216と、台座214、216に取り付けられた
アクチュエーターユニット220、240、260とを
有している。
As shown in FIG. 9, the scanning mechanism 200
Is a scanning mechanism holding table 212 and a pedestal 2 fixed to the table.
14, 216 and actuator units 220, 240, 260 attached to the pedestals 214, 216.

【0067】アクチュエーターユニット220は、例え
ばX方向に伸縮可能な一対のアクチュエーター222と
224と、これらを支持する支持部材226とを有して
いる。これは、前述のアクチュエーターユニット70と
基本的に同じ構造体である。支持部材226は台座21
4に固定されている。
The actuator unit 220 has, for example, a pair of actuators 222 and 224 that can expand and contract in the X direction, and a support member 226 that supports them. This is basically the same structure as the actuator unit 70 described above. The support member 226 is the base 21.
It is fixed at 4.

【0068】同様に、アクチュエーターユニット240
は、例えばY方向に伸縮可能な一対のアクチュエーター
242と244と、これらを支持する支持部材246と
を有している。前述のアクチュエーターユニット70と
基本的に同じ構造体である。支持部材246は台座21
6に固定されている。
Similarly, the actuator unit 240
Has, for example, a pair of actuators 242 and 244 that can expand and contract in the Y direction, and a support member 246 that supports them. The structure is basically the same as that of the actuator unit 70 described above. The support member 246 is the pedestal 21.
It is fixed at 6.

【0069】アクチュエーターユニット260は、Z方
向に伸縮可能な一対のアクチュエーター262と264
と、これらを支持する支持部材266とを有している。
前述のアクチュエーターユニット70と基本的に同じ構
造体である。支持部材226は台座214と216に固
定されている。
The actuator unit 260 includes a pair of actuators 262 and 264 which can expand and contract in the Z direction.
And a support member 266 for supporting them.
The structure is basically the same as that of the actuator unit 70 described above. The support member 226 is fixed to the pedestals 214 and 216.

【0070】アクチュエーターユニット260は、更
に、アクチュエーター262の端部に取り付けられた移
動部272を有している。移動部272は、試料等の走
査対象物を保持するための保持部274を備えている。
保持部274の端面には、例えば試料台ガラスが取り付
けられる。
The actuator unit 260 further has a moving portion 272 attached to the end of the actuator 262. The moving unit 272 includes a holding unit 274 for holding an object to be scanned such as a sample.
For example, a sample table glass is attached to the end surface of the holding portion 274.

【0071】アクチュエーターユニット220は、アク
チュエーター222の端面に微小球を有し(図8参
照)、この微小球は移動部272の側面に当て付けられ
ている。同様に、アクチュエーターユニット240は、
アクチュエーター242の端面に微小球を有し(図8参
照)、この微小球は移動部272の側面に当て付けられ
ている。
The actuator unit 220 has microspheres on the end surface of the actuator 222 (see FIG. 8), and the microspheres are attached to the side surface of the moving portion 272. Similarly, the actuator unit 240 is
The end surface of the actuator 242 has microspheres (see FIG. 8), and the microspheres are applied to the side surface of the moving section 272.

【0072】アクチュエーターユニット220の微小球
は、アクチュエーターユニット240の伸縮動作に対し
て、移動部272の案内として働く。このため、アクチ
ュエーターユニット220は、アクチュエーターユニッ
ト240による移動部272の移動を妨げない。アクチ
ュエーターユニット240についても同様のことがいえ
る。このため、走査機構200は線形性の高い動作特性
を示す。
The microspheres of the actuator unit 220 act as a guide for the moving portion 272 with respect to the expansion / contraction motion of the actuator unit 240. Therefore, the actuator unit 220 does not prevent the movement of the moving portion 272 by the actuator unit 240. The same applies to the actuator unit 240. Therefore, the scanning mechanism 200 exhibits highly linear operation characteristics.

【0073】走査機構200は三つのアクチュエーター
ユニット220と240と260を有し、その各々は前
述のアクチュエーターユニット70と基本的に同じであ
る。従って、それらのアクチュエーターが伸縮駆動され
る間も、その支持部はほとんど振動しない。このため、
走査機構200は、アクチュエーターを用いた通常の走
査機構に比べて、高い共振周波数を有するため高速で走
査できるとともに、振動の発生が少ない。従って、本実
施形態の走査型プローブ顕微鏡は高い測定速度と高い測
定精度を有する。
The scanning mechanism 200 has three actuator units 220, 240 and 260, each of which is basically the same as the actuator unit 70 described above. Therefore, even when the actuators are driven to expand and contract, the supporting portions hardly vibrate. For this reason,
The scanning mechanism 200 has a higher resonance frequency than the ordinary scanning mechanism using an actuator, and therefore can scan at high speed and generate less vibration. Therefore, the scanning probe microscope of this embodiment has high measurement speed and high measurement accuracy.

【0074】これまで、図面を参照しながら本発明の実
施の形態を説明したが、本発明は、上述した実施の形態
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において様々に変形や変更されてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications and alterations can be made without departing from the scope of the invention. It may be changed.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、通常の四角柱の形状の
アクチュエーターと比べて高い共振周波数を有するアク
チュエーターが提供される。また、振動の発生が少なく
高速で走査し得るアクチュエーターユニットが提供され
る。さらに、測定速度の高い走査型プローブ顕微鏡の測
定速度が提供される。
According to the present invention, there is provided an actuator having a high resonance frequency as compared with an actuator having the shape of a regular square pole. In addition, an actuator unit that can scan at high speed with less vibration is provided. Furthermore, the measurement speed of the scanning probe microscope with high measurement speed is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のアクチュエーターの実施の形態を示し
ている。
FIG. 1 shows an embodiment of an actuator of the present invention.

【図2】本発明のアクチュエーターの別の実施の形態を
示している。
FIG. 2 shows another embodiment of the actuator of the present invention.

【図3】本発明のアクチュエーターの別の実施の形態を
示している。
FIG. 3 shows another embodiment of the actuator of the present invention.

【図4】本発明のアクチュエーターの別の実施の形態を
示している。
FIG. 4 shows another embodiment of the actuator of the present invention.

【図5】本発明のアクチュエーターの別の実施の形態を
示している。
FIG. 5 shows another embodiment of the actuator of the present invention.

【図6】本発明のアクチュエーターの別の実施の形態を
示している。
FIG. 6 shows another embodiment of the actuator of the present invention.

【図7】本発明のアクチュエーターユニットの実施の形
態を示している。
FIG. 7 shows an embodiment of an actuator unit of the present invention.

【図8】本発明の走査型プローブ顕微鏡の実施の形態を
示している。
FIG. 8 shows an embodiment of a scanning probe microscope of the present invention.

【図9】図8に示される走査機構を示している。9 shows the scanning mechanism shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 アクチュエーター 12 自由端 14 固定端 10 actuators 12 Free end 14 fixed end

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気エネルギーの入力に対して変位を生
じるアクチュエーターであって、アクチュエーターは固
定端と自由端とを有し、自由端の端面の面積が固定端の
端面の面積よりも小さい、アクチュエーター。
1. An actuator that causes a displacement with respect to an input of electric energy, the actuator having a fixed end and a free end, and an area of an end face of the free end is smaller than an area of an end face of the fixed end. .
【請求項2】 請求項1において、アクチュエーターは
固定端と自由端に直交する軸を有し、軸に垂直な断面の
面積は固定端から自由端に向かって単調に減少してい
る、アクチュエーター。
2. The actuator according to claim 1, wherein the actuator has an axis orthogonal to the fixed end and the free end, and an area of a cross section perpendicular to the axis monotonically decreases from the fixed end to the free end.
【請求項3】 請求項2において、軸に垂直な断面の面
積が連続的に減少している、アクチュエーター。
3. The actuator according to claim 2, wherein the area of the cross section perpendicular to the axis is continuously reduced.
【請求項4】 請求項2において、軸に垂直な断面の面
積が不連続的に減少している、アクチュエーター。
4. The actuator according to claim 2, wherein the area of the cross section perpendicular to the axis is discontinuously reduced.
【請求項5】 請求項3において、アクチュエーターは
中実である、アクチュエーター。
5. The actuator according to claim 3, wherein the actuator is solid.
【請求項6】 請求項5において、アクチュエーターは
円錐台の形状を有している、アクチュエーター。
6. The actuator according to claim 5, wherein the actuator has a truncated cone shape.
【請求項7】 請求項5において、アクチュエーターは
角錐台の形状を有している、アクチュエーター。
7. The actuator according to claim 5, wherein the actuator has a shape of a truncated pyramid.
【請求項8】 請求項7において、アクチュエーターは
楔状の形状を有している、アクチュエーター。
8. The actuator according to claim 7, wherein the actuator has a wedge shape.
【請求項9】 請求項3において、アクチュエーターは
中空であり、中心軸に沿って延びる貫通孔を有してい
る、アクチュエーター。
9. The actuator according to claim 3, wherein the actuator is hollow and has a through hole extending along the central axis.
【請求項10】 請求項9において、軸に垂直な平面上
における貫通孔の面積は固定端から自由端に向かって単
調に増加している、アクチュエーター。
10. The actuator according to claim 9, wherein the area of the through hole on the plane perpendicular to the axis monotonically increases from the fixed end to the free end.
【請求項11】 請求項10において、軸に垂直な平面
上における貫通孔の面積は連続的に増加している、アク
チュエーター。
11. The actuator according to claim 10, wherein the area of the through hole on the plane perpendicular to the axis continuously increases.
【請求項12】 請求項11において、アクチュエータ
ーは、四角柱の外観形状を有している、アクチュエータ
ー。
12. The actuator according to claim 11, wherein the actuator has an outer shape of a quadrangular prism.
【請求項13】 請求項11において、アクチュエータ
ーは、円錐台の外観形状を有している、アクチュエータ
ー。
13. The actuator according to claim 11, wherein the actuator has a truncated cone appearance.
【請求項14】 請求項3において、アクチュエーター
は圧電アクチュエーターである、アクチュエーター。
14. The actuator according to claim 3, wherein the actuator is a piezoelectric actuator.
【請求項15】 請求項14において、アクチュエータ
ーは積層型圧電アクチュエーターである、アクチュエー
ター。
15. The actuator according to claim 14, wherein the actuator is a laminated piezoelectric actuator.
【請求項16】 電気エネルギーの入力に対して変位を
生じるアクチュエーターを用いたアクチュエーターユニ
ットであって、一対のアクチュエーターと、これらを支
持する支持部材とを有しており、各アクチュエーターは
固定端と自由端とを有し、自由端の端面の面積は固定端
の端面の面積よりも小さく、一対のアクチュエーターは
支持部材を間に挟んで面対照に配置されている、アクチ
ュエーターユニット。
16. An actuator unit using an actuator that produces a displacement in response to an input of electric energy, the actuator unit having a pair of actuators and a support member for supporting the actuators, each actuator having a fixed end and a free end. An actuator unit having an end, the area of the end surface of the free end is smaller than the area of the end surface of the fixed end, and the pair of actuators are arranged in surface contrast with the support member interposed therebetween.
【請求項17】 電気エネルギーの入力に対して変位を
生じるアクチュエーターを用いた走査型プローブ顕微鏡
であって、アクチュエーターは固定端と自由端とを有
し、自由端の端面の面積が固定端の端面の面積よりも小
さい、走査型プローブ顕微鏡。
17. A scanning probe microscope using an actuator that produces a displacement with respect to an input of electric energy, wherein the actuator has a fixed end and a free end, and the area of the end face of the free end is the end face of the fixed end. Scanning probe microscope smaller than the area of.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009521104A (en) * 2005-12-21 2009-05-28 エーアーデーエス・ドイッチュラント・ゲーエムベーハー Three-dimensional laminated piezoelectric element and piezoelectric actuator having such a laminated piezoelectric element
CN104852628A (en) * 2015-05-25 2015-08-19 上海交通大学 Columnar rotary ultrasonic micro-machine based on piezoelectric single crystal surface-cut mode

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