JPH02239562A - Tube-type prove scanner - Google Patents

Tube-type prove scanner

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JPH02239562A
JPH02239562A JP1766990A JP1766990A JPH02239562A JP H02239562 A JPH02239562 A JP H02239562A JP 1766990 A JP1766990 A JP 1766990A JP 1766990 A JP1766990 A JP 1766990A JP H02239562 A JPH02239562 A JP H02239562A
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tube
free end
scanning
electrode
electrodes
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JP1766990A
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Erings Virgil
ヴァージル エリングス
John A Gurley
ジョン エイ ガーレイ
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Abstract

PURPOSE: To provide a piezoelectric scanner which has an extremely good stability and a long scanning distance by installing scanning electrodes to inside and outside surfaces of a tube forming a scanner and applying scanning voltages which are mutually equal and directed to the opposite directions to facing electrodes inside and outside in the tube. CONSTITUTION: Internal scanning electrodes 24 are arranged at an angle of every 90 deg. leaving a little space in a piezoelectric tube 12. The inside of the piezoelectric tube 12 is covered over almost 360 deg.. Similarly, four external scanning electrodes 1, 2, 3, 4 are installed outside the piezoelectric tube 12 at an angle of every 90 deg. facing to each electrode 1a, 2a, 3a, 4a of the internal scanning electrodes 24. A probe 20 moves to the direction of X axis when a voltage +X is applied to the electrode 2, a voltage -X to the electrode 2a, a voltage +X to the electrode 4a and a voltage -X to the electrode 4, respectively. A similar phenomenon occurs in the direction of Y axis.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,走査プローブ顕微鏡のプローブまたはサンプ
ルなどを作動させるための圧電式スキャナに関する.よ
り詳しく言うと,チューブ型プローブスキャナの製造及
びその操作に関する.〔従来の技術〕 例えば、走査トンネル式顕微@ (STM)もしくは原
子顕微111! (AFM)のような走査プローブ顕微
鏡においては、プローブは、例えば,微細構成または磁
界力のような表面の特性を決定するべく、サンプルの表
面を横切って走査され、その結果は,画像で表わすこと
ができる. サンプルを、固定されたプローブを横切らせて走査する
こともできる.あるいは,両者のいずれも走査すること
ができる. 後述するように、本発明大部分の実施例においては,プ
ローブは,スキャナの上部に取付けられているが、いず
れの場合においても,プローブが固定されたスキャナの
上部に、サンプルを取付けてもよいことは言うまでもな
い. 従って,本発明の発明者は,ここに述べる多くの目的に
対して、好ましい解決手段を提供するものである.しか
し、特許請求の範囲に含まれる多くの解決手段がここに
開示した本発明の範囲,及びその精神から逸脱すること
なく存在するものである. ある種の顕微鏡,すなわちSTM及びAFMは、走査用
プローブまたはサンプルのいずれかにより.個々の原子
を分析する能力を備えている.この作用をなすスキャナ
とは、通常,三次元、すなわちX,Y軸面及び垂直(Z
軸)方向の全てにおいて作動しうる圧電装置のことであ
る. 原子レベルに対してプローブの動きを分析する場合には
,作動機構は安定し,かつ小さな増分で、正確に移動し
うるものであることが必要であることは言うまでもない
. 最近では、三次元スキャナは,チューブ形をなしており
、そのプローブもしくはサンプルを設けた端部は,圧電
チューブに設けた各電極に対して,応用電圧を印加する
ことにより、X,Y及びZの各軸方向に偏向しうるよう
になっている.この電極の構成に関して述べると、圧電
スキャナの外面には、複数の電極が、同じく内面には,
1つの電極が、それぞれ取付けられている.この装置は
,添付した図面の第1〜5図に示されている. 外部走査電極(10)は、圧電材料からなる圧電スキャ
ナに設けられている.各外部走査電極(10)は,それ
らの間に,僅かな間隙を有しており、角度90゜の間隔
毎に配置されている. 内部走査電極(14)は、圧電スキャナ(l2)の内面
の全体を覆っている.取付端(16)から自由端に亘る
全ての電極(10) (14)には、プローブ(20)
またはサンプル(40)が取付けられている.第1図及
び第2図において.想像線で示すように,外部走査電極
(10)は、電圧チューブ(12)を曲げることによっ
て走査をするように、すなわちX軸及びY軸方向にプロ
ーブを移動させるようになっている. 一方第1図において、点線矢印で示すように、内部走査
電極(l4)は,圧電チューブ(12)の自由端(18
)を、上下方向,すなわちZ軸方向に移動させる. ごく最近では、この装置において、4つの補助的な電圧
(x),(  XL(y)−(  y)を4つの外部走
査電極(10)と対向する電極に加えることにより,走
査範囲を拡大し、かつ走査用及び直流(OC)オフセッ
ト用に,僅か2つの電極しか使用していないバイニング
(Binning)及びスミス(Smith)の装置の
それよりも,より対称的とされている.補助電圧を使用
している多くのスキャナに関しては, DCオフセット
が.その中心部を移動させるために,走査電圧に加えら
れる. このような装置を,最新の使用法とともに導入して、走
査用プロ゛−ブ顕微鏡により、数ミクロンまでの走査範
囲が得られるようにし,かつ機械的安定を良好にするこ
とは重要である. 圧電を利用したスキャナの移動は、圧電材料内の電界と
比例しており,同圧電材料内の電界は,圧電スキャナの
肉厚により分割された電圧と等しくなっている. 従って,より大きな走査を得るには,より大きな電圧を
使用することが必要であるが,実用的なスキャナにおけ
るそれは、利用できるアンプリファイアの電圧限界,す
なわち現在では一般に±225vによって制限される. 別の方法として、圧電チューブの肉厚を減らすことがあ
るが、これは製造上の限度,すなわち長さが50.8一
m(2インチ)のチューブに対して,現在では、一般に
僅か約0.7am(0.3インチ)だけしか減らすこと
ができない. 従って、本発明の目的は,走査用プローブ顕微鏡等のプ
ローブまたはサンプルを移動させるようになっており、
安定がきわめて良く、かつ大きな走査距離を有する圧電
走査器を提供することにある. 本発明の別の目的は、走査用プローブ顕微鏡等のプロー
ブを移動させるようになっており,かつX,Y,Zの各
軸方向において、プローブの動きを最大とするべく,圧
電材料を横切って,高電界が得られるような圧電走査装
置を提供することにある. 〔実施例〕 以下、本発明の好適実施例を、図面に基づき詳細に説明
する. 本発明の基本原理は、スキャナを形成するチューブの内
外面に走査電極を取り付け、かつ前記チューブの周囲の
あらゆる位置で,対向する内外の電極に,互いに等しく
,かつ逆方向の走査電圧(典型的には時間における三角
函数)を印加するこによって、前記チューブにおける圧
電材料内の電界を相当に増大しうるということにある.
本発明によるスキャナの好適実施例は、側面図である第
6図と,走査電極の断面図である第7図に. (22)
で示されている. 理解し易いように、各電極は,第9図及び第10図にお
いて.簡略化した展開図で示してある.第9図は,圧電
チューブ(12)の内側の電極(24)を示し,第10
TJ!iは.その外側の電極(26)を示す.圧電チュ
ーブ(12)の内部には,内部走査電極(24)が,僅
かな間隙をあけて、角度90゜毎に配置されており、圧
電チューブ(l2)の内側は、ほぼ360゜に亘って覆
われている。本発明の作用を簡潔に説明する便宜上、4
つの電極(24)には,それぞわ. (Ia)(2a)
 (3a) (4a)の符号を付してある.同様に、圧
電チューブ(12)の外部には、4つの外部走査電極(
1)(2) (3) (4)が,前記内部走査電極(2
4)の各電極(Ia) (2aH3a) (4a)と対
向して,角度90゜毎に設けられている.内外の走査電
極(24)(26)は,チューブ(12)の取付端(l
6)の付近で,その内外の面に取付けられており,かつ
,取付端(l6)からチューブ(12)の長さの約半分
まで及ぶ長さを有している. 第8図に示すように,電圧(+X)を電極(2)に,電
圧(一X)を電極(2a)に、電圧(+X)111極(
4a)に、また電圧(一X)を電極(4)に印加すると
、プローブ(20)は、X軸の方向に移動する.もしチ
ューブ(12)に、公知の要領で適切に極を付しておけ
ば.圧電材料は,電極(2)と(2a)との間で拡大し
、かつ電極(4》と(4a)との間で縮小する.そのた
め,チューブ(12)は曲げられ、その自由端(18)
は,X軸の方向に移動する.Y軸方向にも,同様の現象
が起ることは,言うまでもない. 本発明のと述した装置及びその操作方法によると、従来
に比して、電界が2倍に増大し,かつ内部走査電極(I
4)は,チューブ(l2)のいかなる位置においても,
同じ電圧となる.従って走査範囲も2倍となる. 発明者が、実験したところ、走査範囲は2倍以上になっ
た.このことは,電界が大となると、それに比例して圧
電材料の効果も大となり、走査範囲が、電界以上に比例
して大となるということを示している. 本発明によると,8つの走査電極を,走査用電極とオフ
セット電極に分離しつる.これにより.本発明によると
、走査及びオフセット機能を一体化した従来技術による
走査装置における問題点は解決される. このような従来の装置においては、走査(AC)及びオ
フセット(OC)信号は、ともに電気的に加えられる.
 DCオフセット信号は、AC走査電圧が僅かIVであ
っても、200vの大きさの電圧となりつる.実用化さ
れているOCバワーでは,非常に騒音が大きい.この騒
音は,AC信号となり,AC走査電圧と干渉する.もし
、このAC騒音を除去するために、電気的に印加された
走査/オフセット電圧を濾過すると、AC走査信号も同
様に除去される.8つの走査電極の機能を,走査及びオ
フセット電極と分けることによって,バイニング及びス
ミスアブローチ(the Binning and S
mith approach)と同じようなOC位置オ
フセットの機能が、AC走査から分離させられる.しか
し、電極を左右対称にさせることによって,前述した配
列よりもさらに高い感度を得ることができる.このこと
は.例えば、第7図に示すX軸方向のオフセット電圧を
電極(2)及び(4a)へ、X軸方向の走査電圧を電極
(2a)及び(4)へ,それぞれ印加することによって
なしうる. そのため,分離型完全濾過式DCオフセット電圧を、濾
過されていない走査電圧とは別に使用して,電子機器に
おける電気的騒音を減少させることができる. 同じサンプル(40)において,Y軸方向のオフセット
電圧は、電極(1)及び(3a)へ,またY軸方向の走
査電圧は、電極(la)及び(3)へ、それぞれ印加さ
れる.この装置には,補助電圧の必要は全くない. オフセット及び走査機能が、すでに電気的に分離されて
いるので、2つの電圧に対して,異なる濾過用スキャナ
を使用することができる.このことは、小さな走査電圧
を,大きなオフセット電圧と結合する際に非常に有用で
ある. 騒音が大きい高電圧は,それずDC信号であるので、相
当に濾過される.しかし,走査信号はAC信号であるた
め濾過されない.そのため,低騒音の特性を有する低い
電圧でも使用することができる.これに付随して生ずる
問題点は,オフセット及び走査範囲がともに補助電圧に
よる場合の約1/2であるということである.しかし,
実際には,上述した本発明の装置の利点の方が、これら
の問題点よりもはるかに重要である. 電極の作動に関する,やや異なる方法によると,Xオフ
セット電圧、及びその補償電圧または接地は、電極(2
)及び(2a)(図示せず)に印加され、X走査電圧及
びその補償電圧は、電極(4)及び(4a)に印加され
る. チューブ上で、オフセット及び走査機能を物理的に分離
させ、かつ圧電体内で非直線的となっているので、多く
の利点が得られる.例えば、この方法によると,走査及
びオフセットの非直線性により,生じた電界は、前述し
た方法による場合のように印加されず,分離されたまま
の状態となる.同じ作用が、Y軸に対しても生ずる. この方法における問題点は,配列が非対称的であるkめ
,オフセット及び走査電圧は,プローブのZ軸位置に作
用し,X軸とY軸及びY軸とZ軸とを結合させることで
ある. 従って,ここで説明する本発明の全ての実施例において
,8つの走査電極は、X軸及びY軸が電気的に印加され
たオフセット及び走査電圧の両方を示す一方のX軸に対
して2つ,他方のX軸に対して2つ、一方のY軸に対し
て2つ,及び他方のY軸に対して2つというようにする
か,またはX輔走査に対して2つ,X軸オフセットに対
して2つ,Y軸走査に対して2つ,及びY軸オフセット
に対して2つというようにするかのどちらかによって,
駆動しうるようになっている, 内外の走査電極(24) (26)を,圧電チューブ(
12)の内外両面に取り付けたことにより,従来技術に
Z軸電極の必要はなくなった. 第6図.第7図,第9図及び第10図に示す本発明の好
適実施例において,プローブ(20)をZ軸方向に作動
させるための圧電チューブ(l2)の伸縮運動は,自由
端(18)に近接する同チューブ(12)の内外に設け
た内部Z軸電極(28)及び外部Z軸電極(30)によ
ってなされる. 第9図,第10図、及び第12〜14図に示すように,
両Z軸電極(28) (30)は,それらから僅かの間
隙を有する走査電極(24) (26)が占めている以
外の、圧電チューブ(12)の残りの面積の大半を占め
ている.Z軸電圧信号が外部Z軸電極(30)に送られ
ると、定電圧(例えば接地)が、内部Z電極(28)へ
加えらもるか,同電圧がZN電位に接続され、一定の電
圧(Z)に対するプローブ(20)の垂直方向の作動感
度は2倍となる. この装置における内外の走査電極(24) (26)は
,プローブ(20)から遠く離れており,かつ取付端(
16).すなわち公知の要領で顕微鏡の走査ヘッドに固
着されている端部に近接している圧電チューブ(12)
の端部に設けられている. 重要なことは、もし圧電チューブ(12).すなわち走
査電極(24) (26)を,自由端(18)ではなく
て、取付端(16)に取付けると、電極によって、プロ
ーブ(20)の作動は、さらに一段と激しくなるという
ことである. 発明者は,実験によって,圧電管の爾端に走査11!極
を有する試験用チューブにおいては、自由端(l8)に
設けた同チューブの長さの半分を占める電極は.プロー
ブの動きの25%以下しか作動しないことを発見した.
従って,電圧チューブ(l2)の半分を占める取付端(
l6)に走査電極を設けると,仮に,それらを同チュー
ブの面積の1/2を占めるプローブ(20)に設けた場
合と比べて,3倍以上の偏向が得られる. 同様に、Z軸電極(28) (30)は、良好の動特性
を得るためには、圧電チューブ(l2)の自由端(l8
)にあることが重要である.プローブ(20)を,Z軸
方向に移動させると、最良の動特性は,同プローブ(2
0)を移動させるべく,圧電チューブ(l2)を最小限
度動かした際に得られる. 自由端(18)に設けた2軸電極(2g) (30)の
間の電圧を変化させて,圧電材料を拡大させたり縮小さ
せたりすると,圧電チューブ(12)の他端は固定され
ているので、同電極(2g) (30)の間にある圧電
材料のみが作動し、プローブ(20)は移動させられる
.例えば,添付図面に示す構成においては,電極(28
) (30)の間で,圧電材料の長さの1/2だけが,
プローブ(20)の長さに応じて,上下方向に移動する
. 実施例において,図示したように、もし2軸電極(28
) (30)の長さが、圧電チューブ(12)のそれの
約1/2だけであると,同チューブ(12)の1/4の
長さだけ、プローブとともに移動する.もし、Z軸電極
(28) (30)が、圧電チューブ(】2)の取付端
(16)に設けられ、かつそれらが、圧電チューブ(1
2)の172の長さを有していると、同チューブ(12
)の374の長さだけ、プローブ(20)とともに上下
方向に移動する.そのため、動特性は低くなる.プロー
ブ(20)を,走査されているサンプルの表面から、数
個分の分子間距離だけ離して保持すると,動特性におけ
るこの相違は、決定的なものとなる. 別の電極装置が,第11図及び第12図に、簡略図すな
わち展開図として示されている. この装置は、必ずしも好適であるとはいえないが、後述
する説明により理解されうるように,トレードオフ状態
においては,多くの利点が得られる.第11図は,内部
電極(28)を示し,第12図は、外部電極(30)を
示している. 本発明の内外両電極(24) (26)が互換性を備え
ていることは言うまでもないが,第11図および第12
図に示す装置では、以下に説明するように.Il造が容
易であり,特にかつチューブ(12)の特性は改善され
ている. この装置において,内部走査1t極(24)は,圧電チ
ューブ(12)の内面の全長にわたって取り付けられて
おり、一方、外部走査電極(26)及び外部Z電極(3
0)は,前の実施例と同様に、内部Z軸電極(28)と
ともに除かれている. この装置においては,走査は,従来の実施例におけると
同様に行われる.Z軸方向における作動は.外部Zm*
極(30)(7)方向ヘノミ,ZIlk11t圧を印加
することにより行われる. 内部走査電極(24)における電圧は,異なるものとし
てもよいが,IE極(30)の電位による電界内での変
化は.圧電チューブ(12)の周囲全体にわたって変化
せずに一定である.そのため.tC極(30)によって
覆われた圧電チューブ(12)の端部は,電極(30)
の電圧が変化した際には、その周囲で一様に拡大したり
縮小したりする. この装置の走査範囲は,内部走査電極(24)が、圧電
チューブ(12)の下方の全面にわたって取付けられて
いるので,第9図及び第10図に示す装置におけるそれ
よりも大である.しかし,この装置は、他の装置のよう
に.Z軸方向の運動に対して、+2及びーZの電圧を使
用することができないため、Z方向の感度には制約があ
る.また,走査範囲における利得は、他の装置のそれと
比べるとtJsさい.2軸電極(30)は,完全に取り
除くことができ、かつ、Z軸方向の動きは.チューブ(
l2)の全長にわたって伸びている走査電極(24.)
(26)に印加されたX及びY軸方向の電圧に適用され
る一定のオフセット電圧により,作用される.つまり、
内外の走査電極(24)(26)は、第11図に示すよ
うになる.これによって、X−Y軸及びZ軸の両方向に
おける走査の性能が低下し、従って本発明を実施する上
で,最も好ましくないものとなっている.第13図及び
第14図には、本発明による走査用圧電チューブ(12
)の2つの構成上の変形が示されている.前述した電極
のいずれも使用できるが,第11図及び第12図の装置
は、第13図の実施例のものよりも、製造が非常に容易
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a piezoelectric scanner for operating a probe or sample of a scanning probe microscope. More specifically, it concerns the manufacture and operation of tube-type probe scanners. [Prior art] For example, scanning tunneling microscope @ (STM) or atomic microscope 111! In a scanning probe microscope (AFM), a probe is scanned across the surface of a sample to determine properties of the surface, such as topography or magnetic field forces, and the results can be represented in an image. Can be done. The sample can also be scanned across an immobilized probe. Alternatively, both can be scanned. As described below, in most embodiments of the invention, the probe is mounted on top of the scanner, but in any case the sample may be mounted on top of the scanner to which the probe is fixed. Needless to say. Accordingly, the inventors of the present invention have provided a preferred solution to many of the objects set forth herein. However, there are many solutions within the scope of the claims without departing from the scope and spirit of the invention disclosed herein. Some types of microscopes, namely STM and AFM, use either a scanning probe or a sample. It has the ability to analyze individual atoms. Scanners that perform this function are usually three-dimensional, that is, X, Y axis planes, and vertical (Z
A piezoelectric device that can operate in all axial directions. When analyzing the movement of a probe at the atomic level, it goes without saying that the actuation mechanism must be stable and able to move accurately in small increments. Nowadays, three-dimensional scanners are tube-shaped, and the probe or sample-carrying end of the three-dimensional scanner is capable of detecting It can be deflected in each axis direction. Regarding the configuration of this electrode, there are multiple electrodes on the outside surface of the piezoelectric scanner, and on the inside surface of the piezoelectric scanner.
One electrode is attached to each. This apparatus is shown in Figures 1 to 5 of the accompanying drawings. The external scanning electrode (10) is provided on a piezoelectric scanner made of piezoelectric material. Each external scanning electrode (10) has a small gap between them, and is arranged at angular intervals of 90°. The internal scanning electrode (14) covers the entire inner surface of the piezoelectric scanner (12). All electrodes (10) (14) from the attached end (16) to the free end are equipped with probes (20).
Or sample (40) is attached. In Figures 1 and 2. As shown in phantom, the external scanning electrode (10) is adapted to perform scanning by bending the voltage tube (12), ie, to move the probe in the X- and Y-axis directions. On the other hand, in FIG. 1, as indicated by the dotted arrow, the internal scanning electrode (l4) is connected to the free end (18
) in the vertical direction, that is, in the Z-axis direction. More recently, the scanning range has been expanded in this device by applying four auxiliary voltages (x), (XL(y) - (y) to the electrodes facing the four external scanning electrodes (10). , and is said to be more symmetrical than that of the Binning and Smith device, which uses only two electrodes for scanning and direct current (OC) offset.Uses auxiliary voltages. For many scanners, a DC offset is added to the scanning voltage in order to move the center of the scanner. It is important to be able to obtain a scanning range of up to a few microns and to have good mechanical stability.The movement of a piezoelectric scanner is proportional to the electric field within the piezoelectric material; The electric field in the material is equal to the voltage divided by the piezo scanner's wall thickness. Therefore, to obtain a larger scan it is necessary to use a larger voltage, but in a practical scanner It is limited by the voltage limits of the available amplifiers, currently typically ±225v. Another method is to reduce the wall thickness of the piezoelectric tube, but this is limited by manufacturing limits, i.e. For a .81 m (2 inch) tube, currently only about 0.7 am (0.3 inch) can be reduced. Therefore, it is an object of the present invention to It is designed to move the probe or sample;
The object of the present invention is to provide a piezoelectric scanner that is extremely stable and has a large scanning distance. Another object of the invention is to move a probe, such as a scanning probe microscope, across a piezoelectric material in order to maximize the movement of the probe in the X, Y, and Z axes. The purpose of this invention is to provide a piezoelectric scanning device that can obtain a high electric field. [Example] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The basic principle of the invention is to attach scanning electrodes to the inner and outer surfaces of the tube forming the scanner, and to apply equal and opposite scanning voltages (typically By applying a trigonometric function in time), the electric field within the piezoelectric material in the tube can be increased considerably.
A preferred embodiment of the scanner according to the invention is shown in FIG. 6, which is a side view, and FIG. 7, which is a cross-sectional view of the scanning electrode. (22)
It is shown in . For easy understanding, each electrode is shown in FIGS. 9 and 10. It is shown in a simplified exploded diagram. Figure 9 shows the electrode (24) inside the piezoelectric tube (12), and the 10th
TJ! i is. The outer electrode (26) is shown. Inside the piezoelectric tube (12), internal scanning electrodes (24) are arranged at every 90° angle with slight gaps, and the inside of the piezoelectric tube (12) extends approximately 360°. covered. For convenience of briefly explaining the operation of the present invention, 4
Each of the two electrodes (24) has a (Ia) (2a)
(3a) (4a) are marked. Similarly, four external scanning electrodes (
1) (2) (3) (4) are the internal scanning electrodes (2).
The electrodes (Ia) (2aH3a) (4a) of 4) are provided opposite each other at an angle of 90°. The inner and outer scanning electrodes (24) and (26) are connected to the mounting end (l) of the tube (12).
6), and has a length extending from the attachment end (l6) to approximately half the length of the tube (12). As shown in Figure 8, voltage (+X) is applied to electrode (2), voltage (1X) is applied to electrode (2a), voltage (+X) is applied to electrode (2a), voltage (+
4a) and when a voltage (1X) is applied to the electrode (4), the probe (20) moves in the direction of the X axis. If the tube (12) is properly poled in a known manner. The piezoelectric material expands between electrodes (2) and (2a) and contracts between electrodes (4》 and (4a). Therefore, the tube (12) is bent and its free end (18 )
moves in the direction of the X axis. Needless to say, a similar phenomenon occurs in the Y-axis direction as well. According to the device and method of operating the same according to the present invention, the electric field is doubled compared to the conventional one, and the internal scanning electrode (I
4) at any position of the tube (l2),
The voltage will be the same. Therefore, the scanning range is also doubled. When the inventor conducted an experiment, the scanning range more than doubled. This shows that as the electric field increases, the effect of the piezoelectric material increases in proportion to it, and the scanning range increases in proportion to the electric field. According to the present invention, eight scanning electrodes are separated into scanning electrodes and offset electrodes. Due to this. According to the present invention, the problems associated with prior art scanning devices that integrate scanning and offset functions are solved. In such conventional devices, both the scan (AC) and offset (OC) signals are applied electrically.
The DC offset signal can be as large as 200V even if the AC scanning voltage is only IV. The OC power that is in practical use is extremely noisy. This noise becomes an AC signal and interferes with the AC scanning voltage. If the electrically applied scan/offset voltage is filtered to remove this AC noise, the AC scan signal will be removed as well. By separating the functions of the eight scan electrodes from the scan and offset electrodes, the Binning and Smith approach
The OC position offset function, similar to the approach), is separated from the AC scan. However, by making the electrodes symmetrical, even higher sensitivity can be obtained than with the arrangement described above. This is... For example, this can be achieved by applying an offset voltage in the X-axis direction shown in FIG. 7 to the electrodes (2) and (4a), and a scanning voltage in the X-axis direction to the electrodes (2a) and (4), respectively. Therefore, a separate fully filtered DC offset voltage can be used separately from the unfiltered scanning voltage to reduce electrical noise in electronic equipment. In the same sample (40), an offset voltage in the Y-axis direction is applied to electrodes (1) and (3a), and a scanning voltage in the Y-axis direction is applied to electrodes (la) and (3), respectively. This device does not require any auxiliary voltage. Since the offset and scanning functions are already electrically separated, different filtering scanners can be used for the two voltages. This is very useful when combining small scanning voltages with large offset voltages. Since noisy high voltages are DC signals, they are filtered considerably. However, since the scanning signal is an AC signal, it is not filtered. Therefore, it can be used even at low voltages with low noise characteristics. A problem associated with this is that both the offset and scanning range are about 1/2 that of the case using the auxiliary voltage. but,
In fact, the advantages of the device of the invention described above far outweigh these disadvantages. According to a slightly different method of electrode operation, the X-offset voltage and its compensation voltage or ground are
) and (2a) (not shown), and the X-scan voltage and its compensation voltage are applied to electrodes (4) and (4a). Having the offset and scanning functions physically separated on the tube and non-linear within the piezoelectric body provides many advantages. For example, with this method, due to the nonlinearity of the scan and offset, the resulting electric field is not applied as in the previously described method and remains separated. The same effect occurs on the Y axis. The problem with this method is that because the arrangement is asymmetric, the offset and scan voltages act on the Z-axis position of the probe, coupling the X-axis to the Y-axis and the Y-axis to the Z-axis. Therefore, in all embodiments of the invention described herein, eight scan electrodes are provided, two for each , two for the other X-axis, two for one Y-axis, and two for the other Y-axis, or two for the X-axis scan, and the X-axis offset. by either two for the Y-axis scan, two for the Y-axis offset, and so on.
The inner and outer scanning electrodes (24) (26), which can be driven, are connected to a piezoelectric tube (
12), eliminating the need for Z-axis electrodes in conventional technology. Figure 6. In the preferred embodiment of the invention shown in FIGS. 7, 9 and 10, the telescoping movement of the piezoelectric tube (12) for actuating the probe (20) in the Z-axis direction is carried out at the free end (18). This is achieved by an internal Z-axis electrode (28) and an external Z-axis electrode (30) provided inside and outside of the adjacent tube (12). As shown in Figures 9, 10, and 12-14,
Both Z-axis electrodes (28) (30) occupy most of the remaining area of the piezoelectric tube (12), other than that occupied by the scanning electrodes (24) (26), which have a small gap from them. When a Z-axis voltage signal is sent to the external Z-axis electrode (30), a constant voltage (e.g., ground) is applied to the internal Z-electrode (28) or the same voltage is connected to the ZN potential, resulting in a constant voltage. The vertical operating sensitivity of the probe (20) with respect to (Z) is doubled. The inner and outer scanning electrodes (24) (26) in this device are far away from the probe (20) and at the mounting end (26).
16). i.e. a piezoelectric tube (12) close to its end which is fixed in a known manner to the scanning head of the microscope.
It is provided at the end of the Importantly, if the piezoelectric tube (12). That is, when the scanning electrodes (24) (26) are attached to the attached end (16) rather than the free end (18), the actuation of the probe (20) by the electrodes becomes even more violent. Through experiments, the inventor discovered that scanning 11! In test tubes with poles, the electrode at the free end (l8), which occupies half the length of the tube, is . We discovered that less than 25% of the probe movement was activated.
Therefore, the mounting end (which occupies half of the voltage tube (l2)
If a scanning electrode is provided on the probe (20), which occupies 1/2 of the area of the same tube, more than three times the deflection can be obtained than if they were provided on the probe (20), which occupies 1/2 of the area of the same tube. Similarly, the Z-axis electrodes (28) (30) must be connected to the free end (l8) of the piezoelectric tube (l2) in order to obtain good dynamic characteristics.
) is important. The best dynamic characteristics are obtained when the probe (20) is moved in the Z-axis direction.
Obtained when the piezoelectric tube (l2) is moved as much as possible in order to move 0). When the piezoelectric material is expanded or contracted by changing the voltage between the biaxial electrodes (2g) (30) provided at the free end (18), the other end of the piezoelectric tube (12) is fixed. Therefore, only the piezoelectric material between the electrodes (2g) (30) is activated, and the probe (20) is moved. For example, in the configuration shown in the attached drawing, the electrode (28
) (30), only 1/2 of the length of the piezoelectric material is
It moves up and down depending on the length of the probe (20). In the example, if a biaxial electrode (28
) If the length of (30) is only about 1/2 that of the piezoelectric tube (12), it will move with the probe by 1/4 of the length of the tube (12). If the Z-axis electrodes (28) (30) are provided at the mounting end (16) of the piezoelectric tube (2), and they
2) has a length of 172, the same tube (12
) along with the probe (20) in the vertical direction. Therefore, the dynamic characteristics become low. This difference in dynamics becomes decisive when the probe (20) is held several intermolecular distances from the surface of the sample being scanned. Another electrode arrangement is shown in simplified or exploded views in FIGS. 11 and 12. Although this device is not necessarily suitable, it provides many advantages in a trade-off situation, as will be understood from the explanation below. FIG. 11 shows the internal electrode (28), and FIG. 12 shows the external electrode (30). It goes without saying that both the inner and outer electrodes (24) and (26) of the present invention are compatible, but FIGS.
In the apparatus shown in the figure, as explained below. The structure is easy, and the characteristics of the tube (12) are particularly improved. In this device, an internal scanning 1t pole (24) is attached over the entire length of the inner surface of the piezoelectric tube (12), while an external scanning electrode (26) and an external Z electrode (3
0) has been removed along with the internal Z-axis electrode (28), as in the previous example. In this device, scanning takes place as in conventional embodiments. The operation in the Z-axis direction is. External Zm*
This is done by applying pressure in the direction of poles (30) and (7) and ZIlk11t. The voltages at the internal scan electrodes (24) may be different, but the changes in the electric field due to the potential of the IE electrodes (30) are... It remains constant throughout the circumference of the piezoelectric tube (12). Therefore. The end of the piezoelectric tube (12) covered by the tC pole (30) is connected to the electrode (30).
When the voltage changes, the area around it expands or contracts uniformly. The scanning range of this device is larger than that of the device shown in FIGS. 9 and 10 because the internal scanning electrode (24) is mounted over the entire surface below the piezoelectric tube (12). However, this device, like other devices. Sensitivity in the Z direction is limited because +2 and -Z voltages cannot be used for motion in the Z direction. Also, the gain in the scanning range is tJs compared to that of other devices. The biaxial electrode (30) can be completely removed and its movement in the Z-axis direction is limited. tube(
scanning electrode (24.) extending over the entire length of l2);
(26) by a constant offset voltage applied to the voltages in the X and Y axes. In other words,
The inner and outer scanning electrodes (24) and (26) are as shown in FIG. This degrades scanning performance in both the X-Y and Z axes, and is therefore the least desirable in implementing the present invention. FIGS. 13 and 14 show a scanning piezoelectric tube (12
) are shown. Although any of the electrodes described above may be used, the device of FIGS. 11 and 12 is much easier to manufacture than the embodiment of FIG. 13.

一方,第9図及び第10図の構成によると,第14図に
示すように、スキャナの製造がさらに容易となる. 第13図では、走査用のサンプル(40)が、スキャナ
(22)の自由端(18)に取付けられており,第14
図では、プローブ(20)が、同スキャナ(22)の自
由端(l8)に取り付けられている. プローブ(20)とサンプル(40)とのどちらか一方
が、他方に対して,走査すなわち移動しつるようになっ
ていることを、次に詳しく説明する.発明者は,プロー
ブ(20)もしくはサンプル(40)とともに移動する
圧電チューブ(12)の大きさを,その全運動にわたっ
て、保つことが重要であるということを,多くの実験を
重ねることにより確かめた. 満足する性能が得られ,かつ,圧電チューブ(12)の
強度を十分に高いものとするために,同チューブ(12
)の肉厚を,第13図に示すように、サンプル(40)
に近づくにつれて薄《なり、逆に取付端(16)に近づ
くにつれて、サンプル(40)のそれよりも厚くなるよ
うなテーパ状としてある.例えば、発明者は、サンプル
(40)に近ずくにつれて,チューブ(12’)の壁面
の肉厚を, 1.02ieit(0.04インチ)から
0.51鳳■(0.02インチ)に減少させて実験を重
ねた.圧電チューブ(12’)の内面がテーパ状となっ
ているので、それを保持している取付装置は、たとえ圧
電チューブ(12’)の外面がテーパ状となっていても
,テーパ状にする必要はない.すなわち、圧電チューブ
(12’)の内面をテーパ状にし、かつその外形を円筒
形とすることによって,取付け装II(図示せず)は,
簡単な円筒形のグリッピングカラーでもよくなる.この
ように、圧電チューブ(12’)の内面をテーパ状とす
ることによって、走査用の圧電チューブ(12’)は小
型化され、かつ強度は大となって.X−Y軸走査,及び
サンプル(40)の垂直方向(Z軸方向)の作動のいず
れにも対応できるようになる. Z軸電極(30)の下の壁面の肉厚が、小さく、かつ電
界が大きくなっているため,Z軸電圧の同じ範囲におけ
る垂直方向の感度が良好であるということが,本発明の
別な利点となっている.これによって本発明による装置
は、2軸電極が圧電チューブ(12’)の内面の全体を
覆っている従来の装置と比較して短くなり、非常に有用
である.第14図には、圧電チューブ(12’)の自由
端(18)の長さを減少させるための別の実施例が示さ
れている. この実施例においては、圧電チューブ(12’)の壁面
の肉厚は、1つまたは複数のステップ(32)を介して
、急激に変化している.これらのステップ(32)を設
けたことによって、この装置には.容易に製造できると
いう利点が得られる. このステップ(32)をつくる1つの方法は,2本また
はそれ以上のチューブを接着して,1本のチューブとす
ることである.補助チューブは,完全したチューブに最
もよく適合するように,一定の肉厚としても、あるいは
異なる肉厚としてもよい.発明者は、壁部が0.51s
am(0.02インチ)の肉厚をなし、かつ中実となる
19.051畿(374インチ)の長さのチューブを.
 1.02膳m(0.04インチ)の肉厚をなし,かつ
内外方の両面に4つの電極を有する19.05■障(3
74インチ)の長さのチューブに対して,端部同士で接
着して、38.1(1 1./2インチ)の長さのチュ
ーブを形成した. 第14図に示すように圧電チューブ(12’)は、走査
電極を備える端部に取付けられ、プローブ(20)は.
*い肉厚の壁面をもつ自由端(l8)に取付けられる.
コンパクトディスクスタンバーの25ミクロンの走査は
、前述した圧電チューブを備えるスキャナによって行い
うる.現在のところ,これによる走査IImは、特に,
粗い表面上において,きわめて大である.
On the other hand, according to the configurations shown in FIGS. 9 and 10, manufacturing of the scanner becomes easier as shown in FIG. 14. In Figure 13, the sample for scanning (40) is attached to the free end (18) of the scanner (22),
In the figure, a probe (20) is attached to the free end (18) of the same scanner (22). The fact that either the probe (20) or the sample (40) scans, that is, moves and hangs relative to the other will be explained in detail below. The inventor has confirmed through numerous experiments that it is important to maintain the size of the piezoelectric tube (12) that moves together with the probe (20) or sample (40) throughout its entire movement. .. In order to obtain satisfactory performance and to make the strength of the piezoelectric tube (12) sufficiently high,
) of sample (40) as shown in Figure 13.
It is tapered so that it becomes thinner as it approaches the mounting end (16), and becomes thicker as it approaches the mounting end (16). For example, the inventor reduced the wall thickness of the tube (12') from 1.02 inches (0.04 inches) to 0.51 inches (0.02 inches) as it approached the sample (40). We conducted repeated experiments. Since the inner surface of the piezoelectric tube (12') is tapered, the mounting device holding it must be tapered even if the outer surface of the piezoelectric tube (12') is tapered. No. That is, by making the inner surface of the piezoelectric tube (12') tapered and the outer shape cylindrical, the attachment device II (not shown) has the following characteristics.
A simple cylindrical gripping collar will also work. In this way, by tapering the inner surface of the piezoelectric tube (12'), the piezoelectric tube (12') for scanning can be made smaller and have greater strength. It becomes possible to support both X-Y axis scanning and vertical movement (Z-axis direction) of the sample (40). Another feature of the present invention is that the wall thickness under the Z-axis electrode (30) is small and the electric field is large, so the sensitivity in the vertical direction is good in the same range of Z-axis voltage. This is an advantage. This makes the device according to the invention shorter and very useful compared to conventional devices in which the biaxial electrode covers the entire inner surface of the piezoelectric tube (12'). FIG. 14 shows another embodiment for reducing the length of the free end (18) of the piezoelectric tube (12'). In this embodiment, the wall thickness of the piezoelectric tube (12') changes abruptly through one or more steps (32). By providing these steps (32), this device has... It has the advantage of being easy to manufacture. One way to create this step (32) is to glue two or more tubes together into one tube. Auxiliary tubes may be of constant or varying wall thickness to best match the complete tube. The inventor said that the wall part is 0.51s
am (0.02 inch) wall thickness and a solid tube with a length of 19.051 mm (374 inches).
It has a wall thickness of 1.02 m (0.04 inch) and has 4 electrodes on both the inner and outer surfaces.
A tube with a length of 38.1 (11./2 inches) was formed by gluing the ends of a tube with a length of 74 inches (74 inches). As shown in Figure 14, a piezoelectric tube (12') is attached at the end with a scanning electrode, and a probe (20).
*It is attached to the free end (l8) which has a thick wall surface.
A 25 micron scan of the compact disk stump bar may be performed by a scanner equipped with a piezoelectric tube as previously described. At present, scanning IIm according to this method, in particular,
Very large on rough surfaces.

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

第1図は、従来の圧電スキャナにおいて,圧電材料が移
動すると、チューブの自由端が、X, Y及びZ軸方向
にどのように移動するかを示す簡易側面図である. 第2図は、圧電材料の移動によって生じた偏向作用を示
す第1図の平面図である. 第3図は、圧電材料の動きを選択するためにチューブの
外面に取付けられた従来の圧電スキャナの電極を示す簡
易側面図である。 第4図は、第3図に示す従来の圧電スキャナにおいて、
圧電材料の動きを選択するために,チューブの内面に取
付けられた電極を示す簡易切断図である. 第5図は,第3図及び第4図に示すスキャナの平面図で
ある. 第6図は、本発明による圧電スキャナの側面図である. 第7図は,第6図に示す圧電スキャナの平面図である. 第8FJRは,本発明による圧電スキャナの構造及び作
用を示す簡易図である. 第9図は,本発明による圧電スキャナの好適実施例にお
ける内部電極の簡単化した展開図である.第10図は、
第6図に示す圧電スキャナの実施例における外部電極の
簡易化した展開図である。 第11図は,本発明による圧電スキャナの別の実施例に
おける内部電極の簡易化した展開図である.第12図は
.第11図に示す圧電スキャナの外部電極の簡易化した
展開図である. 第13図は、取付端から,走査プローブまたはサンプル
を保持している自由端に向かってテーパー状となった側
面を有する圧電シリンダの内部構造を示す本発明の圧電
スキャナの部分的に切断された側面図である. 第14図は、壁面に肉厚が、取付端に近ずくにつれて厚
くなり,かつ走査用ブルーブまたはサンプルを保持して
いる自由端に近ずくにつれて最も薄くなっており、ステ
ップ状の側壁を有する圧電シリンダの内部の別な構造を
示す、本発明による圧電スキャナの部分的に切断された
側面図である.(1)〜(4)外部走査電極 (1a)〜(4a)内部走査電極 (10)外部走査電極     (l2)圧電チューブ
(14)内部走査電極     (16)取付端(18
)自由端 (22)スキャナ (26)外部走査電極 (30)外部2軸電極 (40)サンプル (X) (Y) (Z)軸 (20)プローブ (24)内部走査電極 (28)内部2軸電極 (32)ステップ FIG.8 Fl(;. 7 FIG. FIC;. Fl(;.f2 FIG.
FIG. 1 is a simplified side view showing how the free end of the tube moves in the X, Y, and Z axes as the piezoelectric material moves in a conventional piezoelectric scanner. FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 showing the deflection effect caused by the movement of the piezoelectric material. FIG. 3 is a simplified side view showing the electrodes of a conventional piezoelectric scanner attached to the outer surface of the tube to select the movement of the piezoelectric material. FIG. 4 shows that in the conventional piezoelectric scanner shown in FIG.
A simplified cutaway diagram showing electrodes attached to the inner surface of the tube to select the movement of the piezoelectric material. FIG. 5 is a plan view of the scanner shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 6 is a side view of a piezoelectric scanner according to the present invention. Figure 7 is a plan view of the piezoelectric scanner shown in Figure 6. 8th FJR is a simplified diagram showing the structure and operation of the piezoelectric scanner according to the present invention. FIG. 9 is a simplified exploded view of the internal electrodes in a preferred embodiment of the piezoelectric scanner according to the present invention. Figure 10 shows
7 is a simplified development view of an external electrode in the embodiment of the piezoelectric scanner shown in FIG. 6. FIG. FIG. 11 is a simplified exploded view of the internal electrodes in another embodiment of the piezoelectric scanner according to the present invention. Figure 12 is. 12 is a simplified development view of the external electrode of the piezoelectric scanner shown in FIG. 11. FIG. 13 is a partially cutaway view of the piezoelectric scanner of the present invention showing the internal structure of the piezoelectric cylinder with sides tapering from the mounted end toward the free end holding the scanning probe or sample. This is a side view. Figure 14 shows a piezoelectric device with stepped sidewalls, the wall thickness of which increases as it approaches the mounting end and is thinnest as it approaches the free end that holds the scanning blub or sample. 1 is a partially cutaway side view of a piezoelectric scanner according to the invention showing an alternative structure inside the cylinder; FIG. (1) - (4) External scanning electrode (1a) - (4a) Internal scanning electrode (10) External scanning electrode (l2) Piezoelectric tube (14) Internal scanning electrode (16) Mounting end (18)
) Free end (22) Scanner (26) External scanning electrode (30) External 2-axis electrode (40) Sample (X) (Y) (Z) axis (20) Probe (24) Internal scanning electrode (28) Internal 2-axis Electrode (32) step FIG. 8 Fl(;. 7 FIG. FIC;. Fl(;.f2 FIG.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)(a)取付端と、走査用プローブもしくは走査用
サンプルを支持するための手段を備える自由端と、内外
の壁面を有する圧電材料からなる円筒形チューブと (b)前記チューブの内面に取付けられており、かつ同
内面のほぼ全体を覆うように、一定の間隔で側縁部同士
が隣接し、角度90°の間隔毎に配置されている4つの
内部走査電極と、 (c)前記チューブの外面に取付けられており、かつ同
外面のほぼ全体を覆うように、一定の間隔で側縁部同士
が隣接し、前記各内部電極に対向して、角度90°の間
隔毎に配置されている、4つの外部走査電極 とを備えていることを特徴とするチューブ型プローブ型
スキャナ。
(1) (a) a cylindrical tube made of piezoelectric material having an attachment end, a free end with means for supporting a scanning probe or a scanning sample, and inner and outer walls; (b) an inner surface of the tube; (c) four internal scanning electrodes whose side edges are adjacent to each other at regular intervals and are arranged at angular intervals of 90° so as to cover almost the entirety of the same inner surface; The electrodes are attached to the outer surface of the tube, and are arranged at intervals of 90° so as to cover almost the entire outer surface, with side edges adjacent to each other at regular intervals, and facing each of the internal electrodes. A tube-shaped probe type scanner characterized in that it is equipped with four external scanning electrodes.
(2)内外の走査電極が、取付端から自由端にいたる長
さ方向の一部分に設けられていることを特徴とする請求
項(1)記載のチューブ型プローブスキャナ。
(2) The tube-type probe scanner according to claim (1), wherein the inner and outer scanning electrodes are provided in a portion in the length direction from the attached end to the free end.
(3)(a)チューブ型プローブスキャナであって、同
チューブ内面の全体を覆うべく、自由端に隣接し、かつ
内部走査電極が占めていない部分において、前記チュー
ブの内面に取付けられた内部Z軸電極と、 (b)チューブの外面の全体を覆うべく、自由端に隣接
し、かつ外部走査電極が占めていない部分において、前
記チューブの外面に取付けられた外部Z軸電極 とを備えていることを特徴とする請求項(2)記載のチ
ューブ型プローブスキャナ。
(3) (a) In a tube-type probe scanner, an internal Z is attached to the inner surface of the tube in a portion adjacent to the free end and not occupied by the inner scanning electrode to cover the entire inner surface of the tube. (b) an external Z-axis electrode attached to the outer surface of the tube adjacent the free end and in a portion not occupied by the outer scanning electrode to cover the entire outer surface of the tube; The tube-type probe scanner according to claim 2, characterized in that:
(4)走査電極及びZ軸電極の長さが、それぞれチュー
ブのそれの1/2以上であることを特徴とする請求項(
3)記載のチューブ型プローブスキャナ。
(4) A claim characterized in that the lengths of the scanning electrode and the Z-axis electrode are each 1/2 or more of that of the tube (
3) The tube-type probe scanner described above.
(5)(a)取付端から自由端に亘って位置している内
部走査電極と、 (b)取付端から自由端までの間に、部分的に位置して
いる外部走査電極と、 (c)チューブの外面の全体を覆うべく、前記自由端に
隣接し、かつ外方の走査電極によって占められていない
部分において、前記チューブの外面に取付けられたZ軸
電極 とを備えていることを特徴とする請求項(1)記載のチ
ューブ型プローブスキャナ。
(5) (a) An internal scanning electrode located from the mounting end to the free end; (b) an external scanning electrode partially located between the mounting end and the free end; (c ) a Z-axis electrode attached to the outer surface of the tube in a portion adjacent to the free end and not occupied by the outer scanning electrode so as to cover the entire outer surface of the tube; The tube type probe scanner according to claim (1).
(6)(a)取付端から自由端に亘って位置している外
部走査電極と、 (b)前記取付端から前記自由端までの間に、部分的に
位置している内部走査電極と、 (c)チューブの外面の全体を覆うべく、自由端に隣接
し、かつ前記外部走査電極によって占められていない部
分において、前記チューブの外面に取付けられたZ軸電
極 とを備えていることを特徴とする請求項(1)記載のチ
ューブ型プローブスキャナ。
(6) (a) an external scanning electrode located from the attachment end to the free end; (b) an internal scanning electrode located partially between the attachment end and the free end; (c) a Z-axis electrode attached to the outer surface of the tube adjacent to the free end and in a portion not occupied by the external scanning electrode so as to cover the entire outer surface of the tube; The tube type probe scanner according to claim (1).
(7)チューブの内部及び外部走査電極が、取付端から
自由端まで延びていることを特徴とする請求項(1)記
載のチューブ型プローブスキャナ。
(7) The tube type probe scanner according to claim (1), wherein the inner and outer scanning electrodes of the tube extend from the attached end to the free end.
(8)チューブが、取付端から自由端に向かってテーパ
状となっており、そのため、前記自由端に隣接する側壁
の肉厚が、前記取付端に隣接する側壁のそれよりも薄く
なっていることを特徴とする請求項(1)記載のチュー
ブ型プローブスキャナ。
(8) The tube is tapered from the attachment end toward the free end, so that the wall thickness of the side wall adjacent to the free end is thinner than that of the side wall adjacent to the attachment end. The tube-type probe scanner according to claim 1, characterized in that:
(9)チューブの肉厚が、取付端から自由端に近づくに
従って薄くなっていることを特徴とする請求項(1)記
載のチューブ型プローブスキャナ。
(9) The tube-type probe scanner according to claim (1), wherein the wall thickness of the tube becomes thinner as it approaches the free end from the attached end.
(10)肉厚が、取付端と自由端との間に設けられた複
数のステップにおいて薄くなっていることを特徴とする
請求項(9)記載のチューブ型プローブスキャナ。
(10) The tube-type probe scanner according to claim (9), wherein the wall thickness is reduced at a plurality of steps provided between the attached end and the free end.
(11)(a)自由端と隣接し、かつ長さの約1/2の
部分において、取付端に隣接する残りの部分の側壁より
も肉厚が薄くなっている円筒形の側壁を有するチューブ
と、 (b)前記取付端と隣接する側壁の上に位置している内
部及び外部走査電極と、 (c)前記自由端と隣接する側壁上において、チューブ
の内面に取付けられた内部Z軸電極と、(d)前記自由
端と隣接する側壁上において、チューブの外面に取付け
られた外部Z軸電極 とを備えていることを特徴とする請求項(1)記載のチ
ューブ型プローブスキャナ。
(11) (a) A tube having a cylindrical side wall that is adjacent to the free end and has a wall thickness thinner in a portion of about 1/2 of the length than the side wall of the remaining portion adjacent to the attached end. (b) internal and external scan electrodes located on the side wall adjacent the attached end; and (c) internal Z-axis electrodes mounted on the inner surface of the tube on the side wall adjacent the free end. and (d) an external Z-axis electrode attached to the outer surface of the tube on a side wall adjacent to the free end.
(12)(a)取付端に向かうにつれてよりも、自由端
に向かうにつれて肉厚が薄くなるようにテーパ付けされ
た側壁を有するチューブと、 (b)前記取付端から前記自由端に亘って、側壁上に位
置している内部走査電極と、 (c)前記取付端から前記自由端の方向へ、チューブの
長さの約1/2の長さに亘って、側壁上に位置している
外部走査電極と、 (d)前記自由端から前記取付端に向かって、その長さ
の約1/2の長さに亘って、前記チューブの外面に取付
けられた外部Z軸電極 とを備えていることを特徴とする請求項(1)記載のチ
ューブ型プローブスキャナ。
(12) (a) a tube having a tapered side wall such that the wall thickness becomes thinner toward the free end than toward the attachment end; (b) from the attachment end to the free end; (c) an internal scanning electrode located on the side wall; and (c) an external scanning electrode located on the side wall for approximately 1/2 the length of the tube in the direction from said attached end to said free end. a scanning electrode; and (d) an external Z-axis electrode attached to the outer surface of the tube over about 1/2 of its length from the free end toward the attached end. The tube-type probe scanner according to claim 1, characterized in that:
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