JPH03167744A - 微小距離移動機構 - Google Patents
微小距離移動機構Info
- Publication number
- JPH03167744A JPH03167744A JP30842689A JP30842689A JPH03167744A JP H03167744 A JPH03167744 A JP H03167744A JP 30842689 A JP30842689 A JP 30842689A JP 30842689 A JP30842689 A JP 30842689A JP H03167744 A JPH03167744 A JP H03167744A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- probe
- arrow
- movement mechanism
- fine movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、微小距Ｍ移動機構（以下、微動機構）を用
いる分野に関するもので、特に走査型トンネル顕微鏡（
以下ＳＴＭ）や、原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭ）、走査
型超音波探針顕微鏡（以下ＳＵＴＭ） 、ＳＥＭ，ＴＥ
Ｍなどの分析機器、および表面形状測定機などにおいて
微小距離移動、周期的移動を行う機構に関するものであ
る。
いる分野に関するもので、特に走査型トンネル顕微鏡（
以下ＳＴＭ）や、原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭ）、走査
型超音波探針顕微鏡（以下ＳＵＴＭ） 、ＳＥＭ，ＴＥ
Ｍなどの分析機器、および表面形状測定機などにおいて
微小距離移動、周期的移動を行う機構に関するものであ
る。
この発明は、圧電素子に電圧を印加し共振状態とし、そ
の時の周期的変形を利用し、前記圧電素子上に設けられ
る移動体を移動させるもので、圧電素子の共振状態にお
ける周期と変移量の安定性，再現性などにより、きわめ
て安定．高精度に動作する産業上有益な微動機構を得る
ことが可能となる． 〔従来の技術〕 従来微動機構として、モーターとギアを使用した物や、
リニアモーターを利用した物，圧電素子の変形を利用し
た物などが知られている。
の時の周期的変形を利用し、前記圧電素子上に設けられ
る移動体を移動させるもので、圧電素子の共振状態にお
ける周期と変移量の安定性，再現性などにより、きわめ
て安定．高精度に動作する産業上有益な微動機構を得る
ことが可能となる． 〔従来の技術〕 従来微動機構として、モーターとギアを使用した物や、
リニアモーターを利用した物，圧電素子の変形を利用し
た物などが知られている。
上記のような従来の微動機構は、以下のような問題点が
あった。
あった。
（１）速い周期で動作しにくい。
（２）高精度に動作周期を維持しにくい。
（３）微小距離の変移量の再現性が良くない。
〔諜題を解決するための手段）
上記問題点を解決するために本発明は、高速高精度の周
期で再現良く変移を行う圧電素子の共振状態を利用し、
移動体を周期的に移動させた。
期で再現良く変移を行う圧電素子の共振状態を利用し、
移動体を周期的に移動させた。
圧電素子の共振周波数は、圧電素子の形状．圧電係数，
電極配置，印加電圧などにより、きわめて高精度に設定
でき、その周波数以外では共振しない特性を持っている
。また共振時の変移量もきわめて安定で再現性が高い。
電極配置，印加電圧などにより、きわめて高精度に設定
でき、その周波数以外では共振しない特性を持っている
。また共振時の変移量もきわめて安定で再現性が高い。
このような共振状態の圧電素子に移動体を固定し、同時
に変移するようにすることにより、 ｉｌｌ 速い周期で動作する。
に変移するようにすることにより、 ｉｌｌ 速い周期で動作する。
（２）動作周期が高精度である。
（３）微小距離の変移量の再現性が良い。
といった特性をもつ微動機構を実現することができる。
［実施例］
本発明をＳＴＭ用の微動機構とした実施例について第１
図，第２図．第３図に基づいて説明する。
図，第２図．第３図に基づいて説明する。
第１図は本発明による微動機構を用いたＳＴＭ用２次元
微動機構の概略を示す斜視図である。音叉型圧電素子１
の根本は、直方体型圧電素子２の変移方向に対し垂直な
面に固定され、移動体として探針台４に固定された探針
３は、音叉型圧電素子ｌの先端に固定されている。
微動機構の概略を示す斜視図である。音叉型圧電素子１
の根本は、直方体型圧電素子２の変移方向に対し垂直な
面に固定され、移動体として探針台４に固定された探針
３は、音叉型圧電素子ｌの先端に固定されている。
第２図．第３図は、それぞれ本発明による微動機構正面
図．側面図である。矢印ａおよびｂはそれぞれ音叉型１
、直方体型２の圧！素子の変移方向を示すものである． 音叉型圧電素子ｌを共振させることにより、探針台４お
よび探針台４に固定された探針３は、矢印ａの示す方向
に変移する．この状態で直方体型圧電素子２を矢印ｂの
示す方向に変移させることにより探針３は、２元平面を
走査することになりＳＴＭ微動機構としての動作を行う
。
図．側面図である。矢印ａおよびｂはそれぞれ音叉型１
、直方体型２の圧！素子の変移方向を示すものである． 音叉型圧電素子ｌを共振させることにより、探針台４お
よび探針台４に固定された探針３は、矢印ａの示す方向
に変移する．この状態で直方体型圧電素子２を矢印ｂの
示す方向に変移させることにより探針３は、２元平面を
走査することになりＳＴＭ微動機構としての動作を行う
。
探針３の矢印ａ方向の動作周期は、音叉型圧電素子の共
振周波数（例えば３２７６８Ｈｚ）により高精度，高速
に設定されており、その変移量はきわめて再現性が良い
。
振周波数（例えば３２７６８Ｈｚ）により高精度，高速
に設定されており、その変移量はきわめて再現性が良い
。
本発明の微動機構を用いたＳＴＭ装置について第４図，
第５図に基づいて説明する。
第５図に基づいて説明する。
第４図に、本発明による微動機構を用いたＳＴＭ装置用
３次元微動機構の斜視図を示す。第１図に示した２次元
減動機構へ、その走査面に垂直な方向に変移させること
が可能な直方体型圧電素子５を、直方体圧電素子２へ固
定したものである。
３次元微動機構の斜視図を示す。第１図に示した２次元
減動機構へ、その走査面に垂直な方向に変移させること
が可能な直方体型圧電素子５を、直方体圧電素子２へ固
定したものである。
これにより、矢印ａ．矢印ｂ，矢印Ｃに示す方向へ、つ
まり３次元に変移可能な微動機構となる。
まり３次元に変移可能な微動機構となる。
第５図は第４図に示した微動機構を用いたＳＴＭ装置の
ブロノク図である．３次元微動機構は、直方体型圧電素
子５を介してフレーム６へ固定され、３次元に微動が行
えるようになっている。サンプル７はサンプル台８に固
定され、フレーム６に固定されたマイクロメータ９に粗
劾され、トンネル電流が流れる距離まで探針３へ近づけ
られる構造となっている。圧電素子１．２．５はアンプ
１０． １１． １２と接続され電圧を印加することに
より微動するようになっている。矢印ａおよび矢印ｂの
方向へは、コンピュータ１３からの信号によりアンプ１
０． １１が動作し、微動量および動作速度、周期がコ
ントロールされるようになっている。矢印Ｃの方向へは
、Ｉ／Ｖ変換器１４の出力値により、サーボ回路１５が
動作し、アンブｌ２をコントロールすることにより決ま
る。
ブロノク図である．３次元微動機構は、直方体型圧電素
子５を介してフレーム６へ固定され、３次元に微動が行
えるようになっている。サンプル７はサンプル台８に固
定され、フレーム６に固定されたマイクロメータ９に粗
劾され、トンネル電流が流れる距離まで探針３へ近づけ
られる構造となっている。圧電素子１．２．５はアンプ
１０． １１． １２と接続され電圧を印加することに
より微動するようになっている。矢印ａおよび矢印ｂの
方向へは、コンピュータ１３からの信号によりアンプ１
０． １１が動作し、微動量および動作速度、周期がコ
ントロールされるようになっている。矢印Ｃの方向へは
、Ｉ／Ｖ変換器１４の出力値により、サーボ回路１５が
動作し、アンブｌ２をコントロールすることにより決ま
る。
コンピュータからの信号により、矢印ａおよび矢印ｂの
方向へ変移した時の矢印Ｃのサーボ回路１５による変移
を測定することにより、サンプル７の表面形状の測定が
可能となる。
方向へ変移した時の矢印Ｃのサーボ回路１５による変移
を測定することにより、サンプル７の表面形状の測定が
可能となる。
本発明による微動機構は以下のような効果を有する。
（１）動作周期がこれまでのものに比べ１０倍以上に高
速化できる。
速化できる。
（２）動作周期が高安定化するため、動作誤差が極めて
小さくなる。
小さくなる。
例えばこのような効果をもつ激動機構をＳＴＭ装置に使
用することにより、高速測定．高精度測定が可能となる
。
用することにより、高速測定．高精度測定が可能となる
。
第１図は本発明の実施例の微動機構の斜視図、第２図は
本発明の実施例の微動機構の正面図、第３図は本発明の
実施例の微動機構の側面図、第４図はＳＴＭ装置用３次
元微動機構の斜視図、第５図はＳＴＭ装置のブロック図
である。 音叉型圧電素子 直方体型圧電素子 探針 探針台 直方体型圧電素子 フレーム サンプル サンプル台 マイクロメータ アンプ ・アンプ ・アンプ ・コンピュータ ・Ｉ／Ｖ変換器 ・サーボ回路 ・バイアス電源
本発明の実施例の微動機構の正面図、第３図は本発明の
実施例の微動機構の側面図、第４図はＳＴＭ装置用３次
元微動機構の斜視図、第５図はＳＴＭ装置のブロック図
である。 音叉型圧電素子 直方体型圧電素子 探針 探針台 直方体型圧電素子 フレーム サンプル サンプル台 マイクロメータ アンプ ・アンプ ・アンプ ・コンピュータ ・Ｉ／Ｖ変換器 ・サーボ回路 ・バイアス電源
Claims (3)
- （１）移動体と、前記移動体を固定した圧電素子を有し
、前記圧電素子を共振させることにより、前記圧電素子
に固定された前記移動体を周期的に移動させることを特
徴とする微小距離移動機構。 - （２）前記微小距離移動機構において、圧電素子が音叉
形状をしている特許請求の範囲第１項記載の微小距離移
動機構。 - （３）特許請求の範囲第１項記載の前記移動体を探針と
して用いたことを特徴とする走査型トンネル顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30842689A JPH03167744A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 微小距離移動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30842689A JPH03167744A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 微小距離移動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03167744A true JPH03167744A (ja) | 1991-07-19 |
Family
ID=17980913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30842689A Pending JPH03167744A (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 微小距離移動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03167744A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19510368A1 (de) * | 1994-05-11 | 1995-11-23 | Karrai Khaled Dr | Rasterabbildungssystem mit gekoppeltem Oszillator |
| JP2010217153A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-30 | Horiba Ltd | 走査型プローブ顕微鏡用プローブ及び走査型プローブ顕微鏡 |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP30842689A patent/JPH03167744A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19510368A1 (de) * | 1994-05-11 | 1995-11-23 | Karrai Khaled Dr | Rasterabbildungssystem mit gekoppeltem Oszillator |
| DE19510368C2 (de) * | 1994-05-11 | 2003-04-10 | Khaled Karrai | Rasterabbildungssystem mit gekoppeltem Oszillator |
| JP2010217153A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-30 | Horiba Ltd | 走査型プローブ顕微鏡用プローブ及び走査型プローブ顕微鏡 |
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