JPH05946B2 - - Google Patents
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- JPH05946B2 JPH05946B2 JP62099115A JP9911587A JPH05946B2 JP H05946 B2 JPH05946 B2 JP H05946B2 JP 62099115 A JP62099115 A JP 62099115A JP 9911587 A JP9911587 A JP 9911587A JP H05946 B2 JPH05946 B2 JP H05946B2
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- Japan
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- shaped
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004574 scanning tunneling microscopy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/028—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors along multiple or arbitrary translation directions, e.g. XYZ stages
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、分析機器および走査型トンネル顕
微鏡の分野において、試料と検出部の微小位置決
めをする微小位置決め装置に関する。
微鏡の分野において、試料と検出部の微小位置決
めをする微小位置決め装置に関する。
〔発明の概要〕
この発明は、三面からなる箱体の内側にヒンジ
を介して互いに直交する向きに二本の棒状積層圧
電素子体を固定し、二本の棒状積層圧電素子体の
交点部のブロツクを介して垂直位置に固定された
棒状圧電素子体の一端に取付けられた検出部を広
範囲に移動可能にして、試料と検出部の微小位置
決めを広い領域に渡つて行なうものである。
を介して互いに直交する向きに二本の棒状積層圧
電素子体を固定し、二本の棒状積層圧電素子体の
交点部のブロツクを介して垂直位置に固定された
棒状圧電素子体の一端に取付けられた検出部を広
範囲に移動可能にして、試料と検出部の微小位置
決めを広い領域に渡つて行なうものである。
試料表面と検出探針先端部間に流れるトンネル
電流を検出し、トンネル電流が一定になるよう
に、試料表面と検出探針先端部との間を制御し
て、原子構造を観察する走査型トンネル顕微鏡に
おいては、試料表面のｘ、ｙ方向及び試料表面の
凹凸に添つて動作する三次元の微動機構が必要で
ある。そして、従来は、ｘ、ｙ軸を一体に形成し
た圧電素子体にｚ軸用棒状圧電素子体を組合せた
もの（STM装置の試作 第33回応用物理学関連
連合講演会予稿（1986）小野雅敏、他）や第４図
に示す様な互いに直行する３面の平板３１，３
１，３１に、ｘ、ｙ、ｚ軸の３軸に単一圧電素子
２１，２１，２１をそれぞれ互いに垂直に梁状に
設けたキユービツク状圧電素子体からなるもの
（第32回応用物理学関連連合講演会予稿（1985）
岡山重夫、他）や中空円筒状圧電素子体からなる
もの（Single−tube three−dimensional
scanner for scanning tunneling microscopy、
Ｇ Binnig 他、American Institue of
Physics Rev.Sci.Instrum.57(8)、August1986）が
知られている。
電流を検出し、トンネル電流が一定になるよう
に、試料表面と検出探針先端部との間を制御し
て、原子構造を観察する走査型トンネル顕微鏡に
おいては、試料表面のｘ、ｙ方向及び試料表面の
凹凸に添つて動作する三次元の微動機構が必要で
ある。そして、従来は、ｘ、ｙ軸を一体に形成し
た圧電素子体にｚ軸用棒状圧電素子体を組合せた
もの（STM装置の試作 第33回応用物理学関連
連合講演会予稿（1986）小野雅敏、他）や第４図
に示す様な互いに直行する３面の平板３１，３
１，３１に、ｘ、ｙ、ｚ軸の３軸に単一圧電素子
２１，２１，２１をそれぞれ互いに垂直に梁状に
設けたキユービツク状圧電素子体からなるもの
（第32回応用物理学関連連合講演会予稿（1985）
岡山重夫、他）や中空円筒状圧電素子体からなる
もの（Single−tube three−dimensional
scanner for scanning tunneling microscopy、
Ｇ Binnig 他、American Institue of
Physics Rev.Sci.Instrum.57(8)、August1986）が
知られている。
以上に示した従来の機構において、１ 単一の
圧電素子体により作られている為、単位電圧当
りの移動量が小さく、広範囲に渡つて検出部を
走査するには、数100Vの高電圧を加える必要
があり、装置上、および安全状の問題があつ
た。
圧電素子体により作られている為、単位電圧当
りの移動量が小さく、広範囲に渡つて検出部を
走査するには、数100Vの高電圧を加える必要
があり、装置上、および安全状の問題があつ
た。
２ 原子像を見る様な狭い領域では問題ないが、
もう少し大きなレンジを見る為に広い領域を走
査すると、構造上三軸の干渉が大きくなり、像
が歪む等の問題があつた。
もう少し大きなレンジを見る為に広い領域を走
査すると、構造上三軸の干渉が大きくなり、像
が歪む等の問題があつた。
上記の問題点を解決するために、この発明は、
面内走査用に低電圧で広領域を走査できる様に、
二本の棒状積層圧電素子体を一方を互いに直交す
る様にブロツクを介して固定し、他方を三面から
なる箱体にヒンジを介して固定した上、面内移動
と垂直移動の干渉を減じる為に、二本の棒状積層
圧電素子体の交点部のブロツクに前記棒状積層圧
電素子体とは、直交する位置に棒状圧電素子体を
取り付け、キユービツク状にｘ、ｙ、ｚ三軸を構
成した。
面内走査用に低電圧で広領域を走査できる様に、
二本の棒状積層圧電素子体を一方を互いに直交す
る様にブロツクを介して固定し、他方を三面から
なる箱体にヒンジを介して固定した上、面内移動
と垂直移動の干渉を減じる為に、二本の棒状積層
圧電素子体の交点部のブロツクに前記棒状積層圧
電素子体とは、直交する位置に棒状圧電素子体を
取り付け、キユービツク状にｘ、ｙ、ｚ三軸を構
成した。
本発明は、面内方向走査用に、ヒンジを介して
棒状積層圧電素子体を取付けることにより、低電
圧で広領域の走査が可能となり、しかも、面内走
査用棒状積層圧電素子体の交点部のブロツクを介
して面内走査用棒状積層圧電素子体と直交する様
に棒状圧電素子体を固定し、前記棒状圧電素子体
の一端部に検出部を取付けることにより、第５図
ａに従す様に面内を広領域に走査した時に大きく
なる面内移動と垂直移動の干渉を第５図ｂの様
に、減ずることができる。
棒状積層圧電素子体を取付けることにより、低電
圧で広領域の走査が可能となり、しかも、面内走
査用棒状積層圧電素子体の交点部のブロツクを介
して面内走査用棒状積層圧電素子体と直交する様
に棒状圧電素子体を固定し、前記棒状圧電素子体
の一端部に検出部を取付けることにより、第５図
ａに従す様に面内を広領域に走査した時に大きく
なる面内移動と垂直移動の干渉を第５図ｂの様
に、減ずることができる。
本実施例は、STM（走査型トンネル顕微鏡）に
おける検出部の位置決めに用いる微小位置決め装
置に関するもので、以下図面に基づいて説明して
いくことにする。
おける検出部の位置決めに用いる微小位置決め装
置に関するもので、以下図面に基づいて説明して
いくことにする。
（第１実施例）
第１図は、本発明の第１実施例の微小位置決め
装置の概略斜視図を示したものである。互いに垂
直する三面の平板３１，３１，３１からなる箱体
１の内壁にヒンジ２，２が固定され、このヒンジ
を介して、二本の棒状積層圧電素子体３，３が互
いに直交する向きに固定されており、二本の棒状
積層圧電素子体３，３の交点には、ブロツク４が
あり、二本の棒状積層圧電素子体３，３は、前記
ブロツク４を介して固定されている。そして、前
記ブロツク４を介して、前記二本の棒状積層圧電
素子体３ａ，３ｂに対し、垂直位置に単体の棒状
圧電素子体５が固定され、棒状圧電素子体５の上
部には、検出探針ホルダー７、により検出探針６
が固定されており、検出探針６は、検出探針ホル
ダー７に取付けられたネジにより固定され、取り
外しが容易になつている。また箱体１には、シー
ルド板９が取付けられている。この様に構成され
た微小位置決め装置を動作検査したところ、従来
の単体品によるものが第６図に示す様に数10Å／
Ｖであつたのに対し、積層圧電素子体を使用した
ことにより、第７図に示す様に数100Å／Ｖの変
位が得られ、少ない付加電圧で駆動することがで
き、面内移動に対する垂直方向への干渉をも減す
ことができ、コンパクトな大走査用微動機構を作
ることができた。
装置の概略斜視図を示したものである。互いに垂
直する三面の平板３１，３１，３１からなる箱体
１の内壁にヒンジ２，２が固定され、このヒンジ
を介して、二本の棒状積層圧電素子体３，３が互
いに直交する向きに固定されており、二本の棒状
積層圧電素子体３，３の交点には、ブロツク４が
あり、二本の棒状積層圧電素子体３，３は、前記
ブロツク４を介して固定されている。そして、前
記ブロツク４を介して、前記二本の棒状積層圧電
素子体３ａ，３ｂに対し、垂直位置に単体の棒状
圧電素子体５が固定され、棒状圧電素子体５の上
部には、検出探針ホルダー７、により検出探針６
が固定されており、検出探針６は、検出探針ホル
ダー７に取付けられたネジにより固定され、取り
外しが容易になつている。また箱体１には、シー
ルド板９が取付けられている。この様に構成され
た微小位置決め装置を動作検査したところ、従来
の単体品によるものが第６図に示す様に数10Å／
Ｖであつたのに対し、積層圧電素子体を使用した
ことにより、第７図に示す様に数100Å／Ｖの変
位が得られ、少ない付加電圧で駆動することがで
き、面内移動に対する垂直方向への干渉をも減す
ことができ、コンパクトな大走査用微動機構を作
ることができた。
（第２実施例）
第２図は、本発明の第２実施例の微小位置決め
装置の概略斜視図を示したもので、基本的構成
は、第１実施例と同様であり、ここでは、垂直方
向にも大きな変位を出させる為に棒状の圧電素子
体５として、棒状積層圧電素子体３を取付けた構
成にしたもので、第１実施例と同様な効果が得ら
れた。
装置の概略斜視図を示したもので、基本的構成
は、第１実施例と同様であり、ここでは、垂直方
向にも大きな変位を出させる為に棒状の圧電素子
体５として、棒状積層圧電素子体３を取付けた構
成にしたもので、第１実施例と同様な効果が得ら
れた。
（第３実施例）
第３図は、本発明の第３実施例の微小位置決め
装置の概略斜視図を示したもので、基本的構成
は、第１実施例と同様であり、ここでは、単体の
棒状圧電素子体５の替わりに、ｘ、ｙ、ｚに動作
可能な様に電極構成された中空筒状圧電素子体８
を絶縁台１１を介してブロツク４に固定した構成
になつている。この構成によると、面内方向に二
本の棒状積層圧電素子体３，３により、観察場所
に大きく移動させた後、中空円筒状圧電素子体８
を面内方向に微小走査するという二段階の走査が
でき、試料の原子構造観察の際の場所変更が、大
面積（数μｍ）内で可能になつた。
装置の概略斜視図を示したもので、基本的構成
は、第１実施例と同様であり、ここでは、単体の
棒状圧電素子体５の替わりに、ｘ、ｙ、ｚに動作
可能な様に電極構成された中空筒状圧電素子体８
を絶縁台１１を介してブロツク４に固定した構成
になつている。この構成によると、面内方向に二
本の棒状積層圧電素子体３，３により、観察場所
に大きく移動させた後、中空円筒状圧電素子体８
を面内方向に微小走査するという二段階の走査が
でき、試料の原子構造観察の際の場所変更が、大
面積（数μｍ）内で可能になつた。
三面からなる箱体の内側にヒンジを介して、互
いに直交する向きに低電圧で移動量の大きい二本
の棒状積層圧電素子体を固定し、二本の棒状積層
圧電素子体の交点部のブロツクを介して垂直位置
に固定された棒状圧電素子体の一端に検出部を取
付けることにより、低電圧で広領域の面内走査が
可能なうえ、面内移動と垂直移動の干渉を減らす
ことができるコンパクトな微小位置決め機構を構
成することができた。しかも、二本の棒状積層圧
電素子体の交点部のブロツクに三軸方向（ｘ、
ｙ、ｚ）に微小位置決め可能に電極配置された中
空円筒状圧電素子体を取付けることにより、面内
方向に二段階に渡り走査することもできた。
いに直交する向きに低電圧で移動量の大きい二本
の棒状積層圧電素子体を固定し、二本の棒状積層
圧電素子体の交点部のブロツクを介して垂直位置
に固定された棒状圧電素子体の一端に検出部を取
付けることにより、低電圧で広領域の面内走査が
可能なうえ、面内移動と垂直移動の干渉を減らす
ことができるコンパクトな微小位置決め機構を構
成することができた。しかも、二本の棒状積層圧
電素子体の交点部のブロツクに三軸方向（ｘ、
ｙ、ｚ）に微小位置決め可能に電極配置された中
空円筒状圧電素子体を取付けることにより、面内
方向に二段階に渡り走査することもできた。
第１図は本発明第一実施例の微小位置決め装置
の概略斜視図であり、第２図は本発明第二実施例
の微小位置決め装置の概略斜視図であり、第３図
は本発明第三実施例を微小位置決め装置の概略斜
視図であり、第４図は、従来技術の単一圧電素子
からなる微小位置決め装置の概略斜視図であり、
第５図ａ，ｂは、従来装置と本発明の装置の検出
探針の面内移動と垂直移動の干渉を示した概略側
面図であり、第６図は従来装置である単一圧電素
子よりなる微小位置決め装置による変位特性図で
あり、第７図は本発明による変位特性図である。 １……箱体、２……ヒンジ、３……棒状積層圧
電素子体、４……ブロツク、５……棒状圧電素子
体、６……検出探針、７……検出探針ホルダー、
８……中空円筒状圧電素子体、９……シールド
板、１０……ネジ、１１……絶縁台。
の概略斜視図であり、第２図は本発明第二実施例
の微小位置決め装置の概略斜視図であり、第３図
は本発明第三実施例を微小位置決め装置の概略斜
視図であり、第４図は、従来技術の単一圧電素子
からなる微小位置決め装置の概略斜視図であり、
第５図ａ，ｂは、従来装置と本発明の装置の検出
探針の面内移動と垂直移動の干渉を示した概略側
面図であり、第６図は従来装置である単一圧電素
子よりなる微小位置決め装置による変位特性図で
あり、第７図は本発明による変位特性図である。 １……箱体、２……ヒンジ、３……棒状積層圧
電素子体、４……ブロツク、５……棒状圧電素子
体、６……検出探針、７……検出探針ホルダー、
８……中空円筒状圧電素子体、９……シールド
板、１０……ネジ、１１……絶縁台。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに直交する３面の平板３１，３１，３１
からなる箱体１と、 前記箱体１の１つの平板３１上に載置され、そ
れぞれの一端が他の平板３１，３１の内壁に固定
され、且つ前記他の平板３１，３１に対して直角
方向に圧電素子を複数積層し前記直角方向に伸縮
可能な２つの棒状積層圧電素子体３，３と、 前記１つの平板３１上の前記２つの棒状積層圧
電体３，３の交点部分に固定配置されたブロツク
４と、 前記ブロツク４の上に前記１つの平板３１に垂
直に固定した棒状の圧電素子体５と、 前記棒状の圧電素子体５の先端に検出探針ホル
ダ７を介して取り付けられた検出探針６よりなる
こと特徴とする微小位置決め装置。 ２ 前記棒状の圧電素子体５は、複数の圧電素子
を前記１つの平板３１に対して垂直に積層されて
いる棒状積層圧電素子体３である特許請求の範囲
第１項記載の微小位置決め装置。 ３ 前記棒状の圧電素子体５は、中空筒状であ
り、それ自体で３軸方向に微小位置決め可能に電
極配置された中空円筒状圧電素子体８である特許
請求の範囲第１項記載の微小位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62099115A JPS63265573A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 微小位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62099115A JPS63265573A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 微小位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63265573A JPS63265573A (ja) | 1988-11-02 |
| JPH05946B2 true JPH05946B2 (ja) | 1993-01-07 |
Family
ID=14238804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62099115A Granted JPS63265573A (ja) | 1987-04-22 | 1987-04-22 | 微小位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63265573A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0670565A (ja) * | 1992-08-18 | 1994-03-11 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波振動子及び超音波アクチュエータ |
| DE112009001338B4 (de) | 2008-06-04 | 2021-08-05 | National University Corporation Kanazawa University | Abtastvorrichtung für Rastersondenmikroskop |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49129578A (ja) * | 1973-03-27 | 1974-12-11 | ||
| JPS61150287A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Japan Storage Battery Co Ltd | 圧電体変位装置 |
-
1987
- 1987-04-22 JP JP62099115A patent/JPS63265573A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49129578A (ja) * | 1973-03-27 | 1974-12-11 | ||
| JPS61150287A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-08 | Japan Storage Battery Co Ltd | 圧電体変位装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63265573A (ja) | 1988-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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