JPS63265573A - 微小位置決め装置 - Google Patents
微小位置決め装置Info
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- JPS63265573A JPS63265573A JP62099115A JP9911587A JPS63265573A JP S63265573 A JPS63265573 A JP S63265573A JP 62099115 A JP62099115 A JP 62099115A JP 9911587 A JP9911587 A JP 9911587A JP S63265573 A JPS63265573 A JP S63265573A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- fixed
- laminated piezoelectric
- positioning mechanism
- micro
- Prior art date
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- Granted
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation 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)
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、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機構に
関する。
野において、試料と検出部の微小位置決めをする機構に
関する。
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１ｆｉ３１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ッ
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って行なうもの
である。
互いに直交する向きに二本の棒状１ｆｉ３１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ッ
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って行なうもの
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って動作する三次元の微動機構
が必要である。
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っ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、ＫＥＹ軸を一体に形成した圧電素子体
に２軸周棒状圧電素子体を組合せたもの（ＳＴＭ！！置
の試作 第３３回応用物理学関連連合講演会予稿（１９
８６）小野雅敏、他）や第４回に示す様なｘ、 ｙ、
ｚ軸を一体に形成したキュービック状圧電素子体か
らなるもの（第３２回応用物理学関連連合講演会予稿（
１９８５）岡山重大、他）や中空円筒状圧電素子体から
なるもの（Ｓｉｎｇｌｅ−ｔｕｂｅ ｔｈｒｅｅ−ｄｉ
ｍｅｎｓｉｏｎａｌ ５ｃａｎｎｅｒ ｆｏｒ ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇｍｉｃｒｏｇｃｏｐｙ
、Ｇ Ｂ１ｎｎ１ｇ （Ｉｈ＋＾５ｅｒｉｃａｎ
Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ Ｒｅ
ｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ、５７（８）＋Ａｕｇｕｓ
ｔ １９８６）が知られている。
に２軸周棒状圧電素子体を組合せたもの（ＳＴＭ！！置
の試作 第３３回応用物理学関連連合講演会予稿（１９
８６）小野雅敏、他）や第４回に示す様なｘ、 ｙ、
ｚ軸を一体に形成したキュービック状圧電素子体か
らなるもの（第３２回応用物理学関連連合講演会予稿（
１９８５）岡山重大、他）や中空円筒状圧電素子体から
なるもの（Ｓｉｎｇｌｅ−ｔｕｂｅ ｔｈｒｅｅ−ｄｉ
ｍｅｎｓｉｏｎａｌ ５ｃａｎｎｅｒ ｆｏｒ ｓｃａ
ｎｎｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇｍｉｃｒｏｇｃｏｐｙ
、Ｇ Ｂ１ｎｎ１ｇ （Ｉｈ＋＾５ｅｒｉｃａｎ
Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ Ｒｅ
ｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ、５７（８）＋Ａｕｇｕｓ
ｔ １９８６）が知られている。
（発明が解決しようとする問題点３
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、広範囲に渡っ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、および安全吠の
問題があった。
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、広範囲に渡っ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、および安全吠の
問題があった。
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
上三輪の干渉が大きくなり、像が歪む等の問題があった
。
し大きなレンジを見る為に広い領域を走査すると、構造
上三輪の干渉が大きくなり、像が歪む等の問題があった
。
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ックを介し
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ックに前記棒状
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、キュービック状に！、７．Ｚ三軸を構成した
。
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ックを介し
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ックに前記棒状
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、キュービック状に！、７．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
の交点部のブロッ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、図
５（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減することができる。
圧電素子体を取付ることにより、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
の交点部のブロッ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、図
５（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減することができる。
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動機構に関するもので、
以下図面に基づいて説明していくことにする。
る検出部の位置決めに用いる微動機構に関するもので、
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実施例微動機構の概略図を示し
たものである。三面からなる箱体ｌの内壁にヒンジ２ａ
、 ２ｂ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３ａ、 ３ｂ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３ａ、 ３ｂ
の交点には、ブロック４があり、二本の棒状積層圧電素
子体３ａ、 ３ｂは、前記ブロック４を介して 固定さ
れている。そして、前記ブロック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
っている。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動機構を動作検査したと
ころ、従来の単体品によるものが第６図に示す様に数１
ＯＡ／Ｖであったのに対し、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１００人／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滅すことができ、コン
パクトな大走査用微動ａ横を作ることができた。
たものである。三面からなる箱体ｌの内壁にヒンジ２ａ
、 ２ｂ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３ａ、 ３ｂ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３ａ、 ３ｂ
の交点には、ブロック４があり、二本の棒状積層圧電素
子体３ａ、 ３ｂは、前記ブロック４を介して 固定さ
れている。そして、前記ブロック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
っている。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動機構を動作検査したと
ころ、従来の単体品によるものが第６図に示す様に数１
ＯＡ／Ｖであったのに対し、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１００人／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滅すことができ、コン
パクトな大走査用微動ａ横を作ることができた。
（第２実施例）
第２図は、本発明の第２実施例微動機構の概略図を示し
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積
層圧電素子体５Ｃ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。
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積
層圧電素子体５Ｃ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実施例微動機構の概略図を示し
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円筒状圧電素子
体８を絶縁台１１を介してブロック４に固定した構成に
なっている。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３ａ、 ３ｂにより、観察場所を大きく
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
った。
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円筒状圧電素子
体８を絶縁台１１を介してブロック４に固定した構成に
なっている。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３ａ、 ３ｂにより、観察場所を大きく
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
った。
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
ブロッ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ックに三輪方向（ｘ、 ｙ＋２）
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。
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
ブロッ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ックに三輪方向（ｘ、 ｙ＋２）
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動機構概略説明図、第２
図は本発明第二実施例の微動機構概略説明図、第３図は
本発明第三実施例の微動機構概略説明図、第４図は単一
圧電素子からなる微動機構の斜視図、第５図＋ａｌ、
（ｂｌは面内移動と垂直移動の干渉を示した概略説明図
、第６図は単一素子微動機構変位特性図、第７図は本発
明微動機構変位特性図である。 ｌ・・・・・箱体 ２ａ、 ２ｂ・・・ヒンジ ３ａ、３ｂ、３ｃ・・棒状積層圧電素子体４・・・・・
ブロック ５・・・・・棒状圧電素子体 ６・・・・・検出探針 ７・・・・・検出探針ホルダー ８・・・・・中空円筒圧電素子体 ９・・・・・シールド板 １０・・・・・ネジ １１・・・・・絶縁台 以 上第１図 第２図
図は本発明第二実施例の微動機構概略説明図、第３図は
本発明第三実施例の微動機構概略説明図、第４図は単一
圧電素子からなる微動機構の斜視図、第５図＋ａｌ、
（ｂｌは面内移動と垂直移動の干渉を示した概略説明図
、第６図は単一素子微動機構変位特性図、第７図は本発
明微動機構変位特性図である。 ｌ・・・・・箱体 ２ａ、 ２ｂ・・・ヒンジ ３ａ、３ｂ、３ｃ・・棒状積層圧電素子体４・・・・・
ブロック ５・・・・・棒状圧電素子体 ６・・・・・検出探針 ７・・・・・検出探針ホルダー ８・・・・・中空円筒圧電素子体 ９・・・・・シールド板 １０・・・・・ネジ １１・・・・・絶縁台 以 上第１図 第２図
Claims (5)
- （１）圧電素子を用いて、検出探針を立体的に微小移動
させ位置決めする、微小位置決め機構において、 三面からなる箱体と、 この箱体の内側で、一端が直交して連結され、他端がそ
れぞれ直接もしくは固定部材を介して前記箱体の内壁に
固定され二つの積層圧電素子体と、前記連結部には、前
記二つの積層圧電素子体のなす面に対して直交する微小
移動手段と、からなることを特徴とするキュービック状
微小位置決め機構。 - （２）前記箱体の内壁と積層圧電素子体との固定部材が
ヒンジである特許請求の範囲第１項記載のキュービック
状微小位置決め機構。 - （３）前記二つの積層圧電素子体は、前記固定された箱
体の内壁の残りの内壁に対して、離間して設置されてい
る特許請求の範囲第１項記載のキュービック状微小位置
決め機構。 - （４）前記二つの積層圧電素子体は、一端においてブロ
ックを介し、直交して連結されている特許請求の範囲第
１項記載のキュービック状微小位置決め機構。 - （５）前記二つの積層圧電素子体のなす面に対して直交
する微小移動手段が、積層圧電素子体もしくは、中空筒
状で三軸方向に微小位置決め可能に電極配置された圧電
素子体である特許請求の範囲第１項記載のキュービック
状微小位置決め機構。
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 true JPS63265573A (ja) | 1988-11-02 |
| JPH05946B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523643A (en) * | 1992-08-18 | 1996-06-04 | Olympus Optical Company Limited | Ultrasonic piezoelectric transducer and ultrasonic actuator |
| DE112009001338T5 (de) | 2008-06-04 | 2011-04-21 | National University Corporation Kanazawa University, Kanazawa | 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 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523643A (en) * | 1992-08-18 | 1996-06-04 | Olympus Optical Company Limited | Ultrasonic piezoelectric transducer and ultrasonic actuator |
| DE112009001338T5 (de) | 2008-06-04 | 2011-04-21 | National University Corporation Kanazawa University, Kanazawa | Abtastvorrichtung für Rastersondenmikroskop |
| US8217367B2 (en) | 2008-06-04 | 2012-07-10 | National University Corporation Kanazawa University | Scanner device for scanning probe microscope |
| DE112009001338B4 (de) | 2008-06-04 | 2021-08-05 | National University Corporation Kanazawa University | Abtastvorrichtung für Rastersondenmikroskop |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05946B2 (ja) | 1993-01-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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