Особенности и области применения пьезоэлектрических систем нанопозиционирования
В настоящее время различные области приборостроения, электроники и другие направления с высокими требованиями по точности испытывают потребность в позиционировании на наномасштабном уровне. Одним из самых популярных способов добиться такой точности являются устройства, принцип работы которых основан на пьезоэлектричестве – явлении, при котором генерируется электричество в ответ на механическое напряжение (прямой пьезоэлектрический эффект), или возникает физическая деформация под действием приложенного электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект). Устройства на основе пьезоэлектриков способны обеспечивать прецизионное позиционирование объектов благодаря возможности контролировать смещение материала при помощи управления поданным напряжением.
Компания CoreMorrow специализируется на разработке и производстве пьезоэлектрических систем нано-перемещения и управления. Основная продуктовая линейка включает:
- Пьезоэлектрические актуаторы
- Пьезоэлектрические нанопозиционирующие столы
- Системы быстрого сервопривода
- Пьезоэлектрические сканеры объективов
- Пьезоэлектрические наклонные платформы
- Быстродействующие пьезозеркала
- Пьезоэлектрические контроллеры и другие решения
Данные системы широко применяются в полупроводниковых технологиях, телекоммуникациях и интегральной оптике, биомедицине, прецизионной обработке, задачах нанопозиционирования, аэрокосмической отрасли и смежных высокотехнологичных областях.
Основные особенности
Высокое разрешение
Пьезоэлектрические актуаторы обеспечивают сверхвысокую точность перемещений за счёт управления малыми изменениями напряжения. Это позволяет достигать разрешения на субнанометровом уровне, что делает такие системы незаменимыми для задач, где требуется контроль положения с предельной точностью.
Большая развиваемая сила
Грузоподъёмные пьезоактуаторы способны развивать усилия до 50 000 Н. Конструкции, предлагаемые CoreMorrow, рассчитаны на работу с нагрузками до нескольких тонн, что позволяет сочетать высокую точность с высокой грузоподъёмностью.
Быстрый отклик и высокая помехоустойчивость
Пьезоэлектрические нанопозиционирующие платформы работают с ёмкостной нагрузкой, что обеспечивает время отклика на уровне миллисекунд и высокую динамику. Благодаря физическим свойствам пьезоэлектриков такие системы устойчивы к внешним электромагнитным и механическим помехам и способны стабильно работать на пределе своих характеристик. Также, низкое время отклика позволяет компенсировать отклонения в смещении в реальном времени.
Отсутствие износа и низкое энергопотребление
Пьезоэлектрические системы нано-перемещения проектируются с использованием конечно-элементного анализа для оптимизации конструкции гибких шарниров. Гибкая направляющая система обеспечивает:
- сверхвысокую точность направляющих
- высокую жёсткость
- большую допустимую нагрузку
- отсутствие трения и механического износа
- работу без технического обслуживания
Пьезоэлектрический эффект напрямую преобразует электрическую энергию в механическое перемещение. В статическом режиме, даже под нагрузкой, энергопотребление практически отсутствует.
Совместимость с вакуумом и низкими температурами
Пьезоэлектрические системы нано-перемещения выпускаются в исполнениях, пригодных для работы в вакууме и при низких температурах. Это делает их подходящими для специализированных научных и промышленных применений. По запросу возможна разработка полностью индивидуальных конфигураций под конкретные условия эксплуатации.
Стабильность и надёжность
Высокая жёсткость и конструкция с нулевым зазором пьезоэлектрических систем обеспечивают стабильность и повторяемость во время работы, обеспечивая надёжность при позиционировании объектов
Области применения
Аэрокосмическая техника, обработка и стабилизация изображений
Пьезосистемы применяются для точной стабилизации оптических и измерительных узлов, компенсации вибраций и управления положением элементов в реальном времени.
Прецизионная обработка
Используются в системах сверхточной механообработки, алмазного точения и формообразования, где требуется нанометровая точность позиционирования инструмента.
Лазерная связь со спутниками
В системах спутниковой лазерной связи пьезоэлектрические приводы обеспечивают высокие показатели скорости и точности юстировки оптических трактов и зеркал.
Оптическая микроскопия
Пьезоэлектрические нанопозиционеры и сканеры широко применяются в конфокальной, флуоресцентной и сканирующей зондовой микроскопии для точного сканирования образцов и фокусировки по осям XYZ.
Полупроводниковые технологии
Пьезоэлектрические нанопозиционеры применяются в технологии соединения пластин для сборки микросхем и полупроводников. Пьезосистема компенсирует ошибки за счет многостепенных микроперемещений и регулирует положение пластины до точного положения.
АО «ЛЛС» является дистрибьютором CoreMorrow, представляет весь спектр их продукции на территории РФ и стран СНГ и предлагает наиболее выгодные условия поставки продукции и полную техническую поддержку. Получить дополнительную информацию вы можете, обратившись в нашу компанию.
Авторы статьи: Кирилл Стеховский, Антон Сеннов, группа «Оптика и оптомеханика»
Анонсы статей, мероприятий и еще больше научно-познавательного контента по ссылке в нашем Telegram-канале.
