专利名称：一种用于扫描探针显微镜的压电陶瓷扫描器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于扫描探针显微镜的压电陶资扫描器。
技术背景压电陶瓷管扫描器是扫描探针显微镜的核心组成部分之一。几乎所有的扫 描探针显微镜都使用压电陶资扫描器进行扫描成像。压电陶乾扫描器主要有三 角架型、单管型和十字架配合单管型等。目前应用最为广泛的是单管型压电陶瓷扫描器。目前市场上用于SPM的压电陶资管扫描器一般通过一个单管型压电 陶瓷管实现对XY和Z方向的控制，但是每组导电层所加电压为极性相反的电 压，所以每组导电层会形成一个寄生电容，所以当控制Z方向运动时，由于寄 生电容的耦合作用，XY方向的电压波形会受到干扰；控制Z方向的电压加在 导电层上，极性相反的控制XY方向的两组电压会在管的中心形成零位电压， 并作为控制Z方向的零位电压。因制作工艺的限制，零位电压并非在管的中心 线上，从而在控制Z方向运动时产生电压干扰。因此每组的两电层间存在分布 电容干扰和电压干扰(没有零位点)，从而使XY方向和Z方向运动存在耦合。扫描探针显微镜是一个极灵敏而精密的系统，它可以观察和测量到一个原 子的位置及分布状态， 一个极小的干扰便会影响测量结果。显然巳有的扫描器 不能满足要求实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于扫描探针显孩t镜的压电陶瓷管扫描器， 以克服现有产品XY方向与Z方向运动存在耦合，影响对压电陶资扫描器的控 制的不足，以提高测量精度。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现一种用于扫描探针显微镜的压电陶瓷管扫描器，主要包括外壳、压电陶乾 管I、压电陶瓷管II、导电基座和塑胶导线，所述外壳上具有一凸缘形成的安装平台，外壳内側固定支架，所述压电陶瓷管位于外壳的内筒中，压电陶瓷管I固定在支架上，压电陶瓷管I的内外表面分别涂有相互对应的4个导电层，压电陶瓷管i通过绝缘套座与压电陶瓷管n连接，压电陶瓷管n内外表面分别 涂有导电层，压电陶瓷管n与导电基座通过绝缘套相连，压电陶'尧管n与外壳 之间固定有避震环，所述外壳的扫描端的内壁形成一凸台，凸台内置放磁粒， 导电基座固定于外壳内筒中央的扫描端，塑胶导线自压电陶瓷管的不同导电层 引出。本实用型的有益效果为将定长的压电陶瓷管分为等长的两段， 一段专门 用来控制XY方向， 一段专门控制Z方向，由于X-Y方向和Z方向控制电极完 全分开，因此使原来由于〗故在一个陶瓷管上电极间的电容效应而产生的相互干 扰消除；另外，压电陶瓷管的电致伸缩与管子的几何长度和激励电压成正比， 为了分开X-Y与Z方向激励电极，而不改变原来扫描器的结构尺寸，所以X-Y 管和Z管尺寸各仅为原尺寸的一半长度。但由于采取增加了电极数，使每个方 向的电压加倍，因此伸缩的长度也加倍。
图i是本实用新型实施例所述的用于扫描揮:针显微镜的压电陶瓷扫描器的结构示意图；图2是本实用新型实施例所述的用于扫描探针显樣i镜的压电陶瓷扫描器的 压电陶瓷管-1的结构示意图；图3是本实用新型实施例所述的用于扫描探针显微镜的压电陶资扫描器的 压电陶资管-2的结构示意图。图4是本实用新型实施例所述的用于扫描探针显孩i镜的压电陶瓷扫描器的 X-Y陶瓷管位移示意图。1、外壳；2、压电陶瓷管I; 21、导电层；22、导电层；23、导电层；24、导电层；25、导电层；26、导电层；27、导电层；28、导电层；29、绝^彖层；3、 压电陶瓷管II; 31、绝缘层；32、导电层；33、导电层；4、导电基座；41、导 电基座位移幅度；5、塑胶导线；6、安装平台；7、支架；8、绝缘套；9、避震 环；10、扫描端；11、磁粒；12、 X-Y管的位移幅度；13、导电基座的位移。
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型实施例所述的用于扫描探针显微镜的压电陶瓷 管扫描器，包括外壳1、压电陶瓷管I2、压电陶瓷管I13、导电基座4和塑胶 导线5,所述外壳1上具有一凸缘形成的安装平台6，外壳1内侧固定支架7; 压电陶瓷管12固定在支架7上，压电陶瓷管12长度为原尺寸的一半，所述压 电陶瓷管I 2中间设有绝缘层29，压电陶瓷管I 2的内外表面分别涂有相互对 应的4个导电层，分成四组，其中导电层21、 25为一组，导电层23、 27为一 组，控制X方向运动；导电层24、 28为一组，导电层22、 26为一组，控制Y 方向运动；压电陶瓷管12通过绝纟彖套8与压电陶瓷管II3相连接，压电陶瓷管 113长度为原长度的一半，所述压电陶瓷管I13中间设有绝缘层31，压电陶瓷4吏得Z方向的运动与XY方向无影响，同时也消除了无电压零位的影响，所述 压电陶瓷管II3与外壳1之间固定有避震环9，压电陶瓷管II3与导电基座4通 过绝缘套8相连，所述外壳l的扫描端IO的内壁形成一凸台，该凸台内放置有 石兹粒ll，所述导电基座4固定在扫描端10;塑胶导线5自压电陶瓷管的不同导 电层引出，通iti口不同电压控制扫描器在XYZ三维空间内运动。如图4所示，本实用新型实施例所述的用于扫描探针显樣t镜的压电陶瓷管 扫描器，所述压电陶瓷管12在X/Y方向电压的激励下，X-Y管的位移幅度12 如果是a，由于其长度与Z管3是相等的，则导电基座的位移13则为2a。
权利要求1、一种用于扫描探针显微镜的压电陶瓷扫描器，主要包括外壳(1)、压电陶瓷管I(2)、压电陶瓷管II(3)、导电基座(4)和塑胶导线(5)，所述外壳(1)上具有一凸缘形成的安装平台(6)，外壳(1)内侧固定支架(7)，所述压电陶瓷管位于外壳(1)的内筒中，所述外壳(1)的扫描端(10)的内壁形成一凸台，凸台内置放磁粒(11)，所述导电基座(4)固定在扫描端(10)；所述塑胶导线(5)自压电陶瓷管的不同导电层引出，其特征在于所述压电陶瓷管I(2)中间设有绝缘层(29)，压电陶瓷管I(2)的内外表面分别涂有相互对应的4个导电层，所述压电陶瓷管II(3)中间设有绝缘层(31)，压电陶瓷管II(3)内外表面分别涂有导电层(32)、导电层(33)；所述压电陶瓷管I(2)通过绝缘套(8)与压电陶瓷管II(3)相连接；压电陶瓷管I(3)固定在支架(7)上，所述压电陶瓷管II(3)与外壳(1)之间固定有避震环(9)，压电陶瓷管II(3)与导电基座(4)通过绝缘套(8)相连。
专利摘要本实用新型涉及一种用于扫描探针显微镜的压电陶瓷扫描器，主要包括外壳、压电陶瓷管I、压电陶瓷管II、导电基座和塑胶导线，所述压电陶瓷管I为控制XY方向的压电陶瓷管，压电陶瓷管I的内外表面分别涂有相互对应的4个导电层，分成4组；所述压电陶瓷管I通过绝缘套与压电陶瓷管II相连，所述压电陶瓷管II为控制Z方向的压电陶瓷管，压电陶瓷管II的内外表面分别涂有导电层，所述导电基座中央置放磁粒，所述塑胶导线自压电陶瓷管的不同导电层引出。本实用新型的有益效果为克服了现有产品XY方向与Z方向寄生电容存在而引起的相互耦合，影响对压电陶瓷扫描器的控制精度下降的不足。
文档编号G12B21/00GK201219036SQ200820060198
公开日2009年4月8日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者鑫 孙, 波 张, 程传东, 罗先照, 胡志强 申请人:程传东;胡志强