专利名称：双压电体并排推动的三摩擦力步进器与扫描探针显微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压电步进器，特别涉及一种双压电体并排推动的三摩擦力步
进器以及用其制成的扫描探针显微镜镜体，属于压电定位器技术领域。
背景技术：
同时拥有纳米级定位精度、毫米级大行程、从超低温到高于室温的大工作温区、大 驱动力、小尺寸、结构简单牢固和控制简单可靠的定位器是现今精密测量、纳米器件加工、 原子/分子操纵、乃至亚原子结构成像所梦寐以求的定位工具，特别是在超低温和超强磁 场等极端物理条件下的纳米科学研究领域就更离不开这样的理想定位装置。例如超低温 条件一般只能在很小的空间内获得，该条件下的原子成像与操纵就必须使用微型的大工作 温区步进器来对探针或样品定位。又如在商业有售的52毫米孔径20特斯拉超强磁体 中建造样品能相对于磁场方向做任意角度旋转的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope ，简称STM)就需要微型、结构牢固且有大驱动能力的步进器，否则难以在小 空间内进行全方位(特别是在需要克服重力的垂直方向)探针-样品粗逼近(coarse 即proach)。但真正的理想定位器尚未面世，这也是为什么国际上至今尚无人能够制造出可 在52毫米孔径20特斯拉超强磁体中任意旋转样品的STM，虽然这种STM非常重要，能揭示 出磁场方向、样品晶格方向和电子自旋方向之间的重要效应。实现上述理想定位器的最大 难点在于尺寸小、结构简单牢固、驱动力大和工作温区大四者难以兼得。例如惯性压电 步进器虽然体积小，工作温区大，结构简单，但结构不牢固，且驱动力小，难以以任意角度驱 动较重样品。 又如美国专利号3902084和3902085描述的尺蠖步进器，原理是左、中、右三 个压电体一字连接并有一轴杆从它们中间穿过。在各自信号的作用下，左压电体先握紧轴 杆而右压电体不握，接着中压电体伸长并推动左压电体连同其紧握的轴杆一起远离右压电 体，然后右压电体握紧轴杆而左压电体不握，进而中压电体收縮将左、右压电体拉近，轴杆 相对于中压电体就向左移动一步，如此往复可向左步进。也可改变压电体信号顺序而反向 推动轴杆。尺蠖步进器的推进要靠压电体轮流握紧和不握轴杆，就不能在大温区内工作，因 为轴杆和压电体的热胀冷縮不匹配且压电体的伸縮范围只有微米量级，致使压电体在温差 大时会出现因握力过小而打滑或过大而碎裂。此外，尺蠖步进器每走一步需握紧、伸长、不 握、收縮四个动作，这至少需三块压电体和三个控制信号，故体积大且结构和控制都复杂， 价格也高，非常不利于极端条件和微弱信号场合的应用。 国际专利号W0 93/19494描述的剪切压电步进器可解决尺蠖步进器工作温区窄 的缺陷，其原理为若干剪切压电体被弹力压靠在待移物体表面将其夹住。若某一剪切压电 体被通以信号产生切向形变，它在待移物体上的接触面就沿切向滑移，但不会移动待移物 体，因为单个压电体产生的摩擦力不足以克服其余多个压电体的总摩擦力。故可依次一个 个地使所有剪切压电体朝同一方向滑离原接触点，而待移物体仍保持原位。当所有剪切压 电体上的信号同时撤销(形变复原)，就会对待移物体产生相同方向(形变复原方向)的摩擦力，使其沿该方向移动一步。如此往复可让待移物体步进。因剪切压电体都通过长作用
范围的弹力夹住待移物体而非以应力直接去夹，故在大温差时也不会在压电体和被夹物体
间产生过大或过小的夹力，压电体不会碎裂。但剪切压电步进器也有重大缺陷需至少三个
剪切压电体才能推动物体，整个系统复杂且昂贵；且各压电体是分开的，不利于一体化和小
空间应用；剪切压电材料的切向驱动力一般较小，也难产生较大的驱动力。 本实用新型将提出一种较理想的定位器，能解决上述缺陷，并能实现在小空间中
可任意旋转样品的STM或其它扫种类的描探针显微镜。
发明内容为了解决现有纳米精度步进器不能同时具有尺寸小、结构简单牢固、驱动力大和
工作温区大的问题，提供一种双压电体并排推动的三摩擦力步进器以及用其制成的能在小
空间中工作的扫描探针显微镜镜体。 本实用新型实现上述目的的技术方案是 本实用新型双压电体并排推动的三摩擦力步进器，包括两个压电体、基座、滑杆，
其特征是所述两压电体按伸縮方向平行设置并排地固定站立于基座上，设置与两压电体在
其伸縮方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸縮方向上设置将滑杆与两压电体自
由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，在这三个正压力对滑杆产生的最大静
摩擦力中，任一个最大静摩擦力小于其它两个最大静摩擦力之和。 本实用新型双压电体并排推动的三摩擦力步进器的结构特点也在于 所述滑杆通过滑杆弹性和/或基座弹性和/或增设弹性体与基座弹性相压，所述
滑杆通过滑杆弹性和/或两压电体弹性和/或增设弹性体与两压电体的自由端弹性相压。 所述两压电体为整体设置，或者所述两压电体与基座三者为整体设置。 所述两压电体皆呈沿管形体中轴线剖开的半管形状，它们围合起来固定站立于环
形基座上，构成管形双压电体结构。 滑杆置于所述管形双压电体结构之内，滑杆为管形或柱形，其两端分别沿滑杆中 轴线方向向另一端切入但不完全切分离，滑杆两端外壁以弹力分别与环形基座的内侧以及 两压电体自由端的内侧相压。 滑杆为管形并将所述管形双压电体结构套于其内，滑杆两端分别沿滑杆中轴线方 向向另一端切入但不完全切分离，滑杆两端内壁以弹力分别与环形基座的外侧以及两压电 体自由端的外侧相压。 在每个压电体自由端与滑杆间增设固定于该压电体自由端的传力块并以传力块 对滑杆产生所述正压力。 在滑杆与基座之间和/或滑杆与两传力块之间设置静电力和/或磁力。 本实用新型由所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器制成扫描探针显微镜镜
体所采用的技术方案是包括压电扫描管和所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，所
述压电扫描管套于所述步进器之外，该压电扫描管的一端固定于所述步进器基座上。 本实用新型由所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器制成的扫描探针显微镜
镜体的结构特点也在于所述基座或压电扫描管的外壁固定于单向转轮上或万向转轮上。
本实用新型双压电体并排推动的三摩擦力步进器的工作原理为
4[0020] 两压电体按伸縮方向平行设置并排地固定站立于基座上，在垂直于两压电体伸縮 方向上设置将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，在这 三个正压力对滑杆产生的最大静摩擦力中，任一个最大静摩擦力小于其它两个最大静摩擦 力之和，参见附图1。工作时，可先将初态设置为两压电体皆为收縮状态，接着，两压电体同 时伸长，这将带动滑杆沿该伸长方向移动，因为此时两压电体自由端对滑杆产生的静摩擦 力都是拉着滑杆往两压电体伸长方向移动，而基座对滑杆产生的静摩擦力是阻止滑杆移动 的阻力。由于基座对滑杆产生的最大静摩擦力小于两压电体自由端对滑杆产生的最大静 摩擦力之和，所以滑杆相对于基座步进了一步，但相对于两压电体自由端都无滑动(滑杆 与基座沿压电体伸长方向的形变须小于压电体伸长长度，下同此理)。接着，两压电体中的 一个收縮(形变还原)，另一个保持伸长状态不变，此时收縮压电体的自由端会在滑杆上滑 动，而另一压电体的自由端以及基座在滑杆上都没有滑动，因为收縮压电体自由端对滑杆 产生的最大静摩擦力小于另一压电体自由端和基座对滑杆产生的最大静摩擦力之和。收縮 压电体就恢复了最初的收縮状态且没有使滑杆相对于基座滑动。再接着，还保持伸长状态 的那个压电体收縮，同理可知，它也能恢复最初的收縮状态且不使滑杆相对于基座滑动。至 此，滑杆已相对于基座步进了一步且两压电体都恢复到最初的收縮状态。重复上述步骤可 使滑杆相对于基座一步步地沿两压电体伸长方向步进。 同理，如果让初态皆为收縮状态的上述两压电体按照一个伸长-另一个伸长-同 时收縮的顺序来重复进行，可使滑杆相对于基座一步步地沿两压电体收縮方向步进。 上述将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力可 通过弹性体、磁性体和/或带电体实现。这些弹性体、磁性体和/或带电体可以和上述相压 双方中的一方固定，或者与双方都不固定，或者干脆就是滑杆或基座或压电体的一部分。 上述两压电体可以为一个完整压电体的不同部分，两压电体也可以和基座三者为 一个完整压电体的不同部分，只要两压电体的伸縮独立可控即可。 上述两压电体可以为两个半管形，它们围合起来固定站立在环形基座上构成管形 双压电体结构，而滑杆也为管形，或者置于管形双压电体结构之内，或者套于其外。滑杆也 可为柱形置于管形双压电体结构之内。 上述两压电体中每个压电体自由端与滑杆间可增设固定于该压电体自由端的传
力块并以传力块对滑杆产生所述正压力。传力块的作用是(l)传递正压力到滑杆上以避
免压电体直接与滑杆摩擦而引起压电体损坏(2)使得传递到滑杆上的正压力不随滑杆的
行走而变(3)定义所述正压力的作用面积(4)改变对滑杆的摩擦系数。 在上述讨论中，初态都是定为两压电体皆为收縮状态，但同样的原理可知，初态也
可以选为两压电体皆为伸长状态，或者一个伸长一个收縮，因为处于伸长状态的压电体可
以通过单个压电体的收縮转变到两压电体皆为收縮的状态。 实验上，我们已在难度最大的竖直方向上(需要克服重力)成功实现所述双压电 体并排推动的三摩擦力步进器的往复升降，重复性与稳定性都很高。 上述双压电体并排推动的三摩擦力步进器可制成扫描探针显微镜镜体增设压电 扫描管并将其套于所述步进器之外，该压电扫描管的一端固定于所述步进器的基座上。这 样，如果在压电扫描管的自由端与所述步进器的滑杆上分别固定探针与样品(或样品与探 针)且所述探针指向样品表面，所述步进器就可实现探针与样品间的粗逼近，而所述压电扫描管可实现探针与样品间的扫描成像。将所述基座或压电扫描管的外壁固定于单向转轮 上或万向转轮上可实现相对于外磁场能任意角度旋转样品的扫描探针显微镜。 根据上述原理可以看出，与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在 (1)同时具有如下重要性能 (a)尺寸小因为两压电体为并排设置，比串联设置尺寸减少了一倍，步进器的长
度可小于30毫米，从而能够被置于商业标准的52毫米孔径20特斯拉超强磁体中，制成国
际首个20特斯拉任意角度旋转样品型STM或其它种类的扫描探针显微镜。 (b)结构简单牢固总共才两个压电体，每个压电体的两端均与滑杆两端相互钳
住，这是一个非常简单而牢固的结构，不易受外界震动的干扰。 (c)工作温区大由于作用在滑杆上的来自两压电体和基座的正压力为弹性力或 电磁力等长程力，所以它们之间热胀冷縮的不匹配不会对各正压力产生明显的变化，对加 工精度的要求也不高。这使得本实用新型可在超低温至高于室温的超大温区内都能工作， 特别适用于变温方面与极低温条件下的应用。 (d)驱动力大驱动力来自压电体的伸縮应力和摩擦力的合作用。因压电体的伸 縮应力可做得较大，如选用堆栈压电体(Piezo stack)，其驱动力更可高达吨量级，所以，驱 动力可远大于利用角度形变(剪切压电体)推动的剪切压电步进器或惯性力推动的惯性压 电步进器。实验表明，本实用新型在难度最大的竖直方向(需要克服重力)上下均行走自 如，步进的重复性与稳定性都很高。
(e)纳米级定位精度具有纳米级定位精度，因为是压电定位。 (f)毫米级大行程具有毫米级大行程，因为可重复步进。行程仅受限于设计尺 寸。 (g)控制简单可靠因只需驱动两个压电体，控制也就十分简单，这既能提高其工 作的稳定性，又不对其周围的其它电路与部件产生较大干扰。 (2)可实现在小空间中能任意旋转样品的扫描探针显微镜因为尺寸小，且牢固 (可倒立)、驱动力大(可垂直升降)、温区大(可工作于超低温)。 (3)成本大大降低因为结构与控制都十分简单，可直接通过切割商业标准的压 电管制成。
(4)接近理想步进器由于上述优点，本实用新型就非常接近理想步进器了。
图1是本实用新型基本型双压电体并排推动的三摩擦力步进器的结构示意图。 图2是本实用新型含传力块的双压电体并排推动的三摩擦力步进器的结构示意 图。 图3是本实用新型管形双压电体并排推动的三摩擦力步进器的结构示意图。 图4是本实用新型含传力块的管形双压电体并排推动的三摩擦力步进器的结构 示意图。 图5是本实用新型一体型双压电体的结构示意图。 图6是管形双压电体结构示意图。 图7是本实用新型双压电体并排推动的三摩擦力步进器制成的扫描探针显微镜镜体结构示意图。 图中标号1滑杆、2基座、2a基座对滑杆产生的正压力、3两压电体之一、3a两压 电体之一的自由端对滑杆产生的正压力、3b两压电体之一的伸縮方向、4两压电体之二、4a 两压电体之二的自由端对滑杆产生的正压力、4b两压电体之二的伸縮方向、5传力块、6管 形双压电体结构、7压电体电极间隙、8压电体切缝、9压电扫描管、10支架。 以下通过具体实施方式
和结构附图对本实用新型作进一步的描述。
具体实施方式
实施例1 :基本型双压电体并排推动的三摩擦力步进器 参见附图1 ，基本型双压电体并排推动的三摩擦力步进器，包括两个压电体3和4， 基座2和滑杆1，所述两压电体以它们伸縮方向3b和4b平行的设置并排地固定站立于基座 2上，设置与两压电体在它们伸縮方向3b和4b上为滑动配合的滑杆l，在垂直于两压电体 伸縮方向3b和4b上设置将滑杆1与两压电体自由端相压的正压力3a和4a以及将滑杆1 与基座2相压的正压力2a，在这三个正压力2a、3a和4a对滑杆1产生的最大静摩擦力中， 任一个最大静摩擦力小于其它两个最大静摩擦力之和。 工作时，将初态设置为两压电体3和4皆为收縮状态，接着，两压电体同时伸长，此 时两压电体自由端对滑杆1产生的静摩擦力都是拉着滑杆1往两压电体伸长方向移动。基 座2对滑杆1的静摩擦力是阻力，但不足以阻止滑杆1的移动，因为基座2对滑杆1的最大 静摩擦力小于两压电体自由端对滑杆1的最大静摩擦力之和，所以滑杆1相对于基座2步 进一步，但相对于两压电体自由端无滑动。接着，两压电体中的一个收縮，另一个保持伸长 状态。此时收縮压电体的自由端会在滑杆1上滑动，而另一压电体的自由端以及基座2在 滑杆1上都无滑动，因为收縮压电体自由端对滑杆产生的最大静摩擦力小于另一压电体自 由端和基座2对滑杆1产生的最大静摩擦力之和，收縮压电体就恢复了最初的收縮状态且 没有使滑杆相对于基座滑动。再接着，还保持伸长状态的那个压电体收縮，同理，它也能恢 复最初的收縮状态且不使滑杆1相对于基座2滑动。至此，滑杆1已相对于基座2步进了 一步且两压电体都恢复到最初态。重复上述步骤可使滑杆1相对于基座2 —步步地沿两压 电体伸长方向步进。 同理，如果让初态皆为收縮状态的上述两压电体按照一个伸长-另一个伸长-同 时收縮的顺序来重复进行，可使滑杆1相对于基座2 —步步地沿两压电体收縮方向步进。 在上述讨论中，初态都是定为两压电体皆为收縮状态，但同样的原理可知，初态也 可以选为两压电体皆为伸长状态，或者一个伸长一个收縮。因为处于伸长状态的压电体可 以通过单个压电体的收縮转变到两压电体皆为收縮的状态。 上述工作原理也揭示出本实用新型具有如下积极效果(l)尺寸小因为两压电 体为并排设置，比串联设置尺寸减少了一倍；(2)结构简单牢固总共才两个压电体，每个 压电体的两端均与滑杆两端相互钳住，这是一个非常简单而牢固的结构，不易受外界震动 的干扰；(3)工作温区大由于作用在滑杆上的来自两压电体和基座的正压力为弹性力或 电磁力等长程力，所以它们之间热胀冷縮的不匹配不会对各正压力产生明显的变化，对加 工精度的要求也不高。(4)驱动力大驱动力来自压电体的伸縮应力和摩擦力的合作用。因 压电体的伸縮应力可做得较大，堆栈压电体的驱动力更可高到吨量级。这就实现了本实用
7新型的目的。
实施例2 :弹力型双压电体并排推动的三摩擦力步进器 在实施例1中，将滑杆1与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆1与基座2相 压的正压力可通过弹性体实现。所述弹性体可以和上述相压双方中的一方固定，或者与双 方都不固定(例如，在图3的管形滑杆1内放置将滑杆1两端切开部分向外推的弹簧，以此 对套于滑杆1外的压电体3和4以及基座2相压，或者在滑杆与压电体之间插入弹簧片)， 或者干脆就是滑杆1或基座2或两压电体本身的弹性(如图1和图3)。也就是说，滑杆1 通过滑杆1弹性和/或基座2弹性和/或增设弹性体与基座2弹性相压，所述滑杆1通过 滑杆1弹性和/或两压电体3和4弹性和/或增设弹性体与两压电体3和4的自由端弹性 相压。 实施例3 :—体型双压电体并排推动的三摩擦力步进器 上述实施例中的两压电体3和4可以为一个完整压电体的不同部分，所述两压电 体3和4也可以和基座2三者为一个完整压电体的不同部分，均可通过划分电极和切割压 电体实现，只要两压电体的伸縮独立可控即可。例如，见附图5， 一个完整管状压电体的外电 极被电极间隙7划分成两个半管形电极，沿压电体电极间隙7切入压电管但不完全切开，形 成压电体切缝8，切开部分的两片半管形压电体构成所述两压电体3和4，而未切部分可作 为基座2。 实施例4 :管形双压电体并排推动的三摩擦力步进器 上述实施例2中的两压电体3和4可以皆呈沿管形体中轴线剖开的半管形状，它
们围合起来并固定站立于环形基座2上，构成管形双压电体结构6，见图6。 实施例5 :管形或柱形滑杆的双压电体并排推动的三摩擦力步进器 在上述实施例4中，滑杆1置于所述管形双压电体结构6内，滑杆1为管形(空
心)或柱形(实心)，其两端分别沿滑杆1中轴线方向向另一端切入但不完全切分离，滑杆
1两端外壁以弹力分别与环形基座2的内侧以及两压电体自由端的内侧相压，见图3。 实施例6 :滑杆套管型双压电体并排推动的三摩擦力步进器 在上述实施例4中，所述管形双压电体结构6置于管状滑杆1之内，滑杆1两端分 别沿滑杆1中轴线方向向另一端切入但不完全切分离，滑杆1两端内壁以弹力分别与环形 基座2的外侧以及两压电体自由端的外侧相压。 实施例7 :传力块型双压电体并排推动的三摩擦力步进器 在上述实施例1至6的两压电体3和4中，每个压电体自由端与滑杆1间可增设 固定于该压电体自由端的传力块5并以传力块5对滑杆1产生所需的正压力，如图2与图 4。传力块5的作用是(1)传递正压力到滑杆1上以避免压电体直接与滑杆1摩擦而引起 压电体损坏(2)使得传递到滑杆1上的正压力不随滑杆1的行走而变(3)定义所述正压力 的作用面积(4)改变对滑杆1的摩擦系数。 实施例8 :电磁力型双压电体并排推动的三摩擦力步进器 在上述实施例7中，将滑杆1与两传力块5以及滑杆1与基座2相压的正压力可 通过磁性体或带电体实现。这些磁性体或带电体可以和上述相压双方中的一方固定，或者 与双方都不固定，或者干脆就是滑杆1或基座2或传力块5的一部分。 实施例9 :等摩擦力型双压电体并排推动的三摩擦力步进器[0071] 在上述实施例1至8中，作用于滑杆1的三个正压力对滑杆产生的最大静摩擦力 等值，满足任何一个最大静摩擦力小于另两个之和。 实施例10 :双压电体并排推动的三摩擦力步进器制成的扫描探针显微镜镜体 上述实施例1至9中的双压电体并排推动的三摩擦力步进器可制成扫描探针显微 镜镜体增设压电扫描管9并将其套于所述步进器之外，该压电扫描管9的一端固定于所述 步进器的基座2上，见图7。这样，如果在压电扫描管9的自由端上固定样品，并在所述步进 器的滑杆1上固定(通过支架10)探针(样品和探针可对调)，所述探针指向样品表面，所 述步进器就可实现探针与样品间的粗逼近，而所述压电扫描管9可实现探针与样品间的扫 描成像，并且，该扫描探针显微镜的工作空间可以很小。 实施例11 :可旋转的扫描探针显微镜镜体 由于我们的实验已证实本实用新型双压电体并排推动的三摩擦力步进器在难度
最大的竖直方向(需要克服重力)的上升与下降均行走自如，所以在上述实施例io中可将
所述基座2或压电扫描管9的外壁固定于单向转轮或万向转轮上，实现相对于外磁场能任 意角度(包括竖直方向)旋转样品或镜体的扫描探针显微镜。
权利要求一种双压电体并排推动的三摩擦力步进器，包括两个压电体、基座、滑杆，其特征是所述两压电体按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座上，设置与两压电体在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力。
2. 根据权利要求1所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，其特征是所述滑杆通过 滑杆弹性和/或基座弹性和/或增设弹性体与基座弹性相压，所述滑杆通过滑杆弹性和/ 或两压电体弹性和/或增设弹性体与两压电体的自由端弹性相压。
3. 根据权利要求1所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，其特征是所述两压电体 为整体设置，或者所述两压电体与基座三者为整体设置。
4. 根据权利要求2所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，其特征是所述两压电体 皆呈沿管形体中轴线剖开的半管形状，它们围合起来固定站立于环形基座上，构成管形双 压电体结构。
5. 根据权利要求4所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，其特征是滑杆置于所述 管形双压电体结构之内，滑杆为管形或柱形，其两端分别沿滑杆中轴线方向向另一端切入 但不完全切分离，滑杆两端外壁以弹力分别与环形基座的内侧以及两压电体自由端的内侧 相压。
6. 根据权利要求4所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，其特征是滑杆为管形并 将所述管形双压电体结构套于其内，滑杆两端分别沿滑杆中轴线方向向另一端切入但不完 全切分离，滑杆两端内壁以弹力分别与环形基座的外侧以及两压电体自由端的外侧相压。
7. 根据权利要求1或2或3或4或5或6所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器， 其特征是在每个压电体自由端与滑杆间增设固定于该压电体自由端的传力块并以传力块 对滑杆产生所述正压力。
8. 根据权利要求7所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，其特征是在滑杆与基座 之间和/或滑杆与两传力块之间设置静电力和/或磁力。
9. 一种权利要求1所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器制成的扫描探针显微镜 镜体，其特征是包括压电扫描管和所述双压电体并排推动的三摩擦力步进器，压电扫描管 套于所述步进器之外，该压电扫描管的一端固定于所述步进器的基座上。
10. 根据权利要求9所述扫描探针显微镜镜体，其特征是增设单向转轮或万向转轮，所 述基座或压电扫描管的外壁固定于所述单向转轮或万向转轮上。
专利摘要本实用新型双压电体并排推动的三摩擦力步进器与扫描探针显微镜涉及压电定位器，包括两个压电体、基座、滑杆，两压电体以伸缩方向平行的设置并排地固定站立于基座上，设置与两压电体在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两压电体自由端以及滑杆与基座相压的正压力，在这三个正压力对滑杆产生的最大静摩擦力中，任一个最大静摩擦力小于其它两个之和，滑杆通过弹性力或电磁力与基座以及两压电体自由端相压，两压电体可为整体设置，在所述步进器之外套一个固定于基座上的压电扫描管就构成小空间可工作扫描探针显微镜镜体。本实用新型尺寸小、结构简单牢固、工作温区大、驱动力大，适于各种极端物理条件，接近理想步进器。
文档编号H01L41/09GK201498531SQ20092014372
公开日2010年6月2日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者王 琦, 陆轻铀 申请人:中国科学技术大学