低溫真空環(huán)境對(duì)壓電陶瓷納米定位產(chǎn)品的影響及真空兼容壓電納米定位產(chǎn)品推薦
經(jīng)常有朋友咨詢(xún)這樣的問(wèn)題,低溫真空環(huán)境對(duì)壓電產(chǎn)品有什么影響嗎?壓電陶瓷能耐低溫嗎?那么今天我們就來(lái)講一講低溫對(duì)壓電陶瓷的影響有哪些。
首先可以肯定的是,壓電陶瓷是可以低溫使用的,芯明天可以提供低溫-273℃下使用的壓電陶瓷。但您需要了解,低于室溫的條件下,壓電陶瓷的壓電效應(yīng)會(huì)隨之降低,壓電陶瓷所能產(chǎn)生的出力與位移也會(huì)大幅降低,在低溫<260K時(shí),大約是每K損失0.4%,在液態(tài)氮的環(huán)境下,壓電陶瓷的位移約為室溫位移的10%左右。
壓電陶瓷隨溫度降低的位移變化曲線(xiàn)如下圖所示。對(duì)于不同的壓電材料,曲線(xiàn)會(huì)發(fā)生變化。
與室溫環(huán)境相比,低溫環(huán)境下不同電壓對(duì)應(yīng)的位移要相對(duì)減小很多。
我們通常使用的壓電陶瓷為半雙極性壓電陶瓷,即壓電陶瓷可以承受的負(fù)壓為最大正電壓的20%左右,但由于低溫環(huán)境下,壓電陶瓷材料抵抗退極化的能力急劇增加,所以在超低溫環(huán)境下,可以雙極性驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷,從而獲得更大的位移。比如:壓電陶瓷在低溫77K,應(yīng)變能力降低到室溫的20%左右,但是可以通過(guò)雙極性獲得室溫單極性40%左右的位移。
除此外,在低溫條件下,壓電陶瓷的頻率常數(shù)、d33、耦合系數(shù)、介電常數(shù)、電容等參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化,部分曲線(xiàn)如下所示,對(duì)于不同材料,曲線(xiàn)會(huì)不同。
頻率常數(shù)隨溫度變化
d33隨溫度的相對(duì)變化
耦合系數(shù)隨溫度的相對(duì)變化
介電常數(shù)隨溫度的相對(duì)變化
l 低溫真空兼容共燒壓電陶瓷疊堆
低壓疊堆共燒工藝壓電陶瓷具有優(yōu)異的性能及超長(zhǎng)使用壽命,適用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)應(yīng)用。疊堆壓電陶瓷包含方形及環(huán)形兩種外形結(jié)構(gòu),多種尺寸及位移可滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。特殊的絕緣材料,確保在嚴(yán)苛的條件下動(dòng)態(tài)性能的輸出。且體積小巧,易集成。
芯明天壓電疊堆陶瓷具有多種樹(shù)脂外衣類(lèi)型,標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品一般為綠色或灰色樹(shù)脂,低溫真空使用應(yīng)選擇黑或灰色樹(shù)脂型壓電疊堆陶瓷。
l 低溫真空兼容封裝壓電陶瓷促動(dòng)器
低壓柱形壓電陶瓷促動(dòng)器是通過(guò)將低壓壓電陶瓷疊堆封裝于內(nèi)部,外部由柱形不銹鋼外殼保護(hù),并通過(guò)機(jī)械外殼對(duì)壓電陶瓷疊堆施加預(yù)緊力,較高的內(nèi)部機(jī)械預(yù)載力可適用于高負(fù)載、高動(dòng)態(tài)應(yīng)用。它可輸出壓電陶瓷疊堆產(chǎn)生的位移及出力,且可承受一定的拉力。
芯明天的低溫真空兼容壓電陶瓷促動(dòng)器,經(jīng)過(guò)低溫真空處理,并使用低溫真空兼容材料,使其適于低溫真空應(yīng)用。它的特點(diǎn)是直驅(qū)結(jié)構(gòu)、出力大、精度高、可靠性高。
l 低溫真空兼容壓電納米定位臺(tái)
低溫UHV兼容壓電納米定位臺(tái)一般采用放大驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),位移范圍大,且可產(chǎn)生多維運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軸可達(dá)6維。上圖中為芯明天P60.X250壓電納米定位臺(tái),它的行程可達(dá)250μm,采用了全閉環(huán)的閉環(huán)形式,具有更高的定位精度,并且經(jīng)過(guò)抗振動(dòng)設(shè)計(jì),抗振性能強(qiáng)。
l 低溫真空兼容三維壓電物鏡定位器
壓電物鏡定位器是用于驅(qū)動(dòng)物鏡做微納米級(jí)高精度的快速掃描運(yùn)動(dòng)或聚焦等應(yīng)用。上圖中為芯明天的一款低溫壓電物鏡定位器,它可產(chǎn)生三維XYZ運(yùn)動(dòng),行程可達(dá)100μm/軸,非常適于低溫真空應(yīng)用。
l 低溫真空強(qiáng)磁兼容中空壓電納米定位臺(tái)
上圖中為芯明天P13A系列壓電納米定位臺(tái),是專(zhuān)為極低溫、 強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境而研發(fā)設(shè)計(jì),采用低溫壓電驅(qū)動(dòng),外殼采用輕型材料。P13A可進(jìn)行XY二維掃描運(yùn)動(dòng),它的體積小巧,尺寸僅33×33×14.6mm,中心具有10×10mm通孔。所有組件均采用低溫強(qiáng)磁兼容版本,以保證其在低溫強(qiáng)磁下的性能。在4K溫度下位移達(dá)30μm@150V,分辨率可達(dá)0.5nm。
l 低溫真空兼容壓電螺釘
芯明天提供的壓電螺釘具有真空兼容版本,適于低溫真空應(yīng)用,行程可達(dá)26mm,旋轉(zhuǎn)分辨率<50μrad,直線(xiàn)最小步長(zhǎng)<20nm。
l 低溫真空兼容三維壓電螺釘運(yùn)動(dòng)平臺(tái)
同樣,芯明天也可提供集成了壓電螺釘驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái),低溫真空兼容,最小位移增量<30nm,分辨率達(dá)0.5μm,負(fù)載能力達(dá)50N。
l 低溫真空兼容壓電偏轉(zhuǎn)鏡
二維θx θy偏轉(zhuǎn)壓電偏轉(zhuǎn)鏡,低溫真空兼容,中心可選透光孔,偏轉(zhuǎn)角度達(dá)±3°。
l 低溫真空兼容三維壓電馬達(dá)平臺(tái)
XYZ三維直線(xiàn)壓電馬達(dá)平臺(tái),低溫真空兼容,行程可達(dá)3.5mm/軸,超小體積,納米精度。
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