纳米定位技术及其应用范围  

纳米定位是将设备或仪器移动、测量和定位到亚微米级精度的技术。根据定义，这意味着在极小的距离上的移动，往往是高速移动；例如，在纳米定位术语中，一个移动1.0毫米的移动设备被认为是在该技术的极端条件下运行。通常，纳米定位系统将被设计为在几微米的距离上产生增量为1纳米或更少的可重复的高精度运动。

纳米定位系统通常用于移动和定位设备，如工具、探针、传感器或扫描器。在每一种情况下，要求通常是将设备移动到一个设定的位置，并在较长的时间内精确地保持其位置，或者将设备定位，短暂保持，然后以高速多次重新定位。

纳米定位系统用于何处？

纳米定位系统能够快速移动并持续达到纳米级的精度，使其成为广泛的精密实验室、研究和制造应用的理想选择。

其中包括用于生产计算机硬盘读/写头的高性能线性平台；医疗设备，如眼科手术中的激光镜定位、活细胞成像、DNA测序和神经科学的多光子显微镜；以及用于材料研究的原子力显微镜。

纳米定位系统是如何工作的？

尽管纳米定位系统可以通过多种方式构建，但最有效的方式--由Prior Scientific旗下品牌Queensgate开创的方式--是基于成熟的压电技术。

压电效应最初是由雅克和皮埃尔-居里在1880年发现的。 他们发现，当机械力作用于石英或其他晶体时，在晶体内产生电荷。 他们还能够证明，电场导致晶体膨胀或收缩；这后来被称为反压电效应。

一个纳米定位系统利用了这一现象，使用电信号给一叠压电层通电，这些压电层在应用电压的作用下膨胀。 通过将该机制的一侧固定在参考底板或平台上，同时允许另一侧移动，就有可能创造出一个能够达到亚原子分辨率、具有极高机械刚度的线性致动器。  

作为一个例子，一个长度为20毫米的压电堆栈通常可能有200层，每层100微米厚。 每施加100伏电压，该堆栈就会膨胀15微米，并能产生约750牛的力。 固有的高刚度导致了相应的高共振频率，使设备能够以可控的方式快速移动。

然而，压电设备是非线性的，并表现出滞后性。 因此，它们需要一个外部传感器来控制它们的准确位置。 这可以通过一个电容传感器来实现，它由两片相距约500微米的导电薄膜组成，并由一个电介质气隙隔开，以提供一个设定的电容值。  

将传感器的一侧连接到纳米定位设备的移动平台上，另一侧连接到固定平台上，可以将任何运动检测为电容的变化。 使用这种测量作为反馈控制回路的输入，可以确定移动台的确切位置，并具有出色的分辨率、线性度、稳定性和可重复性。

该系统通过增加专门加工的挠性体来完成，旨在引导每个运动轴，加上机械放大器和相关的传感和控制电子装置，创造了一个能够以亚纳米级的精度进行纯正交运动的设备。

纳米定位专家

在Queensgate，我们设计、开发和制造先进的纳米定位系统已有近50年历史。 我们站在亚原子运动、测量和定位科学研究的最前沿，并开创和完善了压电和电容传感技术的应用。 我们的系统在世界各地被用于从研究、科学和医疗到电子和工业等领域，使我们拥有无与伦比的知识和经验--这些知识和经验使我们成为纳米定位领域的首选专家。

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