无摩擦惯性步进扫描器、控制法、同点扫描双探针显微镜

摘要

无摩擦惯性步进扫描器特征是拉力器将压片拉向基座，XYZ压电扫描管的一端固定于基座，另一端托住压片并与之产生压力。工作时，施加Z伸长信号和缓慢的XY信号，之后将这两个信号快速回撤使得XY回移过程发生在Z回缩过程之内并使得压片的Z方向惯性力将其XY方向的摩擦力减为零。照此重复产生XY方向步进且无摩擦力干扰，大范围步进定位精度很高，又保留了小范围扫描、定位功能。引入两个独立的Z定位器来调节双探针与样品的间距后，使用无摩擦惯性步进扫描器可将样品上第一个探针的测量点精确送达第二个探针扫描范围之内，实现同点扫描双探针显微镜。其给出的数据更全面、可靠，意义更广、更深。

主权项

一种控制无摩擦惯性步进扫描器的方法，所述无摩擦惯性步进扫描器由XYZ压电扫描管、压片、基座构成，所述XYZ压电扫描管的一端固定于基座，另一端为扫描端，压片置于该扫描端上，压片与XYZ压电扫描管之间电绝缘，所述扫描端与压片之间或者由压片的重力与扫描端产生压力，或者通过增设将压片拉向基座的拉力器使压片与托住压片的扫描端之间产生压力；其特征是以如下时序控制所述无摩擦惯性步进扫描器的XYZ压电扫描管，完成驱动压片在XY平面内的一次步进：在所述XYZ压电扫描管上施加Z伸长信号和XY移动信号，这两个信号的顺序可以对调也可以同时进行，该XY移动信号作用完成时间的平方大于两倍XY移动步长与压片质量的积除以压片与所述XYZ扫描管间最大静摩擦系数再除以压片与所述XYZ扫描管间的正压力，之后，在XYZ压电扫描管上施加Z回缩信号和XY回移信号，其中Z回缩信号完成时间的平方小于两倍Z回缩量与压片质量的积除以压片与所述XYZ压电扫描管之间的正压力，而XY回移信号过程发生在Z回缩信号过程之内。