JPH0266841A - マイクロマニピュレータ - Google Patents
マイクロマニピュレータInfo
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- JPH0266841A JPH0266841A JP1164086A JP16408689A JPH0266841A JP H0266841 A JPH0266841 A JP H0266841A JP 1164086 A JP1164086 A JP 1164086A JP 16408689 A JP16408689 A JP 16408689A JP H0266841 A JPH0266841 A JP H0266841A
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- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J7/00—Micromanipulators
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/10—STM [Scanning Tunnelling Microscopy] or apparatus therefor, e.g. STM probes
- G01Q60/16—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/025—Inertial sliding motors
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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- H02N2/043—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification
- H02N2/046—Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification for conversion into rotary motion
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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- H02N2/065—Large signal circuits, e.g. final stages
- H02N2/067—Large signal circuits, e.g. final stages generating drive pulses
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は対象物表面の少なくとも一部分が加工され又は
解析されることができる加工又は解析位置に対する対象
物の運動のためのマイクロマニピュレータに関する。マ
イクロマニピュレータは複数の運動要素を有し、運動要
素は対象物又は対象物ボルダ−を支持しかつこのために
対象物又は対象物ボルダ−のための支台を備えている。
解析されることができる加工又は解析位置に対する対象
物の運動のためのマイクロマニピュレータに関する。マ
イクロマニピュレータは複数の運動要素を有し、運動要
素は対象物又は対象物ボルダ−を支持しかつこのために
対象物又は対象物ボルダ−のための支台を備えている。
マイクロ運動の実施のために運動要素は圧電気的に調整
可能である。
可能である。
この種のマイクロマニピュレータは走査型トンネル顕微
鏡（ＲＭＴ）におりる運動の実施のために公知である。
鏡（ＲＭＴ）におりる運動の実施のために公知である。
走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）はそれぞれ走査型トン
ネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査ニードルにら対して試験さ
れるべき対象物の運動のための精度の最高のものを要求
する。
ネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査ニードルにら対して試験さ
れるべき対象物の運動のための精度の最高のものを要求
する。
西独国特許公開公１１３６１０５４０においてマイクロ
マニピュレータが記載されており、その際試験されるべ
き対象物の支持のために圧電気材料から成る複数の運動
要素が利用される。運動要素は、マイクロ運動によって
移送運動も回転運動も並びに対象物の傾倒も可能である
ように、形成されている。記載のマイクロマニピュレー
タは対象物のマイクロ運動に向けられており、その際加
工のためにマイクロ運動並びに追加的にマクロ運動も可
能である。前記対象物平面に対して垂直に運動は、電圧
の印加によって達成可能な圧電気材料の変形を可能にす
る限りでのみ実施可能である。
マニピュレータが記載されており、その際試験されるべ
き対象物の支持のために圧電気材料から成る複数の運動
要素が利用される。運動要素は、マイクロ運動によって
移送運動も回転運動も並びに対象物の傾倒も可能である
ように、形成されている。記載のマイクロマニピュレー
タは対象物のマイクロ運動に向けられており、その際加
工のためにマイクロ運動並びに追加的にマクロ運動も可
能である。前記対象物平面に対して垂直に運動は、電圧
の印加によって達成可能な圧電気材料の変形を可能にす
る限りでのみ実施可能である。
（発明の課題）
本発明はマイクロ運動のために設けられており運動要素
によって同時に各方向においてマクロ運動も実施される
ようなマイクロマニピュレータを創造することである。
によって同時に各方向においてマクロ運動も実施される
ようなマイクロマニピュレータを創造することである。
（課題の解決のための手段）
この課題は、特許請求の範囲第１項による上記の形式の
マイクロマニピュレータでは、対象物は少なくとも１つ
の運動要素上に、加工又は解析位置に対するマイクロ運
動の他にマクロ運動をも実施可能であることによって解
決される。このことは、そのマイクロ運動の粗ざが圧電
気材料の変形によってのみは調整できない粗い表面でも
加工及び解析平面と加工工具の間の距離の適合、例えば
加工又は解析されるべき対象物表面とラスクーＩ・ネル
顕微鏡（Ｒ）ＩＴ）の走査ニードルとの間の距離の調整
を可能にし、或いは走査ニードルの交換及び組立によっ
て可能にする。
マイクロマニピュレータでは、対象物は少なくとも１つ
の運動要素上に、加工又は解析位置に対するマイクロ運
動の他にマクロ運動をも実施可能であることによって解
決される。このことは、そのマイクロ運動の粗ざが圧電
気材料の変形によってのみは調整できない粗い表面でも
加工及び解析平面と加工工具の間の距離の適合、例えば
加工又は解析されるべき対象物表面とラスクーＩ・ネル
顕微鏡（Ｒ）ＩＴ）の走査ニードルとの間の距離の調整
を可能にし、或いは走査ニードルの交換及び組立によっ
て可能にする。
特許請求の範囲第２項によればマクロ運動のために、特
に運動要素の支台が好適である。支台は特許請求の範囲
第３項によれば好ましくは運動要素自体において運動可
能に支承されており、その際同時に運動要素に支台の案
内が設けられている。支台を運動要素中に固定された、
軸線方向に経過するブツシュ中で、支台とブツシュの相
互に区画する表面の間の摩擦力がブツシュ中の支台の運
動を阻止するように支承することが合理的である。摩擦
力は、摩擦力が一方では対象物の支持のために充分であ
るようにかつ他方では圧電気運動要素への緊張機能の印
加によってブツシュにおける軸線方向の支台の滑りが達
成可能であるように設計されている（特許請求の範囲第
４項）。本発明によるこの実施例において加工又は解析
平面に対して垂直にも運動要素のピエゾセラミック形成
は対象物のマイクロ運動のためにもマクロ運動のために
も利用可能である。
に運動要素の支台が好適である。支台は特許請求の範囲
第３項によれば好ましくは運動要素自体において運動可
能に支承されており、その際同時に運動要素に支台の案
内が設けられている。支台を運動要素中に固定された、
軸線方向に経過するブツシュ中で、支台とブツシュの相
互に区画する表面の間の摩擦力がブツシュ中の支台の運
動を阻止するように支承することが合理的である。摩擦
力は、摩擦力が一方では対象物の支持のために充分であ
るようにかつ他方では圧電気運動要素への緊張機能の印
加によってブツシュにおける軸線方向の支台の滑りが達
成可能であるように設計されている（特許請求の範囲第
４項）。本発明によるこの実施例において加工又は解析
平面に対して垂直にも運動要素のピエゾセラミック形成
は対象物のマイクロ運動のためにもマクロ運動のために
も利用可能である。
本発明の純粋機械的な変形は特許請求の範囲第５項から
第７項に記載されている。マイクロマニピュレータの運
動要素の少なくとも１つはマクロ運動可能であるベース
プレートの部材上に固定されている。本発明によれば部
材は一方ではベースプレートに、他方では部材に固定さ
れているばねの力に抗して調整可能である。部材の調整
のために２つの板ばねが相互に対向して配設されている
、板ばねは相互に開脚可能である。板ばねの開脚の際に
ベースプレートへと部材への板ばねの固定個所の間の距
離が変化し、その結果位置固定のベースプレートでは部
材が運動させられる。板ばねの開脚によって開脚と部材
の調整との間の放物線状の関係が得られ、調整可能性は
板ばねの増大された開脚によって増大することが本質的
なことでである。板ばねは従って部材に、対象物と例え
ば走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査ニードルとの
間の調整感度が対象物と走査ニードルの前進する接近と
共に高められるように配設されている。
第７項に記載されている。マイクロマニピュレータの運
動要素の少なくとも１つはマクロ運動可能であるベース
プレートの部材上に固定されている。本発明によれば部
材は一方ではベースプレートに、他方では部材に固定さ
れているばねの力に抗して調整可能である。部材の調整
のために２つの板ばねが相互に対向して配設されている
、板ばねは相互に開脚可能である。板ばねの開脚の際に
ベースプレートへと部材への板ばねの固定個所の間の距
離が変化し、その結果位置固定のベースプレートでは部
材が運動させられる。板ばねの開脚によって開脚と部材
の調整との間の放物線状の関係が得られ、調整可能性は
板ばねの増大された開脚によって増大することが本質的
なことでである。板ばねは従って部材に、対象物と例え
ば走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査ニードルとの
間の調整感度が対象物と走査ニードルの前進する接近と
共に高められるように配設されている。
マクロ運動のために同様に運動要素の圧電気的制御が利
用される、本発明の変形は特許請求の範囲第８項から第
１０項に該当する。それによれば運動要素は対象物又は
対象物ホルダーを運動要素の支持方向に対して斜めに向
いた支持平面に渡って支持し、その法線は運動要素の支
持方向に対して角αを有する。斜めの支持平面が圧電気
運動要素の運動によって移動されると、斜めの平面と固
着された対象物表面の運動要素の支持方向における位置
が変わる。角度の選択された大きさが一方では交合点に
おけるその側方の繰り出し可能性に関する圧電気運動要
素の出力に依存し、他方では支持平面の表面上の運動要
素の交合点に作用している摩擦力に依存する。運動要素
による支持平面の運動又は位置固定の対象物でのマイク
ロマニピュレータの運動は運動要素のピエゾセラミック
への電圧の印加によって行われる。角度αの選択は加工
又は解析平面、例えば走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）
の走査ニードルに対して垂直な加工又は解析されるべき
対象物表面の移動側を決定する。
用される、本発明の変形は特許請求の範囲第８項から第
１０項に該当する。それによれば運動要素は対象物又は
対象物ホルダーを運動要素の支持方向に対して斜めに向
いた支持平面に渡って支持し、その法線は運動要素の支
持方向に対して角αを有する。斜めの支持平面が圧電気
運動要素の運動によって移動されると、斜めの平面と固
着された対象物表面の運動要素の支持方向における位置
が変わる。角度の選択された大きさが一方では交合点に
おけるその側方の繰り出し可能性に関する圧電気運動要
素の出力に依存し、他方では支持平面の表面上の運動要
素の交合点に作用している摩擦力に依存する。運動要素
による支持平面の運動又は位置固定の対象物でのマイク
ロマニピュレータの運動は運動要素のピエゾセラミック
への電圧の印加によって行われる。角度αの選択は加工
又は解析平面、例えば走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）
の走査ニードルに対して垂直な加工又は解析されるべき
対象物表面の移動側を決定する。
好ましくは斜めの支持平面はらせん状に形成されており
かつ運動要素によって軸線方向に支持され、その結果支
持平面の回転の際に加工又は解析平面は軸線方向に移動
される。らせん状に経過する支持平面を同様に形成され
た複数の部分に分割することは有利であり、その際各部
分は運動要素の１つによって支持される。
かつ運動要素によって軸線方向に支持され、その結果支
持平面の回転の際に加工又は解析平面は軸線方向に移動
される。らせん状に経過する支持平面を同様に形成され
た複数の部分に分割することは有利であり、その際各部
分は運動要素の１つによって支持される。
（実施例）
第１図は対象物ホルダーを支持する３つの運動要素２．
２“、２”による対象物又は対象物ホルダー１の運動の
ためのマイクロマニピュレータを示す。対象物ホルダー
は安定した位置において運動要素の支台３．３′、３”
上に載っている。実施例において円筒状の運動要素２．
２゛、２”は垂直に経過する円筒軸線４によってベース
プレート５上に固定されている。マイクロマニピュレー
タは走査針６に対する対象物の運動のために役立ち、走
査針は実施例において運動要素２．２′、２”の間で運
動要素１０上に配設されておりかつこれと同様にベース
プレート５上に固定されている。
２“、２”による対象物又は対象物ホルダー１の運動の
ためのマイクロマニピュレータを示す。対象物ホルダー
は安定した位置において運動要素の支台３．３′、３”
上に載っている。実施例において円筒状の運動要素２．
２゛、２”は垂直に経過する円筒軸線４によってベース
プレート５上に固定されている。マイクロマニピュレー
タは走査針６に対する対象物の運動のために役立ち、走
査針は実施例において運動要素２．２′、２”の間で運
動要素１０上に配設されておりかつこれと同様にベース
プレート５上に固定されている。
実施例において走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）のため
のマイクロマニピュレータが対象とされ、その際対象物
１は走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査針６に対し
てナノメータの範囲で移動可能である。運動要素２．２
゛、２″の間のベースプレート５上の走査針６の配置は
これに限られない。運動要素１０を備えた走査針は他の
個所でもベースプレート上に固定される。運動要素２．
２゛、２”と走査針６との間の不意の温度変動のために
ラスフートネル顕微鏡（ＲＭＴ）による対象物表面の加
工又は解析の際にしかし同一のベースプレート」−での
運動要素と走査針の配置が非常に重要である。
のマイクロマニピュレータが対象とされ、その際対象物
１は走査型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査針６に対し
てナノメータの範囲で移動可能である。運動要素２．２
゛、２″の間のベースプレート５上の走査針６の配置は
これに限られない。運動要素１０を備えた走査針は他の
個所でもベースプレート上に固定される。運動要素２．
２゛、２”と走査針６との間の不意の温度変動のために
ラスフートネル顕微鏡（ＲＭＴ）による対象物表面の加
工又は解析の際にしかし同一のベースプレート」−での
運動要素と走査針の配置が非常に重要である。
第１図による実施例において支台３゛、３”は所属の運
動要素２゛、２”と剛固に結合している。運動要素２の
支台３はこれに対して運動可能に配設されている。第１
ａ図に示すように、支台３は圧電気材料８が管として形
成されている運動要素２の内方のブツシュ７に軸線方向
に移動可能に挿入されている。実施例においてブツシュ
７は圧電気材料８中に埋設されている。電線９を介して
圧電気材料に電圧を印加することによってブツシュは材
料の変形によって支台に対して移動される。その際ラム
効果が運動を支持し、特に支台は対象物又は対象物ホル
ダーに対する衝撃によって位置をずらされる。電線９は
発電機によって給電され、発電機は圧電気材料の必要な
変形のための所望の制御電圧の発生のために役立つ。前
記発電機は図示されていない。
動要素２゛、２”と剛固に結合している。運動要素２の
支台３はこれに対して運動可能に配設されている。第１
ａ図に示すように、支台３は圧電気材料８が管として形
成されている運動要素２の内方のブツシュ７に軸線方向
に移動可能に挿入されている。実施例においてブツシュ
７は圧電気材料８中に埋設されている。電線９を介して
圧電気材料に電圧を印加することによってブツシュは材
料の変形によって支台に対して移動される。その際ラム
効果が運動を支持し、特に支台は対象物又は対象物ホル
ダーに対する衝撃によって位置をずらされる。電線９は
発電機によって給電され、発電機は圧電気材料の必要な
変形のための所望の制御電圧の発生のために役立つ。前
記発電機は図示されていない。
ブツシュ７及び支台３は、相互に区画する表面の間に摩
擦力が作用し、その摩擦力は支台３を対象物又は対象物
ホルダーではブツシュ７において移動不能に固定するよ
うに、設計されている。支台３の移動のために圧電気材
料８に、圧電気材料が瞬間的に軸線方向に伸縮され、そ
の際ブツシュ７と支台３との間の摩擦力が克服されるよ
うな制御パルスが印加され、その結果支台はその慣性の
ために運動要素の内方でブツシュに対して移動される。
擦力が作用し、その摩擦力は支台３を対象物又は対象物
ホルダーではブツシュ７において移動不能に固定するよ
うに、設計されている。支台３の移動のために圧電気材
料８に、圧電気材料が瞬間的に軸線方向に伸縮され、そ
の際ブツシュ７と支台３との間の摩擦力が克服されるよ
うな制御パルスが印加され、その結果支台はその慣性の
ために運動要素の内方でブツシュに対して移動される。
この方法で運動要素における支台の昇降運動が実施され
る。
る。
支台３の運動要素２の内方での運動の際に走査針６の針
尖端１０に対する対象物１の位置ば変えられる。実施例
において対象物１は第１図の軸ｖＡ１１のまわりに傾倒
され、その位置は運動要素２゛、２”の位置不変の支台
３゛、３”によって予め与えられる。軸線１１のまわり
の対象物１の傾倒によって走査針と加工又は解析される
べき表面との間の運動が生ずる。
尖端１０に対する対象物１の位置ば変えられる。実施例
において対象物１は第１図の軸ｖＡ１１のまわりに傾倒
され、その位置は運動要素２゛、２”の位置不変の支台
３゛、３”によって予め与えられる。軸線１１のまわり
の対象物１の傾倒によって走査針と加工又は解析される
べき表面との間の運動が生ずる。
傾倒運動の代わりに対象物の平行運動が達成されるべき
場合に、勿論全ての運動要素２．２゛、２”が運動可能
な支台３を備えることが可能である。
場合に、勿論全ての運動要素２．２゛、２”が運動可能
な支台３を備えることが可能である。
対象物又は対象物ホルダーは相応した制御電圧の印加に
よって均等に運動する。
よって均等に運動する。
対象物のマイクロ運動のために実施例において運動要素
２．２′、２”は、運動要素２については第１ａ図に縦
断面図で示すように全て円筒状に形成される。第２ｂ図
において円筒軸線４に対して垂直の線ｂ−ｂに沿う運動
要素の横断面が示される。図から圧電気材料８がその内
面に内方電極１２を、その外面にストリップ電極１３．
１３′、１３″″を備え、ストリップ電極は円筒軸線４
の方向に経過する。電極に電圧が印加されると、運動要
素はその長さを変え又は撓む。本発明によれば対象物又
は対象物ホルダーを各方向に運動させるために、この電
圧の調整しか必要とされず、その際マクロ運動は対象物
の加工又は解析平面に対して垂直にもマイクロ運動をス
テップ状に追加することによって達成される。
２．２′、２”は、運動要素２については第１ａ図に縦
断面図で示すように全て円筒状に形成される。第２ｂ図
において円筒軸線４に対して垂直の線ｂ−ｂに沿う運動
要素の横断面が示される。図から圧電気材料８がその内
面に内方電極１２を、その外面にストリップ電極１３．
１３′、１３″″を備え、ストリップ電極は円筒軸線４
の方向に経過する。電極に電圧が印加されると、運動要
素はその長さを変え又は撓む。本発明によれば対象物又
は対象物ホルダーを各方向に運動させるために、この電
圧の調整しか必要とされず、その際マクロ運動は対象物
の加工又は解析平面に対して垂直にもマイクロ運動をス
テップ状に追加することによって達成される。
第１ａ図による実施例において、対象物の垂直な運動の
ために必要な要素は、即ち運動可能な支台３及び圧電気
材料８内に埋設されたブツシュ７が運動要素に組み込ま
れる。これらの運動要素は分離して配設されることも運
動要素と結合しても配設されることができる。
ために必要な要素は、即ち運動可能な支台３及び圧電気
材料８内に埋設されたブツシュ７が運動要素に組み込ま
れる。これらの運動要素は分離して配設されることも運
動要素と結合しても配設されることができる。
第２図においてマイクロマニピュレータが示されており
、その際実施例において運動要素２ａ、２ａ、２”ａの
１つは、運動要素２ａはベースプレート５ａに対して運
動可能な部材１４上に配設されている。実施例において
部材１４の運動の際にヘースプレ）５ａの表面に対して
垂直に部材の運動が行われ、第２図によればマイクロマ
ニピュレータの対象物ホルダー１８は一第１図による対
象物１に類似して一対象物ホルダー１ａの運動要素２ａ
、２ｂの支持点を通る軸線１１ａのまわりを傾倒される
。対象物のマイクロ運動のために第１．１ａ及び１ｂ図
による運動要素２．２′、２”と同様な方法で運動要素
２ａ、２ａ゛、２ａ”が形成されている。
、その際実施例において運動要素２ａ、２ａ、２”ａの
１つは、運動要素２ａはベースプレート５ａに対して運
動可能な部材１４上に配設されている。実施例において
部材１４の運動の際にヘースプレ）５ａの表面に対して
垂直に部材の運動が行われ、第２図によればマイクロマ
ニピュレータの対象物ホルダー１８は一第１図による対
象物１に類似して一対象物ホルダー１ａの運動要素２ａ
、２ｂの支持点を通る軸線１１ａのまわりを傾倒される
。対象物のマイクロ運動のために第１．１ａ及び１ｂ図
による運動要素２．２′、２”と同様な方法で運動要素
２ａ、２ａ゛、２ａ”が形成されている。
板ばねの間でヘースプレー）５ａに固定された部材１４
ａを第３図が示す。その端で板ばね１５によってベース
プレート５ａに固定されており、他端で緩んだ状態で相
互に重なっている２つの板ばね１６．１７を介してヘー
スプレー）５ａと結合している。板ばね１６．１７はク
ランプねじ１８によって開脚される。その際部材１４の
調整路程は板ばね１６．１７の間の開脚距離１９に依存
して開脚の増大に伴って放物線状に増大する。板ばね１
６．１７はベースプレート５ａと部材１４との間に、対
象物と走査針の接近の際にクランプねじ１８の調整の際
に部材１４の調整感度が高められるように配設されてい
る。走査針１６．１７は第３図による実施例においてベ
ースプレートと部十Ａとの間の部＋４’１４の調整方向
２０に対して平行に配設されている。走査針の開脚の際
に部＋Ａ’１４は板ばね１５の力に抗して持ち上げられ
、その結果対象物及び対象物ボルダ−が走査針Ｑこよっ
て持ち上けられる。板ばね１６．１７の弛緩による対象
物の下降の際にクランプねじ１８の調整の際の調整感度
は対象物表面は走査針の針尖端との間の距離の減少に伴
って増大する。
ａを第３図が示す。その端で板ばね１５によってベース
プレート５ａに固定されており、他端で緩んだ状態で相
互に重なっている２つの板ばね１６．１７を介してヘー
スプレー）５ａと結合している。板ばね１６．１７はク
ランプねじ１８によって開脚される。その際部材１４の
調整路程は板ばね１６．１７の間の開脚距離１９に依存
して開脚の増大に伴って放物線状に増大する。板ばね１
６．１７はベースプレート５ａと部材１４との間に、対
象物と走査針の接近の際にクランプねじ１８の調整の際
に部材１４の調整感度が高められるように配設されてい
る。走査針１６．１７は第３図による実施例においてベ
ースプレートと部十Ａとの間の部＋４’１４の調整方向
２０に対して平行に配設されている。走査針の開脚の際
に部＋Ａ’１４は板ばね１５の力に抗して持ち上げられ
、その結果対象物及び対象物ボルダ−が走査針Ｑこよっ
て持ち上けられる。板ばね１６．１７の弛緩による対象
物の下降の際にクランプねじ１８の調整の際の調整感度
は対象物表面は走査針の針尖端との間の距離の減少に伴
って増大する。
板ばね１６．１７の開脚によって生ずる部材の調整路と
対象物表面と走査針との間の距離との間の減速比はレバ
比り、： 、Ｌ２： 、Ｌ３ ：、Ｌ４並びにクランプ
ねじ１８のねじのピンチとによって広い範囲で可変であ
る。
対象物表面と走査針との間の距離との間の減速比はレバ
比り、： 、Ｌ２： 、Ｌ３ ：、Ｌ４並びにクランプ
ねじ１８のねじのピンチとによって広い範囲で可変であ
る。
その運動要素２ｂ、２ｂ’、２ｂ”が斜めの支持平面２
１を支持するマイクロマニピュレータを第４図が示す。
１を支持するマイクロマニピュレータを第４図が示す。
支持平面２１は対象物ボルダ−１ｂの部分であり、それ
によって加工されるべき又は検出されるべき対象物１’
ｂと固着されている。第４図において占めされたマイク
ロマニピュレータも走査型Ｉ・ンネル顕微鏡（ＲＭＴ）
の対象物ボルダ−の運動のために役立ち、その際運動要
素１０を備えた走査針６ｂは運動要素２ｂ、２ｂ′、２
ｂ”と共通して同一のヘスプｌ／ −ト５ｂ ］＝に配
設されている。
によって加工されるべき又は検出されるべき対象物１’
ｂと固着されている。第４図において占めされたマイク
ロマニピュレータも走査型Ｉ・ンネル顕微鏡（ＲＭＴ）
の対象物ボルダ−の運動のために役立ち、その際運動要
素１０を備えた走査針６ｂは運動要素２ｂ、２ｂ′、２
ｂ”と共通して同一のヘスプｌ／ −ト５ｂ ］＝に配
設されている。
第４図による実施例は同様に円筒状に形成された運動要
素２ｂ、２ｂ’ 、２ｂ”はベースプレート５ｂ上に垂
直に立っており、その円筒軸線４ｈば運動要素の支持方
向２２に対して平行に配設されている。支持方向２２及
び支持平面２１の法ｖＡ２３は相互に角度をなす。支持
方向２２と法線２３との間に形成される角度αは、圧電
的に調整可能な運動要素による対象物ししたい１ｈの運
動の際も運動要素の支台３ｂ、３ｂ、３″ｂと斜めの支
持平面との間の充分な接着が得られるように選択される
。対象物自体１ｂは運ｖＪ要素上を滑らない。その上角
度の選択のために対象物自体の運動のための圧電的運動
要素の出力が考慮される。増大する出力にともなって角
度が増大する。
素２ｂ、２ｂ’ 、２ｂ”はベースプレート５ｂ上に垂
直に立っており、その円筒軸線４ｈば運動要素の支持方
向２２に対して平行に配設されている。支持方向２２及
び支持平面２１の法ｖＡ２３は相互に角度をなす。支持
方向２２と法線２３との間に形成される角度αは、圧電
的に調整可能な運動要素による対象物ししたい１ｈの運
動の際も運動要素の支台３ｂ、３ｂ、３″ｂと斜めの支
持平面との間の充分な接着が得られるように選択される
。対象物自体１ｂは運ｖＪ要素上を滑らない。その上角
度の選択のために対象物自体の運動のための圧電的運動
要素の出力が考慮される。増大する出力にともなって角
度が増大する。
運動要素の運動の際斜めの支持平面が移動されそれぞれ
対象物表面と走査針の針尖端との間の距離が変わる。針
尖端と対象物表面との間の距離は、斜めの平面が垂直の
縁に対して平行である場合には、一定である、そのよう
な移動は第４図において矢印２４の方向における対象物
自体の移動の際に得られる。
対象物表面と走査針の針尖端との間の距離が変わる。針
尖端と対象物表面との間の距離は、斜めの平面が垂直の
縁に対して平行である場合には、一定である、そのよう
な移動は第４図において矢印２４の方向における対象物
自体の移動の際に得られる。
第５図はらせん状に経過する支持平面２５を備えた対象
物ホルダー１０を示す。第５図には示してない運動要素
による支持平面２５の回転運動の際に対象物ホルダー１
０において中央に配設されている対象物１ｃ’ がらせ
ん軸線２６の方向に運動する。
物ホルダー１０を示す。第５図には示してない運動要素
による支持平面２５の回転運動の際に対象物ホルダー１
０において中央に配設されている対象物１ｃ’ がらせ
ん軸線２６の方向に運動する。
同様にらせん状の支持平面を備えたマイクロマニピュレ
ータを第６図が示す。だのマイクロマニピュレータの対
象物ホルダー１ｄは支持平面２７を有し、支持平面は実
施例において３つのらせん状に経過する部分２８．２８
’ 、２８”から成る。部分の各々は同様に形成されて
おり、特にらせん面は等しいピンチを有し、実施例にお
いては部分に対して０．３ｍｍである。部分２８．２８
’、２８”はそれぞれ運動要素２ｄ、２ｄ’ 、２ｄ”
の１つによって支持される。実施例においては対象物１
ｄは位置固定に配設されているかつマイクロマニピュレ
ータは支持平面上に自由に運動可能である。マイクロマ
ニビュレタは、運動要素がマイクロマユピュレータヲ支
持平面を介して中心軸線のまわりに回転させる場合に、
中心軸線２９の方向に運動される。対象物ボルダ−１ｄ
には加工されるべき又は解析されるべき対象物１ｄ’
が中央に配設されている。対象物表面ばマイクロマニピ
ュレータのヘースプレート５ｄに対して平行に経過し、
ヘースプレート」二に前記の実施例と同様な方法で走査
型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査針６ｄがその運動要
素１０によって運動要素２ｄ、２ｄ’、２ｄ”と共に固
定されている。運動要素によるマイクロマニピュレータ
の回転の際に対象物表面と走査針の針尖端との間の距離
は減少され又は増大される。
ータを第６図が示す。だのマイクロマニピュレータの対
象物ホルダー１ｄは支持平面２７を有し、支持平面は実
施例において３つのらせん状に経過する部分２８．２８
’ 、２８”から成る。部分の各々は同様に形成されて
おり、特にらせん面は等しいピンチを有し、実施例にお
いては部分に対して０．３ｍｍである。部分２８．２８
’、２８”はそれぞれ運動要素２ｄ、２ｄ’ 、２ｄ”
の１つによって支持される。実施例においては対象物１
ｄは位置固定に配設されているかつマイクロマニピュレ
ータは支持平面上に自由に運動可能である。マイクロマ
ニビュレタは、運動要素がマイクロマユピュレータヲ支
持平面を介して中心軸線のまわりに回転させる場合に、
中心軸線２９の方向に運動される。対象物ボルダ−１ｄ
には加工されるべき又は解析されるべき対象物１ｄ’
が中央に配設されている。対象物表面ばマイクロマニピ
ュレータのヘースプレート５ｄに対して平行に経過し、
ヘースプレート」二に前記の実施例と同様な方法で走査
型トンネル顕微鏡（ＲＭＴ）の走査針６ｄがその運動要
素１０によって運動要素２ｄ、２ｄ’、２ｄ”と共に固
定されている。運動要素によるマイクロマニピュレータ
の回転の際に対象物表面と走査針の針尖端との間の距離
は減少され又は増大される。
加工又は解析されるべき対象物表面の間の距離の調整の
ために、実施例中走査針を備えた運動要素１０は圧電的
に運動可能であることによって達成される。
ために、実施例中走査針を備えた運動要素１０は圧電的
に運動可能であることによって達成される。
第１図は調整可能な支台を備えた運動要素を有するマイ
クロマニピュレータ、第１ａ図は調整可能な支台を備え
た運動要素の部分の縦断面図、第１ｂ図は第１ａ図の線
ｂ−ｂ線に沿う運動要素の横断面図、第２図は機械的に
運動可能な運動要素を備えたマイクロマニピュレータ、
第３図は仮ばねによって固定されたベースプレートの部
材を備えた第２図によるマイクロマニピュレータ、第４
図は斜めの支持平面を備えたマイクロマニピュレータ、
第５図はマイクロマニピュレータのらせん状に経過する
支持平面、そして第６図はらせん状に経過する部分を備
えた支持平面を有するマイクロマニピュレータを示す図
である。
クロマニピュレータ、第１ａ図は調整可能な支台を備え
た運動要素の部分の縦断面図、第１ｂ図は第１ａ図の線
ｂ−ｂ線に沿う運動要素の横断面図、第２図は機械的に
運動可能な運動要素を備えたマイクロマニピュレータ、
第３図は仮ばねによって固定されたベースプレートの部
材を備えた第２図によるマイクロマニピュレータ、第４
図は斜めの支持平面を備えたマイクロマニピュレータ、
第５図はマイクロマニピュレータのらせん状に経過する
支持平面、そして第６図はらせん状に経過する部分を備
えた支持平面を有するマイクロマニピュレータを示す図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、対象物又は対象物ホルダーのためのそれぞれ１つの
支台を有する、対象物又は対象物ホルダーを支持する、
マイクロ運動の実施のために圧電気的に調整可能な複数
の運動要素を備えた、対象物表面の少なくとも一部分の
加工又は解析のための加工又は解析位置に対する対象物
の運動のためのマイクロマニピュレータにおいて、対象
物は少なくとも１つの運動要素上に、加工又は解析位置
に対するマイクロ運動の他にマクロ運動をも実施可能で
あることを特徴とする前記マイクロマニピュレータ。 ２、運動要素（２）の支台（３）によってマクロ運動が
実施可能である、請求項１記載のマイクロマニピュレー
タ。 ３、支台（３）が運動要素（２）によって案内されかつ
運動要素（２）に運動可能に配設されている、請求項２
記載のマイクロマニピュレータ。 ４、支台（３）が運動要素（２）に固定されたブッシュ
（７）において、支台（３）とブッシュ（７）を相互に
区画する表面の間の摩擦力が運動を阻止しかつ対象物又
は対象物ホルダー（１）の支持のために充分であるよう
に支承されており、そしてピエゾ電気運動要素（２）へ
の緊張機能の附勢によってブッシュ（７）における支台
（３）の滑りが達成可能である、請求項３記載のマイク
ロマニピュレータ。 ５、運動要素（２ａ）がベースプレート（５ａ）の、マ
クロ運動の実施に好適な部材（１４）上に組立られてい
る請求項１記載のマイクロマニピュレータ。 ６、部材（１４）が、一方ではベースプレート（５ａ）
に他方では部材（１４）に固定されている、ばね（１５
）の力に対して調整可能である、請求項５記載のマイク
ロマニピュレータ。 ７、部材（１４）の調整のために弛緩した状態において
相互に対向して配設されている２つの板ばね（１６、１
７）が使用され、板ばねは相互に開脚可能である、請求
項５又は６記載のマイクロマニピュレータ。 ８、運動要素（２ｂ、２ｂ’、２ｂ”）は対象物又は対
象物ホルダー（１ｂ）を支持平面（２１）に渡って支持
し、その法線は運動要素（２ｂ、２ｂ’、２ｂ”）の支
持方向（２２）に対して角αを有する、請求項１記載の
マイクロマニピュレータ。 ９、斜めの支持平面（２７）がらせん状に経過しかつ軸
線方向において運動要素によって支持される、請求項８
記載のマイクロマニピュレータ。 １０、らせん状に経過する支持平面（２７）が同様に形
成された複数の部分（２８、２８’、２８”）に分割さ
れ、その際複数の部分（２８、２８’、２８”）の各々
はそれぞれ運動要素（２ａ、２ａ’、２ａ”）の少なく
とも１つによって支持される、請求項９記載のマイクロ
マニピュレータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3822504A DE3822504A1 (de) | 1988-07-03 | 1988-07-03 | Mikromanipulator |
| DE3822504.2 | 1988-07-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266841A true JPH0266841A (ja) | 1990-03-06 |
| JP2802317B2 JP2802317B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=6357870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1164086A Expired - Lifetime JP2802317B2 (ja) | 1988-07-03 | 1989-06-28 | マイクロマニピュレータ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5325010A (ja) |
| EP (1) | EP0349911B1 (ja) |
| JP (1) | JP2802317B2 (ja) |
| AT (1) | ATE128270T1 (ja) |
| DE (4) | DE3844659A1 (ja) |
| ES (1) | ES2080734T3 (ja) |
| GR (1) | GR3018451T3 (ja) |
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1995
- 1995-12-19 GR GR950403583T patent/GR3018451T3/el unknown
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