法国Piezoconcept Z轴定位器Z-STAGE.5行程范围5μm应用于精密测量

 

在纳米技术、精密光学、生物医学等前沿领域，对垂直方向（Z轴）位移的控制精度与动态响应能力提出了极致要求。法国PIEZOCONCEPT的Z-STAGE.5压电纳米定位器，以5μm行程、0.005nm分辨率及12500Hz高谐振频率的核心性能，构建了紧凑型Z轴定位设备的技术基准，为高端科研与工业检测提供了超精密运动解决方案。
 

一、核心技术架构：无摩擦设计与闭环控制的协同创新

Z-STAGE.5的卓越性能源于其一体化精密设计，融合压电直驱、柔性铰链与硅基传感三大核心技术，从根源上消除机械传动误差，实现亚纳米级定位稳定性。

1.1 压电直驱与柔性铰链一体化设计

设备采用航空级7075铝合金一体成型工艺，通过电火花加工（EDM）在主体结构上切割出柔性铰链导向机构，替代传统机械轴承与传动部件。这种设计彻底摒弃了摩擦与回程间隙，配合预载压电陶瓷驱动器，基于逆压电效应将电信号直接转化为机械位移，响应速度较传统电磁驱动平台提升3-5倍。

1.2 SILICON HR传感器闭环控制系统

作为设备精度保障的核心，集成的SILICON HR硅基高分辨率传感器具备远超传统电容传感器的信噪比与稳定性，实现全行程实时位移反馈。该传感器与压电驱动器形成闭环控制回路，动态补偿压电材料固有迟滞（闭环下迟滞＜0.1%）与温度漂移，使设备底板噪声低至0.005nm，重复性控制在0.01nm以内，为超分辨测量提供了极低噪声的运动基础。传感器信号通过DB-9接口传输，配套电缆长度超过1.5m，兼顾信号稳定性与安装灵活性。
 

二、关键性能参数：精准与高效的平衡之道

从基础规格来看，设备采用?30×29.8mm的圆柱形紧凑设计，重量仅约200g，可轻松集成于各类精密仪器。行程方面，Z-STAGE.5标准行程为5μm，同时提供10μm（Z-STAGE.10）、25μm（Z-STAGE.25）、50μm（Z-STAGE.50）多种型号选择，对应谐振频率分别为12500Hz、5200Hz、5500Hz、3500Hz，刚性则为40.1N/μm、7.5N/μm、7.7N/μm、2.7N/μm。这种参数梯度设计，可根据应用场景的精度与行程需求灵活选型

 

负载能力方面，设备垂直安装时最大负载可达0.1kg，水平安装时为0.01kg，建议实际应用中尽量控制负载在50g以内，以保持最佳动态响应性能。工作温度范围为0-40℃，宽温域适应性确保其在各类实验室环境中稳定运行，配合高刚性结构，即使负载轻微变化也能维持定位精度。

 

三、典型应用场景：赋能多领域超精密作业

3.1 高端显微成像领域

在原子力显微镜（AFM）、超分辨率显微镜（STED/SIM）及共聚焦显微镜中，Z-STAGE.5承担探针或样品的垂直定位与动态聚焦任务。其0.005nm分辨率可捕捉样品微观形貌的细微变化，12500Hz谐振频率能快速跟踪样品表面起伏，配合低噪声特性，有效提升成像分辨率与扫描效率。

3.2 精密测量与半导体检测

在半导体晶圆微缺陷检测、表面台阶高度测量及光学干涉仪相位调节中，Z-STAGE.5的高重复性与低噪声优势显著。其0.01nm重复定位精度可确保多次测量结果的一致性，避免机械误差对检测数据的干扰；高刚性结构则能抵抗外部振动影响，适用于半导体制造车间的复杂环境。

3.3 光子学与生物医学应用

在光纤耦合对准、微透镜阵列定位等光子学场景中，Z-STAGE.5可快速完成光学组件的精准对准，提升耦合效率与系统稳定性；在生物医学领域，其无摩擦运动特性可实现单细胞操控、生物芯片检测等无损伤操作，配合低噪声运行，为敏感生物样本实验提供了可靠保障。

法国Piezoconcept Z轴定位器Z-STAGE.5行程范围5μm应用于精密测量