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低温真空环境对压电陶瓷纳米定位产品的影响及真空兼容压电纳米定位产品推荐

经常有朋友咨询这样的问题,低温真空环境对压电产品有什么影响吗?电陶瓷能耐低温吗?那么今天我们就来讲一讲低温对压电陶瓷的影响有哪些。

首先可以肯定的是,压电陶瓷是可以低温使用的,芯明天可以提供低温-273℃下使用的压电陶瓷。但您需要了解,低于室温的条件下,压电陶瓷的压电效应会随之降低,压电陶瓷所能产生的出力与位移也会大幅降低,在低温<260K时,大约是每K损失0.4%,在液态氮的环境下,压电陶瓷的位移约为室温位移的10%左右。

压电陶瓷随温度降位移变化曲线如下图所示。对于不同的压电材料,曲线会发生变化。

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与室温环境相比,低温环境下不同电压对应的位移要相对减小很多

我们通常使用的压电陶瓷为半双极性压电陶瓷,即压电陶瓷可以承受的负压为最大正电压的20%左右,但由于低温环境下,压电陶瓷材料抵抗退极化的能力急剧增加,所以在超低温环境下,可以双极性驱动压电陶瓷,从而获得更大的位移。比如:压电陶瓷在低温77K,应变能力降低到室温的20%左右,但是可以通过双极性获得室温单极性40%左右的位移。

除此外,在低温条件下,压电陶瓷的频率常数、d33、耦合系数、介电常数、电容等参数都会发生变化,部分曲线如下所示,对于不同材料,曲线会不同。

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频率常数随温度变化

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d33随温度的相对变化

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耦合系数随温度的相对变化

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介电常数随温度的相对变化

芯明天低温真空兼容压电运动产品推荐

低温真空兼容共烧压电陶瓷叠堆

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低压叠堆共烧工艺压电陶瓷具有优异的性能及超长使用寿命,适用于科学实验以及工业应用。叠堆压电陶瓷包含方形及环形两种外形结构,多种尺寸及位移可满足不同应用的需求。特殊的绝缘材料,确保在严苛的条件下动态性能的输出。且体积小巧,易集成。

芯明天压电叠堆陶瓷具有多种树脂外衣类型,标准产品一般为绿色或灰色树脂,低温真空使用应选择黑或灰色树脂型压电叠堆陶瓷。

 

低温真空兼容封装压电陶瓷促动器

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低压柱形压电陶瓷促动器是通过将低压压电陶瓷叠堆封装于内部,外部由柱形不锈钢外壳保护,并通过机械外壳对压电陶瓷叠堆施加预紧力,较高的内部机械预载力可适用于高负载、高动态应用。它可输出压电陶瓷叠堆产生的位移及出力,且可承受一定的拉力。

芯明天的低温真空兼容压电陶瓷促动器,经过低温真空处理,并使用低温真空兼容材料,使其适于低温真空应用。它的特点是直驱结构、出力大、精度高、可靠性高。

 

低温真空兼容压电纳米定位台

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低温UHV兼容压电纳米定位台一般采用放大驱动结构,位移范围大,且可产生多维运动,运动轴可达6维。上图中为芯明天P60.X250压电纳米定位台,它的行程可达250μm,采用了全闭环的闭环形式,具有更高的定位精度,并且经过抗振动设计,抗振性能强。

 

低温真空兼容三维压电物镜定位器

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压电物镜定位器是用于驱动物镜做微纳米级高精度的快速扫描运动或聚焦等应用。上图中为芯明天的一款低温压电物镜定位器,它可产生三维XYZ运动,行程可达100μm/轴,非常适于低温真空应用。

 

低温真空强磁兼容中空压电纳米定位台

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上图中为芯明天P13A系列压电纳米定位台,是专为极低温、 强磁场环境而研发设计,采用低温压电驱动,外壳采用轻型材料。P13A可进行XY二维扫描运动,它的体积小巧,尺寸仅33×33×14.6mm,中心具有10×10mm通孔。所有组件均采用低温强磁兼容版本,以保证其在低温强磁下的性能。在4K温度下位移达30μm@150V,分辨率可达0.5nm。

 

低温真空兼容压电螺钉

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芯明天提供的压电螺钉具有真空兼容版本,适于低温真空应用,行程可达26mm,旋转分辨率<50μrad,直线最小步长<20nm。

 

低温真空兼容三维压电螺钉运动平台

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同样,芯明天也可提供集成了压电螺钉驱动的运动平台,低温真空兼容,最小位移增量<30nm,分辨率达0.5μm,负载能力达50N。

低温真空兼容压电偏转镜

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二维θx θy偏转压电偏转镜,低温真空兼容,中心可选透光孔,偏转角度达±3°。

低温真空兼容三维压电马达平台

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XYZ三维直线压电马达平台,低温真空兼容,行程可达3.5mm/轴,超小体积,纳米精度。


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