一种压电陶瓷扫描器的制作方法

1.本实用新型涉及扫描器技术领域，尤其是涉及一种压电陶瓷扫描器。


背景技术：

2.在扫描器技术领域中，压电陶瓷扫描器是扫描隧道显微镜(stm)和扫描探针显微镜(spm)的主要运动部件之一，其作用是带动样品进行x、y、z三维方向的运动来对样品进行扫描，从而完成样品表面形貌的成像，因此它对stm和spm的测量精度和测量范围影响很大。由于压电陶瓷管的电致伸缩与管子的长度、激励电压成正比，因此目前市场上应用的压电陶瓷扫描器会采用多个压电陶瓷管进行同轴安装，并且在每一压电陶瓷管上设置多个导电层以扩大扫描范围，但是这样导电层较多，导致导电层所需连接的导线也较多，导线的排布较为混乱，不方便压电陶瓷扫描器壳体内部零部件的安装，使得整个压电陶瓷扫描器封装性较差，内部零部件在扫描过程中容易损坏，不能保证扫描结果的准确性，也降低了工作效率。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种提高装置整体封装性的压电陶瓷扫描器。
4.本实用新型的目的采用如下技术方案实现：
5.一种压电陶瓷扫描器，包括壳体、多个压电陶瓷管、多个导线、磁性件与连接器，还包括支撑件，所述支撑件安装在所述壳体一端，所述支撑件设有通孔，多个所述压电陶瓷管通过所述支撑件同轴安装在所述壳体内，所述压电陶瓷管之间互相连接，所述磁性件位于所述壳体另一端且与所述压电陶瓷管连接，用于吸附样品，每一所述压电陶瓷管均设有多个导电层，多个所述导线分别与所述导电层一一对应连接，所述连接器位于所述壳体外部，多个所述导线均从所述压电陶瓷管内部穿过所述通孔与所述连接器进行连接。
6.进一步的，所述通孔的延伸方向与所述压电陶瓷管的轴向方向在同一直线上。
7.进一步的，所述压电陶瓷扫描器还包括连接套，所述连接套位于相邻两个所述压电陶瓷管之间，所述连接套设有安装孔，与所述压电陶瓷管外表面的导电层连接的导线依次穿过所述安装孔、通孔与所述连接器进行连接。
8.进一步的，所述压电陶瓷管包括第一压电陶瓷管与第二压电陶瓷管，所述第一压电陶瓷管中间设有第一绝缘层，所述第一压电陶瓷管的内外表面分别涂有相互对应的4个导电层，所述第二压电陶瓷管中间设有第二绝缘层，所述第二压电陶瓷管内外表面分别涂有z-导电层与z+导电层。
9.进一步的，所述第一压电陶瓷管的内表面涂有第一x+导电层、第一x-导电层、第一y+导电层与第一y-导电层，外表面涂有第二x+导电层、第二x-导电层、第二y+导电层与第二y-导电层，所述第一x+导电层与第一x-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布，所述第二x+导电层与第二x-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布，所述
第一y+导电层与第一y-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布，所述第二y+导电层与第二y-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布。
10.进一步的，所述压电陶瓷扫描器还包括导电座，所述导电座安装在所述壳体另一端，所述磁性件安装在所述导电座上，所述第二压电陶瓷通过所述导电座与所述磁性件连接。
11.进一步的，所述压电陶瓷扫描器还包括绝缘套，所述绝缘套安装在所述壳体内且位于所述压电陶瓷管与所述磁性件之间。
12.进一步的，所述压电陶瓷扫描器还包括减震环，所述减震环套设在所述压电陶瓷管外部且位于所述压电陶瓷管与所述壳体之间。
13.进一步的，所述压电陶瓷管外表面上设有x+导电层、x-导电层、y+导电层与y-导电层四个导电层，内表面上设有z-导电层。
14.进一步的，所述支撑件为杆、块、套或者轴。
15.相比现有技术，本实用新型压电陶瓷扫描器包括壳体、多个压电陶瓷管、多个导线、磁性件、连接器与支撑件，支撑件安装在壳体一端，支撑件设有通孔，多个压电陶瓷管通过支撑件同轴安装在壳体内，压电陶瓷管之间互相连接，磁性件位于壳体另一端且与压电陶瓷管连接，用于吸附样品，每一压电陶瓷管均设有多个导电层，多个导线分别与导电层一一对应连接，连接器位于壳体外部，多个导线均从压电陶瓷管内部穿过通孔与连接器进行连接。在使用时，通过连接器对第一导线与第二导线通电，对x+导电层、x-导电层、y+导电层、y-导电层、z+导电层、z-导电层施加不同的电压来控制本扫描器在x、y、z方向的移动，移动时能够做到即走即停，反应时间较短，精度较高，多个压电陶瓷管同轴安装，进一步扩大了本扫描器的扫描范围；第一导线、第二导线一端与压电陶瓷管上的导电层连接，另一端与连接器连接，上述导线均从压电陶瓷管内部穿过通孔集成连接到连接器上，导线的排布较为紧密，方便壳体内部其他零部件的安装，整个扫描器装置的封装性较好，内部零部件在扫描过程中不容易损坏，保证扫描结果的准确性，也提高了工作效率。本扫描器结构较为简单，稳定性与安全系数均较高，生产成本较低，应用在扫描隧道显微镜和扫描探针显微镜，适用于产业化生产。
附图说明
16.图1为本实用新型压电陶瓷扫描器的结构分解示意图；
17.图2为图1压电陶瓷扫描器的组装图；
18.图3为图1压电陶瓷扫描器的轴向剖视图；
19.图4为图1压电陶瓷扫描器的第一压电陶瓷管的结构示意图；
20.图5为图1压电陶瓷扫描器的第二压电陶瓷管的结构示意图；
21.图6为图1压电陶瓷扫描器的连接套的结构示意图。
22.图中：10、壳体；20、导电座；30、磁性件；40、第一压电陶瓷管；41、第一x+导电层；42、第一x-导电层；43、第一y+导电层；44、第一y-导电层；45、第二x+导电层；46、第二x-导电层；47、第二y+导电层；48、第二y-导电层；49、第一绝缘层；50、第二压电陶瓷管；51、z-导电层；52、z+导电层；53、第二绝缘层；60、第一导线；70、第二导线；80、连接器；90、支撑件；91、通孔；100、连接套；101、第一安装孔；102、第二安装孔；103、第三安装孔；110、绝缘套；120、
导电层四个导电层，内表面上设有z-导电层51，通过一个压电陶瓷管实现对x-y、z方向的控制，工艺制作更为简单，成本较低，但是使用时，不同方向上的电压存在互相干扰的问题，又会对检测结果造成影响，可以根据客户需求进行设置以达到最佳扫描效果。
31.多个第一导线60分别与第一压电陶瓷管40上的导电层一一对应连接。本实施例中，第一导线60的数量为8个，分别与第一x+导电层41、第一x-导电层42、第一y+导电层43、第一y-导电层44、第二x+导电层45、第二x-导电层46、第二y+导电层47以及第二y-导电层48一一对应连接。
32.多个第二导线70分别与第二压电陶瓷管50上的导电层一一对应连接。本实施例中，第二导线70的数量为2个，分别与z-导电层51、z+导电层52一一对应连接。
33.连接器80位于壳体10外部，第一导线60、第二导线70均与连接器80连接，将上述导线均集成连接到连接器80上，通过连接器80向第一导线60、第二导线70施加不同的电压以控制扫描器在x、y、z三维方向上的运动。
34.支撑件90安装在壳体10另一端，多个压电陶瓷管通过支撑件90同轴安装在壳体10内，支撑件90设有通孔91，第一导线60与第二导线70均从压电陶瓷管内部穿过同一通孔91至外部与连接器80连接。本实施例中，通孔91的延伸方向与压电陶瓷管的轴向方向在同一直线上，所有导线均从壳体10中部引出至外部，导线排布较为紧密，方便壳体10内部其他零部件的安装。第一压电陶瓷管40通过支撑件90安装在壳体10内，支撑件90为杆、块、套或者轴，体积较小，固定效果较好，支撑件90与壳体10可拆卸连接，便于安装第一压电陶瓷管40，有利于后续的检查维修或者更换。在其他实施例中，也可以使用胶粘的方式对支撑件90进行固定，即用胶水将支撑件90与壳体10、第一压电陶瓷管40进行固定连接，这样导线均集中到一处，也不会影响支撑件90粘连时的操作，而且紧固效果较好，但是存在不方便拆卸进行观察等缺点。
35.连接套100位于相邻两个压电陶瓷管之间，连接套100上设有安装孔，与压电陶瓷管外表面导电层连接的导线依次通过安装孔、通孔91与连接器80进行连接。本实施例中，安装孔包括第一安装孔101、第二安装孔102与第三安装孔103，与第二x+导电层45、第二y+导电层47连接的第一导线60依次穿过第一安装孔101、通孔91与连接器80进行连接，与z+导电层52连接的第二导线70依次穿过第一安装孔101、通孔91与连接器80进行连接，与第二x-导电层46、第二y-导电层48连接的第一导线60依次穿过第二安装孔102、通孔91与连接器80进行连接，与z-导电层51连接的第二导线70依次穿过第三安装孔103、通孔91与连接器80进行连接，安装孔的数量可以根据导电层的数量以及使用需求进行设置，连接套100与支撑件90相配合，使得整个扫描器的导线排布更加紧密。第一压电陶瓷管40与第二压电陶瓷管50通过连接套100连接，连接套100采用绝缘材质，防止两个压电陶瓷管之间产生干扰，影响样品在三维方向上的运动。
36.绝缘套110安装在壳体10内且位于压电陶瓷管与磁性件30之间。本实施例中，绝缘套110位于导电座20与压电陶瓷管之间，防止扫描器在使用过程中导电座20受到压电陶瓷管电压的干扰，影响样品在三维方向上的运动。
37.减震环120套设在压电陶瓷管外部且位于压电陶瓷管与壳体10之间，能够减少压电陶瓷管与壳体10之间的摩擦，具有缓冲减震的效果，对压电陶瓷管起到保护作用。本实施例中，减震环120的数量至少为2个，部分位于第一压电陶瓷管40与壳体10之间，部分位于第
二压电陶瓷管50与壳体10之间。
38.本技术中，支撑件90安装在壳体10一端，第一压电陶瓷管40通过支撑件90安装在壳体10内，第二压电陶瓷管50安装在壳体10内且与第一压电陶瓷管40连接，二者的轴线方向在同一直线上，导电座20安装在壳体10另一端，磁性件30安装在导电座20上，用于吸附样品以便后续对样品进行扫描。在使用时，通过连接器80对第一导线60与第二导线70通电，对x+导电层、x-导电层、y+导电层、y-导电层、z-导电层51、z+导电层52施加不同的电压来控制本扫描器在x、y、z方向的移动，移动时能够做到即走即停，反应时间较短，精度较高，多个压电陶瓷管同轴安装设置，进一步扩大了本扫描器的扫描范围；第一导线60、第二导线70一端与压电陶瓷管上的导电层连接，另一端与连接器80连接，通过支撑件90上的通孔91将上述导线均从压电陶瓷管内部集成连接到连接器80上，导线的排布较为紧密，方便壳体10内部其他零部件的安装，整个扫描器装置的封装性较好，内部零部件在扫描过程中不容易损坏，保证扫描结果的准确性，也提高了工作效率。本扫描器结构较为简单，稳定性与安全系数均较高，生产成本较低，应用在扫描隧道显微镜和扫描探针显微镜，适用于产业化生产。
39.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本实用新型实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种压电陶瓷扫描器，包括壳体、多个压电陶瓷管、多个导线、磁性件与连接器，其特征在于：还包括支撑件，所述支撑件安装在所述壳体一端，所述支撑件设有通孔，多个所述压电陶瓷管通过所述支撑件同轴安装在所述壳体内，所述压电陶瓷管之间互相连接，所述磁性件位于所述壳体另一端且与所述压电陶瓷管连接，用于吸附样品，每一所述压电陶瓷管均设有多个导电层，多个所述导线分别与所述导电层一一对应连接，所述连接器位于所述壳体外部，多个所述导线均从所述压电陶瓷管内部穿过所述通孔与所述连接器进行连接。2.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述通孔的延伸方向与所述压电陶瓷管的轴向方向在同一直线上。3.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述压电陶瓷扫描器还包括连接套，所述连接套位于相邻两个所述压电陶瓷管之间，所述连接套设有安装孔，与所述压电陶瓷管外表面的导电层连接的导线依次穿过所述安装孔、通孔与所述连接器进行连接。4.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述压电陶瓷管包括第一压电陶瓷管与第二压电陶瓷管，所述第一压电陶瓷管中间设有第一绝缘层，所述第一压电陶瓷管的内外表面分别涂有相互对应的4个导电层，所述第二压电陶瓷管中间设有第二绝缘层，所述第二压电陶瓷管内外表面分别涂有z-导电层与z+导电层。5.根据权利要求4所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述第一压电陶瓷管的内表面涂有第一x+导电层、第一x-导电层、第一y+导电层与第一y-导电层，外表面涂有第二x+导电层、第二x-导电层、第二y+导电层与第二y-导电层，所述第一x+导电层与第一x-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布，所述第二x+导电层与第二x-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布，所述第一y+导电层与第一y-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布，所述第二y+导电层与第二y-导电层沿所述第一压电陶瓷管的轴线方向对称分布。6.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述压电陶瓷扫描器还包括导电座，所述导电座安装在所述壳体另一端，所述磁性件安装在所述导电座上，所述压电陶瓷通过所述导电座与所述磁性件连接。7.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述压电陶瓷扫描器还包括绝缘套，所述绝缘套安装在所述壳体内且位于所述压电陶瓷管与所述磁性件之间。8.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述压电陶瓷扫描器还包括减震环，所述减震环套设在所述压电陶瓷管外部且位于所述压电陶瓷管与所述壳体之间。9.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述压电陶瓷管外表面上设有x+导电层、x-导电层、y+导电层与y-导电层四个导电层，内表面上设有z-导电层。10.根据权利要求1所述的压电陶瓷扫描器，其特征在于：所述支撑件为杆、块、套或者轴。

技术总结
本实用新型公开了一种压电陶瓷扫描器，属于扫描器技术领域，包括壳体、多个压电陶瓷管、多个导线、磁性件、连接器与支撑件，支撑件安装在壳体一端，支撑件设有通孔，多个压电陶瓷管通过支撑件同轴安装在壳体内，压电陶瓷管之间互相连接，磁性件位于壳体另一端且与压电陶瓷管连接，用于吸附样品，每一压电陶瓷管均设有多个导电层，多个导线分别与导电层一一对应连接，连接器位于壳体外部，多个导线均从压电陶瓷管内部穿过通孔与连接器连接。本申请中，所有导线均从压电陶瓷管内部穿过通孔集成连接到连接器上，导线的排布较为紧密，方便壳体内部其他零部件的安装，整个扫描器装置的封装性较好，内部零部件在扫描过程中不容易损坏，保证扫描结果的准确性，也提高了工作效率。也提高了工作效率。也提高了工作效率。


技术研发人员：韩雄 钱锋
受保护的技术使用者：苏州飞时曼精密仪器有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/7/27