在納米技術、精密光學、生物醫(yī)學等前沿領域，對垂直方向（Z軸）位移的控制精度與動態(tài)響應能力提出了極致要求。法國PIEZOCONCEPT的Z-STAGE.5壓電納米定位器，以5μm行程、0.005nm分辨率及12500Hz高諧振頻率的核心性能，構建了緊湊型Z軸定位設備的技術基準，為高端科研與工業(yè)檢測提供了超精密運動解決方案。
 

一、核心技術架構：無摩擦設計與閉環(huán)控制的協(xié)同創(chuàng)新

Z-STAGE.5的卓越性能源于其一體化精密設計，融合壓電直驅、柔性鉸鏈與硅基傳感三大核心技術，從根源上消除機械傳動誤差，實現(xiàn)亞納米級定位穩(wěn)定性。

1.1 壓電直驅與柔性鉸鏈一體化設計

設備采用航空級7075鋁合金一體成型工藝，通過電火花加工（EDM）在主體結構上切割出柔性鉸鏈導向機構，替代傳統(tǒng)機械軸承與傳動部件。這種設計徹底摒棄了摩擦與回程間隙，配合預載壓電陶瓷驅動器，基于逆壓電效應將電信號直接轉化為機械位移，響應速度較傳統(tǒng)電磁驅動平臺提升3-5倍。

1.2 SILICON HR傳感器閉環(huán)控制系統(tǒng)

作為設備精度保障的核心，集成的SILICON HR硅基高分辨率傳感器具備遠超傳統(tǒng)電容傳感器的信噪比與穩(wěn)定性，實現(xiàn)全行程實時位移反饋。該傳感器與壓電驅動器形成閉環(huán)控制回路，動態(tài)補償壓電材料固有遲滯（閉環(huán)下遲滯＜0.1%）與溫度漂移，使設備底板噪聲低至0.005nm，重復性控制在0.01nm以內，為超分辨測量提供了極低噪聲的運動基礎。傳感器信號通過DB-9接口傳輸，配套電纜長度超過1.5m，兼顧信號穩(wěn)定性與安裝靈活性。
 

二、關鍵性能參數(shù)：精準與高效的平衡之道

從基礎規(guī)格來看，設備采用?30×29.8mm的圓柱形緊湊設計，重量僅約200g，可輕松集成于各類精密儀器。行程方面，Z-STAGE.5標準行程為5μm，同時提供10μm（Z-STAGE.10）、25μm（Z-STAGE.25）、50μm（Z-STAGE.50）多種型號選擇，對應諧振頻率分別為12500Hz、5200Hz、5500Hz、3500Hz，剛性則為40.1N/μm、7.5N/μm、7.7N/μm、2.7N/μm。這種參數(shù)梯度設計，可根據(jù)應用場景的精度與行程需求靈活選型

 

負載能力方面，設備垂直安裝時最大負載可達0.1kg，水平安裝時為0.01kg，建議實際應用中盡量控制負載在50g以內，以保持最佳動態(tài)響應性能。工作溫度范圍為0-40℃，寬溫域適應性確保其在各類實驗室環(huán)境中穩(wěn)定運行，配合高剛性結構，即使負載輕微變化也能維持定位精度。

 

三、典型應用場景：賦能多領域超精密作業(yè)

3.1 高端顯微成像領域

在原子力顯微鏡（AFM）、超分辨率顯微鏡（STED/SIM）及共聚焦顯微鏡中，Z-STAGE.5承擔探針或樣品的垂直定位與動態(tài)聚焦任務。其0.005nm分辨率可捕捉樣品微觀形貌的細微變化，12500Hz諧振頻率能快速跟蹤樣品表面起伏，配合低噪聲特性，有效提升成像分辨率與掃描效率。

3.2 精密測量與半導體檢測

在半導體晶圓微缺陷檢測、表面臺階高度測量及光學干涉儀相位調節(jié)中，Z-STAGE.5的高重復性與低噪聲優(yōu)勢顯著。其0.01nm重復定位精度可確保多次測量結果的一致性，避免機械誤差對檢測數(shù)據(jù)的干擾；高剛性結構則能抵抗外部振動影響，適用于半導體制造車間的復雜環(huán)境。

3.3 光子學與生物醫(yī)學應用

在光纖耦合對準、微透鏡陣列定位等光子學場景中，Z-STAGE.5可快速完成光學組件的精準對準，提升耦合效率與系統(tǒng)穩(wěn)定性；在生物醫(yī)學領域，其無摩擦運動特性可實現(xiàn)單細胞操控、生物芯片檢測等無損傷操作，配合低噪聲運行，為敏感生物樣本實驗提供了可靠保障。

法國Piezoconcept Z軸定位器Z-STAGE.5行程范圍5μm應用于精密測量