Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Инч-құрт моторы - нанометрлік дәлдікпен валдың қозғалысын қамтамасыз ету үшін пьезоэлектрлік актuatorларды қолданатын құрылғы. Ең қарапайым нұсқасында, инч-құрт моторы үш пьезо-актуаторды пайдаланады (2 және 3, 1-суретті қараңыз), олар түтікшеге (1) орнатылып, реттілігімен электрлендіріледі, бұл валдың (4) ұсталуына және одан кейін сызықтық бағытта жылжуына мүмкіндік береді. Валдың қозғалысы екі ұстағыш пьезоэлементті (3) итеру арқылы бүйірлік пьезоэлементтің (2) кеңеюіне байланысты.
The inchworm motor is a device that uses piezoelectric actuators to move a shaft with nanometer precision. In its simplest form, the inchworm motor uses three piezo actuators (2 and 3, see Figure 1.) mounted inside a tube (1) and electrified in sequence to grip a shaft (4) which is then moved in a linear direction. Motion of the shaft is due to the extension of the lateral piezo (2) pushing on two clutching piezos (3).
Операция
Инчворт моторының іске қосу процесі бастапқы демалыс және инициализация кезеңінен кейін алты кезеңді циклдық процесс болып табылады. Бастапқыда үш пьезо да бос және кеңейтілмеген. Инчворт моторын инициализациялау үшін қажетті қозғалыс бағытына ең жақын тұйықталу пьезосы (кейін алдыңғы тұйықталу пьезосы болады) бірінші болып электрлендіріледі, содан кейін алты қадамдық цикл келесідей басталады (2-суретті қараңыз):
The actuation process of the inchworm motor is a six step cyclical process after the initial relaxation and initialization phase. Initially, all three piezos are relaxed and unextended. To initialize the inchworm motor the clutching piezo closest to the direction of desired motion (which then becomes the forward clutch piezo) is electrified first then the six step cycle begins as follows (see Figure 2. ):
1-қадам. Бүйірлік пьезоны кеңейту. 2-қадам. Артқы тұйықталу пьезосын кеңейту. 3-қадам. Алдыңғы тұйықталу пьезосын босату. 4-қадам. Бүйірлік пьезоны босату. 5-қадам. Алдыңғы тұйықталу пьезосын кеңейту. 6-қадам. Артқы тұйықталу пьезосын босату. Пьезоактуаторларды электрлендіру жоғарыда сипатталған "Алты қадамдық" процеске сәйкес актуаторларға жоғары смещениелік кернеу қолдану арқылы жүзеге асырылады. Ұзақ қашықтыққа қозғалу үшін алты қадамдық тізбек тез арада бірнеше рет қайталанады. Мотор қажетті соңғы позицияға жеткілікті жақын келгеннен кейін, оны опциялық дәл позициялау режиміне ауыстыруға болады. Бұл режимде тұйықталулар тұрақты кернеу алады (біреуі жоғары, екіншісі төмен), ал бүйірлік пьезо кернеуі үздіксіз кері байланыс бақылауымен қажетті соңғы позицияны алу үшін аралық мәнге реттеледі. Бұл пьезоэлектрлік мотордың қуатсыз күйдегі мінез-құлқы екі нұсқаның бірі болуы мүмкін: әдетте құлыпталған немесе әдетте бос. Әдетте бос тип қуатсыз еркін қозғалуға мүмкіндік береді, бірақ кернеу қолданғанда құлыпталуы мүмкін.
Step 1. Extension of the lateral piezo. Step 2. Extension of the aft clutch piezo. Step 3. Relaxation of the forward clutch piezo. Step 4. Relaxation of the lateral piezo. Step 5. Extension of the forward clutch piezo. Step 6. Relaxation of the aft clutch piezo. Electrification of the piezo actuators is accomplished by applying a high bias voltage to the actuators in step according to the "Six Step" process described above. To move long distances the sequence of six steps is repeated many times in rapid succession. Once the motor has moved sufficiently close to the desired final position, the motor may be switched to an optional fine positioning mode. In this mode, the clutches receive constant voltage (one high and the other low), and the lateral piezo voltage is then adjusted to an intermediate value, under continuous feedback control, to obtain the desired final position. The non powered behaviour of this piezoelectric motor is one of two options: normally locked or normally free. A normally free type allows free movement when unpowered but can still be locked by applying a voltage.
Скандық туннельдік микроскопия
Инч-құрт моторы көбінесе сканерлік туннельдік микроскоптарда (СТМ) қолданылады. СТМ-ге бақыланатын материалға жақын сканерлеу ұшының нанометрлік дәлдікте басқарылуы қажет. Бұл басқаруды сканерлеу ұшын инч-құрт моторының білігіне қосу арқылы жүзеге асыруға болады. Инч-құрт моторы, өз кезегінде, бақыланатын материалдың бетіне перпендикуляр бағытта басқаруға мүмкіндік береді. Беттегі қозғалыс әдетте x-y жазықтықтағы қозғалыс деп аталады, ал бетке перпендикуляр қозғалыс z бағытындағы қозғалыс деп аталады. Сканерлеу ұшының инч-құрт моторымен қозғалысы қолмен немесе кері байланыс жүйесіне моторын қосу арқылы автоматты түрде басқарылады.
The inchworm motor is commonly used in scanning tunneling microscopes (STMs). An STM requires nanometer scale control of its scanning tip near the material it is observing. This control can be accomplished by connecting the scanning tip to the shaft of the inchworm motor. The inchworm motor, in turn, allows control in a direction normal to the plane of the observed material's surface. Movement across the surface is commonly referred to as movement in the x y plane, whereas movement normal to the surface is commonly referred to as movement in the z direction. Movement of the scanning tip by the inchworm motor is either manually controlled or automatically controlled by connecting the motor to a feedback system.
Жапсырманы бекіту
Инчворт моторы биологиялық жасушаларды жапсырмалы қысуда қолданылуы мүмкін. Бұл техника көбінесе оптикалық микроскоп пен шыны пипетканы ұстайтын микроманипулятормен жүзеге асырылады. Инчворт моторы жапсырмалы қысу үшін ерекше қолайлы, себебі ол операторға дерлік бірден, нақты, тегіс және болжамды, қозғалыстан ауытқусыз қозғалыс ұсынады.
The inchworm motor can be used in patch clamping of biological cells. This technique is most often performed with an optical microscope and a micromanipulator holding a glass pipette. The inchworm motor is particularly ideal in patch clamping because it provides the operator with virtually an instantaneous, precise, smooth and predictable motion without drift.