خلاصه توصيف اختراع عنوان: جابجاگر زاويه اي پيزوالكتريك با دقت ميكرو راديان طراحي و ساخت: توسعه راهكارهاي فني دانا ترفند هدف اين اختراع دستيابي به فناوري و بومي¬سازي عملگري است كه قابليت كنترل موقعيت زاويه اي اجسام را با دقتي از مرتبه ميكرو راديان (5 صدهزارم درجه يا يك ميكرون در يك متر) داشته باشد. مهمترين كاربرد اين عملگر در سامانه هاي هدف گيري اشعه ليزر با دقت بالا، جراحي و حكاكي به كمك ليزر و چيدمانهاي اپتيكي ميباشد. دقيق ترين عملگرهاي موجود قادرند با دقتي از مرتبه ي 100 ميكرو راديان حركت كنند اما به لطف روش حركتي استفاده شده در اين اختراع، دقت حركتي تا 100 برابر افزايش يافته است. براي دستيابي به دقتي از اين مرتبه مي¬بايست بر موانعي از جمله لقي، چسبندگي و اصطكاك، نويزهاي ارتعاشي محيط و نويزهاي الكتريكي غلبه كرد. تركيب عملگرهاي پيزوالكتريك با مكانيزمي متشكل از مفصل¬هاي منعطف با ساختار يك¬پارچه مي¬تواند اين مهم را برآورده كند. سكوي طراحي شده قابليت حركت در زاويه ي 0.1×0.1 درجه را با دقت نامحدود داراست. طراحي خلاقانه و بهينه¬سازي ابعاد باعث ايجاد ويژگي¬هاي مطلوب رفتاري شده كه از جمله مهمترين آنها مي¬توان موارد زير را برشمرد: • رفتار استاتيك و ديناميك مشابه دو محور • حذف تداخل حركتي محورها • حذف دوران ناخواسته سكو • رفتار ديناميكي و پاسخ زماني سريع • مكانيزم تنظيم پيش¬بار عملگرها

هدف اين اختراع دستيابي به فناوري و بومي¬سازي فرآيند ساخت دستگاهي است كه قابليت كنترل موقعيت مكاني اجسام با دقتي از مرتبه نانومتر (9-10متر) را در دو راستا در صفحه داشته باشد. صنعت ساخت در مقياس نانو و ليتوگرافي، ماشينكاري¬هاي بسيار دقيق، ميكروسكوپ¬هاي روبشي، عمليات¬هاي درون سلولي، صنايع نيمه¬رسانا و اپتيك از مهمترين كاربردهاي اين فناوري هستند. دقيق ترين جابجاگرهاي صنعتي موجود در بازار، از بال‌اسكرو براي ايجاد حركت استفاده ميكنند و دقتي از مرتبه ي چند ده ميكرون دارند. اما براي دستيابي به دقت نانومتري مي¬بايست بر موانعي از جمله لقي، چسبندگي و اصطكاك، نويزهاي ارتعاشي محيط و نويزهاي الكتريكي غلبه كرد. راهكاري كه در اين اختراع معرفي شده است، تركيب عملگرهاي پيزوالكتريك با مكانيزمي متشكل از مفصل¬هاي منعطف با ساختار يك¬پارچه است، كه مي¬تواند دسترسي به دقت نانومتري را برآورده كند. جابججاگر طراحي شده قابليت حركت در فضاي 50×50 ميكرومتر مربع را با دقت نامحدود داراست.

اين جابجاگر در واقع يك سكو موقعيت دهي با قابليت جابجايي در سه محور XYZ مي باشد كه با دقت بسيار بالاي 2 ميكرون قابليت حركت در 3 محور را دارا مي باشد. از اين جابجاگر در كاربردهايي مانند چيدمان هاي دقيق اپتيكي، تنظيم دقيق نمونه هاي زير ميكروسكوپ استفاده مي شود. مكانيزم عملكرد اين سكو با استفاده از پيچ هاي تفاضلي دقيق و طراحي مكانيزم منعطف يكپارچه مي باشد كه مقدار لقي را به صفر رسانده و دقت سيستم را بالا مي برد.

جابجاگرهاي فوق دقيق، در كاربردهاي بسيار دقيق نظير اپتيك و الكترونيك از جابجاگرهاي دقيق استفاده ميشود. اين جابجاگرها در دو نوع ميكروني و نانومتري در دسترس پژوهشگران قرار ميگيرند. جابجاگرهاي ميكروني، با بهره گيري از پيچهاي تنظيم دقيق قادرند به ميزان چندين ميلي متر و با دقت چند ميكرون حركت كنند. اما جابجاگرهاي نانومتري، با بهره گيري از عملگرهاي پيزوالكتريك قادرند حركاتي با ابعاد كمتر از طول موج نور و دقت نانومتري را اجرا نمايند. عمده كاربرد اين جابجاگرها در صنعت اپتيك و ميكروالكترونيك ميباشد. در بسياري از آزمايشگاه هاي اپتيك و ميكروالكترونيك، پژوهشگران نياز دارند هر دو نوع جابجاگر را تهيه كنند تا متناسب با نياز خود از جابجاگر مناسب استفاده كنند كه هزينه ي مظاعفي را به پژوهشكر تحميل ميكند. اختراع حاضر، جابجاگري را ارائه ميدهد كه از هر دو تكنولوژي به طور همزمان استفاده ميكند. لذا به كاربر اين امكان را ميدهد كه ابتدا توسط پيچ تنظيم ميكروني، جسم هدف را به موقعيت هدف نزديك كند و سپس به وسيله‌ي عملگر پيزوالكتريك، با دقت نانومتري به موقعيت هدف برسد.