מפעילי פיזו, מפעילי סליל קול, שלבי מנוע ליניאריים.

כאשר אנו מדברים על תנועה לינארית, אנו דנים בדרך כלל ביישומים שבהם מרחק הנסיעה הוא לפחות כמה מאות מילימטרים, והמיקום הנדרש הוא בטווח של כמה עשיריות מילימטר. ולדרישות אלה, מדריכים וכוננים עם מיסבים מחזרים מתאימים. מקרה מעניין: סטיית העופרת לבורג כדור משותף של כיתה 5 היא 26 מיקרון לכל 300 מ"מ נסיעה. אך כאשר האפליקציה קוראת למיקום בטווח הננומטר-מיליארד אחד של מטר-על מהנדסים להסתכל מעבר לאלמנטים מתגלגלים ומכניים מכניים על מנת להשיג את הרזולוציה הנדרשת.

שלושת פתרונות התנועה הליניארית הנפוצה ביותר להנפקה הם מפעילי פיזו, מפעילי סליל קול ושלבי מנוע ליניאריים. מנגנון הכונן בכל אחד מהפתרונות הללו נקי לחלוטין מאלמנטים מתגלגלים או הזזה מכניים, וניתן להתאים אותם עם מיסבי אוויר לדיוק ורזולוציה של מיקום גבוה.

מפעילי פיזו

מפעילי פיזו (המכונה גם מוטורס פייזו) מנצלים את האפקט הפיזואלקטרי ההפוך כדי לייצר תנועה וכוח. ישנם סגנונות רבים של מפעילי פייזו, אך שני נפוצים לננו -מיקום הם צעד ליניארי ואולטרה סאונד ליניארי. מנועי פייזו ליניארי פייזו משתמשים בכמה אלמנטים של פיזו המותקנים בשורה המשמשים כזוגות "רגליים". כאשר מיושמים מטען חשמלי, זוג רגליים אחד אוחז במוט אורכי באמצעות חיכוך ומניע אותו קדימה כאשר הרגליים מתרחבות ומתכופפות. כשזוג הרגליים הזה משחרר, הזוג הבא משתלט. על ידי ריצה בתדרים גבוהים במיוחד, מנועי צעד ליניארי פייזו מייצרים תנועה לינארית רציפה עם משיכות עד 150 מ"מ ועם רזולוציה ברמת פיקומטר.

מנועי פיזו קולי ליניאריים מבוססים על צלחת פיזואלקטרית. כאשר מיושם מטען חשמלי על הצלחת, הוא מתרגש מתדר התהודה שלה, וגורם לו להתנדנד. תנודות אלה מייצרות גלים קוליים בצלחת. צימוד (או דוחף) מחובר לצלחת ונטען מראש על מוט אורכי (נקרא גם רץ). הגלים הקוליים גורמים לצלחת להתרחב ולהתקשר באופן אליפטי, מה שמאפשר לצימוד לקדם את המוט קדימה ולייצר תנועה לינארית. מנועי פיזו קולי ליניאריים יכולים להשיג רזולוציה של 50 עד 80 ננומטר, עם נסיעות מקסימאליות הדומות למנועי צעד ליניאריים, בגובה 100 עד 150 מ"מ.

מפעילי סליל קול

פיתרון נוסף ליישומי ננו -מיקום הם מפעילי סליל קול. בדומה למנועים ליניאריים, מפעילי סליל קול משתמשים בשדה מגנט קבוע ובסליל סליל. כאשר מיושם זרם על הסליל, נוצר כוח (המכונה כוח לורנץ). גודל הכוח נקבע על ידי תוצר הזרם והשטף המגנטי.

כוח זה גורם לחלק הנע (שיכול להיות המגנט או הסליל) לנסוע, עם הנחיות המסופקות על ידי מסבי אוויר או שקופיות גלילה חוצות. מפעילי סליל קול יכולים להשיג רזולוציה עד 10 ננומטר, עם שבץ מוחי בדרך כלל עד 30 מ"מ, אם כי חלקם זמינים עם שבץ עד 100 מ"מ.

שלבי מנוע לינאריים

כאשר נדרשת רזולוציית ננומטר על פני משיכות ארוכות יותר, שלבי מנוע ליניאריים עם מיסבי אוויר הם בדרך כלל הבחירה הטובה ביותר. בעוד שמפעילי פייזו וסליל קול יש יכולות נסיעה מוגבלות, ניתן לתכנן מנועים ליניאריים לנסיעות עד מספר מטרים. השימוש במיסבי אוויר כמערכת המדריך הופך שלב מוטורי ליניארי ללא קשר לחלוטין, ללא אלמנטים של הילוכים מכניים או חיכוך כדי להשפיע על דיוק התנועה והמיקום. למעשה, שלבי מנוע ליניאריים עם מיסבי אוויר יכולים להשיג רזולוציה של ננומטר יחיד.

החיסרון של שלבי מוטוריים ליניאריים ליישומי ננו -מיקום הוא טביעת הרגל שלהם, שהיא גדולה בהרבה מזו של מפעילי פייזו או סליל קול. אמנם הם יכולים להיות מאתגרים להשתלב במכשירים קטנים, אך הם מתאימים ליישומים הדורשים שבץ מוחי יחסית ופתרון גבוה, כמו הדמיה רפואית.