CHƯƠNG 2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
2.6. Bàn dịch chuyển PZT
Vật liệu PZT, và vật liệu áp điện nói chung, thể hiện một loạt các đặc tính riêng. Theo nghĩa cơ bản, nếu một vật liệu áp điện bị biến dạng, một điện tích được tạo ra trong cái gọi là hiệu ứng áp điện.
PZT, hoặc chì zirconate titanate (Pb [Zr (x) Ti (1-x)] O3), là một trong những vật liệu gốm áp điện được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Khi được nung, PZT có cấu trúc tinh thể perovskite. Trong các điều kiện cho phép đối xứng tứ diện hoặc hình thoi trên các tinh thể PZT, mỗi tinh thể có một momen lưỡng cực. PZT là vật liệu áp điện dựa trên oxit kim loại được phát triển bởi các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Tokyo vào khoảng năm 1952. So với vật liệu áp điện dựa trên oxit kim loại được phát hiện trước đây là Bari Titanate (BaTiO3), vật liệu PZT thể hiện độ nhạy cao hơn và có nhiệt độ hoạt động cao hơn. Trong ứng dụng cơng suất, PZT đóng vai trị một phần tử dịch chuyển (kiểu động cơ, sử dụng hiệu ứng áp điện nghịch) hoặc một biến thế (trong biến thế áp điện, sử dụng cả hai hiệu ứng áp điện thuận và nghịch). Điều đó địi hỏi vật liệu phải có khả năng đáp ứng yêu cầu biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ (và ngược lại) tại vùng tần số cộng hưởng điện cơ của nó với hiệu suất cao.
Bàn dịch chuyển PZT (PZT stage) có thể được mơ tả như một thiết bị cơ học, được điều khiển bởi một bộ truyền động áp điện, cung cấp một hoặc nhiều trục chuyển động. Bàn dịch chuyển PZT được sử dụng trong các ứng dụng dịch chuyển micro hoặc nanomet vì chúng có thể đạt được mức độ chính xác đó. Hình 2.10 dưới đây mơ tả ngun lý hoạt động của một bàn dịch chuyển PZT. Theo đó, khi PZT được cấp điện áp sẽ dãn dài theo 1 hướng. Qua bộ chuyển đổi sẽ tác động lực và bản dịch chuyển (moving stage), làm bàn dịch chuyển này cũng sẽ dịch chuyển tuyến tính theo dịch chuyển của PZT. Việc dịch chuyển này cũng làm uốn(kéo hoặc nén) các dầm (lò xo). Khoảng dịch chuyển của bàn sẽ được ghi lại bằng một cảm biến và đưa ra các thiết bị hiển thị đi kèm. Khi thay đổi điện áp xuống nhỏ hơn hoặc không cấp điện, PZT sẽ co lại, các dầm uốn (lò xo) sẽ đàn hồi đưa bàn dịch chuyển theo PZT.
Hình 0.4 Nguyên lý kết cấu một bàn dịch chuyển PZT