芯明天小体积、低温压电纳米定位台及其量子应用等

温度的变化会对压电纳米定位台的性能产生很大的影响，像静电容量的参数值会随着温度的升高而增加，过高的温度会降低其性能以及使用寿命。同样，压电纳米定位台的静电容量也会随着温度的降低而降低，从而它的位移参数也会相应降低，出力也随之降低。

但由于低温环境下，压电纳米定位台的驱动源PZT压电陶瓷材料抵抗退极化的能力急剧增加，在超低温环境下，可以双极性驱动压电纳米定位台，以获得更大的位移。

芯明天压电纳米定位台种类繁多，功能多样化，本次基于P13系列进行介绍。

P13系列压电纳米定位台是可选二维XY或三维XYZ运动的压电平台，台体采用平行运动学机构放大设计原理，内置高性能压电陶瓷，位移可达百微米以上。产品可用于光学显微、生物科技、量子等领域。

小体积，可选中心通孔设计

P13系列压电纳米定位台分为P13和P13A两大类，前者为无中空设计，后者具有中心通孔设计，用户可根据需要自由选择。

该系列压电纳米定位台的标准室温版与低温版都具有非常小的外形尺寸，开环版本体积可小至26×26×14.6mm^3，而闭环版本体积可小至33×33×16mm^3。

真空版P13.XYZ40S压电纳米定位台

P13A系列低温版压电纳米定位台是专为极低温、强磁场环境而研发设计，采用低温压电驱动，外壳采用轻型材料，采用低温双绞线，以适应低温环境下的使用。

低温版P13A.XYZ80K压电纳米台

耐低温、耐强磁场

该系列低温闭环版压电纳米定位台耐低温可达-40℃，甚至更低。而对于开环其他型号，耐温将更低，可达4K温度。在低温下，芯明天压电纳米定位台也表现出非常优秀的运动与定位性能。

P13.XY40K压电纳米定位台

低温导线

该系列低温压电纳米定位台所有组件均采用低温兼容版本，以保证其在低温下的性能，包括导线。

普通导线的电阻在低温下会发生大幅度改变，并且普通导线的外皮绝缘材质也不耐低温环境。因此，该系列低温压电纳米定位台采用低温兼容导线，可完全胜任低温下电信号的传输。

闭环快速阶跃

P13.XYZ40S闭环版本低温台的满行程阶跃时间可达30ms，也可根据用户的应用需求进行出厂前更改设置。

频率负载曲线

P13系列低温压电纳米定位台具有XY二维及XYZ三维运动版本，它的空载谐振频率较高，可以适用于动态应用。

参数举例

型号	P13A.XYZ80K低温版
使用温度	可达4K
运动方向	X、Y、Z
标称行程范围@4K	25μm（0~150V）
开环分辨率@4K	0.3nm
空载谐振频率	350Hz
静电容量@4K	XY0.75μF、Z1.5μF
工作环境	低温4K，强磁场30T，超高真空2E-11mbar
承载	100g
中心通孔	5×5mm^2

型号	P13A.XY90K低温真空版
使用温度	可达4K
运动方向	X、Y
标称行程范围@4K	30μm(0~150V)
开环分辨率@4K	0.3nm
空载谐振频率	450Hz
带载150g谐频	160Hz
静电容量@4K	0.75μF/轴
工作环境	低温4K，强磁场30T，超高真空2E-11mbar
承载	≤150g
重量	88g
中心通孔	10×10mm^2

型号	P13A.XY180K低温版
使用温度	可达4K
运动方向	X、Y
标称行程范围@4K	80μm(0~150V)
开环分辨率@4K	1nm
静电容量@4K	1.65μF/轴
工作环境	低温4K，强磁场30T，超高真空2E-11mbar
承载	200g
中心通孔	15×15mm^2

低温压电纳米定位台应用

注：图片来源网络。

芯明天低温压电纳米定位台具有非常广泛的应用，例如：

1）在基于金刚石NV色心量子传感器对微观尺度的磁场或电场物理量的测量，其中镜头移动或样品移动，可由芯明天低温压电纳米定位台来完成。

2）而在量子信息及精密探测等实验中，对金刚石NV色心的精确定位，也可由芯明天压电纳米定位台来完成。

3）探测样品在低温、强磁场环境下的荧光以及一些其他量子特性，对量子点等量子材料进行精确扫描。

4）微纳光学腔的耦合调节。

5）超导磁体内真空低温环境下的精确定位。

6）F-P微腔调节，例如利用光学手段在低温固体中寻找单个自旋。

7）完成低温环境下稳定的位移控制，从而实现稳定的低温量子体系，用于量子通信、量子计算、量子存储器等。

8）光学谐振腔或光学干涉仪的相位锁定等。

审核编辑黄宇