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- Mikropositionierung
- Scanning Mikroskopie (AFM, STM, etc.)
- Faserstrecker / Modulation
- Mikropumpen
- Mikromanipulation
- Ultraschallanwendungen
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Piezokeramische Rohre der PT-Serie sind monolithische Aktoren, die radial und axial kontrahieren, wenn eine Spannung zwischen der inneren und äußeren Elektrode angelegt wird. Je nach Ausführung können sie z.B. zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten (Medizintechnik) oder, bei vierfach segmentierten Außenelektroden, als YXZ-Scanner in Rastersonden-Mikroskopen und zur Nanomanipulation eingesetzt werden.
Präzision und Flexibilität
Die PT-Piezorohre werden mit engsten Toleranzen gefertigt (0,05 mm) und können mit kleinsten Durchmessern von nur 0,8 mm hergestellt werden. Alle Fertigungsprozesse bei PI sind auf maximale Flexibilität ausgerichtet, weshalb auch Sonderbauformen zu einem sehr attraktiven Preis angeboten werden können. Folgende Modifikationen sind möglich:
Materialien Spannungsbereich / Auslenkung Abmessungen Toleranzen Applizierte Sensoren Temperaturbereiche
Kurze Lieferzeiten
Weil alle piezoelektrischen Materialien im Hause entwickelt werden, sind die Lieferzeiten auch für Sonderversionen kurz und die Qualität hervorragend.
Abmessungen
max. L: 50 mm
max. AD: 80 mm
min. Wanddicke: 0,30 mm
Elektroden
Standard: innen und außen eingebrannte Silberelektroden. Dünnfilmelektroden, z.B. CuNi oder Gold als Außenelektroden möglich.
Optionen
Einfach oder doppelt von innen nach außen umkontaktiert, Bänder um den Außendurchmesser oder axiale Segmentierung (vierfach segmentierte Außenelektroden).
Polarisierung
Innenelektrode positiv
Piezorohre sind nicht für große Kräfte ausgelegt wie z.B. Ringaktoren (s. PICA™ Thru-Aktoren siehe Link), aber durch die hohen Resonanzfrequenzen sind sie hervorragend für den hochdynamischen Betrieb mit kleinen Lasten geeignet.
Anwendungsbeispiele sind Mikrodosierung, Nanoliterpumpen, Scanning-Mikroskopie, Mikropositionierung, Tintenstrahldrucker, Sonar- und Ultraschallgeber.
Piezoelektronik und Verstärker
Hochauflösende Verstärker und Regelelektroniken in digitaler und analoger Technik finden Sie im Kapitel „Piezoverstärker und Controller“.
Berechnungsformeln
Die axiale Kontraktion und radiale Auslenkung von Piezorohren kann wie folgt abgeschätzt werden:
(Gleichung 1)
mit:
d31 = Piezo-Modul (Auslenkung orthogonal zur Polarisationsrichtung) [m/V]
L = Länge des Piezorohrs [m]
U = Betriebsspannung [V]
d = Wanddicke [m]
(Gleichung 2)
mit:
Dd = Änderung der Wanddicke [m]
d33 = Piezo-Modul (Feld und Auslenkung in Polarisationsrichtung) [m/V]
U = Betriebsspannung [V]
Typische Werte für d31 und d33 liegen bei -200 pm/V bzw. 500 pm/V.
Bei der radialen Kontraktion überlagern sich der Effekt der tangentialen Kontraktion und die Zunahme der Wanddicke. Sie kann mit folgender Gleichung abgeschätzt werden:
(Gleichung 3)
mit:
r = Radius des Piezorohrs
d31 = Piezo-Modul (Auslenkung orthogonal zur Polarisationsrichtung) [m/V]
U = Betriebsspannung [V]
d = Wanddicke [m]
Sind die Außenelektroden eines Piezorohrs in vier 90° Segmente aufgeteilt, führt die differenzielle Ansteuerung (±U) gegenüberliegender Elektroden durch Überlagerung radialer und axialer Kontraktion zur Biegung eines der Enden. Solche Rohre werden als XY-Scanner in Scanning-Probe Mikroskopen wie z.B. Rasterkraftmikroskopen eingesetzt. Der Scanbereich lässt sich wie folgt abschätzen:
(Gleichung 4)
mit:
Dx = Scanbereich in X und Y (bei symmetrischen Elektroden) [m]
d31 = Piezo-Modul (Auslenkung orthogonal zur Polarisationsrichtung) [m/V]
U = Betriebsspannung [V]
L = Länge [m]
ID = Innendurchmesser [m]
d = Wanddicke [m]
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