奈米定位平台怎麼選：壓電與線性馬達的差別、解析度與行程怎麼看

奈米定位平台常見的驅動方式有兩種：線性馬達與壓電。兩者都能做到奈米級的位移控制，差別在行程、速度、定位表現與機構整合。選型時除了解析度，還要一起看實際需要的行程、負載、定位精度和控制器配置。下面先釐清規格書上最容易混淆的三個數字，再比較兩種平台，最後整理 piezosystem jena 各系列的規格。

奈米定位平台的解析度、重複性與定位精度

解析度是平台能產生或分辨的最小位移；重複性看多次回到同一位置時結果有多一致；定位精度則是指令位置與實際位置的差距——下達 50 µm 的指令，平台最後停在哪裡，就是定位精度的問題。三者可能相差一兩個數量級，規格寫解析度 1 nm，不代表定位精度也是 1 nm。

壓電陶瓷的形變是連續的，所以開迴路平台能產生非常細微的位移。以 PX 38 系列為例，開迴路版本解析度 0.07 nm，PX 38 SG 閉迴路版本則是 0.7 nm。這兩個是不同的產品版本，感測器配置、控制器需求和外形尺寸都不一樣（25×25×18 mm 對 40×40×25 mm），比對規格時要先確認看的是哪一版。

開迴路還要考慮壓電材料的遲滯與潛變。依 piezosystem jena 原廠技術資料，遲滯寬度通常是指令位移的 10–15%，潛變約為每十倍時間 1–2%。所以要長時間停在指定位置、或要求掃描線性度的應用，多半會選閉迴路版本。延伸閱讀：壓電平台的開迴路與閉迴路怎麼選、壓電平台規格書常見陷阱。

兩種奈米定位平台：線性馬達與壓電

比較項目	線性馬達平台	壓電奈米定位平台
驅動與導引	線性馬達＋高解析回授，搭配滑軌或氣浮軸承	壓電陶瓷形變，經撓性機構導引，無滑動摩擦、無背隙
典型行程	數十到數百毫米	數十微米到約 1.5 毫米（本文表列型號 32–1,500 µm）
位移控制	可達奈米級，實際表現取決於回授、控制器與機構	可達次奈米到奈米級；原廠解析度標示受放大器雜訊與量測系統限制
動態	適合長距離的高速移動	適合短行程的快速微調、步進與連續掃描
整合	體積與移動質量較大	體積小，可疊在其他平台上，或直接裝在物鏡、光學元件上

行程超過約 1–2 mm，通常先從線性馬達或伺服平台看起；主要在小範圍內快速微調、掃描，或安裝空間有限，則優先比較壓電平台。很多半導體檢測與顯微鏡設備是兩者並用：長行程平台先把樣品送到目標區域，再由壓電平台做最後一段微調。

如果定位需求其實在 0.5–1 µm 等級，伺服平台多半就能做到，不一定要用壓電；需要高速響應、短行程連續掃描或無背隙運動時，壓電的優勢才會明顯。兩種平台的基本差異可以參考〈壓電平台是什麼？〉。

壓電奈米定位平台怎麼選

行程：夠用就好，不要多選。同一類平台，行程越長，解析度數字通常越大。從下方規格表可以看到：PX 38（39 µm）開迴路解析度 0.07 nm、PX 100（100 µm）0.2 nm、nanoX 400（480 µm）0.8 nm、PX 1500（1,500 µm）3 nm。先算清楚實際要動多遠，再留一點餘裕，比直接挑最長行程更能兼顧解析度。

軸數：只動一個方向，就先看單軸。單軸有 PX、nanoX；XY 有 PXY、nanoSXY；XYZ 有 TRITOR；Z 軸有 PZ，另有直接裝在顯微鏡物鏡上的 MIPOS。多軸平台把幾個方向整合在一個機構裡，安裝方便，但單一方向需求用單軸型號，機構整合會簡單許多。

感測器：要解析度選 CAP，要輕巧可先看 SG。piezosystem jena 的閉迴路有 SG（應變規）和 CAP（電容式）兩種版本。CAP 的閉迴路解析度通常較好：nanoX 200 SG 為 4 nm、CAP 為 1 nm；PXY 100 SG 為 2 nm、CAP 為 1 nm。代價是重量或尺寸：nanoX 200 兩版外形相同（52×70×22 mm），但 SG 版 190 g、CAP 版 300 g；PXY 100 的 CAP 版外形則比 SG 版大（65×65×20 mm 對 60×60×21 mm）。對掃描線性度要求高的量測，一般會選 CAP；空間或移動質量受限、解析度需求在數奈米等級時，SG 版就足夠。

負載與掃描速度。平台的負載與共振頻率決定實際能掃多快。要高速往復掃描時，除了最大負載，還要看平台在實際負載下的動態特性；這兩項各型號差異很大，產品頁不一定列出，可向拿順索取原廠規格書比對。

控制器。壓電平台一定要搭配放大器，閉迴路版本還要用對應的閉迴路控制器。原廠標示的解析度是在指定放大器下量測的：PX 系列以 NV 40/3（閉迴路 NV 40/3 CLE）量測，nanoX 200 以 30V300 量測，並註明解析度只受放大器雜訊與量測系統限制。也就是說，換一台雜訊較大的放大器，實際解析度就會變差；估算成本時，平台和控制器也要一起算。

完整的五步流程可參考〈壓電平台選型指南〉。

piezosystem jena 奈米定位平台規格速查

系列／版本	軸向	開迴路行程 (µm)	閉迴路行程 (µm)	開迴路解析度 (nm)	閉迴路解析度 (nm)	原廠量測放大器
PX 38／PX 38 SG	X	39	32（SG）	0.07	0.7（SG）	NV 40/3（閉迴路 NV 40/3 CLE）
PX 100／SG	X	100	80（SG）	0.2	2（SG）	NV 40/3（閉迴路 NV 40/3 CLE）
nanoX 200／SG／CAP	X	240	200	0.4	4（SG）／1（CAP）	30V300
nanoX 400／SG／CAP	X	480	400	0.8	8（SG）／2（CAP）	ENV40
PX 1500	X	1,500	—	3	—	NV 40/3
PXY 100／SG／CAP	X, Y	100	80	0.2	2（SG）／1（CAP）	產品頁未註明
nanoSXY 120／CAP	X, Y	120	100（CAP）	0.24	1.0（CAP）	30V300
nanoSXY 400／CAP	X, Y	400	320（CAP）	0.8	1.0（CAP）	30V300
TRITOR 100／SG／CAP	X, Y, Z	100	80	0.2	2.0（SG）／1.0（CAP）	產品頁未註明
PZ 400／SG	Z	400	320（SG）	0.8	8（SG）	NV 40/3（閉迴路 NV 40/3 CLE）
MIPOS 500／SG（物鏡）	Z	500	400（SG）	0.9	12（SG）	產品頁未註明

表內為各系列代表性規格。開迴路、SG、CAP 是不同的產品版本；解析度要連同控制器與量測條件一起看，不能直接當成定位精度或重複性。行程公差、最大負載、共振頻率與外形尺寸，請見各產品頁或向拿順索取原廠規格書。完整型號見 piezosystem jena 產品列表。

哪些應用會用到壓電奈米定位

顯微鏡自動對焦與 Z 掃描。MIPOS 裝在物鏡與鏡塔之間，直接移動物鏡的 Z 軸，不必移動整個載台。延伸閱讀：顯微鏡自動對焦應用。

晶圓檢測與量測。由長行程平台切換量測位置，再用壓電平台微調，兼顧行程與檢測位置的重現性。延伸閱讀：晶圓檢測六軸定位。

光纖對位。耦合位置偏移會直接反映在光功率上。系統若已用光功率回授做尋峰，外部回授就扮演了閉迴路的角色，可以評估開迴路壓電平台。延伸閱讀：晶圓級測試的光纖尋峰。

掃描式量測。對 XY 掃描線性度有要求時，可以從 nanoSXY 等 CAP 閉迴路版本開始比較。

需要協助評估

選型時拿順需要的條件包括：移動行程、容許的定位誤差、負載重量、移動或掃描速度，以及可用的安裝空間。若設備要長時間維持定位，也請說明環境溫度、振動與現有的回授方式。這些條件可以透過詢價單提供，有機台圖面或現用型號也請一併附上；拿順會依條件比較開迴路、SG、CAP 與不同軸數的配置。拿順是 piezosystem jena 德國原廠台灣獨家總代理。