奈米定位平台怎么选：压电与线性马达的差别、解析度与行程怎么看

奈米定位平台常见的驱动方式有两种：线性马达与压电。两者都能做到奈米级的位移控制，差别在行程、速度、定位表现与机构整合。选型时除了解析度，还要一起看实际需要的行程、负载、定位精度和控制器配置。下面先厘清规格书上最容易混淆的三个数字，再比较两种平台，最后整理 piezosystem jena 各系列的规格。

奈米定位平台的解析度、重复性与定位精度

解析度是平台能产生或分辨的最小位移；重复性看多次回到同一位置时结果有多一致；定位精度则是指令位置与实际位置的差距——下达 50 µm 的指令，平台最后停在哪里，就是定位精度的问题。三者可能相差一两个数量级，规格写解析度 1 nm，不代表定位精度也是 1 nm。

压电陶瓷的形变是连续的，所以开回路平台能产生非常细微的位移。以 PX 38 系列为例，开回路版本解析度 0.07 nm，PX 38 SG 闭回路版本则是 0.7 nm。这两个是不同的产品版本，感测器配置、控制器需求和外形尺寸都不一样（25×25×18 mm 对 40×40×25 mm），比对规格时要先确认看的是哪一版。

开回路还要考虑压电材料的迟滞与潜变。依 piezosystem jena 原厂技术资料，迟滞宽度通常是指令位移的 10–15%，潜变约为每十倍时间 1–2%。所以要长时间停在指定位置、或要求扫描线性度的应用，多半会选闭回路版本。延伸阅读：压电平台的开回路与闭回路怎么选、压电平台规格书常见陷阱。

两种奈米定位平台：线性马达与压电

比较项目	线性马达平台	压电奈米定位平台
驱动与导引	线性马达＋高解析回授，搭配滑轨或气浮轴承	压电陶瓷形变，经挠性机构导引，无滑动摩擦、无背隙
典型行程	数十到数百毫米	数十微米到约 1.5 毫米（本文表列型号 32–1,500 µm）
位移控制	可达奈米级，实际表现取决于回授、控制器与机构	可达次奈米到奈米级；原厂解析度标示受放大器杂讯与量测系统限制
动态	适合长距离的高速移动	适合短行程的快速微调、步进与连续扫描
整合	体积与移动质量较大	体积小，可叠在其他平台上，或直接装在物镜、光学元件上

行程超过约 1–2 mm，通常先从线性马达或伺服平台看起；主要在小范围内快速微调、扫描，或安装空间有限，则优先比较压电平台。很多半导体检测与显微镜设备是两者并用：长行程平台先把样品送到目标区域，再由压电平台做最后一段微调。

如果定位需求其实在 0.5–1 µm 等级，伺服平台多半就能做到，不一定要用压电；需要高速响应、短行程连续扫描或无背隙运动时，压电的优势才会明显。两种平台的基本差异可以参考〈压电平台是什么？〉。

压电奈米定位平台怎么选

行程：够用就好，不要多选。同一类平台，行程越长，解析度数字通常越大。从下方规格表可以看到：PX 38（39 µm）开回路解析度 0.07 nm、PX 100（100 µm）0.2 nm、nanoX 400（480 µm）0.8 nm、PX 1500（1,500 µm）3 nm。先算清楚实际要动多远，再留一点余裕，比直接挑最长行程更能兼顾解析度。

轴数：只动一个方向，就先看单轴。单轴有 PX、nanoX；XY 有 PXY、nanoSXY；XYZ 有 TRITOR；Z 轴有 PZ，另有直接装在显微镜物镜上的 MIPOS。多轴平台把几个方向整合在一个机构里，安装方便，但单一方向需求用单轴型号，机构整合会简单许多。

感测器：要解析度选 CAP，要轻巧可先看 SG。piezosystem jena 的闭回路有 SG（应变规）和 CAP（电容式）两种版本。CAP 的闭回路解析度通常较好：nanoX 200 SG 为 4 nm、CAP 为 1 nm；PXY 100 SG 为 2 nm、CAP 为 1 nm。代价是重量或尺寸：nanoX 200 两版外形相同（52×70×22 mm），但 SG 版 190 g、CAP 版 300 g；PXY 100 的 CAP 版外形则比 SG 版大（65×65×20 mm 对 60×60×21 mm）。对扫描线性度要求高的量测，一般会选 CAP；空间或移动质量受限、解析度需求在数奈米等级时，SG 版就足够。

负载与扫描速度。平台的负载与共振频率决定实际能扫多快。要高速往复扫描时，除了最大负载，还要看平台在实际负载下的动态特性；这两项各型号差异很大，产品页不一定列出，可向拿顺索取原厂规格书比对。

控制器。压电平台一定要搭配放大器，闭回路版本还要用对应的闭回路控制器。原厂标示的解析度是在指定放大器下量测的：PX 系列以 NV 40/3（闭回路 NV 40/3 CLE）量测，nanoX 200 以 30V300 量测，并注明解析度只受放大器杂讯与量测系统限制。也就是说，换一台杂讯较大的放大器，实际解析度就会变差；估算成本时，平台和控制器也要一起算。

完整的五步流程可参考〈压电平台选型指南〉。

piezosystem jena 奈米定位平台规格速查

系列／版本	轴向	开回路行程 (µm)	闭回路行程 (µm)	开回路解析度 (nm)	闭回路解析度 (nm)	原厂量测放大器
PX 38／PX 38 SG	X	39	32（SG）	0.07	0.7（SG）	NV 40/3（闭回路 NV 40/3 CLE）
PX 100／SG	X	100	80（SG）	0.2	2（SG）	NV 40/3（闭回路 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）	产品页未注明
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）	产品页未注明
PZ 400／SG	Z	400	320（SG）	0.8	8（SG）	NV 40/3（闭回路 NV 40/3 CLE）
MIPOS 500／SG（物镜）	Z	500	400（SG）	0.9	12（SG）	产品页未注明

表内为各系列代表性规格。开回路、SG、CAP 是不同的产品版本；解析度要连同控制器与量测条件一起看，不能直接当成定位精度或重复性。行程公差、最大负载、共振频率与外形尺寸，请见各产品页或向拿顺索取原厂规格书。完整型号见 piezosystem jena 产品列表。

哪些应用会用到压电奈米定位

显微镜自动对焦与 Z 扫描。MIPOS 装在物镜与镜塔之间，直接移动物镜的 Z 轴，不必移动整个载台。延伸阅读：显微镜自动对焦应用。

晶圆检测与量测。由长行程平台切换量测位置，再用压电平台微调，兼顾行程与检测位置的重现性。延伸阅读：晶圆检测六轴定位。

光纤对位。耦合位置偏移会直接反映在光功率上。系统若已用光功率回授做寻峰，外部回授就扮演了闭回路的角色，可以评估开回路压电平台。延伸阅读：晶圆级测试的光纤寻峰。

扫描式量测。对 XY 扫描线性度有要求时，可以从 nanoSXY 等 CAP 闭回路版本开始比较。

需要协助评估

选型时拿顺需要的条件包括：移动行程、容许的定位误差、负载重量、移动或扫描速度，以及可用的安装空间。若设备要长时间维持定位，也请说明环境温度、振动与现有的回授方式。这些条件可以透过询价单提供，有机台图面或现用型号也请一并附上；拿顺会依条件比较开回路、SG、CAP 与不同轴数的配置。拿顺是 piezosystem jena 德国原厂台湾独家总代理。