原子力显微镜（AFM）纳米定位系统：Prior 旗下Queensgate NPS系列高精度压电纳米位移台应用解析

AFM压电纳米定位平台用于样本扫描，可实现亚纳米级定位分辨率、毫秒级响应速度，并具有低温度漂移特性。Prior旗下Queensgate提供NPS-XY-100、NPS-X-15、NPS-Z-15等系列高精度压电纳米位移台，采用闭环速度控制与电容传感器反馈，满足AFM成像需求。

实现原子级分辨率的表面成像，对样品定位的精度和稳定性要求极高。原子力显微镜（AFM）通过测量探针与样品表面间的原子间作用力获取形貌信息，其X、Y轴扫描与Z轴反馈均依赖纳米压电位移台完成，以维持探针作用力恒定。Prior 旗下 Queensgate NPS系列压电纳米定位平台正是面向AFM样本扫描设计的高精度产品。

Queensgate NPS系列高精度压电纳米位移台

Queensgate是Prior Scientific旗下的原子力显微镜纳米定位系统品牌，成立于1979年，源自伦敦帝国理工学院的研究成果，是首个将电容传感器用于高精度原子力显微镜纳米定位系统的厂商。Queensgate NPS系列纳米定位平台采用压电驱动与柔性铰链导向相结合的设计，配合内置电容传感器实现全闭环控制，面向AFM应用提供从两轴XY扫描台到单轴Z轴聚焦台的完整产品组合。

核心参数表：

注：标"—"项为原厂datasheet未列示，非产品无此性能。小行程电容全闭环平台的重复性由位置噪声决定。

另外，NPS-XY-100D，NPS-XY-100A是双轴平台，体积大，所以谐振频率相对较低，步进稳定时间相对较长，同时NPS-XY-100D的铝合金材料相比NPS-XY-100A的超级殷钢更加轻，所以前者的步进稳定时间更短。

NPS-XY-100D铝制两轴100 μm压电扫描台

NPS-XY-100D采用铝合金基体，运动质量轻，动态响应快，谐振频率高，适合AFM扫描场景。X、Y轴各提供100 μm闭环行程，配备4角安装座。

NPS-XY-100D示意图

NPS-XY-100A采用超级殷钢（Super Invar）材料制造，热膨胀系数极低（CTE 0.3ppm/K），热漂移小，适合长时间高精度AFM扫描。配备3点可调安装座，另有UHV超高真空版本可供选择。

NPS-XY-100A示意图

NPS-X-15A/NPS-X-15B低剖面快速压电纳米位移台

NPS-X-15A与NPS-X-15B为低剖面单轴纳米定位平台（厚度仅13.5 mm），最初为磁头/磁盘驱动器测试开发，带宽极高，可作X轴扫描或Z轴聚焦使用。NPS-X-15A采用不锈钢材料，行程16 μm；NPS-X-15B采用铝合金材料，行程20 μm。

NPS-X-15A/NPS-X-15B示意图

NPS-Z-15A超低漂移15 μm Z轴AFM压电纳米定位平台

NPS-Z-15A专为AFM的Z轴反馈设计，采用超级殷钢材料确保超低热漂移，圆柱形外形便于安装在探针架或物镜聚焦机构中。前端带参考面，可与NPS-XY-100A配合实现XYZ三轴定位。

NPS-Z-15A示意图

应用领域

Prior Queensgate NPS系列高精度压电纳米位移台在原子力显微镜AFM中的典型应用包括：

生物技术：活细胞动态观测、蛋白质与DNA高分辨率成像、生物大分子结构与力学特性表征；

材料科学：金属、聚合物、陶瓷表面形貌表征，薄膜与涂层质量检测；

纳米技术：纳米材料研究与制备；

半导体制造：硅片刻蚀与检测，纳米结构表征，晶圆级表面质量分析。