振动主动控制系统

近年来随着各种高科技产业制程越来越精

密，相关的仪器设备对于环境振动隔离的要求也越来越严格。在半导体产业有许多设备都必须考虑降低环境振动，如曝光设备scanner、stepper，检验设备SEM、SPM、TEM、椭圆偏光仪等等，几乎每一台设备都需要安装隔振系统。

传统被动式隔振系统多半是以气垫弹簧或者是钢圈弹簧阻成，有些会再加入阻尼以降低自然频率的共振效果。适当的设计通常可以隔离频率在3、4 Hz以上的振动，而且越高频率的振动隔离效果越佳，但是却会放大低频率的振动，尤其是隔振系统自然频率的振动。对于结构第一自然频率超过20、30 Hz的多数仪器设备而言，这些无法隔离而传递上来的低频率地板振动在经过设备仪器结构体时，已经大幅衰弱而没有明显的影响。然而对于现代微奈米等

级的精密设备仪器而言，许多都对2、3 Hz的低频率振动十分敏感，变化缓慢的低频率振动可能对于承载大质量组件的梁结构造成类似静态弯曲的明显位移，造成系统内各个组件的相对运动，严重影响其定位的精度。例如，对于长行程的雷射量测应用，会产生光程的扰动；对于SPM(Scanning Probe Microscope)会使光学影像模糊；或是造成电子束偏离预期的路径等等。因此，如何有效隔离低频率振动，以降低对超精密仪器设备的影响，一直是高科技产业所关切的问题。在整个科技界朝向微小化的过程中，硬盘储存密度越来越大、半导体制程的线宽越来越小、所有光学系统分辨率越来越高，这些发展将使得低频率微振动的主动控制研究益发显得重要。因此，国内自行研发一个符合微奈米等级之精密仪器设备振动规范需求的主动式隔振系统，实为高科技产业所迫切需要的。

振动的控制方法主要为：被动式(Passive)与主动式(Active)的控制方法。过去传统中振动问题之防治，大多使用被动式的控制方式，此系将隔振组件与吸振材料之组合体，置于振动源或是对振动敏感的精密仪器设备的基座上，利用吸振材料的吸振性质将振动能量吸收，或由隔振组件予已隔绝。此种方法通常对于中高频的振动有很好的效果，但对较低频振动，则因受限于传统隔振系统的自然频率0f的特性，在低于02f的频率范围振动无法予以抑制。

振动与噪音主动控制是应用一些可控制致动器所产生的“第二”振动或噪音场与原始“主要”的扰动场形成破坏性干涉的原理。我们采用传统被动式隔振平台作为实验研究之基本模块，将主动控制技术与被动控制技术相互结合。主动控制是针对共振频率附近的的低频率振动进行控制研究，并探讨应用PZT与音圈致动器的控制效果。