作者：Jim McMahon
将近40年以来，气动隔振平台一直是稳定大多数工业及学术上重要的微型工程使用仪器的支柱。 在微电子加工、工业激光/光学系统及生物研究领域中，对更加精密的振动隔离的需求每日剧增。 这些所谓的"被动系统"气动工作台现在面临着新型的负刚度隔振平台的严峻挑战。

负刚度振动隔离在工业和实验室环境中迅速得以流行xx是因为其能够有效地在各种各样富有挑战性的环境中进行振动隔离的能力。

一个隔振平台用于解决一个问题，而且问题的严重性确定了需要何种解决方案。 气动工作台自20世纪60年代以来就一直被用于隔离。 基本上是一罐罐的空气，现在他们依然是所使用的{zlx}的隔振平台。 但是，共振频率为2至2.5Hz的气动工作台在典型情况下只能处理低到8至10Hz的振动，对于今日之纳米设备最适合的表现来说，它还是不够低。 同样，在气动隔振平台能够处理的频率范围内也需要更大的隔离功效。

需要更好的隔离作用
尽管数年以前气动系统的表现就已经够用了，但是现在还是需要更好的隔离作用。 对于清理扫描探针显微镜和干涉计来说，气动工作台这个解决方案就不够用了。

由于其隔离效率极高，负刚度振动隔离系统能够让诸如扫描探针显微镜、微型硬度测试仪、仿形铣床以及扫描电子显微镜这类的振动敏感仪器在性能{zh0}的气动工作台及其他启动隔离系统都不能起作用的严酷的条件和严峻的振动环境中运行。

完整的机械系统负刚度隔振平台使用了一种独特的、xx机械的低频率振动隔离的概念。 由一只支持重量负荷的硬弹簧加上负刚度机制来提供垂直运动的隔离。 把净垂直劲度弄得很低，不会影响到弹簧的静态负荷支撑的性能。 与垂直运动隔振平台呈系列连接梁-柱具有水平运动隔离的功能。 梁-柱的"梁-柱"劲度是通过"梁-柱"效应来减少的。 （梁-柱的作用就是与负刚度机制综合起来的弹簧。） 其结果是能够处理极低的垂直和水平自然频率以及极高的内部结构频率的紧凑型被动隔振平台。 在2Hz的情况下，此隔振平台（调整到0.5Hz）能够达到93％的隔离效果；在5Hz的情况下，达到99％；而在10Hz的情况下，达到99.7％。 有10个关键点能够显示其好处：

低赫兹微扰 所有隔振平台均能够增强其共振频率，然后开始进行隔离。 所以，在有气动工作台的情况下，所有在此范围内不能够被减轻的振动均能够被放大。 这种低周波微扰会径直来到仪器这里。

在0.5Hz共振情况下的负刚度隔振平台 在此频率情况下，几乎没有能量出现。 在0.5Hz时，很难发现大的振动。

影像清晰负刚度振动隔离能够降低原子力显微镜中的噪音水平，例如，与性能{zh0}的气动工作台相比，可以降低2至3个因数。 这对于亚埃中的噪音水平来说意义尤为重大。 其结果是使影像更加清晰，而且其特征与气动隔离系统难分伯仲。

严峻的振动环境由于纳米设备的使用变得越来越普及，实验室场地就愈来愈多地建立在易于发生振动的、严酷的环境之中，诸如在建筑的上层楼板上和清洁的室内等。 此类严酷的振动场所对于气动隔振平台来说过于极端，所以它无法有效地发挥自己的作用。

但是，负刚度隔振平台在此类环境中的表现却很好，与性能{zj0}的气动工作台所能够取得的影像相比，能够产生清晰很多的影像和数据。

严峻的环境—真空、极端的高低温差、辐射。在真空、极端的高低温差、辐射环境下运行时，气动工作台就有些难以适应了。 然而在进行研究与试验时经常会需要这些严峻的运行环境，像是在半导体研究中所用的低温室。

所有金属负刚度系统均能够配置得适用于高真空及其他不利的环境之中，诸如极高和极低的温度以及辐射环境等。 例如在真空情况下，可以将负刚度隔振平台直接用于真空仓内。 这使其有了一些诸如有效荷载重量低、系统更加紧凑xx与真空仓馈穿相关的问题这类的优势。