2-D MEMS TRIBOMETER WITH COMB DRIVES

A microelectromechanical (MEMS) nanoindenter transducer including a body, a probe coupled to and moveable relative to the body, the probe holding a removeable indenter tip, a first micromachined comb drive and a second micromachined comb drive. The first micromachined comb drive includes an actuator comprising a plurality of electrostatic capacitive actuators configured to drive the probe along a first axis, including in an indentation direction, in response to an applied bias voltage, and a displacement sensor comprising a plurality of differential capacitive sensors having capacitance levels which together are representative of a position of the probe relative to the first axis. The second micromachined comb drive includes an actuator comprising a plurality of electrostatic capacitive actuators configured to drive the probe along a second axis, which is perpendicular to the first axis, in response to an applied bias voltage, and a displacement sensor comprising a plurality of differential capacitive sensors having capacitance levels which together are representative of a position of the probe relative to the second axis. Each of the electrostatic capacitive actuators and the differential capacitive sensors comprises an electrode comb pair, each electrode comb pair including a fixed electrode comb coupled to the body and a moveable electrode comb coupled to the probe. L'invention concerne un transducteur nano-indenteur de type microsystème électromécanique (MEMS) comprenant un corps, une sonde couplée au corps et mobile par rapport à lui, la sonde maintenant une extrémité amovible de l'indenteur, un premier entraînement micro-usiné de type peigne et un deuxième entraînement micro-usiné de type peigne. Le premier entraînement micro-usiné de type peigne contient un actionneur comprenant une pluralité d'actionneurs capacitifs électrostatiques configurés pour entraîner la sonde le long d'un premier axe, y compris dans une direction d'indentation, en réponse à une tension de polarisation appliquée, et un capteur de déplacement comprenant une pluralité de capteurs capacitifs différentiels ayant des niveaux de capacité électrique qui sont ensemble représentatifs d'une position de la sonde par rapport au premier axe. Le deuxième entraînement micro-usiné de type peigne contient un actionneur comprenant une pluralité d'actionneurs capacitifs électrostatiques configurés pour entraîner la sonde le long d'un deuxième axe perpendiculaire au premier axe, en réponse à un