一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺，包括底座、Z向位移臺、XY向位移臺和納米操作臂，其中Z向位移臺沿著豎直方向設(shè)置在底座上，包括彼此連接的固定部件和安裝有Z向直線驅(qū)動電機的移動部件；XY向位移臺沿著水平方向設(shè)置在Z向位移臺的移動部件上，并包括彼此并聯(lián)滑動連接的第一至第三并聯(lián)部件，其中第一并聯(lián)部件上安裝有Y向直線驅(qū)動電機，第二并聯(lián)部件上安裝有X向直線驅(qū)動電機，第三并聯(lián)部件上安裝有旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機和納米操作臂。本發(fā)明通過對驅(qū)動電機與位移臺的高精度控制以及主要工作規(guī)格參數(shù)的設(shè)計，能夠有效保證納米操作的準(zhǔn)確與穩(wěn)定，同時具備運動精度高、運動范圍大、調(diào)節(jié)靈活和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。
【專利說明】一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米操作設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，納米技術(shù)高速發(fā)展，并對制造、信息、生物、醫(yī)學(xué)、能源、環(huán)境、宇航等高科技領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。納米材料操控，對于納米材料機電性能測試、基于納米材料的納米制造等具有重要意義。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料，目前通常使用微納表征測量設(shè)備，例如原子力顯微鏡、半導(dǎo)體測量儀等來對納米材料執(zhí)行擷取、放置、電性測量、組裝等多種操控。
[0003]然而，進(jìn)一步的研究表明，上述微納表征測量設(shè)備在對納米材料進(jìn)行操作時至少存在以下的缺陷或不足:第一、現(xiàn)有的表征測量設(shè)備只能對特定樣品進(jìn)行部分參數(shù)表征測量，其對納米材料的操控應(yīng)用范圍有限，不能同時實現(xiàn)多種操控動作，例如原子力顯微鏡可以測量微納結(jié)構(gòu)的表面形狀參數(shù)，但不能對納米材料進(jìn)行組裝；第二、表征測量設(shè)備的使用比較繁復(fù)，需要對使用人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，有些甚至需要對樣品進(jìn)行預(yù)先處理制備，例如半導(dǎo)體測量儀使用前需對樣品進(jìn)行濺鍍或者蒸鍍導(dǎo)電電極等預(yù)處理；第三、不能實現(xiàn)視覺監(jiān)控下的操作，效率很低；第四、表征測量設(shè)備的購買、維護費用昂貴，工作環(huán)境對溫度、濕度、震動等要求頗高，日常使用所需耗材所費巨大；而且盡管現(xiàn)在某些微納表征測量設(shè)備可以充當(dāng)納米操作儀器，但是由于它們的設(shè)計功能并不在納米操作上，所以在工作效率、可實現(xiàn)功能等多個方面仍難以滿足實際需求。相應(yīng)地，相關(guān)領(lǐng)域亟需開發(fā)出功能更為完善的納米材料操作臺，以便有效解決以上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺，其中結(jié)合納米材料操控自身的應(yīng)用特點，來對納米操作臺關(guān)鍵組件的構(gòu)造及其設(shè)置方式進(jìn)行設(shè)計，相應(yīng)能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用范圍窄、操作繁復(fù)和工作效率低下等問題，同時具備結(jié)構(gòu)緊湊、多自由度靈活操作、高精度和功能強等優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺，其特征在于，該多自由度納米操作臺安裝在掃描電子顯微鏡的真空腔內(nèi)，并包括底座、Z向位移臺、XY向位移臺和納米操作臂，其中:
[0006]所述Z向位移臺沿著豎直方向設(shè)置在底座上，并包括通過滾珠導(dǎo)軌彼此連接的固定部件和移動部件，其中固定部件與底座保持相連，用于對整個操作臺進(jìn)行支撐；移動部件上直接安裝有Z向直線驅(qū)動電機，且在該電機驅(qū)動下使移動部件沿著Z軸方向移動；此外，移動部件的頂部與固定部件的底部之間設(shè)置有復(fù)位彈簧，由此實現(xiàn)Z向位移臺在Z軸方向上的往復(fù)直線運動；
[0007]所述XY向位移臺通過L形連接板沿著水平方向設(shè)置在Z向位移臺的移動部件上，并包括通過滾珠導(dǎo)軌彼此并聯(lián)滑動連接的第一并聯(lián)部件、第二并聯(lián)部件和第三并聯(lián)部件，其中第一并聯(lián)部件與Z向位移臺的移動部件保持相連，用于對整個XY向位移臺進(jìn)行支撐，并直接安裝有Y向直線驅(qū)動電機；第二并聯(lián)部件與Y向直線驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子直接相連，并直接安裝有X向直線驅(qū)動電機；第三并聯(lián)部件與X向直線驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子相連，并直接安裝有旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機，由此在X向、Y向直線驅(qū)動電機各自的驅(qū)動下，第二、第三并聯(lián)部件相對于第一并聯(lián)部件可同時沿X軸、Y軸方向運動，并在旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的驅(qū)動下實現(xiàn)豎直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動；此外，所述第一、第二和第三并聯(lián)部件之間分別設(shè)置有復(fù)位彈簧，由此實現(xiàn)XY向位移臺在X軸和Y軸方向上的往復(fù)直線運動；
[0008]所述X向、Y向和Z向直線驅(qū)動電機的直線運動最小分辨率被設(shè)定為30nm，所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)運動最小分辨率被設(shè)定為ImracU最大運動速度為1.2毫米/分鐘，并且所有驅(qū)動電機均可在10_6Pa的真空真空環(huán)境下工作；
[0009]所述納米操作臂設(shè)置在所述第三并聯(lián)部件上，由此實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的直線運動；或者設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機上，由此實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的直線運動以及垂直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述XY向位移臺的臺面尺寸優(yōu)選為25X25mm，行程為±3mm，并且移動精度包括以下參數(shù):直線度0.002mm，直線移動俯仰角30"，直線移動左右擺動25"。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述Z向位移臺的臺面尺寸優(yōu)選為25X25mm，行程為±3mm，并且移動精度包括以下參數(shù):直線度0.002mm，移動平行度0.02mm。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所有的驅(qū)動電機優(yōu)選各自具有兩路控制信號輸入端，其中一路為接地端；此外，所有驅(qū)動電機的控制信號接地端被串聯(lián)為一路，旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的兩路控制信號輸入端設(shè)計為排針排母式。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述多自由度納米操作臺還配備有驅(qū)動器、上位機和控制盒，其中驅(qū)動器通過排線與各個驅(qū)動電機相連，并且它的控制信號輸出端與電機的控制信號輸入端相連；所述上位機通過RJ45接口與所述驅(qū)動器相連，所述控制盒通過USB接口與所述上位機相連。
[0014]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述控制盒集成所有對納米操作臺的控制功能，包括驅(qū)動電機的選擇、驅(qū)動電機速度、加速度的輸入以及電機運動方式的選擇等。
[0015]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述Z向位移臺和XY向位移臺均由不銹鋼材質(zhì)構(gòu)成，所有的滾珠導(dǎo)軌使用硅基真空潤滑脂進(jìn)行潤滑。
[0016]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機可拆卸地安裝在所述XY向位移臺的第三并聯(lián)部件上。
[0017]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述納米操作臂被設(shè)定為探針型、彎曲型或者鑷子型，并且其頂部尖端半徑被設(shè)定為200nm。
[0018]總體而言，本發(fā)明所構(gòu)思的多自由度納米操作臺通過對其關(guān)鍵組件例如移動機構(gòu)和驅(qū)動電機的構(gòu)造及其設(shè)置方式進(jìn)行優(yōu)選，結(jié)合納米材料操控自身的應(yīng)用特點，來設(shè)計其規(guī)格參數(shù)及控制組件，相應(yīng)能夠以結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控和高精度的方式實現(xiàn)納米材料的多自由度操控。測試表明其能夠平穩(wěn)實現(xiàn)多個自由度方向的位移和定位，并尤其適用于高真空度的應(yīng)用環(huán)境?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的多自由度納米操作臺的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0020]圖2是圖1中所示多自由度納米操作臺的結(jié)構(gòu)后視圖；
[0021]圖3是本發(fā)明的多自由度納米操作臺的系統(tǒng)原理框圖；
[0022]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0023]1-旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機2-Z軸直線驅(qū)動電機3-Y軸直線驅(qū)動電機4-XY軸向位移臺5-X軸直線驅(qū)動電機6-Z軸向位移臺7-納米操作臂61-固定部件62-移動部件41-第一并聯(lián)部件42-第二并聯(lián)部件43-第三并聯(lián)部件
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025]本發(fā)明的以下實施例涉及多軸納米操作臺，尤其涉及可實現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)機械操作、測量、納米器件組裝等多種操控功能的納米操作臺。圖1為按照本發(fā)明優(yōu)選實施例的多自由度納米操作臺的結(jié)構(gòu)正視圖，圖2是圖1中所示多自由度納米操作臺的結(jié)構(gòu)后視圖。如圖1和圖2中所示，該操作臺安裝在掃描電子顯微鏡的真空腔內(nèi)，主要包括底座、Z向位移臺6和XY向位移臺4。
[0026]具體而言，所述Z向位移臺6沿著豎直方向設(shè)置在底座上，并包括固定部件61和移動部件62，其中固定部件61與底座保持相連，用于對整個操作臺進(jìn)行支撐；移動部件62上直接安裝有Z向直線驅(qū)動電機2，且在該電機2所輸出的螺旋線運動驅(qū)動下使移動部件62沿著Z軸方向移動，由此使得Z向位移臺及安裝其上的部件整體發(fā)生移動；上述固定部件61和移動部件62之間通過滾珠導(dǎo)軌彼此連接，以便保證運動的精確和平穩(wěn)。此外，移動部件62的頂部與固定部件61的底部之間設(shè)置有復(fù)位彈簧，由此實現(xiàn)Z向位移臺6在Z軸方向上的往復(fù)直線運動，也即通過驅(qū)動電機和彈簧的配合使用來確保Z向位移臺在Z軸方向上實現(xiàn)直線往復(fù)運動。
[0027]所述XY向位移臺4譬如通過L形連接板沿著水平方向設(shè)置在Z向位移臺的移動部件62上，并包括通過滾珠導(dǎo)軌彼此并聯(lián)滾動連接、并且可選擇一體加工的第一并聯(lián)部件41、第二并聯(lián)部件42和第三并聯(lián)部件43，。其中第一并聯(lián)部件41與Z向位移臺的移動部件62保持相連，用于對整個XY向位移臺4進(jìn)行支撐，并直接安裝有Y向直線驅(qū)動電機3 ;第二并聯(lián)部件42與Y向直線驅(qū)動電機3的轉(zhuǎn)子直接相連，使得第二并聯(lián)驅(qū)動部件42相對于第一并聯(lián)驅(qū)動部件41沿著Y軸方向位移(也即是第一并聯(lián)部件41保持不動，第二并聯(lián)部件42發(fā)生運動)，并直接安裝有X向直線驅(qū)動電機5 ;第三并聯(lián)部43與X向直線驅(qū)動電機5的轉(zhuǎn)子相連，使得第二并聯(lián)驅(qū)動部件42相對于第一并聯(lián)驅(qū)動部件41沿著X軸方向位移(也即是第一并聯(lián)部件41保持不動，第二并聯(lián)部件42發(fā)生運動)，并直接安裝有旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機1，由此通過旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機來實現(xiàn)豎直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動；此外，所述第一、第二和第三并聯(lián)部件之間分別設(shè)置有復(fù)位彈簧，由此實現(xiàn)XY向位移臺在X軸和Y軸方向上的往復(fù)直線運動通過以上構(gòu)造，可組成一個實現(xiàn)XYZ三直線軸和一個旋轉(zhuǎn)軸的多自由度納米操作臺，從而以結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控的方式實現(xiàn)三維空間內(nèi)的位移和定位。尤其是，上述直線驅(qū)動電機均直接安裝在位移臺移動部件上，并通過電機輸出的螺旋線運動推動移動部件運動；回程時，電機螺旋收縮，移動部件依靠與固定部件之間的彈簧回復(fù)，實現(xiàn)往復(fù)直線運動。此設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單可靠，而且電機與移動部件之間沒有連接機構(gòu)，能夠最大成對地保證電機的運動精度傳遞給位移臺，借此確保操作臺的位移與定位精度。此外，所述納米操作臂7設(shè)置在第三并聯(lián)部件43上，由此實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的直線運動，或者直接設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機I上，由此實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的直線運動以及垂直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
[0028]此外，考慮到本發(fā)明的多自由度納米操作臺安裝在掃描電子顯微鏡的真空腔內(nèi)，應(yīng)用環(huán)境的特殊性使得按照本發(fā)明的納米操作臺還必需在工作規(guī)格、電機類型、組件材料選擇、裝配過程和清潔等方面進(jìn)行充分考慮，以保證在應(yīng)用過程中不破壞真空腔的真空度，同時保證整個操作的高精度。為此，在電機的選擇方面，經(jīng)過較多的對比測試，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例將所述X向、Y向和Z向直線驅(qū)動電機的直線運動最小分辨率被設(shè)定為30nm，所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)運動最小分辨率被設(shè)定為ImracU最大運動速度為1.2毫米/分鐘，并且所有驅(qū)動電機均可在10_6Pa的真空環(huán)境下工作。測試結(jié)果表明，在此超高真空環(huán)境下，此馬達(dá)仍然既可以保證30nm的步距分辨率，又可以維持長行程下的運動輸出穩(wěn)定與良好的剛度。此外，當(dāng)馬達(dá)斷電沒有運動輸出時還可以實現(xiàn)自鎖，確保定位精度。
[0029]按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述XY向位移臺的臺面尺寸被設(shè)定為25 X 25mm,行程為土3mm，并且移動精度包括以下參數(shù):直線度0.002mm,直線移動俯仰角30"，直線移動左右擺動25"。所述Z向位移臺的臺面尺寸被設(shè)計為25X25mm，行程為±3mm，并且移動精度包括以下參數(shù):直線度0.002mm，移動平行度0.02mm。所述納米操作臂被設(shè)定為探針型、彎曲型或者鑷子型，頂部尖端半徑設(shè)定為200nm。通過以上規(guī)格參數(shù)的設(shè)計，能夠進(jìn)一步提高整個XY向位移臺的整體移動精度控制，并尤其納米操作臂的設(shè)定，適用于納米材料的操控應(yīng)用場合。
[0030]按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，所述Z向位移臺和XY向位移臺均具有高剛性、高承載能力、優(yōu)異的直線型和精密定位性能。位移臺的加工材料選擇不銹鋼，與一般鋼材或者鋁材相比，不銹鋼強度好，經(jīng)久耐用，抗沖擊，耐磨損，更為重要的是不會生銹，即不會污染真空腔，破壞真空度。滾珠導(dǎo)軌使用硅基真空潤滑脂進(jìn)行潤滑，位移臺表面可不做任何處理，加工完成后使用超聲波震蕩儀清洗，彈簧使用國家標(biāo)準(zhǔn)件不銹鋼圓柱彈簧，以上設(shè)計均保證位移臺適用于高真空度的環(huán)境。
[0031]此外，盡管在裝配過程中存在安裝誤差等影響因素，但按照上述優(yōu)選實施方式所選用的電機具有極高的步距分辨率，同時位移臺具有優(yōu)異的剛性、直線型、定位性能，二者的配合使用時可以進(jìn)一步保證位移臺的定位精度，實際操作中，本發(fā)明使用的掃描電子顯微鏡的放大倍率可以達(dá)到X 100，000，分辨率0.2nm，操作臺的位移輸出可以通過掃描電子顯微鏡的實時圖像由操作人員判斷調(diào)整。
[0032]圖3是按照本發(fā)明的多自由度納米操作臺的系統(tǒng)原理框圖。如圖3中所示，該系統(tǒng)除了作為控制對象的驅(qū)動電機及納米操作臺之外，還可包括控制盒、上位機和驅(qū)動器等。其中控制盒與上位機可通過USB接口通信，上位機與驅(qū)動器可通過RJ45接口通信，驅(qū)動器與驅(qū)動電機通過排線通信。并且在一個優(yōu)選實施例中，將三個可實現(xiàn)三維直線運動的驅(qū)動電機與一個旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機編為一組，驅(qū)動器可以連接控制多組，配合使用。
[0033]上述系統(tǒng)的工作原理可解釋如下:由控制盒向上位機發(fā)送驅(qū)動位移信號，驅(qū)動信號包括驅(qū)動電機的選擇、速度加速度的輸入、運動方式(點動、長動)的選擇。上位機在通過人機界面顯示上述信號的同時打包發(fā)送給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)信息包中的速度加速度數(shù)值以及運動方式驅(qū)動所選擇的驅(qū)動電機。驅(qū)動電機推動所對應(yīng)的位移臺運動，納米操作臺輸出位移。
[0034]綜上，按照本發(fā)明的多自由度納米操作臺能夠順利實現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)的擷取、放置等機械操作，電性測量，納米器件組裝等納米操作，同時填補了國內(nèi)在多軸納米操作臺制造上的空白。該操作臺具有應(yīng)用范圍廣、操作簡便、工作效率高、成本低等特點，其運動行程可達(dá)到8X8X IOmmX 360°，直線運動最小分辨率30nm，旋轉(zhuǎn)運動最小分辨率lmrad，最大運動速度1.2mm/min。測試表明其能夠平穩(wěn)實現(xiàn)多個自由度方向的位移和定位，并尤其適用于高真空度的應(yīng)用環(huán)境。
[0035]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于納米材料操控的多自由度納米操作臺，其特征在于，該多自由度納米操作臺安裝在掃描電子顯微鏡的真空腔內(nèi)，并包括底座、Z向位移臺、XY向位移臺和納米操作臂，其中: 所述Z向位移臺沿著豎直方向設(shè)置在底座上，并包括通過滾珠導(dǎo)軌彼此連接的固定部件和移動部件，其中固定部件與底座保持相連，用于對整個操作臺進(jìn)行支撐；移動部件上直接安裝有Z向直線驅(qū)動電機，且在該電機驅(qū)動下使移動部件沿著Z軸方向移動；此外，移動部件的頂部與固定部件的底部之間設(shè)置有復(fù)位彈簧，由此實現(xiàn)Z向位移臺在Z軸方向上的往復(fù)直線運動； 所述XY向位移臺通過L形連接板沿著水平方向設(shè)置在Z向位移臺的移動部件上，并包括通過滾珠導(dǎo)軌彼此并聯(lián)滑動連接的第一并聯(lián)部件、第二并聯(lián)部件和第三并聯(lián)部件，其中第一并聯(lián)部件與Z向位移臺的移動部件保持相連，用于對整個XY向位移臺進(jìn)行支撐，并直接安裝有Y向直線驅(qū)動電機；第二并聯(lián)部件與Y向直線驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子直接相連，并直接安裝有X向直線驅(qū)動電機；第三并聯(lián)部件與X向直線驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子相連，并直接安裝有旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機，由此在X向、Y向直線驅(qū)動電機各自的驅(qū)動下，第二、第三并聯(lián)部件相對于第一并聯(lián)部件可同時沿X軸、Y軸方向運動，并在旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的驅(qū)動下實現(xiàn)豎直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動；此外，所述第一、第二和第三并聯(lián)部件之間分別設(shè)置有復(fù)位彈簧，由此實現(xiàn)XY向位移臺在X軸和Y軸方向上的往復(fù)直線運動； 所述X向、Y向和Z向直線驅(qū)動電機的直線運動最小分辨率被設(shè)定為30nm，所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)運動最小分辨率被設(shè)定為Imrad、最大運動速度為1.2毫米/分鐘，并且所有驅(qū)動電機均可在KT6Pa的真空真空環(huán)境下工作； 所述納米操作臂設(shè)置在所述第三并聯(lián)部件上，由此實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的直線運動；或者設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機上，由此實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸方向的直線運動以及垂直平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
2.如權(quán)利要求1所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述XY向位移臺的臺面尺寸優(yōu)選為25 X 25mm，行程為± 3mm，并且移動精度包括以下參數(shù):直線度0.002mm，直線移動俯仰角30"，直線移動左右擺動25"。
3.如權(quán)利要求2所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述Z向位移臺的臺面尺寸優(yōu)選為25 X 25mm，行程為± 3mm，并且移動精度包括以下參數(shù):直線度0.002mm，移動平行度0.02mm。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所有的驅(qū)動電機優(yōu)選各自具有兩路控制信號輸入端，其中一路為接地端；此外，所有驅(qū)動電機的控制信號接地端被串聯(lián)為一路，旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的兩路控制信號輸入端設(shè)計為排針排母式。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述多自由度納米操作臺還配備有驅(qū)動器、上位機和控制盒，其中驅(qū)動器通過排線與各個驅(qū)動電機相連，并且它的控制信號輸出端與電機的控制信號輸入端相連；所述上位機通過RJ45接口與所述驅(qū)動器相連，所述控制盒通過USB接口與所述上位機相連。
6.如權(quán)利要求5所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述控制盒集成所有對納米操作臺的控制功能，包括驅(qū)動電機的選擇、驅(qū)動電機速度、加速度的輸入以及電機運動方式的選擇等。
7.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述Z向位移臺和XY向位移臺均由不銹鋼材質(zhì)構(gòu)成，所有的滾珠導(dǎo)軌使用硅基真空潤滑脂進(jìn)行潤滑。
8.如權(quán)利要求1或2所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機可拆卸地安裝在所述XY向位移臺的第三并聯(lián)部件上。
9.如權(quán)利要求1所述的多自由度納米操作臺，其特征在于，所述納米操作臂被設(shè)定為探針型、彎曲型或者鑷子型，并且其頂部尖端半徑被設(shè)定為200nm。
【文檔編號】H01J37/20GK103903942SQ201410118898
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】趙昊, 劉曉軍, 章明, 雷自力 申請人:華中科技大學(xué)