[发明专利]一种磁性高精度微位移平台及其使用方法

说明书

    技术领域

本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种磁性高精度微位移平台及其使用方法。

背景技术

近年来，随着微电子/光电子信息器件制造、微纳制造、光机电一体化、超精密加工技术的飞速发展，制造装备对精度的要求越来越高。例如，约束刻蚀剂层技术电化学加工过程中基材和模板之间的距离需要始终控制在约束刻蚀剂层厚度(纳米或者亚微米)以内、扫描探针显微镜需要实现单分子或原子的纳米操作或装配、纳米压印装备要实行复杂图形的10nm尺度的成形复制、超精密金刚石车床加工光学零件的形状精度和表面粗糙度控制在几个纳米以内等。

由于上述这些超高的精度要求，传统意义上的电机驱动器显然己无法满足精密运动的苛刻要求，所以，具有高精度的，能直接将电或磁能转换成机械能的智能材料驱动器出现在了人们的视野之中。适合于纳米级精度运动的智能材料微驱动器主要有压电陶瓷驱动器、超磁致伸缩驱动器和形状记忆合金驱动器。因具有位移分辨率高、驱动力大、刚度高、体积小、可靠性高等优点，目前已广泛的运用于各精密技术领域之中，其中，压电陶瓷驱动器是其中应用最为广泛的一种智能材料微驱动器。

目前，已研制出了多种压电陶瓷驱动的微位移平台，并在光刻机、扫描探针显微镜、电化学加工装备、超精密机床、太空柔性机械臂和天文望远镜中得到了成功应用，对机械、物理、化学、材料和生物等领域纳米/亚纳米尺度的研究起着越来越重要的作用。

压电陶瓷的工作原理是，直接驱动控制压电陶瓷实现纳米精度的定位，控制压电陶瓷驱动器是利用压电材料的逆压电特性，在输入电压或电流的作用下产生形变，达到机械运动的目的，因而能保证纳米级分辨率运动，有着传统电机驱动不可比拟的优势。

但是，随着科学技术的进步，各个领域所要求的精度越来越高，上述采用压电陶瓷驱动的微位移平台已日渐不能够达到足够的精度要求，同时，随着位移精度的提高，其控制难度也随着大大增加了。

所以，目前亟需一种能够提供更高精度的微位移平台。

发明内容

本发明的目的在于克服目前微位移平台精度较低的弊端，提供了一种具有更高精度的新型磁性高精度微位移平台。

一种磁性高精度微位移平台，包括有支撑平台和设置在所述支撑平台上的位移装置，所述支撑平台上设置有第一位移件，所述第一位移件与所述位移装置连接，所述位移装置带动所述第一位移件沿所述支撑平台运动，所述第一位移件具有一个相对于其位移方向倾斜的斜面，所述第一位移件的斜面上滑动设置有第二位移件，所述第一位移件与第二位移件之间贴紧配合，所述支撑平台上还设置有约束装置，所述约束装置限制所述第二位移件沿所述第一位移件位移方向上的运动，使得当第一位移件被所述位移装置带动而产生位移时，所述第二位移件被所述第一位移件带动而产生位移，所述第二位移件的位移方向与所述第一位移件的位移方向相垂直。

作为本申请的优选方案，所述第一位移件的斜面与其位移方向的夹角为A度，0＞A＞45。

在本申请的所述方案中，支撑平台上设置位移装置和第一位移件，位移装置带动第一位移件运动，第一位移件具有一个相对于其位移方向倾斜的斜面，当位移装置提供一定的位移值带动第一位移件时，由于约束装置的存在，此时，第二位移件在垂直于第一位移件位移方向上将产生一定的位移值，第二位移件的位移值与位移装置提供的位移值相关，还与第一位移件斜面的倾斜程度相关，即，设第一位移件的斜面与其位移方向的夹角为A度，当位移装置提供的位移值为X时，第二位移件产生的位移值即为Y=Xtan（A），第二位移件的位移方向与第一位移件的位移方向垂直，如此，当夹角A小于45度时，将得到一个小于X值的位移值，当进一步的减小夹角A时，位移值Y也随之减小，如此，使得在本申请的方案中，通过以行程换精度的方式，最终得到一个小于位移装置输出位移值的第二位移件的位移值，直接提高了本申请微位移平台的精度。

作为本申请的进一步优选方案，所述位移装置为压电陶瓷型位移装置。压电陶瓷能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，其在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一的微位移，具有良好的往复形变恢复能力，稳定性好、精度高，如此使得本申请的位移装置能够提供足够小的X值，进一步提高了本申请微位移平台的精度。