[发明专利]一种液氦制冷平台的高精度位移控制装置

说明书

本发明涉及液氦制冷平台控制系统技术领域，具体涉及一种液氦制冷平台的高精度位移控制装置；包括液氦冷台、XY位移台、转接板、步进电机模块、压电驱动模块和计算机，步进电机模块包括第一步进电机、第二步进电机、第一光栅编码器、第二光栅编码器和步进电机控制盒，第一步进电机贯穿XY位移台，第一光栅编码器和第二光栅编码器设置于XY位移台的内部，第二步进电机设置于XY位移台的外侧，步进电机控制盒设置于XY位移台外侧，通过步进电机模块提供大范围移动，行程可达50mm，压电驱动模块提供高精度位移，位移精度可达20nm，第一光栅编码器和第二光栅编码器提供位置反馈，实时获取样品实际位置，满足液氦冷台位移测试需求。

技术领域

本发明涉及液氦制冷平台控制系统技术领域，尤其涉及一种液氦制冷平台的高精度位移控制装置。

背景技术

液氦冷台可用来研究超低温或变温条件下样品的电性能、光电性能、热电性能等，已成为半导体材料或微纳米领域材料研究不可或缺的工具。然而，现有的液氦冷台的可移动样品台采用手动或步进电机驱动，虽然行程较大，重复定位精度却只有±5微米，反向运动时还会存在背隙，压电陶瓷虽然精度较高，但行程只有几十微米，无法满足液氦冷台对大范围、高精度显微扫描或纳米操控等纳米级位移测试需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液氦制冷平台的高精度位移控制装置，满足液氦冷台位移测试需求。

为实现上述目的，本发明采用的一种液氦制冷平台的高精度位移控制装置，包括液氦冷台、XY位移台、转接板、步进电机模块、压电驱动模块和计算机，所述XY位移台与所述转接板固定连接，所述液氦冷台与所述XY位移台固定连接，所述步进电机模块与所述XY位移台连接，所述计算机设置于所述XY位移台的外侧，所述压电驱动模块与所述计算机电性连接；

所述步进电机模块包括第一步进电机、第二步进电机、第一光栅编码器、第二光栅编码器和步进电机控制盒，所述第一步进电机贯穿所述XY位移台，所述第一光栅编码器和所述第二光栅编码器设置于所述XY位移台的内部，所述第二步进电机设置于所述XY位移台的外侧，所述步进电机控制盒设置于所述XY位移台外侧。

其中，所述压电驱动模块包括第一压电促动器、压电驱动器和第二压电促动器，所述第一压电促动器设置于所述XY位移台的内部，所述第二压电促动器设置于所述XY位移台的外侧，所述第一压电促动器和所述第二压电促动器分别与所述压电驱动器电性连接。

其中，所述第一压电促动器和所述第二压电促动器均由所述压电驱动器驱动，所述压电驱动器读取所述第一压电促动器和所述第二压电促动器的反馈电压，并根据反馈电压自动调整输出。

其中，所述液氦制冷平台的高精度位移控制装置还包括运动控制卡，所述运动控制卡与所述计算机电性连接。

其中，所述运动控制卡接收所述第一光栅编码器和所述第二光栅编码器的反馈信号，所述运动控制卡通过USB线缆与所述计算机通信。

本发明的一种液氦制冷平台的高精度位移控制装置，通过所述步进电机模块提供大范围移动，行程可达50mm，所述压电驱动模块提供高精度位移，位移精度可达20nm；所述第一光栅编码器和所述第二光栅编码器的分辨率为20nm，所述第一光栅编码器和所述第二光栅编码器提供位置反馈，实时获取样品实际位置，对样品进行移动或扫描测试时，可根据测试要求，单独调用所述步进电机模块、所述压电驱动模块，还可联合使用所述步进电机模块和所述压电驱动模块，实现50mm行程范围内，最高20nm精度的位移控制，满足所述液氦冷台位移测试需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的液氦制冷平台的高精度位移控制装置的结构示意图。