一种适用于纳米材料操控的多自由度纳米操作台

摘要

本发明公开了一种适用于纳米材料操控的多自由度纳米操作台，包括底座、Z向位移台、XY向位移台和纳米操作臂，其中Z向位移台沿着竖直方向设置在底座上，包括彼此连接的固定部件和安装有Z向直线驱动电机的移动部件；XY向位移台沿着水平方向设置在Z向位移台的移动部件上，并包括彼此并联滑动连接的第一至第三并联部件，其中第一并联部件上安装有Y向直线驱动电机，第二并联部件上安装有X向直线驱动电机，第三并联部件上安装有旋转运动驱动电机和纳米操作臂。本发明通过对驱动电机与位移台的高精度控制以及主要工作规格参数的设计，能够有效保证纳米操作的准确与稳定，同时具备运动精度高、运动范围大、调节灵活和结构紧凑等优点。

主权项

一种适用于纳米材料操控的多自由度纳米操作台，其特征在于，该多自由度纳米操作台安装在扫描电子显微镜的真空腔内，并包括底座、Z向位移台、XY向位移台和纳米操作臂，其中：所述Z向位移台沿着竖直方向设置在底座上，并包括通过滚珠导轨彼此连接的固定部件和移动部件，其中固定部件与底座保持相连，用于对整个操作台进行支撑；移动部件上直接安装有Z向直线驱动电机，且在该电机驱动下使移动部件沿着Z轴方向移动；此外，移动部件的顶部与固定部件的底部之间设置有复位弹簧，由此实现Z向位移台在Z轴方向上的往复直线运动；所述XY向位移台通过L形连接板沿着水平方向设置在Z向位移台的移动部件上，并包括通过滚珠导轨彼此并联滑动连接的第一并联部件、第二并联部件和第三并联部件，其中第一并联部件与Z向位移台的移动部件保持相连，用于对整个XY向位移台进行支撑，并直接安装有Y向直线驱动电机；第二并联部件与Y向直线驱动电机的转子直接相连，并直接安装有X向直线驱动电机；第三并联部件与X向直线驱动电机的转子相连，并直接安装有旋转运动驱动电机，由此在X向、Y向直线驱动电机各自的驱动下，第二、第三并联部件相对于第一并联部件可同时沿X轴、Y轴方向运动，并在旋转运动驱动电机的驱动下实现竖直平面内的旋转运动；此外，所述第一、第二和第三并联部件之间分别设置有复位弹簧，由此实现XY向位移台在X轴和Y轴方向上的往复直线运动；所述X向、Y向和Z向直线驱动电机的直线运动最小分辨率被设定为30nm，所述旋转运动驱动电机的旋转运动最小分辨率被设定为1mrad、最大运动速度为1.2毫米/分钟，并且所有驱动电机均可在10^‑6Pa的真空真空环境下工作；所述纳米操作臂设置在所述第三并联部件上，由此实现X轴、Y轴和Z轴方向的直线运动；或者设置在所述旋转运动驱动电机上，由此实现X轴、Y轴和Z轴方向的直线运动以及垂直平面内的旋转运动。