[实用新型]一种普适高精度微结构制备系统

说明书

技术领域

本实用新型属于微机电系统，主要用于对微器件表面进行微结构加工，通过参数的设定，由计算机自动完成对样品表面微结构的加工。

背景技术

随着纳米技术的发展，对材料及材料表面进行微结构加工的需求越来大。当前对样品表面进行微结构加工的主要方法有，基于同步辐射光源的LIGA加工技术，电子束刻蚀（EBL）技术，离子束刻蚀（FIB）技术以及紫外光刻技术等。这些方法中，紫外光刻较为方便，成本低廉，速度快，但是精度低，LIGA、EBL和FIB精度高，但是设备昂贵，并且加工速度慢，可加工区域小。近年来国内外已有科技工作者尝试研发了不同的微结构制备装置，但是总体而言精度不够高，工作温度过低（仅限于一些熔点较低的材料），加工过程中样品氧化严重，因此，不断探索新的方法和技术，发展综合性能好、可加工大范围，精度高，普适性强的微结构制备系统，一直具有其必要性和重要性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种普适高精度微结构制备系统。

一种普适高精度微结构制备系统，包括底座支架、加热腔保护体、控制腔、升降杆，底座支架支撑加热腔保护体，加热腔保护体上安装有控制腔；加热腔保护体内设有加热腔体，加热腔体内从低到高依次设有样品台托盘、样品台、进给压头，进给压头外设有进给压头套，升降杆贯穿了加热腔保护体、加热腔体后与样品台托盘相连；加热腔体内设有气体循环子系统；控制腔内设有导向杆、步进电机位移控制器、加压器件、压力传感器、压电陶瓷，借助于导向杆，步进电机位移控制器、加压器件、压力传感器、压电陶瓷依次相连。

所述的气体循环子系统具体如下，加热腔体的侧壁设有进气孔、出气孔，进气孔的位置低于出气孔，出气孔的直径为进气孔的直径的1/3，气体通过进气孔气泵通入，通过出气孔排出。

所述的加热腔体的侧壁进一步设有热电偶通孔，通过温度ＰＩＤ控制器向外接电脑传输数据。

所述的压电陶瓷外套有水冷头。

所述的升降杆通过螺纹孔与样品台托盘相连。

所述的进给压头、样品台分别采用氧化锆耐高温材料。

本实用新型的有益效果：

 本系统采用独特的气体循环系统保证了加工过程中样品被惰性气体保护着，不会被氧化，并且本系统也采用独特的水冷散热系统，能让系统工作在高温下。该系统不仅弥补了紫外光刻的缺点，也克服了LIGA等加工范围小，时间长，成本高的缺点，其高效、经济、实用的优点，有望在不断发展的信息时代，成为加工样品表面微结构的又一新的途径。

加工过程中样品安全可靠，不易氧化；加工精度高，应用压电陶瓷可达纳米级别；加工范围大，范围尺寸可达到微米级别；加工速度快，整个加工过程只需几分钟；加工成本低，加工便捷，每次加工只需要更换不同的模具。

附图说明

图1是系统的总体结构示意图；

图2是控制腔以及电机系统和水冷系统图；

图3是温度控制系统图及气体循环系统图；

图4为系统工作时部分电气和控制连接图；

图5为系统控制图；

图6为调零算法；

图7-1、7-2分比为软件输入参数；

图8工作算法；

图中，1-1控制腔、1-2加热腔保护体、1-3底座支架、2-1    加压器件、2-2   托盘、2-3导向杆、2-4隔热垫、3-1步进电机位移控制器、3-2 压力传感器、3-3压电陶瓷、4加热腔体、4-1进给压头、4-2 进给压头套、4-3样品台、4-4　样品台托盘、4-5升降杆、4-6  热电偶通孔、5-1进气孔、5-2出气孔、6水冷头。

具体实施方式