[发明专利]一种微球旋转夹持装置

说明书

本发明公开了一种微球旋转夹持装置，主要解决现有原子力显微镜测量范围小，满足不了微球的全表面测量的技术问题。本发明技术方案为：一种微球旋转夹持装置，由X轴旋转夹持端、Y轴旋转夹持端、X向微移动平台及Y向微移动平台组成；所述的X轴旋转夹持端与Y轴旋转夹持端分别通过螺钉固定于Y向微移动平台、X向微移动平台。本发明可以实现微球的夹持，并可以将微球按一定的规律旋转一定的角度进行测量，以扩大原子力显微镜在微球表面的测量范围。

技术领域

本发明涉及微球检测领域，具体涉及一种微球旋转夹持装置。

背景技术

直径数十微米至数毫米的微球广泛用于精密机械、医疗诊断、微机电系统和核聚变科学研究等领域。在精密机械领域，作为精密运动的核心零件，微型滚珠以及球形轴尖有着广泛的应用，其表面质量对运动机构的精度和寿命有着重要的作用；在医疗领域，微球的表面形貌及其浓度与蛋白-微球结合度、检测灵敏度密切相关；在微机电系统中，微纳米测量机的测头作为被测工件几何特征信息的传感器，要求其探球直径在数十至数百微米内，且球度要求控制在数十纳米量级甚至更高；在核聚变科学研究领域，作为热核反应容器的微球称为靶丸，其表面质量决定了激光核聚变打靶实验的成败。因此，对微球表面质量的检测与评价，一直是人们研究的重点。

原子力显微镜可以实现实时测量，具有测量精度高、环境适应性好等优点，因此多采用原子力显微镜对微球表面形貌进行局部检测。由于原子力显微镜测量范围小，满足不了微球的全表面测量。因此需要一种微球旋转夹持装置，将微球按一定的规律旋转一定的角度进行测量，以扩大原子力显微镜在微球表面的测量范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微球旋转夹持装置，主要解决现有原子力显微镜测量范围小，满足不了微球的全表面测量的技术问题。

本发明的技术方案为：一种微球旋转夹持装置，由X轴旋转夹持端、Y轴旋转夹持端、X向微移动平台及Y向微移动平台组成，所述的X轴旋转夹持端与Y轴旋转夹持端分别通过螺钉固定于Y向微移动平台、X向微移动平台。

进一步地，所述的X轴旋转夹持端或Y轴旋转夹持端包括：基座和通过螺钉固定在基座上的外壳，在基座中心设有主轴，主轴穿过外壳且内部中空，主轴左端设有内螺纹和外螺纹，通过内螺纹与中心回转气压接头连接，通过外螺纹与锁紧螺母连接；所述的锁紧螺母通过止推板将止推密珠轴承与轴套压在基座上；所述止推密珠轴承设有滚珠保持架，滚珠保持架上间隔安置有径向滚珠，所述的径向滚珠与主轴轴颈、轴套过盈配合，在主轴的右端外壳凹槽内安置有气浮轴承，气浮轴承一侧设有碳纤维导气管，碳纤维导气管穿过外壳由直通快速气压接头固定，气泵经直通快速气压接头、碳纤维导气管给气浮轴承供气；在基座内侧主轴上套接有振动体，所述的振动体，材料为弹簧钢；一侧通过螺钉与基座固定，边缘处通过环氧树脂黏结环型PZT压电陶瓷，另一侧边缘处布满齿槽与转动体通过摩擦片贴合；所述转动体套接在主轴上，材料为铍青铜，其上固定有摩擦片，通过螺钉与主轴固定在一起；转动体上安装有圆光栅尺传感器，所述圆光栅尺传感器由相连的圆光栅尺和光栅尺读数头构成。

进一步地，所述的Y轴旋转夹持端与X轴旋转夹持端结构相同且垂直分布。

进一步地，所述的X向微移动平台与Y向微移动平台结构相同，采用传统的压电元件式微位移结构。

本发明具有如下优点：

1.利用真空吸附夹持，根据微球不同材料对应的表面强度的不同，选择恰当的吸附力，避免机械夹持装置在夹持时容易损坏微球表面形貌。

2.旋转夹持端具有结构简单、重量轻、易于维修、旋转位置分辨率高等优点；相比传统电机驱动微球旋转，利用压电陶瓷的逆压电效应实现微球旋转，较容易实现微米级、亚微米级、纳米级的位移步进定位精度，且结构精简。

3.旋转夹持端可以实现断电自锁；在没有输入电压激励时，旋转夹持装置存在一个静态保持力矩，可以使微球保持断电前的检测位置。