[发明专利]一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置及方法

权利要求书

1.一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置，其特征在于：包括真空腔(9)以及位于真空腔(9)内的聚焦光束(1)、基板(2)、超声波换能器(3)、电动平移台(4)、金属箱(6)、可移动底板(7)和弹簧(8)；电动平移台(4)上面安装有超声波换能器(3)，超声波换能器(3)上固定有基板(2)；电动平移台(4)侧方设有金属箱(6)，金属箱(6)内安装有可移动底板(7)，可移动底板(7)底面和金属箱(6)内底面之间连接有弹簧(8)，可移动底板(7)顶面之上的金属箱(6)上部腔内充满有微粒(5)；聚焦光束(1)在真空腔(9)内，聚焦光束(1)的焦点在超声波换能器(3)侧方和金属箱(6)之间且位于基板(2)和金属箱(6)之间的正下方；基板(2)靠近金属箱(6)的一端作为吸附端，吸附端加工成削尖的尖头形态，金属箱(6)在靠近正对基板(2)吸附端的侧壁开设有槽口。

2.根据权利要求1所述的一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置，其特征在于：所述的微粒(5)形状包括球状、棒状和哑铃状。

3.根据权利要求1所述的一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置，其特征在于：所述的微粒(5)在空间三个维度上的径向尺寸在数纳米至数百微米之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置，其特征在于：所述的金属箱(6)在靠近正对基板(2)吸附端的侧壁开设有槽口的大小使得基板(2)吸附端恰好能插入。

5.根据权利要求1所述的一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置，其特征在于：所述的聚焦光束(1)是由真空腔(9)外的光源产生并入射到真空腔内的激光。

6.根据权利要求1所述的一种用于真空光镊系统的微粒多次起支实验装置，其特征在于：还包括有超声波驱动器(10)和平移台驱动器(11)，超声波驱动器(10)和平移台驱动器(11)位于真空腔(9)外，超声波换能器(3)经过导线连接超声波驱动器(10)，电动平移台(4)经过导线连接平移台驱动器(11)，分别由超声波驱动器(10)和平移台驱动器(11)控制超声波换能器(3)和电动平移台(4)工作。

7.应用于权利要求1-6任一所述装置的一种真空光镊微粒多次起支实验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)：装载微粒：电动平移台(4)向靠近金属箱(6)方向移动使基板(2)吸附端插入金属箱(6)槽口，使得基板(2)吸附端下表面附着上微粒(5)；

步骤2)：捕获微粒：电动平移台(4)向远离金属箱(6)方向移动使得基板(2)吸附端位于聚焦光束(1)焦点正上方，超声波换能器(3)工作振动带动基板(2)振落微粒(5)，微粒(5)重力下落经过聚焦光束(1)焦点处时其中一颗被光辐射压力捕获；

步骤3)：电动平移台(4)再向远离金属箱(6)方向移动使得基板(2)前端移出光束聚焦处正上方，使得聚焦光束(1)的焦点处正上方处在无遮挡状态，即使得被捕获的微粒(5)正上方处在无遮挡状态；

步骤4)：针对被捕获的微粒(5)进行光镊实验；

步骤5)：实验过程中，若聚焦光束(1)的焦点处的微粒(5)丢失后，且基板(2)吸附端下表面还附着有微粒(5)，则重复步骤2)-4)再次起支微粒(5)，继续进行实验；

若聚焦光束(1)的焦点处的微粒(5)丢失后，且基板(2)吸附端下表面未附着有微粒(5)但金属箱(6)内还存在微粒(5)，则重复步骤1)-4)再次起支微粒(5)，继续进行实验；

否则，打开真空腔(9)，向金属箱(6)内补充微粒(5)，再重复步骤1)-4)再次起支微粒(5)，继续进行实验。

8.根据权利要求7所述的真空光镊微粒多次起支实验方法，其特征在于：

所述步骤2)中基板(2)下表面附着的微粒数量相比于金属箱(6)内的微粒数量至少低两个数量级，而基板(2)下表面附着的微粒(5)供重复起支多次。