[实用新型]静电悬浮的操作电极

说明书

本实用新型涉及电极，尤其涉及静电悬浮的操作电极。

在超大规模集成电路加工、精密电子元器件制作、光学与精密机械制造等过程中，目前多采用机械手对硅片Wafer、CD片、LCD片和其它表面超精加工的精密元器件进行接触操作，由此造成的表面污染和摩擦损伤，是制约这些精密元器件质量和性能的主要因素。解决这一问题十分必要和迫切，而采用悬浮技术是一种最佳的解决方法。现有的悬浮技术以磁悬浮为主，它基于磁极与悬浮体之间的电磁力，分别以德国的常导磁悬浮和日本的超导磁悬浮为代表。已成功应用于磁悬浮高速列车，其时速在1997年已突破500公里大关。磁悬浮技术的特点是悬浮力大，驱动力强，但是常导磁悬浮需要有专门的冷却技术和设备，超导磁悬浮则需要采用超导材料和液态氮，技术条件极为苛刻，限制了磁悬浮技术的应用。制约磁悬浮技术应用的另一个关键因素，是它的悬浮体必须是磁性材料，因此无法实现上述大多数精密元器件及其它非磁性材料的悬浮，除了磁悬浮列车以外，迄今没有也难以在工业领域得到大规模应用。

本实用新型的目的是提供一种原理新颖、结构简洁、技术条件易于实现的静电悬浮的操作电极。

为了达到上述目的本实用新型采取下列措施：

静电悬浮的操作电极具有电极组和激光测距探头组，电极组包括一个位央的圆形电极，以及三个位于外周的等分环形电极，整个电极组制作在一块平面的印刷电路板上，相邻电极区之间由绝缘沟互相隔开，激光测距探头组包括三个与电极平面垂直的激光测距探头，它们分别固定于电极区中央位置，在探头所在的电极区的相应位置开有三个小孔。

或者具有电极组和激光测距探头组，电极组由四个对称的等分电极组成，整个电极组制作在一块平面的印刷电路板上，相邻电极区之间由绝缘沟互相隔开，在相邻电极区上施加极性相反的直流高电压，激光测距探头组包括四个与电极平面垂直的激光测距探头，它们分别固定于电极区的中央位置，在探头所在的电极区的相应位置开有四个小孔。

本实用新型的静电悬浮的操作电极，利用的是电极组与悬浮体之间的静电力，其中最根本的机理，是电极组的静电场对悬浮体的感应和诱导作用。在电场中，几乎所有的物体或材料均可产生不同程度的静电感应和诱导作用，也即均可作为静电悬浮的悬浮体，而此前的磁悬浮技术仅适用磁性物体。因此，本实用新型的静电悬浮的操作电极，除了原理新颖，结构简洁，技术条件易于实现之外，还克服了磁悬浮技术的局限性，大大拓宽了应用范畴。其悬浮体既可以是磁性物体，也可以是非磁性物体，既可以是导体、半导体，也可以是常规绝缘体，如金属片，半导体硅Wafer，CD片，液晶片，玻璃片，纸片，塑料薄膜片等。因此，以操作电极为核心的静电悬浮技术，可望在众多工业与技术领域得到广泛应用。

下面结合附图作详细说明。

图1是静电悬浮装置工作原理示意图；

图2是I型静电悬浮的操作电极结构示意图；

图3是II型静电悬浮的操作电极结构示意图；

图4是III型静电悬浮的操作电极结构示意图；

本实用新型的静电悬浮的操作电极，包括由多个正负电极区组成的电极组1和由多个激光测距探头组成的激光测距探头组2两大部分。电极组1由若干个平面电极区组成，激光测距探头组2包括多个激光测距探头。图1所示是以操作电极为核心的静电悬浮装置的工作原理示意图。在电极组1的各个电极区上施加正负电压，当操作电极在垂直方向逼近悬浮体时，由于电极组1所产生的静电场的感应和诱导作用，悬浮体上的正负电荷将重新分布，感应电荷分布的区域与电极组的电极区基本相同，但感应电荷的极性与所对应的电极区正好相反。例如，与电极组的正电极区所对应的悬浮体上的感应电荷区，必定是负电荷区，反之亦然。因此，在电极组1的每个电极区与悬浮体的每个感应电荷区之间，将产生互相吸引的静电力。当静电力的合力足以平衡悬浮体的重力时，悬浮体将被拉起而悬浮在空中。