[發明專利]一種飛秒激光質子直寫系統

無效

• 申請號: 201310084441.X
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104049467A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李玉曉;王世啟;歐陽勁志;陳燕;胡川南
• 申請（專利權）人: 河南工業技術研究院
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

1.一種飛秒激光質子直寫系統，其特征在于，包括：

主控制器；

質子束生成系統，用于根據所述主控制器的控制，產生兆電子伏特Mev能量級的質子束，與所述主控制器連接；

刻寫裝置，用于利用所述兆電子伏特Mev能量級的質子束，在抗蝕材料工件表面進行刻寫出三維浮雕結構，與所述質子束生成系統連接；

隨動平臺，用于置放所述抗蝕材料工件，并運動實現橫向和縱向的刻寫；

隨動平臺控制系統，用于根據所述主控制器的控制，控制所述隨動平臺的運動，與所述主控制器和所述隨動平臺連接。

2.如權利要求1所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述主控制器具體為計算機；

所述計算機包括：

第一控制單元，用于產生設計的圖形和結構數據、將所述圖形和結構數據轉換成用于控制激光強度的控制命令、并發送；

所述質子束生成系統包括：

激光控制器，用于接收所述控制命令、并發送，與所述計算機連接；

飛秒激光發生器，用于接收所述控制命令，并根據所述控制命令產生功率可變的飛秒激光，與所述激光控制器連接；

靶標，用于根據所述飛秒激光的轟擊，產生兆電子伏特Mev能量級的質子束；

質子選通和聚束系統，用于對所述兆電子伏特Mev能量級的質子束進行選擇過濾出質子、并將選擇過濾出的質子進行聚焦和聚束。

3.如權利要求2所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述刻寫裝置具體為質子直寫頭，與所述質子選通和聚束系統連接。

4.如權利要求3所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述激光發生器包括依次連接的：振蕩器、展寬器、放大器和壓縮器。

5.如權利要求4所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述標靶具體為微結構靶，包括：一層金屬薄膜和設置在所述金屬薄膜背面的一塊包含有質子的材料層。

6.如權利要求5所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述質子選通和聚束系統包括：

質子選通系統，用于濾去激光產生的混合粒子束中除質子外的其它粒子，選擇質子通過；

聚束器，用于對選擇通過的質子提供周期性強聚焦，并同時在縱向對束流進行聚束，與所述質子選通系統連接。

7.如權利要求6所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述聚束器的結構依次包括：徑向匹配段RMS、成形段SH和平滑聚束段GB；

所述平滑聚束段GB具有1個束流傳輸效率的橫向瓶頸。

8.如權利要求7所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述隨動平臺包括：X向工作臺和Y向工作臺；

所述計算機還包括：

第二控制單元，用于產生設計的圖形和結構數據、將所述圖形和結構數據轉換成用于控制隨動平臺運動的控制數據、并發送；

所述隨動平臺控制系統包括：

次控制器，用于接收所述控制數據、將所述控制數據進行計算、處理成用于控制X向工作臺運動的第一控制信號和用于控制Y向工作臺運動的第二控制信號、并發送；

第一驅動器，用于接收所述第一控制信號、并發送，與所述次控制器連接；

第二驅動器，用于接收所述第二控制信號、并發送，與所述次控制器連接。

9.如權利要求8所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述隨動平臺還包括：

第一電機，用于接收所述第一控制信號，并根據所述第一控制信號的驅動，進行工作，與所述第一驅動器連接；

第二電機，用于接收所述第二控制信號，并根據所述第二控制信號的驅動，進行工作，與所述第二驅動器連接；

第一傳動裝置，用于根據所述第一電機的驅動進行工作，與所述第一電機驅動連接；

第二傳動裝置，用于根據所述第二電機的驅動進行工作，與所述第二電機驅動連接；

第一導軌，用于根據所述第一傳動裝置的傳動進行運動，與所述第一傳動裝置和所述X向工作臺連接；

第二導軌，用于根據所述第二傳動裝置的傳動進行運動，與所述第二傳動裝置和所述Y向工作臺連接。

10.如權利要求9所述的質子直寫系統，其特征在于，

所述第一電機具體為第一步進電機，與所述第一驅動器連接；

所述第二電機具體為第二步進電機，與所述第二驅動器連接；

所述第一傳動裝置具體為第一滾珠絲杠副，其絲杠與所述第一步進電機軸向驅動連接；

所述第二傳動裝置具體為第二滾珠絲杠副，其絲杠與所述第二步進電機軸向驅動連接；

所述第一導軌具體為第一滾動直線導軌副，與所述第一滾珠絲杠副驅動連接；

所述第二導軌具體為第二滾動直線導軌副，與所述第二滾珠絲杠副驅動連接；

所述隨動平臺還包括：

第一齒輪減速機構，與所述第一步進電機和第一滾珠絲杠副的絲杠軸向驅動連接；

第二齒輪減速機構，與所述第二步進電機和第二滾珠絲杠副的絲杠軸向驅動連接。