[發(fā)明專利]一種用于制備單光子探測器的自動切片機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410815160.1
• 申請日: 2015-01-04
• 公開（公告）號: CN104539188A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李云;付韜韜;王安定;謝偉民;邢廷文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電驅(qū)動的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度壓力驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)

自適應(yīng)光學(xué)在可控激光核聚變系統(tǒng)、天文觀測系統(tǒng)和醫(yī)療影像系統(tǒng)中都得到了重要應(yīng)用。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，變形鏡是不可或缺的關(guān)鍵部件。其作用在于通過其自身的表面形貌來實(shí)時(shí)校正光學(xué)系統(tǒng)波相差，以達(dá)到更好的成像質(zhì)量。而壓電驅(qū)動單元是變形鏡的核心單元，其工作方式和性能直接關(guān)系到變形鏡的面形控制能力，進(jìn)而影響到整個(gè)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

為了使得變形鏡能獲得復(fù)雜的面形，往往需要使用大量的壓電驅(qū)動單元陣列。通常采用直接位移控制型壓電驅(qū)動單元。位移控制型壓電驅(qū)動單元的優(yōu)點(diǎn)是其驅(qū)動結(jié)果直觀，直接反應(yīng)為面形局部形狀的位移變化，但其缺點(diǎn)是各個(gè)驅(qū)動器間的間隙部分面形改變量與各個(gè)單元的位移量不成線性疊加關(guān)系，即存在非線性效應(yīng)。單個(gè)驅(qū)動器的位移改變，會引起全局面形的變化，這給全局面形控制造成一定困難，而且必須密集排列壓電驅(qū)動單元，以提高復(fù)雜面形的形成能力。

而在變形鏡中，每一個(gè)控制單元對變形鏡面的作用力對整個(gè)面形的變化量貢獻(xiàn)卻呈線性關(guān)系。這一方面降低了控制的難度，另一方面也可以減少控制單元的數(shù)量，以節(jié)約成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。

此外，在一些特殊應(yīng)用場合，譬如透射式變形鏡，其控制點(diǎn)與位移目標(biāo)點(diǎn)位置并不一致，位移式驅(qū)動器的直接位移驅(qū)動失去了其應(yīng)有的意義，而其與壓力式驅(qū)動器相比，又缺少易于控制的線性特性。因而高精度的壓力式驅(qū)動器更具有優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服位移式壓電驅(qū)動單元的非線性問題，一種方法就是將壓電陶瓷的位移驅(qū)動轉(zhuǎn)化為壓力驅(qū)動，從而通過精確控制對被驅(qū)動單元的壓力來達(dá)到精確控制被作用對象微位移的目的。

本發(fā)明的目的即是提供一種高精度的壓力驅(qū)動裝置，以期滿足對變形鏡的高精度線性控制需求，最終實(shí)現(xiàn)精確面形控制的目的。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高精度壓力驅(qū)動裝置，包括：壓電陶瓷、方向?qū)Р邸椥曰善⑽⑽灰铺綔y器和安裝底座；其中壓電陶瓷放置于方向?qū)Р壑校较驅(qū)Р凵隙舜嬖谝粋€(gè)開孔，壓電陶瓷的上端可從該開孔中部分伸出，方向?qū)Р巯露艘泊嬖谝粋€(gè)開孔，用于與安裝底座連接，壓電陶瓷的下接觸點(diǎn)與彈性簧片的中間剛性連接，使得彈性簧片接觸點(diǎn)能隨著壓電陶瓷的下觸點(diǎn)一起運(yùn)動，彈性簧片兩端可用固定螺絲固定于安裝底座上，安裝底座上存在一個(gè)用于安裝微位移探測器的安裝孔。

其中，存在一個(gè)彈性簧片，其采用彈性好、記憶性強(qiáng)的材料制作，并用彈性形變的大小來測算壓力驅(qū)動裝置的輸出力大小。

其中，存在一個(gè)方向?qū)Р郏较驅(qū)Р凵贤ㄟ^緊定螺絲使得壓電陶瓷與方向?qū)Р坌纬牲c(diǎn)接觸，以減小摩擦力。

其中，存在一個(gè)安裝底座，該安裝底座采用地膨脹系數(shù)材料制作，以減少溫度變化對輸出作用力精度的影響。

其中，存在一個(gè)閉環(huán)控制回路，使得作用力輸出端位置不斷變化時(shí)，也可以獲得穩(wěn)定的作用力輸出。

其中，輸出作用力的精度通過理論計(jì)算和事先標(biāo)定的“壓力—微位移量”關(guān)系曲線來控制。

本發(fā)明的原理在于：

一種高精度的壓力驅(qū)動裝置，其中壓電陶瓷放置于方向?qū)Р壑校较驅(qū)Р凵隙舜嬖谝粋€(gè)開孔，壓電陶瓷的上端可從開孔中部分伸出，方向?qū)Р巯露艘泊嬖谝粋€(gè)開孔，用于與安裝底座連接。為了使得該裝置更緊湊，避免壓電陶瓷從方向?qū)Р壑忻撀洌部梢栽趯?dǎo)槽末端設(shè)計(jì)阻擋結(jié)構(gòu)，當(dāng)然該結(jié)構(gòu)并非必需。壓電陶瓷的下接觸點(diǎn)與彈性簧片剛性連接，使得彈性簧片下接觸點(diǎn)能隨著壓電陶瓷的下觸點(diǎn)一起運(yùn)動。為了使模型更簡單，可以采用點(diǎn)接觸方式，但不限于點(diǎn)接觸方式。彈性簧片兩端可用固定螺絲固定于安裝底座上，安裝底座上存在一個(gè)用于安裝微位移探測器的安裝孔。

壓電陶瓷的作用在于實(shí)現(xiàn)超微量超快速的位移動作；彈性簧片的作用在于承受壓電陶瓷的作用力，并產(chǎn)生相應(yīng)的彈性形變，由于彈性簧片接觸點(diǎn)的形變量必然與其受到的作用力成對應(yīng)關(guān)系，對于同樣的彈性簧片，其受到的作用力越大，其形變量也越大；微位移探測器的作用在于探測彈性簧片的形變量，從而解算出壓電陶瓷所施加在彈性簧片上的力；忽略摩擦力和壓電陶瓷自身重力的情形下，壓電陶瓷施加于彈性簧片上的力也即是壓電陶瓷施加在被作用對象上的力；方向?qū)Р鄣哪康脑谟谑`壓電陶瓷1只能做其軸向方向的移動和軸向方向的伸長或縮短，而不能進(jìn)行其它維度的任何運(yùn)動。