[發明專利]一種真空環境下靜壓氣體軸承的性能檢測裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201410857972.2
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104568440A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 李運堂;趙靜一;吳進田;梁宏民;沈傳康
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01F1/34
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域：

本發明涉及一種真空環境下靜壓氣體軸承的性能檢測裝置及其使用方法，屬于精密設備的性能檢測領域。

背景技術：

靜壓氣體軸承支撐的運動定位平臺因具有精度高、無摩擦、無磨損、環境適應能力強、低速時不出現爬行和滯后等卓越性能而廣泛應用于微電子制造及其測量裝備。通過優化設計參數及相應的位置伺服控制系統，目前氣浮平臺的性能可滿足諸多微電子制造及其測量裝備對運動定位載體的苛刻要求。但極紫外曝光、電子束曝光、離子曝光、薄膜測厚、線寬測量等前道工序和測量操作，不僅要求平臺具有極高的運動定位精度，還需要真空或超潔凈環境。但真空中氣體軸承性能變化顯著，更需要關注的是所排放的潤滑氣體污染真空環境，導致環境壓力升高、破壞空間潔凈度、干擾空間穩定性，致使刻蝕或測量系統不能正常工作。可見，作為真空中運動定位的支撐元件，要實現平臺的平穩運動和超精密定位，靜壓氣體軸承及密封系統的結構設計、性能計算和參數優化等方面還存在一系列亟待解決的關鍵問題。但目前靜壓氣體軸承性能檢測裝置都是在常規環境下工作，存在無法檢測真空環境下不同供氣壓力和氣膜厚度下的承載能力和潤滑氣體泄漏量等問題

針對上述問題，本發明提出一種真空環境下靜壓氣體軸承的性能檢測裝置及其使用方法，可以檢測真空環境下不同供氣壓力和氣膜厚度靜壓氣體軸承的承載能力和潤滑氣體的泄漏量，對于真空環境下的靜壓氣體潤滑的機理和實驗研究都有重要意義。

發明內容：

本發明之目的是：提出一種真空環境下靜壓氣體軸承的性能檢測裝置及其使用方法，便于靜壓氣體軸承在真空環境下的性能分析和潤滑機理的理論和實驗研究。

為了實現本發明之目的，擬采用以下的技術方案：

本發明由：真空室、供氣管、供氣壓力調節閥、加載砝碼、位移傳感器、承載面、支架、底座、放氣閥、電阻規I、插板閥I、分子泵I、分子泵I固定架、真空室排氣管I、真空室排氣管II、機械泵I、隔斷電磁閥I、壓差閥I、分子泵II固定架、分子泵II、壓差閥II、軸承排氣管I、軸承排氣管II、機械泵II、隔斷電磁閥II、插板閥II、調平支架、軸承排氣管III、靜壓氣體軸承、電阻規II、靜壓氣體軸承排氣槽、靜壓氣體軸承排氣孔、靜壓氣體軸承供氣孔和靜壓氣體軸承供氣槽組成，其特征在于，所述的供氣壓力調節閥安裝在供氣管上，供氣管通過靜壓氣體軸承供氣槽與靜壓氣體軸承供氣孔相連通，加載砝碼和位移傳感器安裝在靜壓氣體軸承上，承載面固定在支架上，支架通過調平支架安裝在真空室內部，真空室固定在底座上，真空室與分子泵I的進氣孔相連通，分子泵I的排氣孔與真空室排氣管I的一端相連通，真空室排氣管I的另一端與隔斷電磁閥I的進氣口相連通，隔斷電磁閥I的排氣孔通過真空室排氣管II與壓差閥I的進氣孔相連通，壓差閥I的排氣孔與機械泵I的進氣孔相連通并安裝在機械泵I上，機械泵I固定在底座上，軸承排氣管III的一端通過靜壓氣體軸承排氣孔與靜壓氣體軸承排氣槽相連通，軸承排氣管III的另一端與分子泵II的進氣孔相連通，電阻規II安裝在軸承排氣管III上，分子泵II通過分子泵II固定架固定在底座上，插板閥II安裝在分子泵II上，分子泵II的排氣口通過軸承排氣管I與隔斷電磁閥II的進氣口相連通，隔斷電磁閥II的排氣口通過軸承排氣管II與壓差閥II的進氣口相連通，壓差閥II的排氣口與機械泵II的進氣口相連通并安裝在機械泵II上，機械泵II固定在底座上，上述的位移傳感器是電容式位移傳感器或者是電感式位移傳感器或者是光電式位移傳感器。

本發明的使用方法如下：

將一定質量加載砝碼固定在靜壓氣體軸承上，關閉供氣壓力調節閥，關閉真空室，開啟機械泵I，打開隔斷電磁閥I，電阻規I測得壓力小于分子泵I的開啟壓力時，啟動分子泵I直至真空室內的壓力保持不變，開啟機械泵II，電阻規II測得軸承排氣管III內壓力小于分子泵II的開啟壓力時，啟動分子泵II直至軸承排氣管III內壓力保持不變，位移傳感器置零，打開供氣壓力調節閥，調整供氣管內的供氣壓力至給定壓力，當電阻規II測得軸承排氣管III內壓力保持不變時，讀出位移傳感器的位移，得出一定供氣壓力和氣膜厚度下的承載能力，依次關閉分子泵I、插板閥I和機械泵I，根據電阻規I測得真空室內壓力變化，計算單位時間內由靜壓氣體軸承泄漏進入真空室的氣體量。

本發明的特點：