[實用新型]一種大行程柱坐標雙光子聚合加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420310390.8
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN203900734U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周曉勤;侯燚紅;林潔瓊;王文攀
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/082
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大行程柱坐標雙光子聚合加工裝置。

背景技術(shù)

雙光子聚合(Two?Photon?Polymerization,以下簡稱TPP)被認為是非常有發(fā)展前途的一種獲得“真正”三維微納結(jié)構(gòu)器件的加工方法，在許多重要的工業(yè)領(lǐng)域中有著極為誘人的應(yīng)用前景。例如，利用TPP方法可以制作三維超材料器件、微納結(jié)構(gòu)光學元件、三維仿生功能表面器件等。

通過飛秒激光束聚焦所形成的聚焦體如何在試件材料內(nèi)部按預(yù)先設(shè)計的路徑進行掃描及曝光是TPP方法的關(guān)鍵之一。迄今為止，主要有如下一些基本的技術(shù)方案：(1)將試件安裝在利用壓電驅(qū)動的二維或三維微位移臺上，以獲得飛秒激光束相對于試件的高精密掃描(孫洪波等人，2004年；段宣明等人，2007年)；(2)利用氣浮支撐、直線電機驅(qū)動的高精密運動軸x、y和z，以獲得飛秒激光束相對于試件的大行程掃描(Andreas?Ostendorf?and?Boris?N.Chichkov，2006年)。(3)利用二維振鏡繞x或y軸擺動，以獲得飛秒激光束相對于試件的快速掃描(Jürgen?Stampfl，2012年)。

現(xiàn)有的這些技術(shù)方案主要存在如下有待解決的問題：(1)采用二維振鏡，所獲得的行程非常有限，不適合制作大面積的三維微納結(jié)構(gòu)器件；(2)壓電驅(qū)動的微動臺具有較高的往復(fù)運動精度，但所獲得的行程和工作頻率皆十分受限；(3)無論是小行程的驅(qū)動臺還是大行程的氣浮運動軸，皆是直角坐標系構(gòu)形，使用兩個直線運動逼近一個曲線運動，不可避免地存在插補誤差；(4)采用大行程的氣浮運動軸，雖可獲得大行程，但若要遍歷每個切片上預(yù)期的體元位置，三個運動軸x、y或z皆不可避免地存在回退，這使得運動精度難以保證；(5)無論是壓電微位移平臺掃描，直線電機驅(qū)動的高精密運動軸x、y、z掃描還是二維振鏡掃描都難以保證在每個體元位置的掃描速度相等。體元是雙光子聚合中最小的單元。影響體元大小的因素之一是曝光時間。當用高速掃描方法對曝光時間進行控制時，曝光時間t可設(shè)為激光掃描通過一個聚焦點處光斑直徑2ω₀所需要的時間。當掃描速度不同時，曝光時間不同，所得到的體元大小會有差異，這將影響雙光子聚合的加工精度；(6)因為雙光子聚合為逐點掃描加工，因此加工效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種大行程柱坐標雙光子聚合加工裝置，針對大面積三維微納結(jié)構(gòu)器件，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本實用新型采取的技術(shù)方案是，支座通過個內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接在大理石床身上，支座上安裝有分光鏡，反射鏡三與振鏡箱體固連在一起，x軸溜板與氣浮直線導(dǎo)軌一滑動連接，直線電機一與氣浮直線導(dǎo)軌一連接、并安裝在大理石床身上，C軸轉(zhuǎn)臺疊放在x軸溜板上，底座與C軸轉(zhuǎn)臺固定連接，z軸溜板與氣浮直線導(dǎo)軌二滑動連接，直線電機與氣浮直線導(dǎo)軌二連接，氣浮直線導(dǎo)軌二連接在底板上，底板通過6個內(nèi)六角圓柱頭螺釘連接在大理石床身上，z軸溜板上通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝有氣缸連接座，氣缸的活塞桿通過螺母安裝在氣缸連接座上，氣缸的缸體通過螺紋安裝在氣缸安裝座上，氣缸安裝座通過2個內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在底板上，振鏡箱體通過4個內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在z軸溜板上，二維振鏡安裝在振鏡支座上，該振鏡支座通過2個內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在振鏡箱體上，顯微物鏡與振鏡箱體螺紋連接，反射鏡一、反射鏡二安裝在大理石床身上。

本實用新型的一種實施方式是：直線電機一由動子一、定子一組成，定子通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在溜板上，定子一通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在溜板上。

本實用新型的一種實施方式是：C軸轉(zhuǎn)臺安裝有回轉(zhuǎn)光柵、讀數(shù)頭三，讀數(shù)頭三與固定座固定連接，以氣浮軸作支撐，氣浮軸裝在氣浮軸承上，伺服電機由伺服電機定子、伺服電機轉(zhuǎn)子構(gòu)成，氣浮軸承通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在支撐架上，支撐架通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在底座上，進氣閥與底座外部固定連接；

本實用新型的一種實施方式是：直線電機二的動子二通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在溜板上，定子二通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘安裝在氣浮直線導(dǎo)軌二上。