[发明专利]微小型原子力显微镜的驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁力线圈驱动装置，更特别地说，是指一种用于微小型原子力显微镜的电流线圈式大范围的扫描驱动装置。

背景技术

扫描力显微术是一个迅速发展的领域，在纳米技术里有着重要的应用。而在扫描力显微镜里，针尖与样品的接近机理尤为重要，它必须具备能够控制悬臂、样品和检测系统的相对粗略位置和相对精确位置的能力。对此人们研制了各式各样的驱动机构，在这些驱动机构的精确控制方面，绝大多数是利用压电陶瓷管或陶瓷堆的压电效应，也有少量的是利用压电陶瓷或音圈和柔性平台的结合。但是这些机构大多无法进行大范围(＞0.3mm)的扫描，而且体积大、质量大。伴随着太空探索的深入、原位测量技术的需要，各国都在加紧对体积和质量都很小的大范围扫描力显微镜的研制。

发明内容

本发明的目的是提供一种微小型原子力显微镜的驱动装置，通过在弹簧基板上采用微雕技术刻出簧片构形，在磁力线圈的驱动下使簧片与圆柱磁体的一端接触，在电流的作用下产生的力使T形架上的探针凸起实现扫描。本发明驱动装置是针对太空原位测量和仪器微小型化的需要而提供的一种体积小、重量轻、扫描范围大的原子力显微镜的全新的驱动机构。

本发明是一种微小型原子力显微镜的驱动装置，由弹簧基板、线圈基座、A隔板、B隔板、C隔板和上盖板、下盖板组成；上盖板与下盖板之间从上至下设有A隔板、弹簧基板、B隔板、C隔板、线圈基座。通过螺钉、通孔、螺母的配合将A隔板、弹簧基板、B隔板、C隔板、线圈基座固定夹紧在上盖板、下盖板之间。弹簧基板采用聚酰亚胺材质，并在弹簧基板上采用微雕技术镂空刻出“亚”字面形簧片构形。

本发明微小型原子力显微镜的驱动装置的优点在于：(1)采用簿形弹簧基板作为驱动的面板结构，其驱动范围大；(2)在弹簧基板一采用微雕技术镂空刻出“亚”字面形簧片构形，使磁体作用在簧片上的十字簧接触产生的形变较大，同时使T形架产生运动；(3)三个线圈与三个磁体的交递作用，使安装在T形架上的探针实现三维运动；(4)三个线圈、三个磁体、T形架采用等距排列，保证了运动的可调性；(5)在聚酰亚胺弹簧基板上采用喷涂工艺制备导电层，防止了静电对本发明驱动装置的驱动影响。

附图说明

图1是本发明的外部结构图。

图2是本发明的隔板与弹簧基板的爆炸示意图。

图3A是本发明的弹簧基板的上视图。

图3B是本发明的弹簧基板的底视图。

图3C是本发明的B弹簧的放大示图。

图4A是本发明的线圈基座的底视图。

图4B是本发明的线圈基座的上视图。

图中：   1.弹簧基板    101.A弹簧      102.B弹簧      103.C弹簧104.T形架    105.B通孔     106.A圆柱磁体  107.B圆柱磁体  108.C圆柱磁体109.正侧面   110.凹槽      111.T形架A端   112.T形架B端   113.T形架C端121.十字簧   122.右簧片    123.左簧片     2.A隔板        201.A方孔202.B方孔    203.C方孔     204.凹槽       205.A通孔      206.正侧面3.B隔板      301.T形槽     302.C通孔      303.正侧面     4.C隔板401.T形槽    402.D通孔     403.正侧面     404.矩形凹槽   5.上盖板6.线圈基座   601.A线圈     602.B线圈      603.C线圈      604.E通孔605.E通孔    606.右侧面    607.出线槽     611.A线圈孔    612.B线圈孔613.C线圈孔  7.下盖板

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1所示，本发明是一种微小型原子力显微镜的驱动装置，由弹簧基板1、线圈基座6、三个隔板(A隔板2、B隔板3、C隔板4)和上盖板5、下盖板7组成；上盖板5与下盖板7之间从上至下设有A隔板2、弹簧基板1、B隔板3、C隔板4、线圈基座6。本发明驱动装置通过长螺钉的一端分别穿过A通孔205、B通孔105、C通孔302、D通孔402、E通孔604后与螺母螺纹连接来实现将A隔板2、弹簧基板1、B隔板3、C隔板4、线圈基座6固定夹紧在上盖板5与下盖板7之间。

在本发明中，弹簧基板1上A弹簧101、B弹簧102、C弹簧103按三角形的分布且与T形架104的T形架A端111、T形架B端112、T形架C端113相对应。