[发明专利]一种真空精密位移装置

说明书

技术领域

本发明涉及真空仪器，特别涉及一种真空精密位移装置。

背景技术

在某些特殊领域的科学研究和工业生产中，有时为了保证材料的纯度和排除外界的干扰，人们需要在真空环境下进行材料制备或者科学实验。这种真空条件通常是利用一个真空腔体和一组真空泵来实现并维持的。在真空腔体内部，样品通常被安装在一个专用的样品台上。借助这种样品台，人们可以通过离子溅射和高温退火对样品进行表面清洁清理，也可以使用蒸发源对样品进行蒸镀。同时，为了进行不同的测试，样品还需要在不同腔体内传递。这些操作都需要精确的对准样品，需要对真空腔内的样品位置进行精确的调节。

现有的真空内样品位置调节装置包括各种类型的位移台，例如中国实用新型专利CN201355324Y公开的“三维超高真空位移台”。这种位移装置具有X向位移台与Y向位移台，分别装有X向和Y向调整装置。该位移台还包括法兰盘，在法兰盘与X向位移台或Y向位移台之间装有Z向调整螺杆。这种位移台的支撑需要通过与法兰盘连接的其它机构实现。独立的支撑机构使得位移装置的整体结构变得复杂从而增加了生产成本，而且还让整个位移装置结构在纵向或Z向的投影面积较大，从而使得位移装置安装的占用空间较大。真空腔体的外表面尺寸是有限的，人们为进行生产或实验通常需要在真空腔体上安装多个仪器和装置。如果安装的占用空间过大，位移装置可能将无法安装在真空腔体上，或者导致其它仪器或装置无法安装，这对利用真空的生产或实验的进行造成很大不便。

另外，独立的支撑机构不利于位移装置的力学平衡。支撑机构与调整螺杆连接在位移台的不同位置，使得支撑力的作用点与调整螺杆产生的力的作用点相隔一定距离。在拧动调整螺杆进行调节时，位移台会因来自支撑力与调整螺杆产生的力的不同而产生翻转力矩。这不利于位移台在进行纵向或Z向运动时的平衡与稳定。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的真空精密位移装置，该装置在驱动位移台纵向或Z向运动时能够同时起到支撑和驱动的功能，具有结构简单，成本低，占用空间小及力学特性好的优点。

为实现上述目的，本发明的构思是提供一种真空精密位移装置，包括：安装在真空腔上的底法兰；顶法兰；连接底法兰与顶法兰的波纹管，波纹管的轴线方向定义为纵向方向；用于安装顶法兰的位移台，顶法兰能够相对位移台平动；以及用于驱动顶法兰运动的运动机构。运动机构包括第一运动装置和第二运动装置，第一运动装置能够使顶法兰相对位移台平动，第二运动装置能够使位移台相对底法兰发生纵向运动。其中，第二运动装置连接底法兰与位移台。真空精密位移装置包括至少两组第二运动装置，它们以大致均匀间隔的方式设置在底法兰上，并且在使位移台运动的同时支撑位移台。

根据本发明的一个方案，这种真空精密位移装置的第二运动装置包含螺纹运动装置。螺纹运动装置包括分别具有相互配合的内螺纹件和外螺纹件。内螺纹件和外螺纹件其中一方与位移台连接，而另一方与底法兰连接。通过螺纹配合，第二运动装置在位移台相对底法兰运动的同时可以对位移台进行支撑。

根据本发明的一个方案，这种真空精密位移装置的内螺纹件包括固定连接底法兰上并具有螺纹孔的支撑杆，而外螺纹件包括可转动地连接位移台并与螺纹孔配合的螺杆。并且，位移台和底法兰在侧面分别具有相应的安装至少两组第二运动装置的凸台和凸块。支撑杆在一端固定连接在凸块上，并在另一端具有螺纹孔。螺杆可旋转不可滑动地连接在位移台的凸台上。第二运动装置上具有能够指示位移距离的刻度。

根据本发明的另一个方案，这种真空精密位移装置的内螺纹件包括固定连接到位移台并具有螺纹孔的固定套筒，外螺纹件包括可转动地连接底法兰并与螺纹孔配合的螺杆。并且，位移台和底法兰在侧面分别具有相应的安装至少两组第二运动装置的凸台和凸块。固定套筒固定在凸台上。螺杆一端连接凸块并穿过凸台与固定套筒中的螺纹孔配合。第二运动装置上具有能够指示位移距离的刻度。

优选地，这种真空精密位移装置上的第二运动装置的刻度精确至0.01毫米。这有利于极大地提高纵向的位移调整精度。

根据本发明的一个方案，这种真空精密位移装置还包括连接位移台和底法兰、并能够引导位移台相对底法兰的纵向运动的导向杆。导向杆除能够进行引导外，还可以抵消位移台的翻转力矩，有利于进一步改善位移装置的力学特性，进一步实现纵向运动的平衡与稳定。可选地，这种真空精密位移装置可以包括两组第二运动装置和两根导向杆，它们均匀交替间隔地设置在底法兰上。