专利汇可以提供用于对物体进行微机械定位和操纵的装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于对物体进行微机械 定位 和操纵的装置和方法。本发明的任务是:提供一种用于对物体进行微机械定位和操纵的装置和所附属的方法,凭借所述装置和方法可以提高扫描速度和改善定位精确度,从而可以实现具有纳米范围内的横向和垂直 分辨率 的实时成像或视频码率成像(约25幅/秒)。根据本发明地,优选由 硅 制成的、整体的结构件包括 支撑 元件(101)、载物台(116)、多个引导元件(102-107)以及用于传递运动的元件(108-111)以及优选为压敏 电阻 式的驱动元件(112-115)和优选为压敏电阻式的 位置 探测器(121-128)集成在该结构件中。这样的微机械定位装置例如应用于扫描探针 显微镜 以及用在纳米定位和纳米操纵中。,下面是用于对物体进行微机械定位和操纵的装置及方法专利的具体信息内容。
1.用于对物体进行微机械定位和操纵的装置,包括:
-至少一个支撑元件(101),
-载物台(116),
-引导元件(102-107),
-驱动元件(112-115),
-用于将驱动元件的运动传递到所述载物台的元件(108-111), 以及
-位置探测器(121-128),
其中,用于传递运动的所述元件(108-111)与相应的所述驱动元 件(112-115)之间的接触部位呈弧形、球形或尖端形地构成,其特征 在于,所述支撑元件(101)、所述载物台(116)、所述引导元件(102-107) 及所述用于传递运动的元件(108-111)是优选由硅制成的整体的结构 件。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述驱动元件 (112-115)和定位探测器(121-128)被集成到所述整体的结构件中。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述载物台(116) 与所述支撑元件(101)通过所述引导元件(102-107)连接,并且所述 用于传递运动的元件(108-111)成型到所述载物台(116)上。
4.根据权利要求1至3之一所述的装置,其特征在于,所述引导元 件(102-107)在两个横向方向(x和y)上是灵活的和/或所述用于传递 运动的元件(108-111)在所述用于传递运动的元件(108-111)的运动 方向上在预先限定的范围内是灵活的。
5.根据权利要求1至4之一所述的装置,其特征在于,在至少一个 引导元件(102-107)中布置有至少一个位置探测器(121-128)。
6.根据权利要求1至5之一所述的装置,其特征在于,为每个驱动 元件(112-115)配属有至少一个用于传递运动的元件(108-111)。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置,其特征在于,所述驱动元 件是压电致动器或压电双晶片致动器或电磁致动器或静电致动器或双 金属致动器或多层式致动器。
8.根据权利要求1至7之一所述的装置,其特征在于,所述装置分 别具有四个驱动元件和引导元件及四个用于传递运动的元件,所述元 件围绕所述载物台呈镜面对称地定位或呈旋转对称地定位。
9.根据权利要求1至7之一所述的装置,其特征在于,所述装置具 有八个驱动元件、十二个引导元件以及八个用于传递运动的元件,所 述元件围绕所述载物台呈镜面对称地定位。
10.根据权利要求1至7之一所述的装置,其特征在于,所述装置 具有非对称地布置的两个驱动元件、四个引导元件以及四个用于传递 运动的元件。
11.根据权利要求1至10之一所述的装置,其特征在于,所述用于 传递运动的元件与所述引导元件组合。
12.根据权利要求1至11之一所述的装置,其特征在于,在每个引 导元件中分别集成有两个位置探测器。
13.根据权利要求1至12之一所述的装置,其特征在于,所述位置 探测器是压敏电阻式的位置传感器。
14.根据权利要求1至13之一所述的装置,其特征在于,所述位置 探测器布置在桥式电路内。
15.根据权利要求1至14之一所述的装置,其特征在于,所述引导 元件在所有方向(推移、旋转和倾斜)是灵活的并且所述位置探测器 适用于对所述载物台倾斜、扭转、平行性偏差或者在z-方向上的抬升进 行探测和补偿地被布置。
16.根据权利要求1至15之一所述的装置,其特征在于,所述支撑 元件分两部分地且嵌套地构成,其中,所述支撑元件的第一内部件包 括所述载物台、在第一运动方向上的所述驱动元件、所述用于传递运 动的元件以及所述引导元件,并且所述支撑元件的第二外部件包括在 第二运动方向上的驱动元件,在第二运动方向上的所述驱动元件使得 所述支撑元件的所述第一部件连同所述第一部件的元件运动。
17.根据权利要求1至16之一所述的装置,其特征在于,以适当的 方式、呈旋转对称地布置有至少三个驱动元件和三个用于传递运动的 元件,用以产生在平面(x-方向、y-方向)内的运动以及产生旋转运动。
18.根据权利要求1至17之一所述的装置,其特征在于,以适当的 方式布置有至少一个用于传递运动的驱动元件,用以产生所述载物台 的z方向-抬升运动。
19.根据权利要求1至18之一所述的装置,其特征在于,所述装置 由对实验室化学品具有耐受性的材料组成。
20.凭借装置,优选依照权利要求1至18之一所述的装置对物体进 行微机械定位和操纵的方法,所述装置包括:
-至少一个支撑元件(101),
-载物台(116),
-引导元件(102-107),
-驱动元件(112-115),
-用于将驱动元件的运动传递到所述载物台的元件(108-111), 以及
-位置探测器(121-128),
其中,某一运动方向的所述驱动元件(112和114或113和115)以 推挽原理工作,并且其中,实现下列工作步骤:
-调整起始位置(零位置),在所述起始位置上,所述驱动元件 伸展直至所述驱动元件的调整行程的一半,
-利用所述位置探测器对所述零位置进行记录,
-通过一个或多个相应的所述驱动元件在相应的运动方向、转动 方向或倾斜方向上的伸展和/或压缩的适当的组合而使所述载物台在相 应的所述运动方向、转动方向或倾斜方向上推移、扭转或倾斜,其中, 垂直于所述运动方向、转动方向或倾斜方向的引导元件发生弯曲,并 且凭借相应的所述位置探测器来采集所述载物台的位置变化,
-利用差分法对采集到的所述位置变化进行评估,并且通过有针 对性地控制所述驱动元件而对所述载物台的位置进行修正。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,从所述驱动元件 到所述载物台的力导入以不同的高度水平来进行。
本发明涉及一种装置和方法,用来优选凭借压电致动器对物体进 行微机械定位和操纵。
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