用于X射线干涉纳米测量的微动工作中的有限元分析

Ｘ射线干涉纳米测量系统要求分析器的俯仰角为１０＾－８ｒａｄ量级,侧滑角１０＾－６ｒｄ量级,为此设计了对称式高精度微动工作台,并利用有限元分析软件对设计的结构形式进行了分析,旨在找出影响其性能参数的主要因素,进而实现微动工作台的优化设计。     

用于光学调整的二维纳米级微动台的设计分析

研究开发了一种用于光学调整的二维压电驱动的纳米级微动工作台,建立了工作台的力学模型,并利用结构力学理论推导出工作台沿X、Y方向刚度及前二阶固有频率的解析式。通过微动工作台固有频率及沿X、Y方向刚度的实验测试,验证了解析方法和有限元方法用于微动工作台设计分析的可行性。有限元分析结果表明,可通过改变直角平板柔性铰链的特征参数,达到控制和优化工作台固有频率、输出位移、应力分布及驱动力响应的目的,并提出一种初选微动工作台柔性铰链参数的简易方法。     

一新型3自由度柔性微动平台的设计和分析

为解决微定位平台大行程与高精度之间的矛盾,本文设计一新型柔性精密微动平台,并利用螺旋理论对其进行相应的运动特性分析。该柔性微动平台是将三个柔支链构分别作用于工作台的三个轴向上,对柔性机构施加相应的力,使工作台做相应的移动。通过对该平台的有限元分析,获取施加力与各个轴向位移的关系,及输入位移与输出位移之间关系,以使该柔性微动平台达到微米级定位精度的目的。     

六自由度微动工作台柔性铰链设计

主要介绍了用于六自由度微动工作台的柔性铰链即双向柔性铰链和万向柔性铰链的设计过程，根据微动台中柔性铰链的设计要求，分析了微动台运动时驱动力与铰链变形的关系，确定了满足驱动力条件的柔性铰链刚度范围，并结合柔性铰链强度条件、工作台动态特性以及柔性铰链转角刚度与结构尺寸的关系，进一步确定柔性铰链的刚度和结构尺寸，合理设计柔性铰链．另外，通过有限元分析软件分析了柔性铰链最大受力时的应力分布情况．对柔性铰链的强度进行了校核，进一步保证了柔性铰链设计的正确性．     

分步重复投影光刻机精密快速定位工件台研究

介绍了“１．５－２微米实用型分步重复投影光刻机”用的精密快速定位工台的设计，结构特点，精度分析，检测及使用情况。工件台由大行程Ｘ－Ｙ工件台，微动台和调平微转台组成。同时该工件台利用大行程Ｘ－６工件台粗动兼微动与调平微转台的组合完成了“１０：１分步重复投影光刻机”的研制。     

二维工作台角度误差实时补偿研究

为减小二维工作台在运动过程中俯仰角、偏摆角对其定位、测量及加工精度的影响,提出一种实时补偿二维工作台角度误差的方法。将激光测量系统作为角度反馈装置,基于压电陶瓷致动器和柔性铰链设计出的六自由度微动工作台作为补偿机构,通过软件控制微动台中压电陶瓷的输入电压,达到补偿工作台角度误差的目的。实验结果表明:二维工作台在50 mm的运动范围内,角度误差实时补偿后,向X方向运动的角度基本可以控制在±3″内,向Y方向运动的角度基本可以控制在±2″内。该方法能够实现对二维工作台角度误差的实时补偿,对提高工作台的定位精度有参考价值。     

Ti－1023合金的微动疲劳及防护

本文对近β钛合金Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌ在７４０℃，２ｈ，ＷＱ＋５１０℃，８ｈ，ＡＣ状态下的微动疲劳特性及防护工艺进行了研究，结果表明合金的疲劳强度对微动损伤十分敏感，下降幅度达６６％。疲劳损伤主要以脱层形式出现，微动损伤诱发疲劳裂纹是导致早期断裂的主要原因。离子注入、离子镀、离子氮化和ＤＪＢ－８２３固体薄膜保护等表面强化工艺对该合金的微动疲劳防护都不理想。     

Ti－1023合金的微动疲劳及防护EI

本文对近β钛合金Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌ在７４０℃，２ｈ，ＷＱ＋５１０℃，８ｈ，ＡＣ状态下的微动疲劳特性及防护工艺进行了研究，结果表明合金的疲劳强度对微动损伤十分敏感，下降幅度达６６％。疲劳损伤主要以脱层形式出现，微动损伤诱发疲劳裂纹是导致早期断裂的主要原因。离子注入、离子镀、离子氮化和ＤＪＢ－８２３固体薄膜保护等表面强化工艺对该合金的微动疲劳防护都不理想。     

扩散泵微量返油实验装置的研究

本文提出了应用石英晶体谐振天平技术测量返油率的新方法。通过理论分析和试验研究，证明这种方法可以推广应用。返油率在１０－３～１０－４ｍｇ／ｃｍ２·ｍｉｎ量级上进行了实际测量，取得了满意的效果。     

6J1管内真空度测量

本文介绍了一种测量制成管的管内真空度的方法。它适用于具有四个电极以上的间热式电子管，能方便地、大量地测量制成管的管内真空度。这种方法采用离阴极较远的电极来收集离子流，从而显著地减少了杂散电流的干扰。文中提出了一个简单适用的电路来稳定测量时的电子流。 利用这个方法对１６组（每组１０个）不同工艺过程的 ６Ｊ１管进行了静态和准动态测量。测量结果表明：６Ｊ１管排气后真空度为１０～－４乇量级；烤消后为１０～－５乇量级；老炼后为１０－～６乇量级；长炼后进入１０～７乇量级；只进行烤消及闪炼，不进行老炼的管子真空度较差；“快速烤消老炼”的管子其真空度与正常老炼的管子真空度不相上下。     

压电式二维微动工作台的迟滞补偿与解耦控制

为了提高压电式二维微动工作台的定位精度,基于改进的Prandtl-Ishlinskii模型设计了前馈与解耦控制器,并结合反馈控制器开发了复合控制系统.在分析x与y方向电压与位移之间迟滞关系的基础上,前馈控制器通过改进的Prandtl-Ishlinskii模型描述迟滞的逆过程,分别补偿了x与y方向的迟滞.解耦控制器通过改进型Prandtl-Ishlinskii模型估算耦合位移值,修正驱动电压,抵消耦合效应引起的位移.复合控制系统结合了前馈与解耦控制器,并加入PID反馈控制进一步提高定位精度.实验结果表明:控制前,x方向与y方向定位误差的最大绝对值分别是4.16μm和4.18μm,而采用复合控制后定位误差的最大绝对值降为0.06μm和0.07μm.这种复合控制方法能够补偿压电式微动工作台的迟滞非线性,无需改变结构或更换零件就能减小耦合效应,有效地提高微动工作台定位精度.     

高准确度直流电阻分压箱的校准

分析了直流电阻分压箱的技术指标和校准水平，提出了等分测量的校准方法，进行了不确定度分析，给出了验证方法。结果表明：用该方法校准的分压箱，比率误差为１０＾－７量级。     

一维大行程高分辨率纳米定位平台的设计与性能测试

设计了一种大行程、高分辨率的一维纳米定位平台,并进行了性能测试．该平台采用差动杠杆原理和柔性铰链,运用两个压电陶瓷叠堆致动器驱动．对柔性铰链平台建模,通过材料力学及结构振动微分方程等相关知识,对柔性铰链微动平台的刚度、输入反作用力、放大倍数等参数进行了分析,得到平台结构参数对平台性能的影响,并结合有限元分析软件,确定了微动工作台参数;最后建立了实验系统,对微驱动定位系统的输出行程、分辨率性能进行了测试．实验结果表明,所设计的微驱动定位系统的行程达到240μm,分辨率达到10nm,外形尺寸80mm×60mm×20mm．可用于大行程高分辨率微动定位．     

大型试件的精确定位方法与调控系统的研究

本文深入分析了在大型精密仪器上对大型试件精确定位时，调控系统产生机械＂爬行＂和机械＂漂移＂的机理；提出了实现精确定位的状态一致原则和功能分离原则。介绍了根据上述原则研制的自动精确定位系统，该系统在调整５００ｋｇ大型试件时的定向精度可达２×１０－７ｒａｄ。     

Ag—BaO纳米复合薄膜在红外超短激光脉冲作用下的内场助…

Ａｇ－ＢａＯ薄膜是一种新型光电发射薄膜材料。制备出ＩＴＯ／Ａｇ－ＢａＯ／ＡＵ三明治电极结构,在红外超短激光脉冲（ｈｖ＝１．１７ｅＶ）作用下,借助内场辅助方法,使得Ａｇ－ＢａＯ薄膜的光电发射量子效率提高了一个数量级,由钠场时的１０＾－７量级提高到内场偏压为１０Ｖ时遥２．２×１０＾－６量级;样品的阈值光强由６０ＫＷ／ｃｍ＾２降为４０ＫＷ／ｃｍ＾２,约降低了３０％。这些结果表明：内场辅助方法确实是降低Ａ     

声发射测量系统的研制

介绍一种干涉式光纤声发射传感器,其分辨率高达１０＾－１０ｍ量级,频率范围为１００ｋＨｚ至１．４ＭＨｚ,响应时间小于１μｓ,具有很高的测量稳定性,且可用于状态监测和故障诊断。     

声表面波谐振器型振荡器的研制

本文介绍了金属条射栅双端对声表面波谐振器型的原理和结构特点，给出了一种采用声表面波谐振器稳频的低噪声，高稳定性的振荡器电路设计方案。对影响振荡器频率稳定度的因素进行了分析讨论，并探讨改善声表面波振荡器频率稳定性的方法。该声表面波谐振器的中心频率为１２０ＭＨｚ，无载Ｑｖ，大于２０，０００，插入损耗小于６．０ｄＢ，经测试，秒级频率稳定度为１０＾－１０数量级，在自由室温下的日平均波动为１０＾－６／ｄ数量     

大功率CO2激光熔凝稳定ZrO2

利用大功率ＣＯ２激光熔凝稳定ＺｒＯ２高温快离子导体获得成功．报导了激光熔凝的原理、工艺过程及熔凝后样品的微观分析等研究结果．激光熔凝的ＣＳＺ和ＭＳＺ快离子导体样品在温度为１０００℃时的电导率达到２×１０－２Ω－１ｃｍ－１量级．     

二维精密工作台测量系统设计

提出二维精密微动工作台的结构及控制方案。以直线电机作为驱动,由气浮导轨带动工作台实现水平x、y两个方向微位移运动,同时利用光栅传感器构成反馈控制。z方向采用激光位移传感器,实现非接触测量。     

电磁力驱动振膜真空计的研究

本文介绍了一种新的电磁力驱振膜真空计，它的压强量程覆盖１０＾－２Ｐａ－ｌａｔｍ，如需要上限可高达２ａｔｍ。改进电路稳定性后，下限可氏１０＾－３Ｐａ。与现今的静电务驱动振膜真空计相比，高压强扩展了一个量级。该振膜规管的特征是振膜两侧分别固定一个带磁极的驱动线圈和信号线圈。