壓電式驅(qū)動回轉(zhuǎn)平臺及其角度測量系統(tǒng).pdf

1、隨著生物技術(shù)和醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展,對高分辨率電子顯微鏡的需求也越來越大。同時(shí),一種能夠放置生物樣本并且對該生物樣本進(jìn)行精細(xì)操縱的微型平臺,在高分辨率掃描電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron microscope)中的應(yīng)用也越來越廣。因此,這種微型操縱平臺的開發(fā)與利用將會對生物和醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展起到重要的作用。
　　本文提出了一種用于在掃描電子顯微鏡SEM中放置生物樣本以及對其進(jìn)行顯微觀察和操作的微型壓電式驅(qū)動回轉(zhuǎn)平

2、臺。首先,介紹了該平臺的驅(qū)動動力是來自 LabVIEW中加載在驅(qū)動單元上的兩個(gè)相交排列的疊堆型壓電元件 AE0203D04的驅(qū)動波形,通過逆壓電效應(yīng)促使驅(qū)動單元上的支持球上在與半球平臺的相切方向作粘滑式驅(qū)動。因此,在回轉(zhuǎn)平臺的圓形底座上驅(qū)動單元A、B、C的粘滑式驅(qū)動下,半球型回轉(zhuǎn)平臺能夠在三維空間進(jìn)行全方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
　　其次,由于需要對生物樣本的觀察范圍進(jìn)行準(zhǔn)確的定位,從而在生物樣本的特定范圍內(nèi)進(jìn)行精細(xì)操作,本壓電式驅(qū)動回轉(zhuǎn)平

3、臺還設(shè)計(jì)了一個(gè)角度測量系統(tǒng)。該角度測量系統(tǒng)采用光源為 AlGaInP紅光發(fā)光二極管,將它安裝在壓電式驅(qū)動回轉(zhuǎn)平臺的底部,與平臺一起運(yùn)動的同時(shí)將平臺的位移信號,即在X方向和在Y方向的位移量,通過四分割光電二極管S5981,將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。輸出的電信號經(jīng)過放大電路的處理,通過數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)PCI6013采集到LabVIEW的功能模塊中進(jìn)行計(jì)算,得到平臺的位移角度θ。在本研究中,使用了自準(zhǔn)直儀作為反饋信號反饋到計(jì)算機(jī)中,即通過角度

4、測量系統(tǒng)所得到的被測角度θ與自準(zhǔn)直儀中的被測信號在LabVIEW中進(jìn)行比對,并對回轉(zhuǎn)平臺進(jìn)行角度修正動作,從而提高系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和線性度。
　　最后通過 SolidWorks對支持球的變位量用有限元法和分析動作解析顯微鏡對支持球驅(qū)動方向進(jìn)行了測定,并在外加電壓補(bǔ)償?shù)那闆r下,補(bǔ)正電壓作驅(qū)動電壓的95％~105％改變之后再加載到驅(qū)動單元A、B、C的左右兩個(gè)驅(qū)動元件上,對回轉(zhuǎn)平臺的微角度測量系統(tǒng)進(jìn)行了初步校正和標(biāo)定,通過與自準(zhǔn)直儀進(jìn)行對