本发明专利技术公开了一种平行板间液桥快速分离的精确观测装置。上、下基板之间通过导向轴进行连接，下基板固定安装在观测机架上，运动板套在导向轴上上下移动，下基板顶面和运动板底面分别设有上、下平面平晶组件，平行同轴的上、下平面平晶固定在上、下基板上，液桥形成在上、下平面平晶之间；驱动组件位于上基板顶面，驱动组件与运动板组件之间设有拉力测量组件，运动板上设有位移测量组件，观测机架侧面和底部装有高速相机。本发明专利技术实现精确观测平行板间液桥快速分离过程，具有平行板平行度高、分离速度垂直度高、测量精度高等优点，可实现不同分离速度条件下平行板间初始间距100μm的液桥轮廓演变和毛细作用力的精确观测。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种平行板间液桥快速分离的精确观测装置。上、下基板之间通过导向轴进行连接，下基板固定安装在观测机架上，运动板套在导向轴上上下移动，下基板顶面和运动板底面分别设有上、下平面平晶组件，平行同轴的上、下平面平晶固定在上、下基板上，液桥形成在上、下平面平晶之间；驱动组件位于上基板顶面，驱动组件与运动板组件之间设有拉力测量组件，运动板上设有位移测量组件，观测机架侧面和底部装有高速相机。本专利技术实现精确观测平行板间液桥快速分离过程，具有平行板平行度高、分离速度垂直度高、测量精度高等优点，可实现不同分离速度条件下平行板间初始间距100μm的液桥轮廓演变和毛细作用力的精确观测。【专利说明】一种平行板间液桥快速分离的精确观测装置
本专利技术涉及一种平行板间液桥的观测装置，尤其是涉及一种平行板间液桥快速分离的精确观测装置。
技术介绍
表面张力或者毛细作用力在自然界、工业以及日常生活中广泛存在，且扮演着重要角色。尤其在飞速发展的微机电
中，相互靠近的两固体之间会形成液桥或者液膜，液膜或者液桥产生的毛细作用力会使间距很小的微机电系统结构产生粘附作用，对于微观操作和实验测量有着重大影响。在浸没式光刻中，浸没液体限制在硅片上方和最后一片投影物镜的下表面之间约为ΙΟΟμπι的缝隙区域内，并保持稳定连续的液体流动。在光刻过程中，浸没单元会有一系列运动操作，包括快速分离浸没流场缝隙。这就需要掌握微小间隙间液桥轮廓以及在快速分离过程中液桥和毛细作用力的变化，以确定快速分离的浸没流场对下硅片的影响。故需要实验装置以精确观测平行板间液桥快速分离的过程和毛细作用力的变化。现有的对液桥和毛细作用力的观测研究主要集中于液桥的轮廓描述和拟合，以及不同因素例如液体粘性、接触面粗糙度、亲水性、接触角度等对毛细作用力的影响。但对于不同分离速度尤其是快速分离条件下的微间距平行板间液桥的轮廓演变以及相应毛细作用力的变化过程鲜有观测研究和相应精确观测装置。
技术实现思路
为了实现精确观测记录快速分离过程中平行板间液桥轮廓演变和毛细作用力的变化，本专利技术要解决的技术问题是提供一种平行板间液桥快速分离的精确观测装置，具有平行板平行度高、分离速度垂直度高、测量精度高等优点，可实现不同分离速度条件下平行板间初始间距ΙΟΟμπι的液桥分离过程中轮廓演变和毛细作用力的观测。本专利技术的技术方案如下: 本专利技术包括观测机架、辅助机架、运动基座组件、运动板组件、驱动组件、拉力测量组件、位移测量组件、两个高速相机组件和上、下平面平晶组件； 运动基座组件:包括导向轴、上基板和下基板，上基板和下基板之间通过四角上的导向轴进行连接，下基板固定安装在观测机架上，下基板顶面中心同轴设有下平面平晶组件，上基板和下基板之间的导向轴上设有运动板组件； 运动板组件:包括直线轴承和运动板，运动板四角均通过直线轴承套在上基板和下基板之间的导向轴上并沿导向轴上下移动，运动板底面中心同轴设有上平面平晶组件，上平面平晶组件与下平面平晶组件对应同轴； 上、下平面平晶组件:下平面平晶组件包括下平面平晶和下平面平晶固定板，下平面平晶通过下平面平晶固定板固定在下基板上；上平面平晶组件包括上平面平晶和上平面平晶固定板，上平面平晶通过上平面平晶固定板固定在运动板下平面；上平面平晶与下平面平晶平行同轴，液桥形成在上平面平晶与下平面平晶之间； 用于驱动运动板组件移动的驱动组件固定于上基板顶面，运动板上设有作为驱动组件与运动板组件之间拉力传递的拉力测量组件，运动板上两侧均设有位移测量组件，观测机架的侧面和底部装有两台用于捕捉液桥分离过程中侧面和底面轮廓演化图像的高速相机。所述的驱动组件:包括伺服电机、电机固定装置和滚珠丝杠副，伺服电机通过电机固定装置固定安装在上基板顶面，伺服电机下端的输出轴连接有滚珠丝杠副； 所述的拉力测量组件:包括两个用于测量液桥分离过程中液桥毛细作用力的拉力传感器、测力转接板和丝杠连接板，两个拉力传感器通过测力转接板安装在运动板顶面中心的两侧，两个拉力传感器上端连接有丝杠连接板，滚珠丝杠副下端穿过上基板后与丝杠连接板连接，丝杠连接板与滚珠丝杠副的丝杠螺套连接。所述的位移测量组件:包括两个用于测量液桥分离位移的激光位移传感器和两个传感器固定装置，两个激光位移传感器通过各自的传感器固定装置固定安装在运动板的两侧。所述的两个高速相机组件包括第一高速相机和第二高速相机；第一高速相机通过第一相机转接板安装在观测机架侧面延伸出的辅助机架上，第一高速相机镜头朝向液桥，第一相机转接板沿液桥径向在辅助机架的导轨上移动；第二高速相机通过第二相机转接板安装在观测机架底部中心，第二高速相机镜头朝向液桥，第二相机转接板沿液桥中心轴向在观测机架的导轨上移动。本专利技术具有的有益效果是: 1.本专利技术使用平面平晶形成平行板间液桥，通过伺服电机驱动拉动上平面平晶，实现不同速度下快速分离液桥，高速相机、拉力传感器以及激光位移传感器的综合应用，可精确观测液桥分离过程中的轮廓演变和毛细作用力的变化。2.本专利技术使用两台高速相机，分别在水平方向和垂直方向上观测记录分离过程中液桥的轮廓演变，可高速捕捉记录液桥侧向和法向的轮廓变化过程。3.本专利技术采用上、下大理石基板通过四根导向轴连接，下平面平晶固定于下大理石基板顶面，上平面平晶固定于运动板底面，运动板通过轴向直线轴承与运动板连接的运动组件的结构，以确保两平面平晶间的平行度和分离运动的垂直度。4.本专利技术使用激光位移传感器组成的位移测量组件确定初始平面平晶间间距和测量分离距离，可实现初始间距的精确控制和较高的位移测量精度；使用拉力传感组件拉动运动板传递拉力，直接精确测量毛细作用力的变化。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的立体视图。图2是本专利技术主功能组件的立视图。图3是本专利技术运动组件立体视图。图中:1、观测机架，2、相机组件，2A、第一高速相机，2B、第一相机转接板，2C、第二闻速相机，2D、第二相机转接板,3、平行平面平晶组件,3A、下平面平晶组件,3A1、下平面平晶，3A2、下平面平晶固定板，3B、上平面平晶组件，3B1、上平面平晶，3B2、上平面平晶固定板，4、运动板组件、4A、运动板，4B、直线轴承，5、拉力测量组件，5A、测力转接法兰，5B、S型拉力传感器，5C、丝杠连接板，6、位移测量组件，6A、激光位移传感器，6B、传感器固定装置，7、运动基座组件，7A、上基板，7B导向轴，7C、下基板，8、驱动组件，8A，伺服电机，SB、电机固定装置，8C、滚珠丝杠副，9、辅助机架。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1、图2、图3所示，本专利技术包括观测机架1、辅助机架9、运动基座组件7、运动板组件4、驱动组件8、拉力测量组件5、位移测量组件6、两个高速相机组件2和上、下平面平晶组件。如图2所示，运动基座组件7:包括导向轴7B、上基板7A和下基板7C，上基板7A和下基板7C之间通过四角上的导向轴7B进行连接，下基板7C固定安装在观测机架I上，下基板7C顶面中心同轴设有下平面平晶组件3A，上基板7A和下基板7C之间的导向轴7B上设有运动板组件4。 如图2所示，运动板组件4:包括直线轴承4B和运动板4A，运动板4A四角均通过直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平行板间液桥快速分离的精确观测装置，其特征在于：包括观测机架（1）、辅助机架（9）、运动基座组件（7）、运动板组件（4）、驱动组件（8）、拉力测量组件（5）、位移测量组件（6）、两个高速相机组件（2）和上、下平面平晶组件；运动基座组件（7）：包括导向轴（7B）、上基板（7A）和下基板（7C），上基板（7A）和下基板（7C）之间通过四角上的导向轴（7B）进行连接，下基板（7C）固定安装在观测机架（1）上，下基板（7C）顶面中心同轴设有下平面平晶组件（3A），上基板（7A）和下基板（7C）之间的导向轴（7B）上设有运动板组件（4）；运动板组件（4）：包括直线轴承（4B）和运动板（4A），运动板（4A）四角均通过直线轴承（4B）套在上基板（7A）和下基板（7C）之间的导向轴（7B）上并沿导向轴（7B）上下移动，运动板（4A）底面中心同轴设有上平面平晶组件（3B），上平面平晶组件（3B）与下平面平晶组件（3A）对应同轴；上、下平面平晶组件：下平面平晶组件（3A）包括下平面平晶（3A1）和下平面平晶固定板（3A2），下平面平晶（3A1）通过下平面平晶固定板（3A2）固定在下基板（7C）上；上平面平晶组件（3B）包括上平面平晶（3B1）和上平面平晶固定板（3B2），上平面平晶（3B1）通过上平面平晶固定板（3B2）固定在运动板（4A）下平面；上平面平晶（3B1）与下平面平晶（3A1）平行同轴，液桥形成在上平面平晶（3B1）与下平面平晶（3A1）之间；用于驱动运动板组件（4）移动的驱动组件（8）固定于上基板（7A）顶面，运动板（4A）上设有作为驱动组件（8）与运动板组件（4）之间拉力传递的拉力测量组件（5），运动板（4A）上两侧均设有位移测量组件（6），观测机架（1）的侧面和底部装有两台用于捕捉液桥分离过程中侧面和底面轮廓演化图像的高速相机。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：傅新，邵杰杰，陶岳帮，陈文昱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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