【技术实现步骤摘要】
基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置及方法
本专利技术涉及微纳结构加工技术，具体涉及一种基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置及方法。
技术介绍
近年来随着微纳技术的不断发展，具有微纳精度的复杂微结构在许多领域有着广泛的需求，如高密度光栅结构、微通道强化散热、微结构表面改性等诸多领域。对于上述的微纳结构，目前常用的加工方法主要为电子束加工、离子束加工、激光加工、等纳米加工手段，然而其加工设备昂贵、加工条件苛刻、加工范围小以及加工效率低等缺点制约了上述复杂纳米结构的加工制作。随着纳米加工技术的进一步发展，基于AFM(原子力显微镜)的纳米加工手段得以应用，AFM在机械加工过程中实现了力的闭环控制，即可以实时检测和控制方向力的大小。但AFM在加工过程受限于悬臂梁刚度和加工区域的问题，不能大面积、高深宽比加工，另外商业化的原子力显微镜设备价格十分昂贵，普遍适用性低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、成本低的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工...
【技术保护点】
1.基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：包括基板、调平台、样品夹具、金刚石探针、力传感器、Z向精密纳米位移平台、Z向微位移平台、Y向微位移平台和X向微位移平台；所述样品夹具通过调平台安装于基板上，所述X向微位移平台安装于基板上，所述Y向微位移平台安装于X向微位移平台，所述Z向微位移平台安装于Y向微位移平台，所述Z向精密纳米位移平台通过力传感器安装于Z向微位移平台，所述金刚石探针通过探针夹具安装于Z向精密纳米位移平台，且所述金刚石探针位于样品夹具的上方。/n
【技术特征摘要】
1.基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：包括基板、调平台、样品夹具、金刚石探针、力传感器、Z向精密纳米位移平台、Z向微位移平台、Y向微位移平台和X向微位移平台；所述样品夹具通过调平台安装于基板上，所述X向微位移平台安装于基板上，所述Y向微位移平台安装于X向微位移平台，所述Z向微位移平台安装于Y向微位移平台，所述Z向精密纳米位移平台通过力传感器安装于Z向微位移平台，所述金刚石探针通过探针夹具安装于Z向精密纳米位移平台，且所述金刚石探针位于样品夹具的上方。
2.根据权利要求1所述的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：所述金刚石探针包括刀柄和金刚石制成的刀刃，所述刀刃固定于刀柄的一端，所述刀柄的另一端安装于Z向精密纳米位移平台。
3.根据权利要求2所述的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：所述刀刃呈三棱锥状或四棱锥状。
4.根据权利要求1所述的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：所述X向微位移平台通过垫块安装于基板上。
5.根据权利要求1所述的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：所述样品夹具包括夹具本体、夹具挡块和预紧螺栓，所述夹具本体设有与调平台连接的连接孔，所述夹具本体的一端设有用于放置样品的夹紧槽，所述夹具挡块通过预紧螺栓与夹具本体的一端连接。
6.根据权利要求1所述的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置，其特征在于：所述调平台包括支撑架、支撑板、载物板、X轴调平螺栓和Y轴调平螺栓，所述支撑架的下端安装于基板，所述支撑板固定于支撑架的上端，所述载物板通过X轴调平螺栓和Y轴调平螺栓安装于支撑板的上方。
7.一种基于权利要求1～6任意一项所述的基于力位控制的复杂曲面微纳结构加工的实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)试验样品固定：将试验样品固定于样品夹具，再通过调平台调整试验样品的水平度；
2)对刀操作：将金刚石探针安装在探针夹具后，通过X向微位移平台和Y向微位移平台将金刚石探针移动至试验样品上方，再通过Z向微位移平台实现金刚石探针...
【专利技术属性】
技术研发人员：万珍平，唐鹏，董柳杰，王炜，冯俊元，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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