Многокоординатный предметный столик

 

Использование: перемещение исследуемого объекта в электронных микроскопах по трем координатам и его вращение в плоскости XY. Сущность изобретения: для перемещения объектодержателя по оси Z в него введены дополнительный корпус, винт и три дополнительных пьезокерамических привода с башмаками, торцовая поверхность которых выполнена резьбовой и сопряжена с резьбовой поверхностью винта, установленного в дополнительном корпусе вертикально и фрикционно сопряженного с корпусом столика. При этом корпус столика установлен на вертикальных шариковых направляющих в дополнительном корпусе. 3 ил.

СОЮЭ СОНЕТСНИХ

ОИ

РЕСПУБЛИН

А1 щ) Н 01 3 37/20

OllHCAHHE HSOEPETEHHR

H А ВТОРСКОМ,Ф СВИД.ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОЫ ЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4779397/21 (22) 08.01.90 (46) 30.05.92. Бюл. М 20 (71) Каунасский политехнический институт им.А.Снечкуса (72) M,Ý.Àêÿëèñ и К.И.Рагульскис (53) 621.384(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NÃ 10181751, кл . Н 01 J 37/20, 1983.

Авторское свилетельство СССР

1522318, кл. Н 01 1 37/20, 1989. (54) МНОГОКООРДИНАТНЬ!И ПРЕ:jMFTHblA

СТОЛИК (57) Использование: перемещение ис" следуемого объекта в электронных

Изобретение относится к электронно-лучевым приборам, в частности к устройствам для управления положением объектов в растровом электронном микроскопе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения перемещения объектодержателя в вертикальном на" правлении.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг.2разрез А-А на фиг.1, на фиг. 3 схема подключения электронов стержневых пьезокерамических элементов к блок-схеме питания и управления устройством.

Устройство содержит цилиндриче" ский объектодержатель 1, ось которо" го через шарикоподшипники 2 установ лена в каретке 3. В каретке 3 для микроскопах по трем координатам и его вращение в плоскости XY. Сущность изобретения: для перемещения объектодержателя по оси Z в него введены дополнительный корпус, винт и три дополнительных пьезокерамических привода с .башмаками, торцовая поверхность которых выполнена резьбовой и сопряжена с резьбовой поверхностью винта, установленного в дополнительном корпусе вертикально и фрикционно сопряженного с корпусом столика. При этом корпус столика установлен на вертикальных шариковых направляющих в дополнительном корпусе. 3 ил. перемещения объектодержателя. 1 в тангенциальном направлении установлен стержневой пьезокерамический привод 4, рабочий конец которого фрикционно сопряжен с нижней частью объектодержателя 1. Каретка 3 перемещения вдоль координаты X через шариковые направляющие 5 установлена в каретке 6 перемещения вдоль координаты У, причем нижняя сторона каретки 3 фрикционно сопряжена с рабочими концами стержневого пьезокерамического привода 7, закрепленногс вдоль координаты Х на верхней части каретки б перемещения по координате

Y. Нижняя часть последней фрикционно сопряжена с рабочими концами стержневого пьезокерамического привода 8, упруго установленного вдоль координаты Y в корпусе 9 предметного столика, через. шариковые направляю-3

173 щие 10 сопряженном с кареткой б, а через вертикально расположенные шариковые направляющие 11 - с дополнительным корпусом 12. В корпу" се 12 упруго установлены три дополнительных стержневых пьезокерамических привода 13, в средних частях которых жестко закреплены башмаки

14, при помощи резьбы сопряженные с

° винтом 15, верхний конец которого фрикционно сопряжен с нижней частью корпуса 9. Один электрод 1б каждого стержневого пьезокерамического привода заземлен, а другой разделен относительно его поперечной оси симметрии на две равные части 17 и 18, которые через выходные усилители

19 и 20 и коммутатор 21, управляемьй от низкочастотного генератора

2Z, соединены с задающим .генератором 23 °

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении.объектодержатель 1 находится в заторможенном состоянии под действием фрикционных сил торможения между соприкасающимися рабочими поверхностями первого стержневого пьезокерамического привода 4 и нижней плоской частью объектодержателя 1.

При подключении одной половины электрода пьезокерамического привода через выходной усилитель .19 и коммутатор 21, на выходе которого имеется низкий логический уровень,от низко" частотного генератора 22, к задающему генератору 23, настроенному на резонансную частоту механических колебаний возбуждаемых пьезокерамических приводов, в приводе 4 возбуждаются ме-: ханические однокомпонентные толщинные колебания-, асимметричной интенсив" ности в разделенных частях, траектория движения которых на поверхности привода 4 носит прямолинейный характер. При этом происходит вращение объектодержателя 1. Реверс вращения осуществляется путем подачи питающего напряжения на другую половину разделенного .электрода привода

Практически это осуществляется подачей высокого логического уровня от генератора 22 на вход управления коммутатора 21, что приводит к пере" ключению питающего напряжения от задающего генератора 23 на другую поло. вину пьезокерамического привода 4 и, 7557 следовательно, изменению направления вращения объектодержателя 1.

Перемещения по направлениям координат X .и У осуществляются аналогично только под действием вибродви- ( жущих сил, создаваемых аналогичными пьезокерамическими приводами 7 и 8, каретки 3 и б перемещаются прямолинейно. Верти кал ьное перемещение объектодержателя 1 или перемещение по коорди на те Z происходит следующим образом. В исходном состоянии винт

15 находится в заторможенном состоянии под действием сил трения между резьбовыми поверхностями башмаков

14 и винта 15. Это означает, что отсутствует перемещение объектодержателя 1 по координате Z.

2О 1

При подключении половины 17 элек.трода каждого из трех дополнитель" ных стержневых пьезокерамических приводов 13 через выходной. усилитель, например усилителя 19, и коммутатор 21, на входе которого при этом находится низкий логический уровень, например, от низкочастотного генератора 22, к задающему генератору 23, настроенно- му на резонансную частоту механических колебаний возбуждаемых элементов, в стержневых пьезокерамических приводах 13 возбуждаются механические колебания асимметричной интенсивности, т.е. амплитуда механиче35 ских колебаний существенно выше в той половине стержневого пьезокерамического привода 13, в которую подается электрическое напряжение. Это позволяет возбудить интенсивные ме4© ханические колебания не только в конце пьезокерамического привода 13, но и в его средней части, в которой жестко закреплены башмаки 14, имеющие резьбовую поверхность. Таким образом, интенсивные механические колебания возбуждаются не только в средних частях дополнительных пьезокерамических приводов 13, но и в жестко с ними связанных башмаках 14. Под воздей ствием башмаков, которые жестко соединены со средней частью пьезокерамических приводов 13, винт 15 осуществляет вращение в сторону дейст". вия менее интенсивных механических

М колебаний. Под действием вращающегося винта 15 корпус 9 перемещается вверх, обеспечивая перемещение объектодержателя 1 по координате Z.

5 173

При поступлении высокого логического уровня от низкочастотного генератора 22 на вход управления комму- татора 21 напряжение от задающего генератора через усилитель 20 поступает на другие половины 18 электро- . дов дополнительных стержневых пьезокерамических элементов 13. При этом винт 15 перемещается в противоположном направлении и корпус 9 с объектодержателем 1. перемещаются вниз.

Таким образом, возбуждение управляемых однокомпонентных механических колебаний в резьбовых поверхностях башмаков и винта позволяет дополнительно осуществлять перемещение предметного столика по координате Z, что расширяет его функциональные возможности..Формула изобретения

Многокоординатный предметный столик, содержащий корпус, первую каретку для перемещения вдоль координаты У, установленную в корпусе на шариковых направляющих, вторую каретку для перемещения вдоль коор.динаты Х, установленную на шарико- . вых направляющих в первой каретке, цилиндрический объектодержатель, установленный на шарикоподшипниках во второй каретке с возможностью враще" ния вокруг вертикальной оси столика, и стержневые пьезокерамические приводы, первый из которых ориентирован в направлении координаты У, одной гранью закреплен на корпусе, а противоположной гранью фрикционно сопряжен с нижней поверхностью пер7Я7 6 вой каретки, при этом второй привод, . ориентированный .по координате Х, одной гранью закреплен на верхней поверхности первой каретки, а противоположной.фрикцйонно сопряжен с ниж-ней поверхностью второй каретки, на верхней поверхности которой закреплен третий привод, фрикционно

1О сопряженный с нижней поверхностью цилиндрического объектодержателя и ориентированный для перемещений в тангенциальном .направлении, причем электроды стержневых пьезокерамичес сих приводов разделены на секторы и подключены к задающему генератору электрических импульсов через усилители мощности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения

2р функциональных возможностей путем обеспечения перемещения объектодержателя в вертикальном направлении, введены дополнительный корпус с вертикально расположенными внутри д него шариковыми направляющими, винт, три дополнительных стержневых пьезо-. керамических привода с башмаками, торцовая поверхность которых выполнена резьбовой, причем корпус через шариковые направляющие установлен в дополнительном корпусе, внутри которого вертикально размещен винт, фрикционно сопряженный торцовой по-, верхностью с нижней поверхностью корпуса, а резьбовой - с резьбовыЗ ми поверхностями башмаков, закрепленных на соответствующих дополнительных стержневых пьезокерамических элементах, установленных в дополнительном корпусе равномерно вокруг винта.

1737557

02.2

Составитель Д.Рау

Техред Л,Олийнык

Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Лежнина

Заказ 1898 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101