基于LIGA技術(shù)的光熱微驅(qū)動機構(gòu)研究.pdf

1、微納米技術(shù)及微光機電系統(tǒng)(Micro-Opto-Electro-Mechanical System，MOEMS)代表著未來科技的發(fā)展趨勢。微驅(qū)動機構(gòu)作為MOEMS的重要組成部分，已成為各國學(xué)者研究的熱點。本文提出了一種新型微驅(qū)動技術(shù)--光熱微驅(qū)動技術(shù)，設(shè)計了多種光熱微驅(qū)動機構(gòu)，并采用LIGA(Lithographe GalvanoformungAbformtechnik，德文，可翻譯為：同步輻射X光光刻電鑄成型)技術(shù)加工制備了多種金屬光

2、熱微驅(qū)動器，對其進行了實驗研究和探索性應(yīng)用研究。光熱微驅(qū)動器具有原理新穎、結(jié)構(gòu)簡單、選材廣泛、操控簡便、輸出力大、可非接觸控制、易于微小化和集成化等優(yōu)點，是一種具有廣泛發(fā)展和應(yīng)用前景的新型微驅(qū)動器。
　　 本文首先介紹了MOEMS技術(shù)和微驅(qū)動器的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀。隨后介紹了與微驅(qū)動器加工密切相關(guān)的微納米加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。回顧了LIGA加工技術(shù)的發(fā)展歷史，詳細描述了LIGA技術(shù)的典型工藝流程、各種應(yīng)用及優(yōu)點。介紹了北京同步輻射裝置

3、LIGA工作站的相關(guān)情況以及LIGA加工過程中涉及到的一些工藝與參數(shù)的選擇。
　　 開展了對光熱膨脹機制的理論及仿真研究。分析了光熱膨脹的微觀機制，建立了微膨脹臂熱學(xué)模型。用有限元分析軟件ANSYS對所建模型進行了仿真研究，分析了導(dǎo)熱系數(shù)、激光功率、光斑照射位置等因素對微膨脹臂溫度場及形變量的影響。
　　 在對微膨脹臂光熱膨脹機制理論及仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了多種光熱微驅(qū)動機構(gòu)。重點對開關(guān)型和V型光熱微驅(qū)動器的驅(qū)動機制開

4、展了理論及仿真研究，并利用純鎳與黑鎳等金屬材料及LIGA技術(shù)加工制備了開關(guān)型、V型光熱微驅(qū)動器及其他一些光熱微驅(qū)動機構(gòu)。
　　 建立了光熱微驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動控制及顯微觀測系統(tǒng)。根據(jù)需要設(shè)計了整個實驗系統(tǒng)，包括激光光源的選擇、驅(qū)動控制光路的構(gòu)建、顯微成像光路及CCD成像模塊的設(shè)計。編制和優(yōu)化了用于光熱微驅(qū)動測量與分析的軟件系統(tǒng)。
　　 開展了光熱微驅(qū)動機構(gòu)的一系列實驗研究。重點對開關(guān)型光熱微驅(qū)動器和V型光熱微驅(qū)動器進行了實驗