专利名称：一种原子束填充加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工件表面加工方法，尤其是涉及一种原子束填充加工装置。
背景技术：
离子束加工是一种典型的对样品表面以原子分子为单位的微细加工工艺和超精密加工方法，在微电子工业中有广泛的应用前景，在微机械的制造中已成为不可缺少的工艺手段(张冬艳，陈特超.一种新型离子束刻蚀 装置的研制[J].电子工业专用设备，2010，(01) :34-36.)，这是一项涉及微电子、光电、精密机械、计算机、微分析等综合领域的高新技术。该技术主要应用于刻蚀、注入、曝光、淀积、掩膜修正、集成电路修补等微细加工领域；扫描原子显微镜、原子探针等高空间分辨率的分折领域和空间推进技术领域(李晓明，应根裕，汪健如.聚焦离子束装置的发展及趋势[J].真空科学与技术，1992，(06) :478-488.)。不过离子束发生装置通常较为复杂，体积庞大，这就造成了加工时及其不便，而且采用去除的方法进行加工，工件往往只是存在局部的一点缺陷，就需要大面积的去除加工。相比较而言，如果采用原子束进行填充加工，这样只需针对局部进行填充，就能够大量节省时间、材料和能量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效率较高，费用较低的原子束填充加工装置。本发明设有底座、直线电机、X轴承载板、Y轴承载板、支柱、横梁、Z轴承载板、旋转圆盘、固定座、伺服电机、原子束发生装置、原子束能量控制装置和准直装置；所述直线电机固定在底座上，并通过连接块与X轴承载板相固连，X轴承载板与底座之间采用滑块和导轨相连接；γ轴承载板与X轴承载板之间，Z轴承载板与横梁之间通过直线电机和连接块相连并采用滑块和导轨相连接，支柱固定在底座两端，横梁与支柱之间连接，旋转圆盘上装有弧形齿条且通过轴承固定于Z轴承载板上，伺服电机通过电机固定座固定于Z承载板上，伺服电机的转轴末端装有齿轮，齿轮与旋转圆盘上的弧形齿条啮合，原子束发射装置设在原子束能量控制装置上部，准直装置装在原子束能量控制装置的底部并对准工件表面缺陷，原子束能量控制装置通过固定座固定于旋转圆盘上，旋转圆盘用于实现原子束发射角度的调整；工件固定在Y轴承载板上，X轴承载板通过滑块和导轨的配合采用直线电机驱动，从而实现工件在X轴方向上的移动；γ轴承载板采用同样的方式实现工件在Y轴方向上的移动。原子束填充装置安装在Z轴承载板上，Z轴承载板采用同样的方式实现装置在Z轴方向上的移动。旋转圆盘通过弧形齿条和齿轮的传动配合，伺服电机驱动齿轮转动，通过齿轮和弧形齿条的传动配合以转动旋转圆盘。本发明采用直线电机实现X轴、Y轴和Z轴三轴精确定位并能够调整原子束的发射距离和发射角度，从而可以对自由曲面工件表面的缺陷进行更为精准、全面的填充加工。
图I为本发明实施例的结构组成示意图。图2为本发明实施例的局部放大示意图。以下给出图I和2中的各主要部件的标记I一底座，2—直线电机，3—X轴承载板，4—Y轴承载板，5—支柱，6—横梁，7—Z轴承载板，8一旋转圆盘，9一固定座，10一伺服电机，11一原子束发生装置，12一原子束能量控制装置，13一准直装置，14一弧形齿条,15一齿轮,16一电机固定座。
具体实施例方式参见图I和2，本发明实施例设有底座I、直线电机2、X轴承载板3、Y轴承载板4、支柱5、横梁6、Z轴承载板7、旋转圆盘8、固定座9、伺服电机10、原子束发生装置11、原子束能量控制装置12和准直装置13 ;所述直线电机2固定在底座I上，并通过连接块与X轴承载板3相固连，X轴承载板3与底座I之间采用滑块和导轨相连接；Y轴承载板4与X轴 承载板3之间，Z轴承载板7与横梁6之间通过直线电机2和连接块相连并采用滑块和导轨相连接，支柱5固定在底座I两端，横梁6与支柱5之间连接，旋转圆盘8上装有弧形齿条14且通过轴承固定于Z轴承载板7上,伺服电机10通过电机固定座16固定于Z承载板7上，伺服电机10的转轴末端装有齿轮15，齿轮15与旋转圆盘8上的弧形齿条14啮合，原子束发射装置11设在原子束能量控制装置12上部，准直装置13装在原子束能量控制装置12的底部并对准工件表面缺陷，原子束能量控制装置12通过固定座9固定于旋转圆盘8上，旋转圆盘8用于实现原子束发射角度的调整；工件固定在Y轴承载板4上，X轴承载板3通过滑块和导轨的配合采用直线电机2驱动，从而实现工件在X轴方向上的移动；Υ轴承载板4采用同样的方式实现工件在Y轴方向上的移动。原子束填充装置安装在Z轴承载板7上，Z轴承载板采用同样的方式实现装置在Z轴方向上的移动。旋转圆盘8通过弧形齿条14和齿轮15的传动配合，伺服电机10驱动齿轮15转动，通过齿轮15和弧形齿条14的传动配合以转动旋转圆盘8，从而实现原子束填充装置发射角度的调整。这样，通过X轴承载板3，Y轴承载板4，Z轴承载板7和旋转圆盘8之间的相互配合就能够实现缺陷的精准定位，调整原子束的发射距离和发射角度，对缺陷进行原子束填充加工。直线电机2采用螺钉固定在底座I上，并通过连接块与X轴承载板3相固连，X轴承载板3与底座I之间采用滑块和导轨相连接，同样Y轴承载板4与X轴承载板3之间，Z轴承载板7与横梁6之间通过直线电机和连接块相连并采用滑块和导轨相连接，支柱5通过螺钉连接固定在底座I两端，横梁6与支柱5之间采用螺钉连接，旋转圆盘8上装有弧形齿条14且通过轴承固定于Z轴承载板7上,伺服电机10通过电机固定座16固定于Z承载板7上，伺服电机10的转轴末端装有齿轮15与旋转圆盘8上的弧形齿条14啮合，原子束发射装置11设在原子束能量控制装置12上部，准直装置13装在原子束能量控制装置12的底部并对准工件表面缺陷，原子束能量控制装置12通过固定座9固定于旋转圆盘8上，旋转圆盘8用于实现原子束发射角度的调整。工作时，工件固定在Y轴承载板上，根据工件表面缺陷的具体位置，驱动各个承载板下面的直线电机，调整各个承载板的位置，从而使准直装置对准缺陷，然后驱动伺服电机，通过齿轮和弧形齿条的传动配合，转动旋转圆盘，从而在特定的方向上对工件表面的缺陷进行原子束填充加工。
以下给出本发明的控制流程，首先对自由曲面工件进行检测，分析面型误差，若工件表面存在缺陷则进行填充路径规划，根据路径发射原子束填充缺陷，之后再一次检测；若工件表面不存在缺陷则结束。具体工作方式如下工件固定在Y轴承载板上，X轴承载板通过滑块和导轨的配合采用直线电机驱动，从而实现工件在X轴方向上的移动，Y轴承载板采用同样的方式实现工件在Y轴方向上的移动。原子束填充装置安装在Z轴承载板上，Z轴承载板也采用同样的方式实现装置在Z轴方向上的移动。旋转圆盘通过弧形齿条和齿轮的 传动配合，伺服电机驱动齿轮转动，通过齿轮和弧形齿条的传动配合以转动旋转圆盘，从而实现原子束填充装置发射角度的调整。这样，通过X轴承载板，Y轴承载板，Z轴承载板和旋转圆盘之间的相互配合就能够实现缺陷的精准定位，调整原子束的发射距离和发射角度，对缺陷进行原子束填充加工。
权利要求
1.一种原子束填充加工装置，其特征在于设有底座、直线电机、X轴承载板、Y轴承载板、支柱、横梁、Z轴承载板、旋转圆盘、固定座、伺服电机、原子束发生装置、原子束能量控制装置和准直装置；所述直线电机固定在底座上，并通过连接块与X轴承载板相固连，X轴承载板与底座之间采用滑块和导轨相连接；γ轴承载板与X轴承载板之间，Z轴承载板与横梁之间通过直线电机和连接块相连并采用滑块和导轨相连接，支柱固定在底座两端，横梁与支柱之间连接，旋转圆盘上装有弧形齿条且通过轴承固定于Z轴承载板上，伺服电机通过电机固定座固定于Z承载板上，伺服电机的转轴末端装有齿轮，齿轮与旋转圆盘上的弧形齿条啮合，原子束发射装置设在原子束能量控制装置上部，准直装置装在原子束能量控制装置的底部并对准工件表面缺陷，原子束能量控制装置通过固定座固定于旋转圆盘上，旋转圆盘用于实现原子束发射角度的调整；工件固定在Y轴承载板上，X轴承载板通过滑块和导轨的配合采用直线电机驱动，工件在X轴方向上移动；Υ轴承载板通过滑块和导轨的配合采用直线电机驱动，工件在Y轴方向上移动；原子束填充装置安装在Z轴承载板上，Z轴承 载板通过滑块和导轨的配合采用直线电机驱动，原子束填充装置在Z轴方向上移动；旋转圆盘通过弧形齿条和齿轮的传动配合，伺服电机驱动齿轮转动，通过齿轮和弧形齿条的传动配合以转动旋转圆盘。
全文摘要
一种原子束填充加工装置，涉及一种工件表面加工方法。设有底座、直线电机、X轴承载板、Y轴承载板、支柱、横梁、Z轴承载板、旋转圆盘、固定座、伺服电机、原子束发生装置、原子束能量控制装置和准直装置；直线电机固定在底座上并与X轴承载板固连，X轴承载板接底座；Y轴承载板与X轴承载板之间，Z轴承载板与横梁之间相连，支柱固定在底座两端，横梁与支柱之间连接，旋转圆盘固于Z轴承载板上，伺服电机固于Z承载板上，伺服电机的转轴末端装有齿轮，原子束发射装置设在原子束能量控制装置上部，准直装置装在原子束能量控制装置的底部并对准工件表面缺陷，原子束能量控制装置通过固定座固定于旋转圆盘上，原子束填充装置安装在Z轴承载板上。
文档编号B23P9/00GK102873459SQ20121036273
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者杨炜, 王春锦, 吴沿鹏, 郭隐彪 申请人:厦门大学