專利名稱：精密寬范圍掃描隧道顯微技術(shù)氣胎隔振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于納諾技術(shù)中精密儀器的高精度隔振裝置，為一種亞納米精度級(jí)大型寬范圍掃描隧道顯微技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱“STM”)氣胎隔振系統(tǒng)。
由于掃描隧道顯微技術(shù)(STM)要求在極其精密的環(huán)境下工作，其測(cè)量精度達(dá)A級(jí)，而振動(dòng)是影響測(cè)量的主要原因，通常要求達(dá)到亞納米級(jí)的隔振效果。國(guó)際上目前常用的隔振方法是采用疊層－合成橡膠緩沖墊與空氣工作臺(tái)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，而國(guó)內(nèi)也有采用空氣工作臺(tái)＋疊層＋懸掛彈簧的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其系統(tǒng)的頻響達(dá)6Hz。這種方法由于采用了內(nèi)懸掛彈簧，只能適用于主體尺寸小巧的STM，其不足之處在于儀器不便在隔振系統(tǒng)上調(diào)整和操作。對(duì)于寬范圍的大型STM工作臺(tái)的隔振，日本采用空氣工作臺(tái)來(lái)解決，縱向分辨率精度達(dá)4納米，由于采用空氣工作臺(tái)，其價(jià)格往往較為昂貴，且單靠其隔振，效果不是太佳。
本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)超精、微細(xì)零件表面的測(cè)量和加工用的大型STM工作臺(tái)或其它超精密儀器的隔振技術(shù)中存在的不足之處，尋求一種比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的高精度隔振系統(tǒng)和裝置，使其具有隔振和電、磁、聲、屏蔽的功能，并能解決大型精密工作臺(tái)的隔振問(wèn)題。
本實(shí)用新型主要由上、下層氣墊、配重疊層、疊層－合成橡膠緩沖層、屏蔽箱等組成。在隔振系統(tǒng)的下層是下層氣墊1，在下層氣墊1的周圍可用防護(hù)墊2，在下層氣墊1的上面有配重疊層緩沖器3，所說(shuō)的配重疊層緩沖器3可以由水泥預(yù)制板或鐵塊制成的壓重塊4加合成橡膠緩沖墊5交替疊成；在配重疊層緩沖器3的上面還有疊層－合成橡膠緩沖層6和上層氣墊7，疊層－合成橡膠緩沖層6是由金屬板8加合成橡膠緩沖墊5′交替疊成；上層氣墊7安置在疊層緩沖層6的上面，在配重疊層緩沖器3與疊層－合成橡膠緩沖墊6之間還可加有中層氣墊9，或在屏蔽箱10與疊層－合成橡膠緩沖層6的任何一層之間加有中層氣墊9；STM工作臺(tái)11安置在上層氣墊7的上面，在STM工作臺(tái)11外罩有屏蔽箱10，所說(shuō)的屏蔽箱10內(nèi)可以包含有全部的疊層－合成橡膠緩沖層6和STM工作臺(tái)11，也可以只包含部分疊層－合成橡膠緩沖層6和STM工作臺(tái)。
本實(shí)用新型所述的隔振裝置基于軟墊隔振和二級(jí)隔振的原理，可使系統(tǒng)的固有頻率遠(yuǎn)低于外界振動(dòng)的頻率，使之具有有效的隔振效果，可解決大型工作臺(tái)的隔振問(wèn)題。下層氣墊的作用在于可降低整體的固有頻率，隔離大部份外界的振動(dòng)；而其配重疊層緩沖器，則利用了橡膠墊阻尼較大，且配重質(zhì)量較大的特點(diǎn)，通過(guò)逐層隔振，可隔離和衰減十幾至幾十Hz的外界振動(dòng)能量。上層氣墊的作用在于進(jìn)一步降低包括儀器工作臺(tái)主體為質(zhì)量的子系統(tǒng)的固有頻率，和進(jìn)一步衰減和隔離通過(guò)疊層緩沖器所剩余的低頻微弱的振動(dòng)。
總的來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)裝置，不僅可解決大質(zhì)量高精密儀器(例如大型寬范圍STM)的亞納米級(jí)的隔振問(wèn)題，而且方式簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉，可適用于一般實(shí)驗(yàn)室在大氣條件下進(jìn)行納米級(jí)精度的檢測(cè)和加工。通過(guò)對(duì)寬范圍大型STM系統(tǒng)的隧道電壓作頻譜分析，本系統(tǒng)的固有頻率可達(dá)0.9～1.7Hz，隧道電壓紋波可穩(wěn)定在0.4％內(nèi)，振幅可達(dá)0.01納米，可在工作臺(tái)上直接平穩(wěn)地操作和測(cè)量。
附

圖1疊層－合成橡膠緩沖層安置在屏蔽箱內(nèi)的隔振裝置示意圖；附圖2疊層－合成橡膠緩沖層安置在屏蔽箱下的隔振裝置示意圖。
附圖3在屏蔽箱下加有中層氣墊的隔振裝置示意圖。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型所述的隔振裝置的實(shí)施方案。
在下層氣墊1上有由一套或一套以上的壓重塊4和合成橡膠緩沖墊5交替疊成的配重疊層緩沖器3，在所說(shuō)的配重疊層緩沖器3上安置屏蔽箱10，在屏蔽箱10內(nèi)安置有由一套或一套以上的金屬板8和合成橡膠緩沖墊5′交替疊成的疊層－合成橡膠緩沖層6，在緩沖層6的上面安置有上層氣墊7，上層氣墊7的上面安置STM工作臺(tái)11，(如圖1所示)。
附圖2所示的實(shí)施例與附圖1所示的實(shí)施例所不同之處在于，其屏蔽箱10是安置在所說(shuō)的緩沖層6之間，即在屏蔽箱10下面和內(nèi)部均有由一套或一套以上的金屬板8和合成橡膠緩沖墊5′交替疊成的緩沖層6；同樣也可以按本實(shí)用新型所述的技術(shù)構(gòu)成要點(diǎn)，將屏蔽箱10安置在所說(shuō)的緩沖層6的上面。
附圖3所示的實(shí)施例是在附圖1和附圖2所說(shuō)的實(shí)施例基礎(chǔ)之上，在配重疊層緩沖器3與疊層－合成橡膠緩沖層6之間；或者在配重疊層緩沖器3與屏蔽箱10之間；或者在疊層－合成橡緩沖層6與屏蔽箱10之間加有中層氣墊9，該中層氣墊9也可以加在緩沖器3或者緩沖層6的任何一層之間。
本實(shí)用新型中所說(shuō)的安置在壓重塊4或金屬板8之間的合成橡膠緩沖墊5和／或5′，其每一套中的橡膠緩沖墊5和／或5′可以由一層或一層以上的橡膠圈串接而成。所說(shuō)的上層氣墊7可由一個(gè)或一個(gè)以上的氣墊串接而成。所說(shuō)的串接為上下疊放。所說(shuō)的上層氣墊7和／或下層氣墊1可以用車內(nèi)胎代替。在所說(shuō)的下層氣墊1的周圍可以設(shè)置防護(hù)墊2。
權(quán)利要求1.一種精密寬范圍掃描隧道顯微技術(shù)(STM)氣胎隔振裝置，主要由氣墊、壓重塊、金屬板、合橡膠緩沖墊、屏蔽箱等組成，其特征在于，在下層氣墊上面有配重疊層緩沖器，在配重疊層緩沖器的上面有疊層-合成橡膠緩沖層和屏蔽箱，在疊層-合成橡膠緩沖層的上面有上層氣墊，在上層氣墊的上面安置STM工作臺(tái)。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的隔振裝置，其特征在于，所說(shuō)的配重疊層緩沖器是由一套或一套以上的壓重塊和合成橡膠緩沖墊交替疊成；所說(shuō)的疊層一合成橡膠緩沖層是由一套或一套以上的金屬板和合成橡膠緩沖墊交替疊成。
3.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的隔振裝置，其特征在于，所說(shuō)的屏蔽箱安置在配重疊層緩沖器的上面，所說(shuō)的疊層－合成橡膠緩沖層和STM工作臺(tái)均安置在屏蔽箱內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的隔振裝置，其特征在于，所說(shuō)的屏蔽箱安置在所說(shuō)的疊層－合成橡膠緩沖層之間，使在屏蔽箱的下面和內(nèi)部均有一套或一套以上的金屬板和合成橡膠緩沖層交替疊成的緩沖層。
5.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的隔振裝置，其特征在于，所說(shuō)的屏蔽箱安置在所說(shuō)的疊層－合成橡膠緩沖層上面。
6.按照權(quán)利要求3、4、5所說(shuō)的隔振裝置，其特征在于，在配重疊層緩沖器與疊層－合成橡膠緩沖層之間；或者在配重疊層緩沖器與屏蔽箱之間；或者在疊層－合成橡膠緩沖層與屏蔽箱之間；或者在任何一層配重緩沖器之間；或者在任何一層疊成－合成橡膠緩沖層之間加有中層氣墊。
7.按照權(quán)利要求3、4、5所說(shuō)的隔振裝置，其特征在于，安置在所說(shuō)的壓重塊或金屬板之間的合成橡膠緩沖墊，其每一套橡膠緩沖墊可以由一層或一層以上的橡膠圈串接而成。
8.按照權(quán)利要求3、4、5所說(shuō)的隔振系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的上層氣墊可以由一個(gè)或一個(gè)以上的氣墊串接而成。
9.按照權(quán)利要求8所說(shuō)的隔振系統(tǒng)，其特征在于，上層氣墊和／或下層氣墊可以用車內(nèi)胎代替。
10.按照權(quán)利要求3、4、5所說(shuō)的隔振系統(tǒng)，其特征在于，在所說(shuō)的下層氣墊的周圍可以設(shè)置防護(hù)墊。
專利摘要本實(shí)用新型為一種亞納米精度級(jí)大型寬范圍STM氣胎隔振裝置。在下層氣墊的上面安置壓重塊與合成橡膠緩沖墊交替疊成的配重疊層，在配重疊層的上面安置疊層-合成橡膠緩沖層和屏蔽箱，在疊層-合成橡膠緩沖層的上面再安置上層氣墊和STM工作臺(tái)。本實(shí)用新型所述的技術(shù)具有良好的隔振效果，可解決大質(zhì)量高精密儀器的亞納米級(jí)的隔振問(wèn)題，適用于在大氣條件下進(jìn)行納米級(jí)精度的檢測(cè)和加工，且方式簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉。
文檔編號(hào)G01B9/04GK2171105SQ9321589
公開日1994年7月6日 申請(qǐng)日期1993年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月12日
發(fā)明者張鴻海, 李尚平, 孫桂靜, 熊良山, 張華書, 江福祥, 師漢民, 陳日曜 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)