基于lig技术的光热微驱动机构-研究

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1、致谢首先感谢我的导师章海军教授。在读研的三年时间里，无论是在学习上还是在生活上，章老师都给予了我极大的关怀和帮助。在学术科研方面，章老师更是不辞辛劳，为我提够了大量宝贵的理论指导和实践经验。在课题的选题、研究和论文的撰写、修改全过程中，章老师始终给予了我细心认真的指导和帮助。章老师严谨的科研态度、勤勉的工作作风和不断开拓进取的创新精神，对我的人生观和价值观产生了重要影响，相信会让我在今后的工作和生活中受益匪浅。感谢合作导师张冬仙教授。张老师不仅在课题研究方面给予了我充分的支持和细致耐心的指导，还在生活上给予了我无私

2、的关怀和帮助，在培养我学术研究能力的同时，还培养我的领导组织能力，帮我提升自己的综合素质。张老师求是的科研态度、勤奋的工作作风和积极向上的生活观念是我学习的榜样。感谢国家自然科学基金项目(批准号：11179026)、浙江省自然科学基金重点项目(批准号：z1110196)和国家863项目(批准号：2006AA042237)对本课题的支持。感谢中国科学院高能物理研究所LIGA实验站的伊福廷老师与王波老师，两位老师在光热微驱动机构的制备方面给我提供了极大的帮助和支持。感谢曾在同一实验室学习工作过的刘超博士、王乐妍博士、马

3、利红博士、伏霞博士、王旭龙琦博士．史斌博士、温正湖硕士、郭利硕士、谢志刚硕士，周雅各硕士、支绍韬硕士、桑青硕士、李方浩硕士、侯海飞硕士、王淑莹硕士、刘明月硕士、陈欢硕士、韩冬硕士，感谢他们对我的关心、支持与帮助，让我在一个和谐的大家庭中度过了快乐的三年。最后要感谢生我养我教育我的爸爸妈妈，以及从小就在学习上生活上呵护我帮助我的姐姐，是你们为我创造了学习和成才的条件，你们的关怀和鼓励是我奋力前行的最大动力．摘要微纳米技术及微光机电系统(Micr0一Opto—Elec仃o-MechaIlicaJSystem，MOEMS

4、)代表着未来科技的发展趋势。微驱动机构作为MOEMS的重要组成部分，已成为各国学者研究的热点。本文提出了一种新型微驱动技术——光热微驱动技术，设计了多种光热微驱动机构，并采用LIGA(LithographeGaJvaIlofomⅢlgAbfbmltecllllik，德文，可翻译为：同步辐射X光光刻电铸成型)技术加工制备了多种金属光热微驱动器，对其进行了实验研究和探索性应用研究。光热微驱动器具有原理新颖、结构简单、选材广泛、操控简便、输出力大、可非接触控制、易于微小化和集成化等优点，是一种具有广泛发展和应用前景的新型

5、微驱动器。本文首先介绍了MOEMS技术和微驱动器的发展历史及现状。随后介绍了与微驱动器加工密切相关的微纳米加工技术的发展现状。回顾了LIGA加工技术的发展历史，详细描述了LIGA技术的典型工艺流程、各种应用及优点。介绍了北京同步辐射装置LIGA工作站的相关情况以及LIGA加工过程中涉及到的一些工艺与参数的选择。开展了对光热膨胀机制的理论及仿真研究。分析了光热膨胀的微观机制，建立了微膨胀臂热学模型。用有限元分析软件ANSYS对所建模型进行了仿真研究，分析了导热系数、激光功率、光斑照射位置等因素对微膨胀臂温度场及形变量

6、的影响。在对微膨胀臂光热膨胀机制理论及仿真研究的基础上，设计了多种光热微驱动机构。重点对开关型和V型光热微驱动器的驱动机制开展了理论及仿真研究，并利用纯镍与黑镍等金属材料及LIGA技术加工制备了开关型、V型光热微驱动器及其他一些光热微驱动机构。建立了光热微驱动机构的驱动控制及显微观测系统。根据需要设计了整个实验系统，包括激光光源的选择、驱动控制光路的构建、显微成像光路及cCD成像模块的设计。编制和优化了用于光热微驱动测量与分析的软件系统。开展了光热微驱动机构的一系列实验研究。重点对开关型光热微驱动器和VII光，LI

7、GA技术III了研究的特色和创今后的工作给出了热微驱动机构，激／{，，rlon-contactcomr01，11ighdegreeofmiIliaturizationandinte刚ion．TheyareakindofiIlrloVatemicroac胁atorwi廿lcomprehensiVe印plicationprospect．ThedeVelopmentofMOEMS，microactua幻randmicro／瑚_IlomaIluf．acturillgtecllIliquearefirst砷∞iluCedat

8、mebegi皿ingoft11isdissenartion．ThentheclaLssicprocess，印plicatioIls，aIldadVa11_tagesofLIGAtechlliquearedescmed谊detail．TkLIGA僦ionofBeijingSynchro旬ronI己adiationFacili够isalsodescribedmd