首页> 中文学位 >面向曲面基底微光学元件加工的纳米压印设备的研究
【6h】

面向曲面基底微光学元件加工的纳米压印设备的研究

代理获取

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外相关研究的发展现状

1.2.1 纳米压印工艺的发展

1.2.2 压印设备

1.3 本文的主要研究内容

第2章 纳米压印设备的总体方案与机械设计

2.1 纳米压印设备的总体性能指标

2.2 压印过程及总体结构设计

2.2.1 压印过程

2.2.2 机械结构总体设计

2.2.3 柔性压印头的结构设计

2.2.4 柔性微结构压模的设计

2.2.5 承载台的结构设计

2.3 紫外固化光源与压印胶

2.4 本章小结

第3章 纳米压印系统的硬件设计

3.1 硬件总体结构设计

3.2 温度控制系统硬件设计

3.2.1 温度控制系统的总体方案

3.2.2 温度控制系统器件的选择

3.3 压力控制系统硬件设计

3.3.1 气动伺服控制系统基本原理

3.3.2 压力控制系统硬件方案设计

3.3.3 基于电磁阀的伺服控制系统分析

3.3.4 PWM气动控制方式

3.3.5 压力控制系统元件选取

3.4 紫外曝光系统硬件设计

3.5 本章小结

第4章 纳米压印系统的软件设计

4.1 控制系统软件主体设计

4.2 上位机软件设计

4.3 温度控制系统软件设计

4.3.1 PID控制原理

4.3.2 温度控制位置式PID控制算法

4.3.3 温度处理的拟合算法

4.4 压力控制系统的软件设计

4.5 本章小结

第5章 实验结果及分析

5.1 温控系统性能测试

5.1.1 升温速度实验

5.1.2 稳态温度控制精度实验

5.2 压力控制实验

5.2.1 压力均匀性实验

5.2.2 压力控制稳定性实验

5.3 微结构图案复制实验

5.3.1 热压印实验

5.3.2 紫外纳米压印实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢

展开▼

摘要

微光学器件受到了广泛关注,相比理论研究,其加工制造方法一直是限制其批量生产应用的瓶颈。因为可以轻易突破传统光刻加工方法的分辨极限,纳米压印技术以其低廉的成本、较高的加工精度备受关注,经过十多年发展,形成了以热压印、紫外压印和微接触压印为代表的三种技术。而在其中,紫外纳米压印是综合性能最好的一种,它在常温条件下,利用紫外光照射透明压模所压入的紫外压印胶,使其固化,具有效率高、成本低、高分辨的特点。
  本文从纳米压印工艺及设备的发展状况出发,通过分析课题组前期研制的压印设备存在的问题,提出了基于柔性压头的压印技术方案,即利用具有微结构图案的PDMS软膜作替代传统硬质材料作为压印的模板进行软压印,可以实现大面积图案的均匀复制,完成了软紫外/热压印两用的压印设备的研制。基于上述分析,本文完成了以下工作:⑴提出了由PDMS制成的透明软膜作为模板,以替代传统机械接触式压印的方案;⑵完成了压印设备的机械设计、加工与装配;⑶完成了基于TI公司MSP430F149的温控系统设计,采用位置式PID算法进行控制,完成了包括温度传感器选型、信号调理与转换、处理与运算、PWM方式控制的驱动设计等工作;⑷进行了基于高速开关阀、可锁紧气缸、柔性压头在内的压力控制可行性分析,完成了基于增量式PID算法的压力控制系统设计;⑸完成了基于LabVIEW的上位机编程,可以实现压印流程控制,进行压力、温度数据实时显示;⑹最后对所研制的压印设备进行了包括温升实验、温度控制精度实验、压力输出均匀性测试及压力控制稳定性等一系列实验,最后以块体金属玻璃BMGs为对象进行了热压印实验,以紫外压印胶为对象进行了软紫外压印,均实现了微结构图案的良好转移,达到了所设定的性能指标,满足科研实验需要。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号