本發(fā)明涉及振鏡，具體涉及一種磁性懸臂梁的制備方法以及電磁掃描振鏡模組。

背景技術(shù)：

1、振鏡技術(shù)，從最初的機(jī)械裝置到現(xiàn)代高速、高精度電子光學(xué)設(shè)備，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展而逐漸成熟；早期的機(jī)械振鏡由一個反射鏡、驅(qū)動電機(jī)(如電磁線圈和磁鐵系統(tǒng))、位置傳感器(如光學(xué)編碼器)和控制系統(tǒng)組成，主要依靠機(jī)械運(yùn)動(如電機(jī)驅(qū)動)實現(xiàn)反射鏡的擺動。

2、目前，多軸振鏡系統(tǒng)結(jié)合智能控制系統(tǒng)能夠在多個方向上同時掃描并實時通過反饋自適應(yīng)調(diào)整掃描參數(shù)，能夠提高掃描效率、穩(wěn)定和精度；新材料(如輕質(zhì)高強(qiáng)度合金、復(fù)合材料)和新技術(shù)(如光學(xué)編碼器、激光干涉儀)的應(yīng)用，進(jìn)一步提升了振鏡的性能和可靠性；新技術(shù)如將碳纖維復(fù)合材料添加到3d打印漿料打印制作振鏡扭轉(zhuǎn)梁來提高扭轉(zhuǎn)梁強(qiáng)度和韌性；而新技術(shù)如光學(xué)編碼器和激光干涉儀，通過提供高精度的位移和角度反饋，提升了振鏡的控制精度和穩(wěn)定性；目前，振鏡結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化創(chuàng)新仍是mems振鏡的研究熱點和重要的發(fā)展方向之一。

3、mems振鏡是指用光學(xué)mems技術(shù)制造的，把微反射鏡與mems驅(qū)動器集成在一起的光學(xué)mems器件，是基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)制造的小型振鏡，由微型反射鏡、懸臂梁、驅(qū)動器和支撐結(jié)構(gòu)等組成；mems振鏡多采用靜電、壓電、電磁和電熱驅(qū)動，相比于機(jī)械振鏡的大體積、大功耗、響應(yīng)慢，mems振鏡具備小型化、低功耗、高速響應(yīng)的優(yōu)勢；目前，電磁驅(qū)動是mems振鏡最為主流和成熟的驅(qū)動方式；而電磁驅(qū)動器為振鏡振動提供穩(wěn)定可調(diào)的驅(qū)動力，是決定振鏡工作性能的重要因素。

4、現(xiàn)目前，大部分mems電磁驅(qū)動器，常使用的方案是將驅(qū)動線圈繞制在固定框架上，通過控制線圈中電流的大小和方向，并在外部磁場的作用下實現(xiàn)框架振動；之后，將振鏡安置于框架上即可實現(xiàn)振鏡振動；雖然使用繞制線圈制備磁驅(qū)動振鏡的方式，可以通過控制線圈電流大小和方向以達(dá)到振鏡的振動頻率和幅度的精確控制，但在微小的框架上繞制線圈時，存在繞制困難、加工周期長的問題，從而導(dǎo)致制造工藝復(fù)雜；當(dāng)需要大量制備時，會產(chǎn)生極大的成本負(fù)擔(dān)；此外，若線圈出現(xiàn)損壞、短接、斷路等情況，振鏡器件會直接報廢；目前，工程師主要集中優(yōu)化線圈排布方式，改進(jìn)固定框架的物理結(jié)構(gòu)以達(dá)更穩(wěn)定更價廉的振鏡驅(qū)動器；但此方面的技術(shù)一定程度上已達(dá)飽和，短時間內(nèi)難以取得重大突破和性能的顯著提升，因此，亟需一種同時兼顧低成本、高適應(yīng)性、可維護(hù)性強(qiáng)的電磁掃描振鏡以及制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種磁性懸臂梁的制備方法以及電磁掃描振鏡模組，解決了現(xiàn)有磁驅(qū)動振鏡制備工藝復(fù)雜、成本高昂、不易維修的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

3、第一方面，提供一種磁性懸臂梁的制備方法，其包括以下步驟：

4、s1：配制無源層漿料和有源層漿料，并通過絲網(wǎng)印刷成型出由無源層漿料和有源層漿料疊層而成的懸臂梁薄片；

5、s2：對懸臂梁薄片進(jìn)行加熱固化；

6、s3：對懸臂梁薄片進(jìn)行充磁，且充磁磁場的方向與懸臂梁薄片表面的寬度方向平行，最終得到磁性懸臂梁。

7、進(jìn)一步地，步驟s1中通過絲網(wǎng)印刷懸臂梁薄片的方法包括：

8、a1：在第一絲網(wǎng)印版和第二絲網(wǎng)印版上開設(shè)若干用于成型懸臂梁薄片的通槽，且第一絲網(wǎng)印版和第二絲網(wǎng)印版上的若干通槽一一對齊；

9、a2：將第一絲網(wǎng)印版放置并固定在玻璃板上后，將無源層漿料傾倒在第一絲網(wǎng)印版上，并通過刮刀將無源層漿料均勻刮涂在第一絲網(wǎng)印版上的若干通槽內(nèi)；

10、a3：在第一絲網(wǎng)印版上放置第二絲網(wǎng)印版并對齊固定后，將有源層漿料傾倒在第二絲網(wǎng)印版上，通過刮刀將有源層漿料均勻刮涂在第二絲網(wǎng)印版上的若干通槽內(nèi)；

11、a4：將第一絲網(wǎng)印版和第二絲網(wǎng)印版向上抽離，并在玻璃板上成型出若干由無源層漿料和有源層漿料疊層而成的懸臂梁薄片。

12、進(jìn)一步地，第一絲網(wǎng)印版和第二絲網(wǎng)印版的厚度范圍為50-100μm。

13、進(jìn)一步地，無源層漿料包括均勻混合的鋁粉和硅膠，且鋁粉和硅膠的質(zhì)量比為0.2-0.4，有源層漿料包括均勻混合的釹鐵硼粉末和硅膠，且釹鐵硼粉末和硅膠的質(zhì)量比為0.8-0.95。

14、進(jìn)一步地，對懸臂梁薄片進(jìn)行充磁的方法為：通過外部的充磁設(shè)備對懸臂梁薄片施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0-5.0t的充磁磁場，且充磁時間為20-30s。

15、進(jìn)一步地，對懸臂梁薄片進(jìn)行加熱固化的加熱溫度為50-100℃，加熱時間為30-60min。

16、第二方面，提供一種電磁掃描振鏡，其包括磁性懸臂梁和呈槽箱狀的外殼，外殼內(nèi)設(shè)置有固定支架，固定支架上安裝有電磁鐵，外殼的開口處可拆卸的設(shè)置有安裝框架，安裝框架上設(shè)置有兩根平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)置有兩個用于分別夾持磁性懸臂梁的兩端的夾持件，磁性懸臂梁表面的中部固定有微鏡。

17、進(jìn)一步地，夾持件包括兩塊夾持片，磁性懸臂梁的端部固定在兩塊夾持片之間，夾持片的兩端均設(shè)置有便于兩塊夾持片通過螺栓進(jìn)行固定連接的螺紋孔，夾持片中部的外側(cè)設(shè)置有定位耳，定位耳通過螺栓緊固在由兩根導(dǎo)軌形成的條形槽上。

18、進(jìn)一步地，電磁鐵產(chǎn)生的磁場分別與微鏡的表面和磁性懸臂梁的內(nèi)部磁場垂直。

19、進(jìn)一步地，外殼的外側(cè)壁上鉸接有用于固定激光器的夾具，且夾具的轉(zhuǎn)動平面為豎直面。

20、本發(fā)明的有益效果為：

21、1.本方案的磁性懸臂梁替代了線圈繞制的固定框架，其制備方法簡單、生產(chǎn)周期短，從而大幅降低了制備成本；同時磁性懸臂梁和電磁鐵均拆裝便捷，以便于維護(hù)更換，從而降低了使用成本。

22、2.本方案的磁性懸臂梁性能穩(wěn)定，且夾持件可夾持固定不同尺寸的磁性懸臂梁，其實用性強(qiáng)；同時磁性懸臂梁作為磁驅(qū)動可編程材料的能夠響應(yīng)外部刺激(磁場)而改變自身的形狀、體積或功能，使用釹鐵硼粉末、鋁粉、硅橡膠作為原材料，制成無源層和可通過磁激勵的有源層，再將二者組合制成磁性懸臂梁作為驅(qū)動框架；通過外部設(shè)備在指定方向上給磁性懸臂梁充磁，使得磁性懸臂梁擁有一定方向的內(nèi)磁場(磁性)，并與電磁鐵的磁場方向正交，從而增加了本方案內(nèi)部磁場的方向和維度，進(jìn)而增強(qiáng)了對微鏡的控制，使本方案可實現(xiàn)電磁驅(qū)動器所具備的所有功能。

23、3.本方案的電磁掃描振鏡可通過激光器和電磁鐵的配合實現(xiàn)振動性能的測試，并可根據(jù)測試效果去調(diào)整磁性懸臂梁的結(jié)構(gòu)、尺寸以及無源層和有源層的厚度，以便于本方案達(dá)到預(yù)期的振動性能。

技術(shù)特征：

1.一種磁性懸臂梁的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性懸臂梁的制備方法，其特征在于，步驟s1中通過絲網(wǎng)印刷懸臂梁薄片的方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性懸臂梁的制備方法，其特征在于，所述第一絲網(wǎng)印版和第二絲網(wǎng)印版的厚度范圍為50-100μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性懸臂梁的制備方法，其特征在于，所述無源層漿料包括均勻混合的鋁粉和硅膠，且鋁粉和硅膠的質(zhì)量比為0.2-0.4，所述有源層漿料包括均勻混合的釹鐵硼粉末和硅膠，且釹鐵硼粉末和硅膠的質(zhì)量比為0.8-0.95。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性懸臂梁的制備方法，其特征在于，對懸臂梁薄片進(jìn)行充磁的方法為：通過外部的充磁設(shè)備對懸臂梁薄片施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0-5.0t的充磁磁場，且充磁時間為20-30s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性懸臂梁的制備方法，其特征在于，對懸臂梁薄片進(jìn)行加熱固化的加熱溫度為50-100℃，加熱時間為30-60min。

7.一種電磁掃描振鏡模組，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6任一項所述的磁性懸臂梁和呈槽箱狀的外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)置有固定支架，所述固定支架上安裝有電磁鐵，所述外殼的開口處可拆卸的設(shè)置有安裝框架，所述安裝框架上設(shè)置有兩根平行的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌上設(shè)置有兩個用于分別夾持磁性懸臂梁的兩端的夾持件，所述磁性懸臂梁表面的中部固定有微鏡。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁掃描振鏡模組，其特征在于，所述夾持件包括兩塊夾持片，所述磁性懸臂梁的端部固定在兩塊夾持片之間，所述夾持片的兩端均設(shè)置有便于兩塊夾持片通過螺栓進(jìn)行固定連接的螺紋孔，所述夾持片中部的外側(cè)設(shè)置有定位耳，所述定位耳通過螺栓緊固在由兩根導(dǎo)軌形成的條形槽上。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁掃描振鏡模組，其特征在于，所述電磁鐵產(chǎn)生的磁場分別與微鏡的表面和磁性懸臂梁的內(nèi)部磁場垂直。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁掃描振鏡模組，其特征在于，所述外殼的外側(cè)壁上鉸接有用于固定激光器的夾具，且夾具的轉(zhuǎn)動平面為豎直面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種磁性懸臂梁的制備方法以及電磁掃描振鏡模組，其包括制備的磁性懸臂梁和呈槽箱狀的外殼，外殼內(nèi)設(shè)置有固定支架，固定支架上安裝有電磁鐵，外殼的開口處可拆卸的設(shè)置有安裝框架，安裝框架上設(shè)置有兩根平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)置有兩個用于分別夾持磁性懸臂梁的兩端的夾持件，磁性懸臂梁表面的中部固定有微鏡；本方案的磁性懸臂梁替代了線圈繞制的固定框架，其制備方法簡單、生產(chǎn)周期短，從而大幅降低了制備成本；同時磁性懸臂梁和電磁鐵均拆裝便捷，以便于維護(hù)更換，從而降低了使用成本。

技術(shù)研發(fā)人員：夏園林,羅欣瑤,陳極,王軻,李易飛,夏操,王竹卿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/17