一種微懸臂梁陣列循環掃描系統的制作方法

本發明屬于微梁掃描系統領域，特別涉及一種微懸臂梁陣列循環掃描系統。

背景技術：

微懸臂梁傳感技術是在原子力顯微鏡和微系統出現后迅速發展起來的一種傳感方法，作為最簡單的微機械元件，一直是微納傳感技術研究熱點。目前大量使用的單根微懸臂梁生化傳感器由于每次只能用一根實驗，浪費了大量時間；并且由于生化反應的中需要參照樣對照，這就是將多根微梁在同樣環境進行實驗，就迫切需要實現多根微梁檢測研究；利用一根激光器對微梁陣列進行照射并檢測每根微梁的彎曲信號是當前國內外研究熱點。

在公開號為CN101278357A的專利文獻中公開了一種“微機械及納米機械結構進行檢測的系統及方法”，其采用音圈電機帶動激光器實現對陣列上的每根梁的掃描；但是，激光器長時間運動會給系統帶來一些不穩定因素；若是帶動池子運動則對系統音圈電機帶來更高的要求，更使在池子中的反應溶液中粒子運動帶來數據上的不穩定性。

申請號為2014200942732的專利文獻中公開了一種“基于平面鏡反射的微懸臂梁陣列傳感器的微懸臂梁偏轉檢測系統”；提出了利用激光空中變向實現對陣列微梁偏轉的掃描和檢測，實現了激光器和微懸臂梁的固定，因而在一定程度上消除了由于運動而帶來的不穩定因素，但其存在音圈電機的往復平動，這對音圈電機在穩定性上提出了更高的要求，同時音圈電機的往復平動帶來信號處理上的不便和信號識別困難。

申請號為2014100755444的專利文獻中公開了一種“基于多角度平面透射鏡的微懸臂梁陣列傳感器的微懸臂梁偏轉掃描系統及掃描方法”，同樣是利用激光空中變向實現對陣列微梁偏轉的掃描和檢測，利用步進電機帶動可以透射的玻璃實現對微梁的往復掃描，但經過玻璃透射后會導致照射到每根微梁上的能量的不同，造成實驗條件的不一致性。

因此，有必要開發出一種能夠使得對微梁掃描時照射到每根微梁上能量相同，能更精確定位，實現平穩循環掃描的微懸臂梁陣列系統。

技術實現要素：

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種微懸臂梁陣列循環掃描系統，使得在對微梁掃描時照射到每根微梁上的能量相同，獲得更加精確的定位，實現平穩循環掃描。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明微懸臂梁陣列循環掃描系統的結構特點是：設置由M個掃描單元所構成的循環掃描系統的結構形式為：

以固定設置的同一只激光器作為M個掃描單元的共用激光光源，所述激光器固定地呈水平發出激光光束；

以M根微懸臂梁構成微懸臂梁陣列，針對M根微懸臂梁一一對應設置M只平面反射鏡；所述M只平面反射鏡共同固定設置在同一只轉動臺的不同位置上；驅動轉動臺的轉動，使M只平面反射鏡隨著轉動臺的轉動逐一地處在所述激光光束的光路中，并在所述M只平面反射鏡上逐一地形成不同位置上的M束反射光，所述M束反射光逐一地且一一對應地投照在微懸臂梁陣列中各微懸臂梁的自由端，構成微懸臂梁陣列掃描系統，驅動轉動臺循環轉動，經轉動臺上平面反射鏡的反射，實現對微懸臂梁陣列的循環掃描。

本發明微懸臂梁陣列循環掃描系統的結構特點也在于：

所述微懸臂梁陣列中M只微懸臂梁間隔且并列設置，各微懸臂梁的自由端處在同一直線A上，所述直線A與所述激光光束的方向平行；

所述M只平面反射鏡圍繞轉動臺的外周固定安裝，各平面反射鏡在轉動臺上具有各自不同的徑向位置；驅動轉動臺步進式轉動能夠使激光光束逐一地在各平面反射鏡上形成入射角為45°的入射光，并在所述M只平面反射鏡上逐一地形成出射角亦為45°的出射光，所述出射光豎直向下；根據各微懸臂梁的間隔距離，設置各平面反射鏡在轉動臺上各自所處的徑向位置，使M束反射光逐一地且一一對應地投照在微懸臂梁陣列中各微懸臂梁的自由端。

本發明微懸臂梁陣列循環掃描系統的結構特點也在于：在所述平面反射鏡與微懸臂梁之間設置出射光遮光板，在所述出射光遮光板上與微懸臂梁陣列中各微懸臂梁的自由端一一對應地設置反射光透光孔，使反射光按反射光透光孔的直徑投向微懸臂梁的自由端，設置所述反射光透光孔的直徑與微懸臂梁的自由端的寬度相等。

本發明微懸臂梁陣列循環掃描系統的結構特點也在于：所述激光器為半導體激光器，激光光源是波長為632-780nm的單色光源。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明利用轉動臺的轉動實現系統循環掃描，系統搭建簡單且易于控制；

2、本發明能夠保證激光光束投照到每根微懸臂梁自由端的能量為相同，從而提高精度。

3、本發明設置透光孔能有效避免連續掃描帶來的光干擾。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明中第二微懸臂梁激光投射示意圖；

圖3為本發明中第三微懸臂梁激光投射示意圖；

圖中標號：1激光器、21第一反光鏡、22第二反光鏡、23第三反光鏡、4反射光遮光板、51第一透光孔、52第二透光孔，53第三遮光孔、61第一微懸臂梁、62第二微懸臂梁、63第三微懸臂梁、7光電位置敏感探測器、8數據采集卡、9計算機、10轉動臺。

具體實施方式

參見圖1、圖2和圖3，本實施例中微懸臂梁陣列循環掃描系統的結構形式是：設置由八個掃描單元所構成的循環掃描系統的結構形式為：

以固定設置的同一只激光器1作為八個掃描單元的共用激光光源，激光器1固定地呈水平發出激光光束，激光器1為半導體激光器，激光光源是波長為632-780nm的單色光源。

以八根微懸臂梁構成微懸臂梁陣列，針對八根微懸臂梁一一對應設置八只平面反射鏡；八只平面反射鏡共同固定設置在同一只轉動臺10的不同位置上；驅動轉動臺10的轉動，使八只平面反射鏡隨著轉動臺10的轉動逐一地處在激光光束的光路中，并在八只平面反射鏡上逐一地形成不同位置上的八束反射光，八束反射光逐一地且一一對應地投照在微懸臂梁陣列中八根微懸臂梁的自由端，構成微懸臂梁陣列掃描系統，驅動轉動臺10的循環轉動，經轉動臺10上平面反射鏡的反射，實現對微懸臂梁陣列的循環掃描。

如圖1所示，本實施例中，微懸臂梁陣列中八只微懸臂梁間隔且并列設置，各微懸臂梁的自由端處在同一直線A上，直線A與激光光束的方向平行。

本實施例中，八只平面反射鏡圍繞轉動臺10的外周固定安裝，各平面反射鏡在轉動臺10上具有各自不同的徑向位置；驅動轉動臺10步進式轉動能夠使激光光束逐一地在各平面反射鏡上形成入射角為45°的入射光，并在八只平面反射鏡上逐一地形成出射角亦為45°的出射光，出射光豎直向下；根據各微懸臂梁的間隔距離，設置各平面反射鏡在轉動臺10上各自所處的徑向位置，使八束反射光逐一地且一一對應地投照在微懸臂梁陣列中八根微懸臂梁的自由端；在平面反射鏡與微懸臂梁之間設置出射光遮光板4，在出射光遮光板4上與微懸臂梁陣列中各微懸臂梁的自由端一一對應地設置反射光透光孔，使反射光按反射光透光孔的直徑投向微懸臂梁的自由端，設置反射光透光孔的直徑與微懸臂梁的自由端的寬度相等。

本實施例設置在反射光遮光板4上各透光孔包括第一透光孔51、第二透光孔52、第三透光孔53，以及第四至第八透光孔，各透光孔的直徑與微懸臂梁的寬度相同，相鄰透光孔之間的間距與相鄰微懸臂梁的間距相等。

圖1所示為激光器1發出的激光光束投向第一平面反光鏡21，在第一平面反光鏡21上形成豎直向下的第一反射光，第一反射光經遮光板4上的第一透光孔51投照第一微懸臂梁61的自由端。

圖2所示為轉動臺10步進式轉過一角度，激光器1發出的激光光束投向第二平面反光鏡22，在第二平面反光鏡22上形成豎直向下的第二反射光，第二反射光經遮光板4上的第二透光孔52投照第二微懸臂梁62的自由端。

圖3所示為轉動臺10繼續步進式轉動，使激光器1發出的激光光束投向第三平面反光鏡23，在第三平面反光鏡23上形成豎直向下的第三反射光，第三反射光經遮光板4上的第三透光孔53投照第三微懸臂梁63的自由端。

按以上方式繼續步進式驅動轉動臺10的轉動，實現自第一微懸臂梁至第八微懸臂梁的掃描；循環驅動轉動臺10的轉動，即可實現各微懸臂梁的循環掃描。

圖1示出，本實施例中，對于各微懸臂梁的自由端的反射光斑利用光電位置敏感探測器7進行接收，并經數據采集卡8進行數據采集，利用計算機9對于由數據采集卡8獲得的采集數據進行處理，從而實現對于各微懸臂梁進行實時監測。