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在超高真空（UHV，通常指压力≤10⁻⁶ Pa）环境中使用纳米位移台时，需解决材料放气、润滑失效、热管理及信号传输 等关键问题。以下是具体要求和解决方案：
1. 材料选择与真空兼容性
(1) 低放气材料
主体结构：
选用不锈钢（如316L）、钛合金或陶瓷（如氧化铝），避免塑料或橡胶。
避免含锌、镉等高蒸气压元素（易挥发污染真空系统）。
涂层与镀层：
真空镀膜（如金、镍）需确保无有机溶剂残留。
(2) 真空兼容润滑
固体润滑：
二硫化钼（MoS₂）、石墨或聚酰亚胺（PI）涂层，避免液态油脂。
自润滑轴承：
使用氮化硅（Si₃N₄）陶瓷轴承或磁悬浮轴承（无需润滑）。
2. 机械设计与密封
(1) 无油传动机构
驱动方式：
压电陶瓷驱动器：无需润滑，适合纳米级运动（但行程通常＜200 μm）。
磁致伸缩或音圈电机：无接触式驱动，避免摩擦产气。
导向系统：
交叉滚柱导轨需改用真空兼容固态润滑，或采用柔性铰链（Flexure）结构。
(2) 真空密封与馈通
运动传递：
通过真空馈通（Feedthrough）将电机置于真空外，内部仅留从动部件（需磁耦合或波纹管密封）。
电缆与传感器：
使用真空兼容电缆（如聚酰亚胺绝缘），避免PVC等放气材料。
光纤或无线传输替代部分电信号（减少穿墙馈通数量）。
3. 热管理与稳定性
(1) 热膨胀控制
材料匹配：
选择热膨胀系数（CTE）相近的材料（如殷钢与陶瓷组合）。
主动温控：
集成加热/冷却元件（如Peltier），维持位移台温度恒定±0.1°C。
(2) 散热设计
高热导率结构：如铜热桥导出电机发热。
辐射屏蔽：避免真空环境下热辐射导致局部升温。
4. 传感器与反馈系统
(1) 真空兼容传感器
位置检测：
电容传感器（真空兼容型号）或激光干涉仪（通过光学窗口引入激光）。
避免LVDT（含铁芯，可能放气）。
应变测量：
光纤光栅（FBG）传感器，抗电磁干扰且无放气风险。
(2) 信号隔离
低噪声电路：真空内电子元件需屏蔽，信号线采用双绞线或同轴电缆。
5. 预处理与维护
(1) 真空烘烤除气
安装前处理：
位移台在80~150°C下烘烤24~48小时，释放吸附气体。
原位激活：
在低真空（10⁻³ Pa）下通电预热，加速残余气体脱附。
(2) 污染监控
残余气体分析（RGA）：
定期检测水蒸气（H₂O）、碳氢化合物（如CH₄）是否超标。