[發明專利]一種多功能薄膜力學性能檢測裝置

有效

• 申請號: 201010116899.5
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101788427A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 周益春;王子菡
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06;G01B11/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種多功能薄膜力學性能檢測裝置，其特征在于，包括放置薄膜樣品的樣品臺、 用于向薄膜樣品施加壓力的加載機構、用于檢測薄膜樣品壓力和變形的測量機構以及計 算機；

所述的加載機構包括步進電機、活塞和油腔；所述的步進電機驅動活塞；所述的油 腔一側與活塞連接，另一側與薄膜樣品連接；所述加載機構安裝于所述樣品臺的下方； 在油腔內安有彈簧；

所述的樣品臺是加工有內螺紋的鋼制圓環；

所述的測量機構包括數據處理卡、安裝于油腔內的壓力傳感器、安裝于薄膜樣品上 方的用于檢測薄膜變形的光學散斑檢測裝置，所述的壓力傳感器和光學散斑檢測裝置與 數據處理卡連接，所述數據處理卡與所述的計算機連接；

薄膜的殘余應力σ_x的求取方法如下：

采用公式：A11A12A21A22ϵx0C=-lσx(z)H2lσx(z);]]>

其中：

A11=H-h1-vsEs+h-l1-vcEc;]]>

A12=12[Es1-vs(h2-Hh)+Ec1-vc((H2-l)2-(H2-h)2)];]]>

A21=l2A11+A12;]]>

A22=13{Es1-vs[(H2-h)3-(H2)3]+Ec1-vc[(H2-l)3-(H2-h)3]}+l2A12;]]>

E為楊氏模量，υ為泊松比，用下標s表示基底的材料參數，下標c表示膜的材料 參數，實驗樣品的整個厚度H與膜厚h是由測量得到，移去層的厚度1獲取方法為： 用電位測厚儀測量樣品的原始膜厚和移去層之后的殘余膜厚，兩者相減得到移去層的厚 度，ε_x0是中平面即z＝0處的應變，σ_x為x軸方向的殘余應力，C是懸臂梁的曲率；

在線性方程組中，未知的參量只有ε_x0，C和σ_x三個，只要通過實驗手段得到其中 的任何一個未知量的值，都可以利用上面的線性方程求解得到余下的兩個變量的值；

C通過數字散斑相關方法測得試樣自由端變形前后的離面位移后間接求得，進而根

據公式A11A12A21A22ϵx0C=-lσx(z)H2lσx(z)]]>求出σ_x；

所述的光學散斑檢測裝置包括光源、制斑部件、第一遠心鏡頭、第二遠心鏡頭和 CCD攝像頭；所述的CCD攝像頭與所述的數據處理卡連接；所述的光源、制斑部件、 第一遠心鏡頭依次連接處于發送光路中，所述的第二遠心鏡頭和CCD攝像頭處于接收 光路中。

2.根據權利要求1所述的一種多功能薄膜力學性能檢測裝置，其特征在于，所述 的樣品臺具有X、Y和Z三個方向的位移調節機構。