[發明專利]掃描電子顯微鏡內應變檢測型原位劃痕測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201410149078.X
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103913389A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 黃虎;趙宏偉;劉彥超;時月;杜雨萌
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種掃描電子顯微鏡內應變檢測型原位劃痕測試裝置，其特征在于：包括基座、橫向力與軸向力測試傳感器、定位部分，壓頭桿及金剛石壓頭（7）通過鎖緊螺釘安裝在橫向力與軸向力測試傳感器前端圓孔中，被測試件（8）通過導電膠帶粘貼在粘滑驅動器B（9）上；所述的定位部分包括粘滑驅動器A（3）、粘滑驅動器B（9）和粘滑驅動器C（10），并分別通過螺釘與基座（1）連接；所述的橫向力與軸向力測試傳感器由彈性體（5）、x向/橫向力測量應變片組（4）和y向/軸向力測量應變片組（6）組成，并通過連接件（2）與滑驅動器A（3）連接，其中彈性體（5）包含十字交叉布置的2個凹槽，x向/橫向力測量應變片組、y向/軸向力測量應變片組（4、6）分別對應粘貼在2個凹槽薄弱環節。

2.應用權利要求1所述的掃描電子顯微鏡內應變檢測型原位劃痕測試裝置進行原位測試的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）將被測試件（8）通過導電膠帶粘貼在粘滑驅動器B（9）上，之后將權利要求1中所述的原位劃痕測試裝置通過螺釘安裝在掃描電子顯微鏡載物臺上，按照掃描電子顯微鏡操作流程打開掃描電子顯微鏡；

2）調節掃描電子顯微鏡載物臺旋轉功能，使得壓頭桿及金剛石壓頭（7）軸線與掃描電子顯微鏡電子束軸線成15～20°角度，方便后續對壓頭與被測試件之間接觸區域進行動態觀察；

3）調節掃描電子顯微鏡載物臺使得金剛石壓頭處于視野中央，之后驅動粘滑驅動器A（3），帶動權利要求1中所述的橫向力與軸向力測試傳感器沿y軸方向接近被測試件表面；調節過程中通過掃描電子顯微鏡對金剛石壓頭和被測試件表面之間的相對位置進行實時觀測，當二者距離相對較小時選用粘滑驅動器A（3）精密運動模式，并觀測橫向力與軸向力測試傳感器中軸向力示數；當軸向力示數達到設定值時停止粘滑驅動器A（3），并調節掃描電子顯微鏡載物臺使得金剛石壓頭和被測試件表面之間接觸區域清晰；

4）驅動粘滑驅動器C（10），帶動其上方安裝的被測試件（8）沿x軸進行劃痕運動；劃痕過程中，實時控制粘滑驅動器A（3）運動，保持軸向力恒定、或線性增加、或線性減小，并通過掃描電子顯微鏡對劃痕過程中試件表面和壓頭接觸區域變化進行動態觀測，與此同時通過橫向力與軸向力測試傳感器對橫向力和劃痕力進行同步測量；

5）一次劃痕測試結束后，控制粘滑驅動器A（3）運動，使得金剛石壓頭脫離試件表面，之后結合測試曲線和原位圖像進行劃痕過程中材料變形、損傷機理分析。