[發明專利]一種在掃描電鏡中進行原位微觀力學、微結構、成分一體化研究的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510769697.3
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN105388327B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 張躍飛;王晉;李吉學;張澤
• 申請（專利權）人: 浙江大學;北京工業大學
• 主分類號: G01Q30/02
• 分類號: G01Q30/02;G01Q30/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種在掃描電鏡中進行原位微觀力學、微結構、成分一體化研究的裝置，其特征在于該裝置包括直流微電機驅動器，主動齒輪與從動齒輪，蝸輪蝸桿，梯形絲杠，樣品夾持系統，載荷測量裝置、位移測量裝置、與掃描電鏡連接的過真空法蘭，信號輸入輸出接頭，數據采集與處理系統；

所述的直流微電機驅動器，通過減速器，驅動主動齒輪與從動齒輪配合傳動；從動齒輪驅動蝸桿和第一蝸輪，第二蝸輪；第一蝸輪帶動第一梯形絲杠實現旋轉運動，第二蝸輪帶動第二梯形絲杠實現旋轉運動；

梯形絲杠旋轉運動帶動緊固在第一樣品夾具支撐架和第二樣品夾具支撐架上面的絲杠螺母副實現往復直線運動，固定在第一樣品夾具支撐架上面的第二樣品夾具與第一樣品夾具支撐架一起往復運動，且固定在第二樣品夾具支撐架的第一樣品夾具與第二樣品夾具支撐架一起往復運動，

第一樣品夾具支撐架端部分別通過精密導軌滑塊與第一導軌、第二導軌連接，第二樣品夾具支撐架端部分別通過精密導軌滑塊與第一導軌、第二導軌連接，第一導軌與第二導軌安裝在樣品臺底座上；

所述的載荷測量裝置固定于載荷傳感器基座上，載荷測量裝置與第二樣品夾具實現剛性連接，當第二樣品夾具受到拉力或壓力作用時，直接將力傳遞到載荷測量裝置上；

所述的位移測量裝置在第一樣品夾具支撐架和第二樣品夾具支撐架上面，當第一樣品夾具和第二樣品夾具夾緊樣品在軸向上進行往復運動時，位移測量裝置直接測量出樣品的變形量；在梯形絲杠固定座一端，安裝樣品夾具支撐架行程限位開關；

所述的直流微電機驅動器，載荷測量裝置和位移測量裝置的驅動電源、控制信號和數據采集信號分別通過導線與掃描電鏡過真空法蘭連接，掃描電鏡過真空法蘭通過真空密封橡膠圈固定在掃描電鏡樣品室腔體側邊，過真空法蘭兩側上分別固定電源輸入與控制信號輸入端口和數據采集信號輸出接線端口；

通過電源輸入與控制信號輸入端口和數據采集信號輸出接線端口將拉伸臺和外置控制器連接起來；

所述的第一樣品夾具和第二樣品夾具，與單軸加載系統水平安裝，使樣品表面法線方向與電子束入射方向平行；或者第一樣品夾具和第二樣品夾具繞拉伸軸線向EBSD探測器方向旋轉70°，使樣品表面法線相對于電子束的入射方向傾斜70°；

第一樣品夾具支撐架和第二樣品夾具支撐架，第一樣品夾具和第二樣品夾具以及所夾持的被測試樣品，具有完全對稱的結構，且樣品夾持在第一樣品夾具和第二樣品夾具上后，幾何中心位于電子束正下方，在安裝樣品時，通過樣品臺底座的定位孔來調整，使樣品幾何中心與電子束軸線和定位孔在一條軸線上。

2.應用如權利要求1所述裝置的方法，其特征在于：

當樣品被拉伸或壓縮變形時，樣品首先發生變形；當加載系統工作時，樣品兩側受到完全對稱的應力作用，使樣品的變形中心保持不發生橫向移動，保證樣品幾何中心即最大變形區域始終保持在電子束觀察區域正下方；通過控制器施加和發送指令，實現對拉伸臺的拉伸或壓縮運動方式的控制，實現恒應變速率或恒應力控制，且同時采集動態測試數據信號。