[發(fā)明專利]透射電鏡樣品桿桿頭及應(yīng)用其的透射電鏡樣品桿

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711032623.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109725005B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;陳選羽;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號(hào): G01N23/02
• 分類號(hào): G01N23/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

透射電鏡樣品桿桿頭及應(yīng)用其的樣品桿，其中透射電鏡樣品桿桿頭包括：摩擦發(fā)電機(jī)和電荷激勵(lì)組件，其中：摩擦發(fā)電機(jī)用于產(chǎn)生電荷；電荷激勵(lì)組件用于接收電荷以向放置于其中的樣品提供激勵(lì)電能。透射電鏡樣品桿包括：透射電鏡樣品桿桿身，以及至少一個(gè)上述的透射電鏡樣品桿桿頭；其中，透射電鏡樣品桿桿身與透射電鏡樣品桿桿頭通過(guò)螺栓、微型法蘭等連接；透射電鏡樣品桿桿頭根據(jù)實(shí)驗(yàn)方式能夠替換為壓電陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)或流體驅(qū)動(dòng)摩擦起電的桿頭。因此本公開(kāi)提出的樣品桿，可實(shí)現(xiàn)摩擦發(fā)電機(jī)摩擦層材料和樣品材料的研究，觀測(cè)有電荷與無(wú)電荷輸出情況下摩擦層材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電子態(tài)的變化，以及樣品在常規(guī)和電激勵(lì)情況下的結(jié)構(gòu)、形貌、電子態(tài)特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于透射電子顯微鏡配件及納米材料原位研究領(lǐng)域，更具體地涉及一種透射電鏡樣品桿桿頭及應(yīng)用其的透射電鏡樣品桿。

背景技術(shù)

原位透射電鏡樣品桿的出現(xiàn)極大地拓寬了透射電子顯微鏡的研究領(lǐng)域，摩擦發(fā)電機(jī)的公開(kāi)和發(fā)展為綠色能源提供了光明前景，為微量能源特別是低頻能源的收集及利用提供可能，但是現(xiàn)在缺少一種原位手段，將摩擦發(fā)電機(jī)的摩擦層在工作過(guò)程中的變化機(jī)理研究清楚。

目前商業(yè)化的透射電鏡樣品桿可以為樣品提供偏壓，并且對(duì)樣品進(jìn)行電學(xué)激勵(lì)。原位的氣、液體環(huán)境樣品桿可以研究氣體、液體環(huán)境下(包括施加電場(chǎng)情況)樣品的各種變化，還可以原位研究合成、催化反應(yīng)過(guò)程。另外，利用常規(guī)的透射電鏡也可以對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)摩擦層的材料和電極進(jìn)行獨(dú)立研究。但是，現(xiàn)有的樣品桿在原位下，存在以下缺陷：1、現(xiàn)有的樣品桿，通常都是通過(guò)外接電路向樣品提供偏壓，因此不能精確控制施加到樣品上的電荷量，從而對(duì)樣品的激勵(lì)和檢測(cè)靈敏度不高；2、現(xiàn)有的樣品桿，做不到利用透射電鏡原位研究摩擦發(fā)電機(jī)摩擦層和電極材料結(jié)構(gòu)、形貌；并且做不到揭示摩擦發(fā)電機(jī)摩擦層在帶電荷與電荷輸出情況下的材料的結(jié)構(gòu)、形貌、電子態(tài)變化；3、現(xiàn)在的樣品桿的桿頭桿身一般都是一體的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果要利用其它的手段進(jìn)行原位實(shí)驗(yàn)就需要購(gòu)置新的樣品桿。

公開(kāi)內(nèi)容

基于以上問(wèn)題，本公開(kāi)的主要目的在于提出一種透射電鏡樣品桿桿頭及應(yīng)用其的透射電鏡樣品桿，用于解決以上技術(shù)問(wèn)題的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本公開(kāi)的一個(gè)方面，本公開(kāi)提出一種透射電鏡樣品桿桿頭，包括摩擦發(fā)電機(jī)和電荷激勵(lì)組件，其中：摩擦發(fā)電機(jī)，用于產(chǎn)生電荷；電荷激勵(lì)組件，用于接收電荷以向放置于其中的樣品提供激勵(lì)電能。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述摩擦發(fā)電機(jī)包括：相對(duì)設(shè)置的第一摩擦層和第二摩擦層；設(shè)置于第一摩擦層遠(yuǎn)離所述第二摩擦層一側(cè)的第一電極層；設(shè)置于第二摩擦層遠(yuǎn)離所述第一摩擦層一側(cè)的第二電極層；其中，兩個(gè)電極層通過(guò)導(dǎo)線連接至放置于電荷激勵(lì)組件的樣品兩側(cè)，用于將電荷傳導(dǎo)至電荷激勵(lì)組件，以向樣品提供激勵(lì)電能。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述第一摩擦層與第一電極層的總寬度、第二摩擦層與第二電極層在垂直于電子束方向的總寬度為200nm～1.5mm。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述第一摩擦層和第二摩擦層通過(guò)滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生電荷；或者第一摩擦層和第二摩擦層通過(guò)接觸/分離狀態(tài)的改變產(chǎn)生電荷。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述摩擦發(fā)電機(jī)包括單電極模式，即第一電極層和第二電極層的其中之一通過(guò)透射電鏡樣品桿接地。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述第一摩擦層或第二摩擦層的摩擦面與電子束方向平行，電子束可透過(guò)第一摩擦層和第二摩擦層中的任一；優(yōu)選地，第一摩擦層和/或第二摩擦層為可更換結(jié)構(gòu)。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述第一摩擦層和/或第二摩擦層沿電子束方向的厚度小于100nm。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上述第一摩擦層和第二摩擦層的其中之一固定；透射電鏡樣品桿桿頭還包括：壓電陶瓷電機(jī)；以及與該壓電陶瓷電機(jī)的一端相連的驅(qū)動(dòng)探針，用于驅(qū)動(dòng)第一摩擦層和第二摩擦層的其中另一相對(duì)于其中之一滑動(dòng)摩擦或改變接觸/分離狀態(tài)。