[發明專利]一種用于透明基底薄膜表界面力學特性測量的實驗裝置

在審

• 申請號: 201810028503.8
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108287220A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 傅星;張銳;吳森;宋云鵬;李紀楷;陳富強;胡小唐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種用于透明基底薄膜表界面力學特性測量的實驗裝置，設置在中空式微位移單元上的用于加載被測薄膜的水平加載單元，位于水平加載單元上方的微懸臂梁測試單元，位于中空式微位移單元的下方用于采集圖像數據的顯微干涉測試單元，信號處理單元分別與微懸臂梁測試單元、水平加載單元、中空式微位移單元和顯微干涉測試單元的信號輸入輸出端相連，用于對微懸臂梁測試單元的彈性系數進行標定和采集存儲微懸臂梁測試單元的測試數據，控制水平加載單元對被測薄膜施加載荷，控制中空式微位移單元的移動使顯微干涉測試單元能夠在光學圖像中選擇合適的脫粘區域，并采集顯微干涉測試單元獲取的數據。本發明能夠更精確地計算出界面能量釋放率等薄膜與基底粘附特性信息。

技術領域

本發明涉及一種力學特性測試裝置。特別是涉及一種用于透明基底薄膜表界面力學特性測量的實驗裝置。

背景技術

薄膜與基底自身，以及薄膜與基底之間的力學特性如粘附特性直接影響著樣品的特性和應用。理論與實驗研究均表明，薄膜與基底的材料特性、制備方法與工藝、制備過程中的環境和條件、樣品應用條件及狀況等都可能影響粘附特性。而能量釋放率是評價粘附特性的主要指標之一。對能量釋放率的理論研究已相當成熟，而實驗手段相對滯后。目前的檢測與實驗裝置大多以近似或離線的方式進行測量，加載與測試分離使部分脫粘隱去而很難測量，測試中產生的薄膜變形用壓頭半徑近似，脫粘面積依靠仿真或推算，且測試數據無法標定等等，這些缺陷不能滿足薄膜或超薄膜粘附特性精確表征的要求。因此為了高精度的獲取脫粘能與脫粘區域的脫粘面積，從而能夠更精確地計算出界面能量釋放率等薄膜與基底粘附特性信息，本發明提出了一種適用于薄膜力學特性原位在線測試的實驗裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能原位高精度的獲取脫粘能與脫粘區域的面積，從而能夠更精確地計算出界面能量釋放率等薄膜與基底粘附特性信息的用于透明基底薄膜表界面力學特性測量的實驗裝置，

本發明所采用的技術方案是：一種用于透明基底薄膜表界面力學特性測量的實驗裝置，包括中空式微位移單元，設置在所述中空式微位移單元上的用于加載被測薄膜的水平加載單元，位于所述水平加載單元上方用于對被測薄膜進行力曲線測試的微懸臂梁測試單元，以及位于所述中空式微位移單元的下方用于采集被測薄膜的圖像數據的顯微干涉測試單元，還設置有信號處理單元，所述信號處理單元分別與所述的微懸臂梁測試單元、水平加載單元、中空式微位移單元和顯微干涉測試單元的信號輸入輸出端相連，分別用于對微懸臂梁測試單元的彈性系數進行標定和采集存儲微懸臂梁測試單元的測試數據，控制水平加載單元對被測薄膜施加載荷，控制中空式微位移單元的移動使顯微干涉測試單元能夠在光學圖像中選擇合適的脫粘區域，并采集顯微干涉測試單元獲取的數據。

所述的微懸臂梁測試單元與顯微干涉測試單元為同軸設置。