[發(fā)明專利]三維力電透射電鏡原位樣品桿

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810533122.5
• 申請(qǐng)日: 2018-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN108550513A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭勇;劉陳;鄭修軍;畢開琦;楊保林;胡陽;關(guān)超帥;張軍偉;薛德勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J37/20
• 分類號(hào): H01J37/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種三維力電透射電鏡原位樣品桿。包括樣品桿前端、樣品桿外殼和手握柄，所述的樣品桿外殼內(nèi)部設(shè)有傳動(dòng)桿和壓電陶瓷管，手握柄上設(shè)有用于調(diào)節(jié)傳動(dòng)桿徑向移動(dòng)的微分頭粗調(diào)器；傳動(dòng)桿一端壓電陶瓷管連接；所述的手握柄內(nèi)設(shè)有壓電馬達(dá)；壓電馬達(dá)與傳動(dòng)桿另一端同軸連接；所述的樣品桿外殼上設(shè)有一傳動(dòng)桿支點(diǎn)。本發(fā)明采用“粗調(diào)?細(xì)調(diào)”相結(jié)合的方式，分別可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)別的粗移動(dòng)和納米級(jí)別的精細(xì)移動(dòng)，既解決裝樣困難又實(shí)現(xiàn)探針XYZ三維大范圍的移動(dòng)，既提高了前端探針的穩(wěn)定度又通過杠桿模式，進(jìn)一步提高探針位移的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于透射電子顯微鏡配件及納米材料原位測(cè)量研究領(lǐng)域。主要用于微納尺度下材料力學(xué)性質(zhì)及電學(xué)性質(zhì)的原位表征，公開了一種三維力電透射電鏡原位樣品桿。

背景技術(shù)

隨著電鏡原位技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，透射電子顯微鏡在繼承了常規(guī)透射電鏡所具有的高空間、高時(shí)間分辨率的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又能在透射電鏡內(nèi)部引入了電、磁、力、熱等外部激勵(lì)，在微觀尺度下實(shí)時(shí)、原位的觀察、研究材料和器件的結(jié)構(gòu)變化及物理性質(zhì)，在相應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)很多新現(xiàn)象并提出了很多新的理論，豐富和提高了人們的認(rèn)知。為了完成上述功能必須借助于一系列的原位物性測(cè)試樣品桿，但由于透射電子顯微鏡樣品腔室尺寸(毫米量級(jí))限制，透射電子顯微鏡中的原位技術(shù)難度在于不但要將各種物理場(chǎng)準(zhǔn)確的加載在樣品上，同時(shí)還要保證一系列苛刻的條件，例如保持樣品極高的機(jī)械穩(wěn)定度，保持電鏡系統(tǒng)超高的真空度，不能對(duì)成像電子產(chǎn)生太大影響，結(jié)構(gòu)必須緊湊以便適應(yīng)狹小的電鏡樣品室的尺寸等等。因此，實(shí)現(xiàn)在透射電子顯微鏡下的多場(chǎng)調(diào)控研究仍然是極具挑戰(zhàn)性的課題。

目前商用原位力學(xué)或電學(xué)透射電鏡樣品桿功能單一，價(jià)格昂貴。僅有的可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)力電功能的樣品桿，由于樣品桿尺寸限制，運(yùn)動(dòng)范圍小，操作復(fù)雜，測(cè)試電極有限，且較難升級(jí)改造。國內(nèi)外尚無可擴(kuò)展力電兩場(chǎng)透射電子顯微鏡原位樣品桿，針對(duì)此問題，本發(fā)明公開了一種既可以實(shí)現(xiàn)大范圍移動(dòng)，又可以實(shí)現(xiàn)原位力電性能測(cè)試，還能通過更換樣品桿頭實(shí)現(xiàn)更多功能的原位透射電鏡樣品桿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種三維力電透射電鏡原位樣品桿。

一種三維力電透射電鏡原位樣品桿，包括順次相連的樣品桿前端、樣品桿外殼和手握柄，所述的樣品桿外殼內(nèi)部設(shè)有傳動(dòng)桿和壓電陶瓷管，手握柄上設(shè)有用于調(diào)節(jié)傳動(dòng)桿徑向移動(dòng)的微分頭粗調(diào)器；傳動(dòng)桿與壓電陶瓷管連接；其特征在于所述的手握柄內(nèi)設(shè)有壓電馬達(dá)；所述的傳動(dòng)桿包括傳動(dòng)外桿和傳動(dòng)內(nèi)桿，所述的傳動(dòng)內(nèi)桿套設(shè)在傳動(dòng)外桿內(nèi)，傳動(dòng)內(nèi)桿一端與壓電馬達(dá)相連，另一端與壓電陶瓷管連接；所述的樣品桿外殼上設(shè)有一傳動(dòng)桿支點(diǎn)；所述的傳動(dòng)外桿上設(shè)有一與該傳動(dòng)桿支點(diǎn)配合的凹陷。

本發(fā)明的傳動(dòng)桿支點(diǎn)可以為一設(shè)置在樣品桿外殼上的圓頭螺絲，傳動(dòng)外桿上設(shè)有一與圓頭螺絲配合的凹陷；傳動(dòng)桿支點(diǎn)使傳動(dòng)外桿變?yōu)橐桓軛U，圓頭螺絲一方面起一支撐穩(wěn)固作用，另一方面使得樣品桿前端運(yùn)動(dòng)更精確。本發(fā)明的傳動(dòng)外桿和傳動(dòng)內(nèi)桿采用管中管的形式，傳動(dòng)內(nèi)桿隨傳動(dòng)外桿一起可利用杠桿做徑向調(diào)節(jié)，另一方面?zhèn)鲃?dòng)內(nèi)桿在壓電馬達(dá)作用下可做軸向伸縮；軸向伸縮時(shí)，傳動(dòng)外桿是不動(dòng)的。

優(yōu)選的，所述的手握柄內(nèi)設(shè)有微分頭連接器和傳動(dòng)桿連接器；傳動(dòng)內(nèi)桿通過傳動(dòng)桿連接器與壓電馬達(dá)同軸連接；微分頭粗調(diào)器通過微分頭連接器與傳動(dòng)外桿或傳動(dòng)桿連接器連接；由于傳動(dòng)內(nèi)桿和傳動(dòng)外桿在徑向上是一起運(yùn)動(dòng)的，因此微分頭粗調(diào)器通過微分頭連接器即可作用在傳動(dòng)桿連接器上，可實(shí)現(xiàn)徑向移動(dòng)。

優(yōu)選的，所述的微分頭粗調(diào)器有兩個(gè)，兩個(gè)微分頭粗調(diào)器均勻樣品桿外殼垂直，兩個(gè)微分頭粗調(diào)器之間呈90°。

優(yōu)選的，所述的傳動(dòng)外桿包括順次相連的傳動(dòng)外桿一、傳動(dòng)外桿二，傳動(dòng)外桿一、傳動(dòng)外桿二通過0形密封圈相連；0形密封圈一方面起連接和密封作用。另一方面也給位于傳動(dòng)外桿內(nèi)部的傳動(dòng)內(nèi)桿起支撐作用。

傳動(dòng)內(nèi)桿通過壓電陶瓷管接線器與壓電陶瓷管連接。