[實用新型]一種透射電子顯微鏡用原位樣品桿

有效

• 申請號: 201820104077.7
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN207993796U
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 關一;王忠良
• 申請（專利權）人: 關一;王忠良
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;H01J37/26
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本實用新型涉及材料分析測試技術領域，尤其涉及透射電子顯微鏡配件及低維材料原位測量研究領域。本實用新型解決透射電子顯微鏡用原位樣品桿不能實現低溫區精確控溫的技術問題，提供一種透射電子顯微鏡用原位樣品桿，該樣品桿包括樣品桿桿身、密封測試腔室、被動式制冷器、主動式制冷器、測溫器和控溫器，密封測試腔室設于樣品桿桿身前方，被動式制冷器對密封測試腔室進行被動式制冷，主動式制冷器對密封測試腔室進行主動式制冷，測溫器檢測密封測試腔室內溫度，控溫器根據測溫器的測量值控制主動式制冷器進行主動制冷。利用被動式制冷器作為一級制冷，主動式制冷器作為二級制冷，使樣品桿可以實現在低溫區精確控溫。

技術領域

本實用新型涉及材料分析測試技術領域，尤其涉及透射電子顯微鏡配件及低維材料原位測量研究領域。

背景技術

周圍環境和多物理外場耦合所導致的材料在亞納米或原子尺度上的結構變化是其宏觀特性的根源，而能否在亞納米或原子尺度上觀察到材料在環境和外場作用下的顯微結構或化學組分的演變也就成為認知材料特性的關鍵。環境和外場作用下的納米尺度結構和特性的原位、實時高分辨表征技術直接決定了我們對于材料的認知能力，是實現指導信息、能源、環境、生物等眾多領域內材料結構設計及關聯理化性能調控的共性關鍵技術，也直接決定了能否繼續保持我國在納米科技國際競爭中的優勢。因而，發展納米尺度原位、實時、動態表征方法與檢測技術并提高在外場作用下的極限分辨率也就成為我國當前納米科技專項中的重要研究內容之一。

原位透射電子顯微鏡分析技術可在氣態、液態、固態、等離子態環境和輻照、力、熱、電等外場條件下原位、實時、動態地研究材料的組成結構與物理化學性質之間的相關性，這種分析表征技術同時具備時間尺度與空間尺度的高分辨特性，可從深層次理解材料的本征屬性，促進材料的設計和性能優化，大大提高新材料的研發效率，是目前納米結構表征學中最新穎和最具發展空間的研究領域。近年來，原位透射電子顯微鏡表征技術在揭示鋰離子電池陽極材料充放電反應原理、低維納米材料力學性能、電化學腐蝕機制、電致阻變效應機制、納米催化劑活性、生物細胞結構等眾多科研領域都取得了具有開創性的研究成果。研究者可使用透射電子顯微鏡觀測納米材料發生復雜的物理、化學反應的同時，實時監測成分、晶體結構、組織缺陷的演變、表面/界面化學反應等，從而實現在納米尺度實時研究材料在復雜環境中的服役行為，揭示材料失效的本質機制，促進更好的設計材料的顯微結構和使用性能。

目前的主要問題在于我國科研單位長期以來所使用的先進分析表征儀器嚴重依賴于歐美日等發達國家，透射電子顯微鏡系統這類高端分析設備幾乎全部源自進口。作為最具發展潛力的顯微表征技術，原位仿真環境透射電子顯微鏡分析表征技術在發達國家發展極為迅速。近年來，我國在原位透射電子顯微鏡分析表征設備方面已有所發展，但明顯落后于世界科技強國，相關技術裝備水平仍存在較大的差距。隨著我國對科研工作支持力度的逐級加大，國內幾乎所有裝備透射電子顯微鏡的科研單位和企業都有使用原位透射電子顯微鏡樣品桿系統的需求。然而，設計制作原位仿真環境和多場耦合功能樣品桿系統的技術難度大，關鍵技術和核心專利都掌握在國外公司手中，使得目前國內商品化的原位仿真環境樣品桿都是由國外公司進口，價格非常昂貴，幾乎占到了透射電子顯微鏡價格的一半，嚴重阻礙了原位透射電子顯微鏡表征技術在我國的推廣使用。

更加突出的問題是我國進口的原位樣品桿的使用功能受到限制，無響應式訂制，難以根據科研任務的需求而變化。而且只能進口到仿真真空環境和具有簡單熱、電外場功能的原位氣、液態樣品桿，不具有加熱和精確控溫功能，這遠遠不能滿足復雜多變的研究工作要求，極大地制約了我國在原位透射電子顯微鏡表征技術領域的發展，不僅科研工作內容受限，更重要的是失去了進行原創性研究的能力和技術積累。擁有原創性的科研設備是獲取原創性科研成果的前提基礎和最強有力的保障。