[發明專利]一種與AFM聯用的材料微頂推裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202110068365.8
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112746631A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 劉易洲;許福;胡朝輝;丁燕懷;羅文波
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: E02D29/045
• 分類號: E02D29/045
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種與原子力顯微鏡聯用的材料微頂推裝置，其特征在于：頂推裝置（A）和AFM替換底座（B）；頂推裝置（A）設置在AFM替換底座（B）上；該頂推裝置（A）包括AFM替換底座（1）、絲桿（2）、支撐臂（3）、上部裝配式卡扣（4）、限位及加載模塊（5）、螺桿式機械頂推裝置（6）、鉸鏈（7）、實驗樣品（8）、探針（9）、AFM懸臂（10）、限位片（11）、限位孔位（12）、絲母（13）；其中，螺桿式機械頂推裝置（6）位于AFM替換底座間（1），內置限位及加載模塊（5），其頂端與上部裝配式卡扣（4）與螺桿式機械頂推裝置（6）嵌套連接；上部裝配式卡扣（4）、預留限位孔位（12），通過插入設計好的限位鋼片（11）來進行限位，實驗樣品（8）架在上部裝配式卡扣（4）上，并用粘合性強的固/液體固定；薄膜樣品與實驗樣品（8）結合之后固定擋板位于底座一端并與底座整體連接后上端與探針（9）接觸。

2.根據權利要求1所述的頂推裝置，其特征在于：所述螺桿式機械頂推裝置（6）包括螺旋千斤頂（201）、卡扣（202）、限位及加載模塊（5）；其中限位及加載模塊（5）設置在螺旋千斤頂（201）內部，卡扣（202）設置在螺旋千斤頂（201）上方并與螺旋千斤頂（201）連接。

3.根據權利要求2所述的頂推裝置，其特征在于：所述卡扣（202）為可裝配式的設置并與螺旋千斤頂（201）嵌套連接；所述卡扣（202）與螺旋千斤頂（201）嵌套連接處設有限位孔位（12）；優選的是，限位孔位高度為0.1-1.0mm，優選為0.2-0.5mm，更優選為0.3-0.4mm；作為優選，該裝置設有兩個限位孔位（12），兩個限位孔位（12）以筒體（201）中心線為對稱軸對稱設置。

4.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于：該裝置（A）還包括限位片（11）；限位片（11）設置在限位孔位（12）處，并穿過限位孔位（12）和限位及加載模塊（5）；所述限位片（11）厚度為0.1-1.0mm；優選的是，限位片（11）的數量為1-10片，改變限位孔位（12）處設置的限位片（11）的數量實現不同的限位及加載模塊（5）上行最大位移限位；作為優選，所述限位片（11）材料為金屬。

5.根據權利要求2-4中任一項所述的裝置，其特征在于：所述螺桿式機械頂推裝置（6）為圓筒狀。

6.一種與原子力顯微鏡聯用的材料微頂推裝置的使用方法或使用權利要求1-5中任一項裝置的方法，該方法包括以下步驟：

1) 將螺桿式機械頂推裝置（6）置于AFM替換底座（B）上，實驗樣品（8）固定于卡扣（202）上；

2)螺旋千斤頂（201）在螺桿式機械頂推裝置（6）下部絲母（13）發生轉動，限位及加載模塊（5）向上移動；

3) 限位及加載模塊（5）推動實驗樣品中間部位產生向上的位移，AFM懸臂（10）控制探針（9）對實驗樣品進行各種性能的表征；

4)重復步驟2)、3)，改變限位及加載模塊（5）的位移，AFM對處于不同彎曲狀態時的實驗樣品各種性能進行表征。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：步驟2)具體為：螺旋千斤頂（201）為螺桿式機械頂推裝置（6）提供上旋動力，推動限位及加載模塊（5）向上移動；同時控制絲桿（2）螺紋數量推動限位及加載模塊（5）上旋量，控制限位及加載模塊（5）移動的速度和向上位移。

8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于：步驟3)具體為：限位及加載模塊（5）推動實驗樣品（8）中間部位產生向上的位移，限位片（11）限制限位及加載模塊（5）上行的最大位移。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于：所述限位片（11）的數量為1-10片，改變限位片（11）的數量，實現不同的限位及加載模塊（5）上行位移限位。