[实用新型]独立式五自由度超精密材料原位测试显微观测台有效

专利信息
申请号: 201320597289.0 申请日: 2013-09-26
公开(公告)号: CN203550916U 公开(公告)日: 2014-04-16
发明(设计)人: 赵宏伟;任露泉;高景;董晓龙;邵明坤;张鹏;程虹丙;唐可洪;范尊强;张志辉;张富;朱冰;邹青;裴永茂;董景石;张启勋;朱玉祥;李法新;呼咏;马敬春 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: G01B11/24 分类号: G01B11/24
代理公司: 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 代理人: 王怡敏
地址: 130012 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 立式 自由度 精密 材料 原位 测试 显微 观测
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及精密科学显微观测仪器,特别涉及一种集超景深显微观测、精密驱动、主动跟随为一体的独立式五自由度超精密材料原位测试显微观测台。可针对在不同载荷状态下的各类材料提供原位监测,揭示材料在微纳米尺度下的力学特性和损伤机理,对于新材料新工艺、精密光学、半导体技术、纳米工程、微机电系统(MEMS)技术等高技术产业的发展具有极为重要的推动作用。

背景技术

材料测试技术是材料科学与工程应用的重要手段和方法。所有零部件在实际使用过程中都不可避免地承受着力或温度的作用,在一定的使用条件和使用时间后,材料将发生变形、磨损、表面麻点等失效现象。显微观测是在失效分析中广泛使用的技术,通过对材料试样提供痕迹分析、裂纹分析和断口分析,以获取材料的基本性能和力学规律。

原位力学性能测试是指在微/纳米尺度下对试件材料进行力学性能测试的过程中,通过光学显微镜、电子显微镜以及原子力显微镜等仪器对各种载荷作用下材料及其制品发生的微观变形、损伤进行全程动态在线监测的一种力学测试手段。该技术从微观层面揭示了各类材料及其制品的力学行为、损伤机理以及载荷的大小、种类与材料性能间的相关性规律。

目前的原位观测设备尚存在一些不足之处:(1)目前的商用显微镜难以满足大行程的镜头移动能力,对原位观测大型试件存在制约;(2)由于外界环境的影响,在一些载荷下的试件往往自身处于微震动的状态,目前的商用显微镜难以做到对试件的同步跟随,以保证被观测区域的稳定成像;(3)扫面电子显微镜、原子力显微镜等的腔体空间十分有限,难以对处于宏观尺度下的试件进行原位观测。

因此,设计一种具有五自由度大行程、可主动跟随、易于集成的超精密材料原位测试显微观测台具有十分重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种独立式五自由度超精密材料原位测试显微观测台,解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型能够应用于材料微观形貌观测中。通过五自由度精密驱动组件实现对超景深镜头和被观测试件间相对位置进行五自由度精密调节;柔性铰链式X、Y、Z轴超精密跟随组件可实现X、Y、Z三方向相对于处于微震动中观测试件的超精密跟随,使超景深镜头和被观测试件保持相对静止,X、Y、Z轴柔性铰链式超精密跟随组件可实现X、Y、Z三方向相对于载荷下微震动中试件的主动跟随,实现对不同载荷下试件的原位观测;Y轴超精密跟随组件还可辅助超精神镜头变焦;通过超景深镜头观测,可以得到试件的稳定的微观三维形貌图像。本实用新型可独立作为观测平台,实现对试件微观形貌进行观察;也可安装于试验机及其他测试设备上,一体化主动跟随载荷下微振动中的被测试件,对被测试件的微观变形、损伤与断裂过程进行实时原位观测;也可以安装于机床上,对工作中的机床零部件试试跟随,在线观察及测试,可得到机床零部件在真实受力状态下微观三维形貌,为机床零部件的设计改进提供关键数据。集成性高,实用性强,既可以独立使用又可以和其他设备组合使用。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:

独立式五自由度超精密材料原位测试显微观测台,包括X轴移动组件14、Y轴移动组件12、Z轴移动组件11、X轴转动组件7、Z轴转动组件6、X-Y-Z三轴跟随组件、超景深镜头9;所述Y轴移动组件12安装于X轴移动组件14之上,Z轴移动组件11安装于Y轴移动组件12之上;跟随组件底板1安装于Z轴移动组件11之上,X-Y-Z三轴跟随组件的Y-Z轴跟随组件2通过内六角螺钉3安装于跟随组件底板1之上,X轴跟随组件5通过跟随组件连接板(4)与Y-Z轴跟随组件2连接;Z轴转动组件6安装于X轴跟随组件5之上,X轴转动组件7安装于Z轴转动组件6之上;超景深观测镜头9固定于超景深镜头固定块10的孔中,超景深镜头固定块10通过显微镜连接轴8与X轴转动组件7连接。

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