[发明专利]环境可控的划痕实验在位测试装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体镀膜技术领域，特别涉及一种环境可控的划痕实验在位测试装置及其控制方法。

背景技术

目前，测定待测物与基底的结合力的实验方法主要有摩擦抛光实验、喷丸实验、弯曲实验、拉力实验、压痕实验以及划痕实验等。其中，划痕实验具有操作简便、直观、可量化对比等优点，为大多数国家所采用。然而，划痕实验一般将采用突变摩擦力或者声发射信号作为评判参数，由于薄膜的表面形貌和力学特性的复杂性，常常无法有效地判断临界载荷，与此同时划痕实验不考虑环境对结合力的影响，导致降低了划痕实验的准确性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种环境可控的划痕实验在位测试装置，该测试装置可以提高划痕实验的准确性，结构简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种环境可控的划痕实验在位测试装置，环境可控的划痕实验在位测试装置，包括：二维力传感器，用于检测实验中载荷和摩擦力；声发射传感器，所述声发射传感器设置在待测物表面，用于检测实验中声发射信号；划痕头驱动器，用于驱动加载在所述划痕头驱动器上的划痕头以预设速度移动，并线性增大初始载荷，从而在所述待测物表面产生划痕；环境参数调节模块，用于调节待测物所处环境的环境参数，其中，环境参数包括温度和湿度；驱动器控制模块，所述驱动器控制模块分别与所述环境参数调节模块、所述二维力传感器和所述划痕头驱动器相连，以根据所述二维力传感器反馈的载荷控制所述划痕头在预设温度和预设湿度下水平移动；变倍显微镜，用于检测所述划痕的形貌；以及控制模块，所述控制模块与所述驱动器控制模块和所述变倍显微镜相连，用于根据所述摩擦力与所述声发射信号得到在所述预设温度和预设湿度下所述待测物与基底的结合力，以根据所述结合力与所述划痕的形貌得到待测物破裂时的形貌。

根据本发明实施例提出的环境可控的划痕实验在位测试装置，通过结合划痕形貌的在位观测，从而提高待测物的结合力的准确性，并且通过环境参数调节模块调节环境参数，从而控制划痕实验的温度和湿度，充分考虑了环境对结合力的影响，以测定不同温度和湿度对待测物的结合力的影响，以及可以有效地判断临界载荷，提高划痕实验的准确性，从而准确地实现在给定环境下划痕实验的测量。

另外，根据本发明上述实施例的环境可控的划痕实验在位测试装置还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述装置还包括：信号放大模块，所述信号放大模块分别与所述二维力传感器和所述驱动器控制模块相连，用于将所述二维力传感器的电压信号放大并转换成数字信号，以得到所述反馈的载荷和所述摩擦力。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述驱动器还用于驱动所述划痕头垂直移动以与所述待测物表面接触并施加所述初始载荷。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述二维力传感器可以为应变高精度力传感器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述声发射传感器通过耦合剂设置在所述待测物表面，所述划痕头设置在所述二维传感器上。

本发明另一方面实施例提出了一种如上述环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法，包括以下步骤：调节所述环境参数，以使所述待测物所处环境达到所述预设温度和预设湿度；根据所述二维力传感器反馈的载荷控制所述划痕头在所述预设温度和预设湿度下水平移动，其中，所述划痕头以预设速度移动，并线性增大初始载荷，从而在所述待测物表面产生划痕；在控制所述划痕头与所述待测物脱离之后，通过所述变倍显微镜检测所述划痕的形貌；以及根据所述二维力传感器检测的摩擦力与所述声发射传感器检测的声发射信号得到在所述预设温度和预设湿度下所述待测物与基底的结合力，以根据所述结合力与所述划痕的形貌得到所述待测物破裂时的形貌。

根据本发明实施例提出的环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法，通过结合划痕形貌的在位观测，从而提高待测物的结合力的准确性，并且通过环境参数调节模块调节环境参数，从而控制划痕实验的温度和湿度，充分考虑了环境对结合力的影响，以测定不同温度和湿度对待测物的结合力的影响，以及可以有效地判断临界载荷，提高划痕实验的准确性，从而准确地实现在给定环境下划痕实验的测量。

另外，根据本发明上述实施例的环境可控的划痕实验在位测试装置的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：