[实用新型]一种透射电子显微镜用原位样品杆

说明书

本实用新型涉及材料分析测试技术领域，尤其涉及透射电子显微镜配件及低维材料原位测量研究领域。本实用新型解决透射电子显微镜用原位样品杆不能实现低温区精确控温的技术问题，提供一种透射电子显微镜用原位样品杆，该样品杆包括样品杆杆身、密封测试腔室、被动式制冷器、主动式制冷器、测温器和控温器，密封测试腔室设于样品杆杆身前方，被动式制冷器对密封测试腔室进行被动式制冷，主动式制冷器对密封测试腔室进行主动式制冷，测温器检测密封测试腔室内温度，控温器根据测温器的测量值控制主动式制冷器进行主动制冷。利用被动式制冷器作为一级制冷，主动式制冷器作为二级制冷，使样品杆可以实现在低温区精确控温。

技术领域

本实用新型涉及材料分析测试技术领域，尤其涉及透射电子显微镜配件及低维材料原位测量研究领域。

背景技术

周围环境和多物理外场耦合所导致的材料在亚纳米或原子尺度上的结构变化是其宏观特性的根源，而能否在亚纳米或原子尺度上观察到材料在环境和外场作用下的显微结构或化学组分的演变也就成为认知材料特性的关键。环境和外场作用下的纳米尺度结构和特性的原位、实时高分辨表征技术直接决定了我们对于材料的认知能力，是实现指导信息、能源、环境、生物等众多领域内材料结构设计及关联理化性能调控的共性关键技术，也直接决定了能否继续保持我国在纳米科技国际竞争中的优势。因而，发展纳米尺度原位、实时、动态表征方法与检测技术并提高在外场作用下的极限分辨率也就成为我国当前纳米科技专项中的重要研究内容之一。

原位透射电子显微镜分析技术可在气态、液态、固态、等离子态环境和辐照、力、热、电等外场条件下原位、实时、动态地研究材料的组成结构与物理化学性质之间的相关性，这种分析表征技术同时具备时间尺度与空间尺度的高分辨特性，可从深层次理解材料的本征属性，促进材料的设计和性能优化，大大提高新材料的研发效率，是目前纳米结构表征学中最新颖和最具发展空间的研究领域。近年来，原位透射电子显微镜表征技术在揭示锂离子电池阳极材料充放电反应原理、低维纳米材料力学性能、电化学腐蚀机制、电致阻变效应机制、纳米催化剂活性、生物细胞结构等众多科研领域都取得了具有开创性的研究成果。研究者可使用透射电子显微镜观测纳米材料发生复杂的物理、化学反应的同时，实时监测成分、晶体结构、组织缺陷的演变、表面/界面化学反应等，从而实现在纳米尺度实时研究材料在复杂环境中的服役行为，揭示材料失效的本质机制，促进更好的设计材料的显微结构和使用性能。

目前的主要问题在于我国科研单位长期以来所使用的先进分析表征仪器严重依赖于欧美日等发达国家，透射电子显微镜系统这类高端分析设备几乎全部源自进口。作为最具发展潜力的显微表征技术，原位仿真环境透射电子显微镜分析表征技术在发达国家发展极为迅速。近年来，我国在原位透射电子显微镜分析表征设备方面已有所发展，但明显落后于世界科技强国，相关技术装备水平仍存在较大的差距。随着我国对科研工作支持力度的逐级加大，国内几乎所有装备透射电子显微镜的科研单位和企业都有使用原位透射电子显微镜样品杆系统的需求。然而，设计制作原位仿真环境和多场耦合功能样品杆系统的技术难度大，关键技术和核心专利都掌握在国外公司手中，使得目前国内商品化的原位仿真环境样品杆都是由国外公司进口，价格非常昂贵，几乎占到了透射电子显微镜价格的一半，严重阻碍了原位透射电子显微镜表征技术在我国的推广使用。

更加突出的问题是我国进口的原位样品杆的使用功能受到限制，无响应式订制，难以根据科研任务的需求而变化。而且只能进口到仿真真空环境和具有简单热、电外场功能的原位气、液态样品杆，不具有加热和精确控温功能，这远远不能满足复杂多变的研究工作要求，极大地制约了我国在原位透射电子显微镜表征技术领域的发展，不仅科研工作内容受限，更重要的是失去了进行原创性研究的能力和技术积累。拥有原创性的科研设备是获取原创性科研成果的前提基础和最强有力的保障。