[发明专利]一种微颗粒强度测量仪及测量方法

说明书

本发明提供了一种微颗粒强度测量仪及测量方法，涉及显微测量领域，所述微颗粒强度测量仪包括多通道视频显微模块、样品载台模块、位移运动驱动模块、微力信号采集模块以及仪器操作控制模块；本发明还提供一种微粒强度测量方法，定义样品载片的扫描范围及样品测量尺寸范围，将扫描范围分为多个场域；移动样品载片将多个场域依次移入显微视场中，进行样品颗粒识别及筛选；通过移动夹持臂或移动支架向样品施加外力并记录样品形变过程及力信号，从而得到所述样品强度的数据，并根据样品的力学模型来分析获得材料的本征力学数据。本发明设计的微颗粒强度测量仪及测量方法有效的提升微尺度材料的研发效率，大大的缩短了工业产品的开发过程。

技术领域

本发明涉及显微测量领域，具体而言，涉及一种微颗粒强度测量仪及测量方法。

背景技术

材料及产品的机械性能测量是现代化工业产品开发及生产过程中不可缺少的步骤。近三十年来随着生物技术及纳米材料科学的发展，以微颗粒出现的各类微尺度材料及产品不断涌现，如缓释药物、新型洗衣剂及柔顺剂、缓释香水等等许多产品，它们通过生产工艺及配方的调控使得产品颗粒的尺寸分布处于要求的范围及合适的分布比例。在微米尺度的尺寸范围内，粉状材料的颗粒与颗粒之间及颗粒与其他界面(如传输管道管壁)的相互作用会对其生产及使用过程产生影响。

微颗粒的机械性能是决定何种颗粒成份、结构及尺寸能获得所需要的最终产品的关键因素。与之相对应的微尺度产品机械性能测量技术及仪器也随之成为微尺寸产品和生产工艺开发及优化的重要工具。但目前市面上缺少对这些微颗粒的机械性能进行准确测量的仪器和方法，导致微尺寸产品的开发和生产过程中无法获取精确的基础数据来对生产工艺进行有针对性的优化，也不能在生产过程中对产品进行直接的定量跟踪监控。

发明内容

本发明解决的问题是目前缺少对微颗粒的机械性能进行直接准确测量的仪器和方法，导致诸多微尺寸工业产品的开发与生产过程面临只能通过其他间接的测量及估算的方法来指导开发及生产过程的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种微颗粒强度测量仪及测量方法，包括多通道视频显微模块、样品载台模块、位移运动驱动模块、微力信号采集模块以及仪器操作控制模块；所述多通道视频显微模块用于观察样品的形态、确定所述样品的位置和记录测量的过程，所述样品载台模块用于移动所述样品，配合所述多通道视频显微模块进行样品定位并在需要时配合所述位移运动驱动模块进行样品测试，所述位移运动驱动模块用于驱动探针或夹持器的位移运动进而对所述样品施加外力，所述微力信号采集模块用于测量和记录所述样品发生形变过程所产生的力，所述仪器操作控制模块用于根据待测量样品的特性及所需样品数据的要求控制其他模块执行不同的测量步骤。

优选地，所述仪器操作模块包括硬件设备及驱动模块、仪器内部功能及应用程序模块、测量步骤及测量模式管理模块、仪器资源及运行参数管理模块和数据管理及分析模块，所述硬件设备及驱动模块用于支持驱动外部连接的硬件设备，所述仪器内部功能及应用程序模块用于分析处理测量仪的控制和操作逻辑，所述测量步骤及测量模式管理模块用于将样品测量过程分步进行实现，所述仪器资源及运行参数管理模块用于管理外部设备资源及各个测量模式所使用的操作参数集，所述数据管理及分析模块用于向用户提供分析及管理测量过程中产生的数据文件及图像文件的功能。

优选地，所述多通道视频显微模块包括至少一个视频显微系统和图像显示装置，所述视频显微系统用来观察及监测所述探针和所述样品的调整、校验及测量过程，所述图像显示装置用于显示视频显微系统的输出画面。

优选地，所述样品载台模块包括夹持臂和第一位移平台，所述夹持臂用于安装样品载片或固定所述夹持器，所述第一位移平台用于移动所述夹持臂。

优选地，所述微力信号采集模块包括微力传感器和信号采集部件，所述微力传感器用于安装所述探针或所述夹持器并将所述样品形变产生的力信号转换成电信号，所述信号采集部件用于接收所述微力传感器产生的电信号并进行处理。

优选地，所述微力传感器上设置有所述探针或所述夹持器安装点。