[发明专利]一种与原子力显微镜联用的材料微拉伸装置及其使用方法

权利要求书

1.一种与原子力显微镜联用的材料微拉伸装置，其特征在于：拉伸装置(A)与AFM替换底座(B)连接；拉伸装置(A)包括底座(1)、高精度涡轮式粗微调微分头(2)、固定立柱(3)、活动挡板(4)、固定挡板(5)、电机(6)、连接件(7)、电机电源(8)；其中，高精度涡轮式粗微调微分头(2)设置在底座(1)上，并采用固定立柱(3)固定；高精度涡轮式粗微调微分头(2)的一端与活动挡板(4)连接；固定挡板(5)位于底座(1)一端并于底座(1)固定连接；电机(6)与电机电源(8)和高精度涡轮式粗微调微分头(2)连接并驱动高精度涡轮式粗微调微分头(2)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括单片机(9)；单片机(9)连接并控制电机(6)；和/或

电机(6)通过齿轮或皮带与高精度涡轮式粗微调微分头(2)连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述高精度涡轮式粗微调微分头(2)包括微调钮(201)、粗调钮(202)、粗微调切换钮(203)和伸缩杆(204)；伸缩杆(204)的一端与连接件(7)固定连接；微调钮(201)与粗调钮(202)均与伸缩杆(204)连接并控制伸缩杆(204)的伸缩；粗微调切换钮(203)控制电机(6)与微调钮(201)或粗调钮(202)交替连接；粗微调切换钮(203)位于高精度涡轮式粗微调微分头(2)背离活动挡板(4)一端的端部。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述连接件(7)包括微分头套头(701)、限位螺母(702)、微分头连接杆(703)；微分头连接杆(703)的一端与活动挡板(4)可拆分地连接，另一端通过微分头套头(701)与高精度涡轮式粗微调微分头(2)的伸缩杆(204)连接；微分头套头(701)和微分头连接杆(703)通过限位螺母(702)连接；高精度涡轮式粗微调微分头(2)控制微分头套头(701)旋转，并由微分头连接杆(703)拉动活动挡板(4)向远离固定挡板(5)的方向运动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述微分头连接杆(703)的一端与活动挡板(4)可拆分地连接具体为：所述活动挡板(4)底部设有预制孔位；微分头连接杆(703)的一端插入预制孔位，并任意旋转90°后卡在活动挡板(4)中。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的装置，其特征在于：所述固定挡板(5)和活动挡板(4)采用固定宽度，固定挡板宽度为3-18mm，优选为5-15mm，更优选为8-12mm；和/或

活动挡板宽度为2-12mm，优选为3-9mm，更优选为5-7mm。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的装置，其特征在于：所述高精度涡轮式粗微调微分头(2)的位移精度达到0.5μm；高精度涡轮式粗调微分头(2)的应变精度达到2.5*10^-5。

8.一种与原子力显微镜联用的材料微拉伸装置的使用方法或使用权利要求1-7中任一项装置的方法，该方法包括以下步骤：

1)将实验样品(10)固定于固定挡板(5)和活动挡板(4)间；

2)通过单片机(9)控制电机(6)驱动高精度涡轮式粗调微分头(2)工作；高精度涡轮式粗调微分头(2)使微分头套头(701)旋转，进而微分头连接杆(703)拉动活动挡板(4)向外移动；

3)由AFM对处于受拉状态的实验样品(10)进行各种性质的测定；

4)重复步骤2)、3)，测定实验样品在处于不同拉伸状态时的各种性质。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：调节高精度涡轮式粗调微分头(2)控制微分头连接杆(703)的位移，具体为：

电机驱动高精度涡轮式粗调微分头控制微分头旋转，高精度涡轮式粗调微分头控制微分头连接杆拉动活动挡板向外发生与微分头旋转同距离的位移。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述高精度涡轮式粗微调微分头(2)的位移精度达到0.5μm；高精度涡轮式粗调微分头(2)的应变精度达到2.5*10^-5。