[发明专利]一种基于扫描电镜的纳米压痕系统

摘要

基于扫描电镜的纳米压痕仪属于低维纳米材料应力状态下综合性能测试领域，其特征在于包括底座和样品基座，压痕头支持座，在样品基座上加装一套角度调节器，一套三轴位移粗调装置和一套三轴微位移器，用以将样品移动到压痕头针尖2-100μm之间，并使样品正对压痕头，利用压痕头的微位移器实现压痕操作，通过压痕头内部的应变片和压敏电阻以及应力-应变测试仪实现针尖压痕深度以及应力的测量，结合扫面点睛高分辨的成像系统揭示材料所受应力与变形机制之间的关系，同时还可以从事材料在应力作用下的光学、电学性能的研究。本发明结构简单，价格低廉，性能可靠，可实现材料的压痕操作和力学性能的研究。

主权项

一种基于扫描电镜的纳米压痕系统，其特征在于：包括底座和固定在底座一侧的样品基座，固定在底座上与样品基座相对的另一侧的压痕头支持座；样品基座的形状为直角梯形或者直角三角形，直角面与底座边界相接垂直于底座放置，斜边所在的的面为斜面；定义平行于斜面的法线方向并指向样品基座斜面外部的方向为Z轴方向，定义平行于斜面与底座交线的方向为X轴方向，定义在斜面面内垂直于斜面与底座交线的方向为Y轴方向，X、Y、Z三轴方向满足右手螺旋定则；基板通过角度调节器I，角度调节器II，角度调节器III固定在样品基座的斜面上，用导线I将上述三个角度调节器连接到角度控制器上；在基板上固定一个三轴位移粗调装置；通过导线II连接到位移粗调控制器上，在三轴位移粗调装置上面固定X轴微位移器，在X轴微位移器上固定Y轴微位移器，实现在XY面内对样品的扫描，Z轴微位移器固定在Y轴微位移器上，在Z轴微位移器面固定了样品台，样品固定在样品台上，位于极靴的下方；压痕头的一端固定在一个微位移器上，该微位移器固定在压痕头支持座的上部，压痕头另一端的针尖正对样品；X轴微位移器，Y轴微位移器，Z轴微位移器和微位移器通过导线III连接到微位移控制器上，压痕头通过导线IV连接到应力-应变测试仪上；压痕头包括将转接头，中空套管，位于中空套管内部的移动头，针尖固定在移动头上并位于压痕头的外侧，在中空套管内部，应力-应变感应轴一侧与移动头相连，应力-应变感应轴另一侧与应变片的一侧固定，应变片固定在中空套管内部的固定销上，应变片另一侧面中心位置固定了一个用来测量微小应变的压敏电阻，U型中空座压在应变片上，通过转接头在中空套管内部将U型中空座压牢，转接头与微位移器相连；固定在其应变片上的压敏电阻与应力-应变测试仪内部的3个电阻与电源组成一个惠斯通电桥，惠斯通电桥通过输出端与应力-应变测试仪内部的能将变形所引起的电阻值的变化转化成电信号的应变测试单元相连；所述的三个角度调节器采用步进电机、压电陶瓷位移器或液压位移器；所述的三轴位移粗调装置，X轴微位移器，Y轴微位移器，Z轴微位移器和微位移器采用步进电机、压电陶瓷位移器或液压位移器。