[发明专利]基于可调式拉伸-弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪

摘要

本发明涉及一种基于可调式拉伸-弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪，属于机电一体化精密科学仪器领域。包括原位纳米压痕测试模块、拉伸预载荷加载模块和弯曲预载荷加载模块，所述原位纳米压痕测试模块由精密位移/力加载单元和载荷/位移信号检测单元组成；拉伸预载荷加载模块由精密驱动单元A、精密传动单元A、载荷/位移信号检测及控制单元A以及夹持单元A组成；弯曲预载荷加载模块由精密驱动单元B、精密传动单元B、载荷/位移信号检测及控制单元B组成；优点在于：体积小巧，结构紧凑，测试精度高，可提供的测试内容丰富、变形/位移/载荷速率可控，可安装于各种主流电子显微镜真空腔体的载物平台上，与成像设备兼容使用，应用范围广。

主权项

一种基于可调式拉伸‑弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪，其特征在于：包括原位纳米压痕测试模块、拉伸预载荷加载模块和弯曲预载荷加载模块，所述原位纳米压痕测试模块由精密位移/力加载单元和载荷/位移信号检测单元组成；拉伸预载荷加载模块由精密驱动单元A、精密传动单元A、载荷/位移信号检测及控制单元A以及夹持单元A组成；弯曲预载荷加载模块由精密驱动单元B、精密传动单元B、载荷/位移信号检测及控制单元B组成；所述原位纳米压痕测试模块下精密位移/力加载单元包括高精度XZ方向位移平台（13）、压电叠堆（10）、U型转接A（11）、高精密压力传感器（9）、高精度位移传感器B（15）和金刚石压头夹持杆（8），L型固定板（14）螺栓固定于上安装板B（6），高精度XZ方向位移平台（13）不动端底部连接L型固定板（14）垂直侧；压痕总装板（12）以螺栓连接于高精度XZ方向位移平台（13）可动滑台；从上到下，压电叠堆（10）顶部接触压痕总装板（12）突出横梁下，其下部接触 U型转接A（11）两侧突出上部，U型转接A（11）上凸部分下部又接触高精密压力传感器（9）上部，最后高精密压力传感器（9）下部接触金刚石压头夹持杆（8），金刚石压头夹持杆（8）一端螺栓固定连接在压痕总装板（12）下部凹槽内；高精度位移传感器B（15）上端接触压痕总装板（12）突出横梁，下端接触金刚石压头夹持杆（8）；所述原位纳米压痕测试模块下载荷/位移信号检测单元包括高精密压力传感器（9）、金刚石压头夹持杆（8）及高精度位移传感器B（15），所述高精密压力传感器（9）、压电叠堆（10）、U型转接A（11）串联，又与高精度位移传感器B（15）并联，高精密压力传感器（9）、压电叠堆（10）、U型转接A（11）及高精度位移传感器B（15）被压痕总装板（12）与金刚石压头夹持杆（8）夹在中间；如此，金刚石压头夹持杆（8）上的压头压入力经过该力放大杆放大，传递给精密压力传感器（9）来实现压入力信号检测；金刚石压头夹持杆（8）变形的同时将变形传递给高精度位移传感器B（15），得出金刚石压头的压入深度，实现微位移信号检测。