[发明专利]一种在扫描电镜中进行原位微观力学、微结构、成分一体化研究的装置及方法

摘要

一种在扫描电镜中进行原位微观力学、微结构、成分一体化研究的装置属于材料微结构与性能原位表征领域。本装置采用双梯形丝杠传动系统，装置刚度大，测试精度高；在扫描电镜中运行平稳，机械噪声小，对扫描电镜成像干扰低；梯形丝杠具有自锁性能，可以在任意时刻暂停测试和启动测试，测试数据连续性好；样品夹具具有旋转功能，可以在材料拉伸/压缩力学性能测量的同时，在同一微区域满足扫描电子束成像、EDS和EBSD一体化测试；测试装置设计的夹具支撑架，样品夹具和样品具有完全对称结构，保证样品的受到完全对称的拉伸/压缩应力作用，样品的几何中心，即变形中心始终位于电子束正下方，便于原位追踪动态研究和高质量微观扫描图像获得。

主权项

1.一种在扫描电镜中进行原位微观力学、微结构、成分一体化研究的装置，其特征在于该装置包括直流微电机驱动器，主动齿轮与从动齿轮，蜗轮蜗杆，梯形丝杠，样品夹持系统，载荷测量装置、位移测量装置、与扫描电镜连接的过真空法兰，信号输入输出接头，数据采集与处理系统；所述的直流微电机驱动器，通过减速器，驱动主动齿轮与从动齿轮配合传动；从动齿轮驱动蜗杆和第一蜗轮，第二蜗轮；第一蜗轮带动第一梯形丝杠实现旋转运动，第二蜗轮带动第二梯形丝杠实现旋转运动；梯形丝杠旋转运动带动紧固在第一样品夹具支撑架和第二样品夹具支撑架上面的丝杠螺母副实现往复直线运动，固定在第一样品夹具支撑架上面的第二样品夹具与第一样品夹具支撑架一起往复运动，且固定在第二样品夹具支撑架的第一样品夹具与第二样品夹具支撑架一起往复运动，第一样品夹具支撑架端部分别通过精密导轨滑块与第一导轨、第二导轨连接，第二样品夹具支撑架端部分别通过精密导轨滑块与第一导轨、第二导轨连接，第一导轨与第二导轨安装在样品台底座上；所述的载荷测量装置固定于载荷传感器基座上，载荷测量装置与第二样品夹具实现刚性连接，当第二样品夹具受到拉力或压力作用时，直接将力传递到载荷测量装置上；所述的位移测量装置在第一样品夹具支撑架和第二样品夹具支撑架上面，当第一样品夹具和第二样品夹具夹紧样品在轴向上进行往复运动时，位移测量装置直接测量出样品的变形量；在梯形丝杠固定座一端，安装样品夹具支撑架行程限位开关；所述的直流微电机驱动器，载荷测量装置和位移测量装置的驱动电源、控制信号和数据采集信号分别通过导线与扫描电镜过真空法兰连接，扫描电镜过真空法兰通过真空密封橡胶圈固定在扫描电镜样品室腔体侧边，过真空法兰两侧上分别固定电源输入与控制信号输入端口和数据采集信号输出接线端口；通过电源输入与控制信号输入端口和数据采集信号输出接线端口将拉伸台和外置控制器连接起来；所述的第一样品夹具和第二样品夹具，与单轴加载系统水平安装，使样品表面法线方向与电子束入射方向平行；或者第一样品夹具和第二样品夹具绕拉伸轴线向EBSD探测器方向旋转70°，使样品表面法线相对于电子束的入射方向倾斜70°；第一样品夹具支撑架和第二样品夹具支撑架，第一样品夹具和第二样品夹具以及所夹持的被测试样品，具有完全对称的结构，且样品夹持在第一样品夹具和第二样品夹具上后，几何中心位于电子束正下方，在安装样品时，通过样品台底座的定位孔来调整，使样品几何中心与电子束轴线和定位孔在一条轴线上。