一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),包括微機(jī)械器件、表征設(shè)備(1)、接口設(shè)備(2)、測試設(shè)備(3),接口設(shè)備(2)將微機(jī)械器件放于表征設(shè)備(1),其特征在于:所述接口設(shè)備(2)包括電學(xué)接頭(6)和光纖接頭(7),通過電學(xué)接頭(6)或通過光纖接頭(7)將信號施加至微機(jī)械器件,微機(jī)械器件在測試設(shè)備(3)的驅(qū)動下發(fā)生形變;另外可以將微機(jī)械器件固定于電極(14)上,微納米結(jié)構(gòu)體(17)固定于微機(jī)械器件末端,測試設(shè)備驅(qū)動微機(jī)械器件的擺動,進(jìn)而控制微納米結(jié)構(gòu)體(17)與作用塊(16)發(fā)生碰撞,研究微納米結(jié)構(gòu)體的動態(tài)變化過程。
【專利說明】一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子顯微鏡配套附件【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種在電子顯微鏡中測量微納米機(jī)械器件或者微納米材料載荷疲勞性質(zhì)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電子顯微鏡可以對微納米機(jī)械器件進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和成分分析功能,現(xiàn)有設(shè)備可以在電子顯微鏡上原位實(shí)現(xiàn)對納米材料的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)的測量,但尚不能系統(tǒng)地研究微機(jī)械器件的載荷和疲勞性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有原位透射電子顯微鏡技術(shù)尚不能系統(tǒng)地研究微機(jī)械器件的載荷和疲勞性能,本發(fā)明提供一種能在透射電鏡中進(jìn)行原位測量的裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),包括微機(jī)械器件、表征設(shè)備1、接口設(shè)備2、測試設(shè)備3,接口設(shè)備2將微機(jī)械器件放于表征設(shè)備1,其特征在于:所述接口設(shè)備2包括電學(xué)接頭6和光纖接頭7,通過電學(xué)接頭6或通過光纖接頭7將信號施加至微機(jī)械器件,微機(jī)械器件在測試設(shè)備3的驅(qū)動下發(fā)生形變。
[0006]進(jìn)一步地,所述微機(jī)械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
[0007]進(jìn)一步地,所述表征設(shè)備I為透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡或者光學(xué)顯微鏡,用于對器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,可以動態(tài)觀測微機(jī)械器件或微納米材料的結(jié)構(gòu)變化。
[0008]進(jìn)一步地,所述接口設(shè)備2還包括樣品座4和桿體5。
[0009]進(jìn)一步地,所述測試設(shè)備3為數(shù)字信號發(fā)生器或脈沖光學(xué)信號產(chǎn)生設(shè)備,用于產(chǎn)生驅(qū)動信號,控制微機(jī)械器件產(chǎn)生形變。
[0010]提供另一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),包括微機(jī)械器件、測試設(shè)備、電極14、作用塊16,微機(jī)械器件固定于電極14上,微納米結(jié)構(gòu)體17固定于微機(jī)械器件末端,測試設(shè)備驅(qū)動微機(jī)械器件的擺動,進(jìn)而控制微納米結(jié)構(gòu)體17與作用塊16發(fā)生碰撞。
[0011]進(jìn)一步地,所述微機(jī)械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
[0012]進(jìn)一步地,所述測試設(shè)備為數(shù)字信號發(fā)生器或脈沖光學(xué)信號產(chǎn)生設(shè)備。
[0013]進(jìn)一步地,該電極14由基片或其他裝置取代。
[0014]進(jìn)一步地,調(diào)節(jié)所述測試設(shè)備的驅(qū)動電壓,控制微機(jī)械器件擺動的幅度,從而調(diào)節(jié)所述碰撞的強(qiáng)度。
[0015]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了微機(jī)械器件負(fù)荷和疲勞特性的測量,對于為微機(jī)械器件實(shí)際應(yīng)用中的可靠性分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖2是圖1發(fā)明實(shí)施例中用于TEM的接口設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是圖2中4樣品座的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是第二種測量方式的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是第一種測量方式下的實(shí)物照片。
[0021]圖6為結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的微納米線器件實(shí)物照片。
[0022]1、表征設(shè)備;2、接口設(shè)備;3、測試設(shè)備;4、樣品座;5、桿體;6、電學(xué)接頭;7、光纖接頭;8、邊框;9、對電極;10、電極;11、微納米線器件;12、光纖;13、驅(qū)動裝置;14、電極;15、懸臂梁;16、作用塊;17、微納米結(jié)構(gòu)體。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示為本發(fā)明一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖,所述系統(tǒng)包括表征設(shè)備1、接口設(shè)備2和測試設(shè)備3。表征設(shè)備I可以為透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡或者光學(xué)顯微鏡;測試設(shè)備3可以為數(shù)字信號發(fā)生器或脈沖光學(xué)信號產(chǎn)生設(shè)備;微機(jī)械器件,可以為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁;接口設(shè)備2為微機(jī)械器件的安放裝置,用于將微機(jī)械器件放于表征設(shè)備I。微機(jī)械器件在測試設(shè)備3的驅(qū)動下發(fā)生形變,形變大小和周期可以調(diào)節(jié)。
[0024]第一種實(shí)施例是在透射電子顯微鏡中原位測量微納米器件的載荷疲勞特性。如圖2所示為用于TEM中的接口設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖,所述接口設(shè)備2包括樣品座4、桿體5、電學(xué)接頭6和光纖接頭7。電學(xué)測試設(shè)備可以通過電學(xué)接頭6將電學(xué)信號施加到微納米器件上,光學(xué)信號可以通過光纖施加到微納米器件上。如圖3所示為第一種實(shí)施例中用于TEM接口設(shè)備中樣品座4的結(jié)構(gòu)示意圖,所述樣品座4包括邊框8、對電極9、電極10、微納米線器件
11、光纖12、驅(qū)動裝置13。通過導(dǎo)線將對電極9和電極10分別連接至電學(xué)接頭6,用于施加電學(xué)信號。光纖12可以將光學(xué)信號施加到微納米器件上。驅(qū)動裝置13采用壓電陶瓷,用于控制微納米器件的位置。
[0025]在第一種實(shí)施例的測試中,將接口設(shè)備2放入TEM中。通過電學(xué)接頭6將電學(xué)信號施加到微納米線器件11或通過光纖12將光學(xué)信號施加至微納米線器件11,使微納米線器件11發(fā)生振蕩,效果如圖5所示。納米線振蕩的幅度可以通過改變測試設(shè)備3的驅(qū)動電壓的大小調(diào)節(jié)。在周期性應(yīng)變下,微納米線器件11可能會產(chǎn)生疲勞,結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。圖6為納米線結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的實(shí)物照片。通過這個實(shí)施例,可以測量到在應(yīng)變作用下結(jié)構(gòu)隨時間的變化,對微納米線器件的可靠性進(jìn)行分析。
[0026]如圖4所示為第二種實(shí)施例。在該實(shí)施例中,微機(jī)械器件的末端放置微納米結(jié)構(gòu)體,并通過微機(jī)械器件的振蕩,控制微納米結(jié)構(gòu)體發(fā)生碰撞,研究微納米結(jié)構(gòu)體在周期性碰撞作用下的動態(tài)特性。碰撞的周期和力度可以通過測試設(shè)備調(diào)節(jié)。具體地,懸臂梁15固定于電極14上(該電極14也可由基片或其他裝置取代),將待測微納米結(jié)構(gòu)體17固定于懸臂梁15末端。測試設(shè)備驅(qū)動懸臂梁(15)的擺動,進(jìn)而通過懸臂梁15的擺動,可以控制微納米結(jié)構(gòu)體17與作用塊16發(fā)生碰撞。調(diào)節(jié)測試設(shè)備的驅(qū)動電壓,控制懸臂梁15擺動的幅度,可以調(diào)節(jié)碰撞的強(qiáng)度,結(jié)合TEM的結(jié)構(gòu)表征功能,可以研究微納米結(jié)構(gòu)體17在碰撞作用下的結(jié)構(gòu)變化,對其疲勞特性和力學(xué)性能進(jìn)行研究。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),包括微機(jī)械器件、表征設(shè)備(I)、接口設(shè)備(2)、測試設(shè)備(3),接口設(shè)備(2)將微機(jī)械器件放于表征設(shè)備(I),其特征在于:所述接口設(shè)備(2)包括電學(xué)接頭(6)和光纖接頭(7),通過電學(xué)接頭(6)或通過光纖接頭(7)將信號施加至微機(jī)械器件,微機(jī)械器件在測試設(shè)備(3)的驅(qū)動下發(fā)生形變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:所述微機(jī)械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:所述表征設(shè)備(I)為透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡或者光學(xué)顯微鏡,用于對器件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,可以動態(tài)觀測微機(jī)械器件或微納米材料的結(jié)構(gòu)變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:所述接口設(shè)備⑵還包括樣品座⑷和桿體(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:所述測試設(shè)備(3)為數(shù)字信號發(fā)生器或脈沖光學(xué)信號產(chǎn)生設(shè)備,用于產(chǎn)生驅(qū)動信號,控制微機(jī)械器件產(chǎn)生形變。
6.一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),包括微機(jī)械器件、測試設(shè)備、電極(14)、作用塊(16),微機(jī)械器件固定于電極(14)上,微納米結(jié)構(gòu)體(17)固定于微機(jī)械器件末端,測試設(shè)備驅(qū)動微機(jī)械器件的擺動,進(jìn)而控制微納米結(jié)構(gòu)體(17)與作用塊(16)發(fā)生碰撞。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:所述微機(jī)械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:所述測試設(shè)備為數(shù)字信號發(fā)生器或脈沖光學(xué)信號產(chǎn)生設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:該電極(14)由基片或其他裝置取代。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種微機(jī)械器件的載荷疲勞性能測試系統(tǒng),其特征在于:調(diào)節(jié)所述測試設(shè)備的驅(qū)動電壓,控制微機(jī)械器件擺動的幅度,從而調(diào)節(jié)所述碰撞的強(qiáng)度。
【文檔編號】G01N3/38GK103868810SQ201410068708
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】楊是賾, 王恩哥, 田學(xué)增, 曾敏, 許智, 白雪冬 申請人:中國科學(xué)院物理研究所