摩擦界面微观电性的探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种摩擦界面微观电性的探测装置，包括摩擦构件与探测部件，所述摩擦构件用于与待测样品表面进行摩擦；所述探测部件与所述摩擦构件相对设置，所述探测部件包括至少一个探针阵列，用于对所述摩擦构件与所述待测样品之间的摩擦表面进行探测。本发明专利技术提供的摩擦界面微观电性的探测装置，无需移动探测部件便可进行探测，此探测装置及方法同时实现了多点，大面积的测量，在测量过程中所用时间短，测量效率高。

【技术实现步骤摘要】
摩擦界面微观电性的探测装置及方法
本专利技术涉及摩擦学的
，特别是涉及一种摩擦界面微观电性的探测装置及方法。
技术介绍
在摩擦界面的微观电学特性领域中，微机电系统的尺度在微米量级，由于尺寸效应，器件尺寸会减小到微米量级，以黏着力和摩擦力为代表的表面力相对于体积力增大近千倍，会产生严重的摩擦磨损问题，进而影响界面的电学特性。在传统的技术中，会采用单探针定点测量方式或者单探针扫描测量方式来测量电学性质在摩擦接触区的空间分布，但上述方式的测量时间都较长，测量效率偏低。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述对摩擦接触区的电学性质测量效率偏低的问题，提供一种测量效率高的摩擦界面微观电性的探测装置及方法。一种摩擦界面微观电性的探测装置，包括：摩擦构件，所述摩擦构件用于与待测样品表面进行摩擦；探测部件，与所述摩擦构件相对设置，所述探测部件包括至少一个探针阵列，用于对所述摩擦构件与所述待测样品之间的摩擦表面进行探测。在其中一个实施例中，所述摩擦构件与所述探针阵列耦合，所述探针阵列输出的探测信号包括微波信号，所述微波信号经过摩擦构件的摩擦表面反射后，能够被所述探针阵列接收。在其中一个实施例中，所述探针阵列包括多个探针单元，每一个所述探针单元上设置有多个探针，所述摩擦构件与待测样品摩擦的摩擦界面位于所述探针阵列的范围之内。在其中一个实施例中，在所述探针阵列中，所述探针单元上分布的探针的分布密度由探针阵列的中心向周围逐渐减小。在其中一个实施例中，还包括样品支撑片，用于承载待测样品，所述摩擦构件能够与所述样品支撑片接触并相对移动。在其中一个实施例中，所述样品支撑片为透波材料，以使所述探针阵列输出的微波穿透所述样品支撑片。在其中一个实施例中，所述摩擦构件与所述探测部件分别设置于所述样品支撑片相对的两个表面。在其中一个实施例中，还包括控制装置，所述控制装置与所述探针阵列连接，用于获取探测信号；所述控制装置包括矩阵开关和网络分析仪，所述矩阵开关一端与所述探针阵列连接，所述矩阵开关另一端与所述网络分析仪连接。在其中一个实施例中，所述探测部件包括多个探针阵列，所述矩阵开关与所述多个探针阵列对应设置，所述矩阵开关的数量与所述探针阵列的数量相对应。一种利用上述实施例中任意一项所述的摩擦界面微观电性的探测装置探测摩擦界面微观电性的探测方法，所述探测方法包括：驱动所述摩擦构件相对于所述待测样品表面移动进行摩擦；利用所述探测部件对所述摩擦构件与待测样品之间的摩擦表界面进行探测，接收摩擦构件反馈的探测信号。上述摩擦界面微观电性的探测装置及方法，通过设置探测部件，所述探测部件包括至少一个探针阵列，用于探测与之相对设置的摩擦构件与待测样品的摩擦表界面的电学特性。设置多个探针阵列，无需移动探测部件便可进行探测，此探测装置及方法同时实现了多点，大面积的测量，在测量过程中所用时间短，测量效率高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1为一实施例中摩擦界面微观电性的探测装置结构示意图；图2为图1所示摩擦界面微观电性的探测装置的探针阵列的局部放大图；图3为图2所示摩擦界面微观电性的探测装置的探针单元的局部放大图。其中，探测装置100摩擦副101摩擦构件102待测样品104样品支撑片106探测部件111探针阵列112探针单元113矩阵开关122网络分析仪124阻抗匹配器125光电传感器126放大器127微波发生器128具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对摩擦界面微观电性的探测装置及方法进行更全面的描述。附图中给出了摩擦界面微观电性的探测装置及方法的首选实施例。但是，摩擦界面微观电性的探测装置及方法可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对摩擦界面微观电性的探测装置及方法的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在摩擦界面微观电性的探测装置及方法的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，一个实施例提供的摩擦界面微观电性的探测装置100，此探测装置100包括摩擦构件102与探测部件111。其中，摩擦构件102用于与待测样品104表面进行摩擦，摩擦构件102与待测样品104构成摩擦副101；所述探测部件111与摩擦构件102相对设置，探测部件111包括至少一个探针阵列112，用于对摩擦构件102与待测样品104之间的摩擦表面进行探测。通过设置探测部件111，探测部件111包括至少一个探针阵列112，可探测与之相对设置的摩擦副101的摩擦表界面的电学特性。设置多个探针阵列，可以实现不需要移动探测部件111便可对待探测摩擦界面进行测量，可大大提升测量效率，实现摩擦与摩擦表界面微观电性的原位协同观测。其中，原位观测即探测部件111不需要进行移动便可以探测到所需要的信号。此探测装置100测量过程中所耗时间短，测量整体效率高。在其中一个实施例中，探测装置100中的探测部件111与摩擦副101耦合。耦合即探测部件111与摩擦副101之间存在紧密配合并相互影响。探测部件111可以发射出探测信号至摩擦副101的摩擦表界面，进而得到反馈的所要探测的摩擦表界面微观电性特征。此探测装置100中探测部件111与摩擦副101耦合的结构可以对摩擦过程接触区内介电常数和电导率的空间分布进行原位测量，并可以实现在摩擦过程中对电荷或者缺陷的实时在线检测。具体地，探测部件111中探针阵列112与摩擦构件102耦合，探针阵列112输出的探测信号经过摩擦构件102的摩擦表面反射后，能够被探针阵列112接收。这种耦合结构可以是非接触耦合的方式，也可以为其他耦合方式，只要探针阵列112可以与摩擦构件101相互传输数据信息即可。在具体的一个实施例中，探测部件111中探针阵列112与摩擦构件102采用非接触耦合。非接触耦合的方式可以对摩擦接触区进行非接触测量，非接触测量不会破坏摩擦接触面及摩擦副101结构，得到一种无损的优质的测量结果。更进一步地，摩擦界面微观电性的探测装置100还包括微波发生器128，微波发生器128可以发射出微波，并经过探针阵列112输出探测信号。探针阵列112接收到微波并与之良好的匹配，确保探测信号不失真的发射与接收。探针阵列112发射微波探测信号，利用微波穿透性无需接触摩擦副接触区，以探测与之相对设置的摩擦副101的摩擦表面的电学特性，实现对摩擦表界面的无损的非接触测量。在一个实施例中，所述摩擦构件102与所述探针阵列112耦合，所述探针阵列112输出的探测信号包括微波信号，所述微波信号经过摩擦构件102的摩擦表面反射后，能够被所述探针阵列112接收。在本实施例中，测量数据包括利用探测信号得到摩擦区域的介电特性如电导率等。其中，选择利用微波对摩擦区域材料介电特性以及前后的变化进行测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦界面微观电性的探测装置，其特征在于，包括：摩擦构件，所述摩擦构件用于与待测样品表面进行摩擦；探测部件，与所述摩擦构件相对设置，所述探测部件包括至少一个探针阵列，用于对所述摩擦构件与所述待测样品之间的摩擦表面进行探测。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦界面微观电性的探测装置，其特征在于，包括：摩擦构件，所述摩擦构件用于与待测样品表面进行摩擦；探测部件，与所述摩擦构件相对设置，所述探测部件包括至少一个探针阵列，用于对所述摩擦构件与所述待测样品之间的摩擦表面进行探测。2.根据权利要求1所述的摩擦界面微观电性的探测装置，其特征在于，所述摩擦构件与所述探针阵列耦合，所述探针阵列输出的探测信号包括微波信号，所述微波信号经过摩擦构件的摩擦表面反射后，能够被所述探针阵列接收。3.根据权利要求1所述的摩擦界面微观电性的探测装置，其特征在于，所述探针阵列包括多个探针单元，每一个所述探针单元上设置有多个探针，所述摩擦构件与待测样品摩擦的摩擦界面位于所述探针阵列的范围之内。4.根据权利要求3所述的摩擦界面微观电性的探测装置，其特征在于，在所述探针阵列中，所述探针单元上分布的探针的分布密度由探针阵列的中心向周围逐渐减小。5.根据权利要求1所述的摩擦界面微观电性的探测装置，其特征在于，还包括样品支撑片，用于承载待测样品，所述摩擦构件能够与所述样品支撑片接触并相对移动。6.根据权利要求5所述的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷炎琦，吕焱，马天宝，解国新，雒建斌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11