透射电镜样品杆杆头及应用其的透射电镜样品杆制造技术

透射电镜样品杆杆头及应用其的样品杆，其中透射电镜样品杆杆头包括：摩擦发电机和电荷激励组件，其中：摩擦发电机用于产生电荷；电荷激励组件用于接收电荷以向放置于其中的样品提供激励电能。透射电镜样品杆包括：透射电镜样品杆杆身，以及至少一个上述的透射电镜样品杆杆头；其中，透射电镜样品杆杆身与透射电镜样品杆杆头通过螺栓、微型法兰等连接；透射电镜样品杆杆头根据实验方式能够替换为压电陶瓷电机驱动或流体驱动摩擦起电的杆头。因此本公开提出的样品杆，可实现摩擦发电机摩擦层材料和样品材料的研究，观测有电荷与无电荷输出情况下摩擦层材料的结构、形貌和电子态的变化，以及样品在常规和电激励情况下的结构、形貌、电子态特征。

TEM Sample Rod Head and Application of TEM Sample Rod

The transmission electron microscopy sample rod head and the sample rod of the application, in which the transmission electron microscopy sample rod head includes a friction generator and a charge excitation module, in which the friction generator is used to generate charge and the charge excitation module is used to receive charge to provide excitation energy to the sample placed therein. The TEM sample rod includes: the TEM sample rod body and at least one of the above-mentioned TEM sample rod heads; the TEM sample rod body is connected with the TEM sample rod head through bolts, micro flanges, etc. The TEM sample rod head can be replaced by the piezoelectric ceramic motor-driven or fluid-driven friction-activated rod head according to the experimental method. Therefore, the sample rod proposed in this disclosure can realize the study of friction layer material and sample material of friction generator, observe the changes of structure, morphology and electronic state of friction layer material under the condition of charge and no charge output, and the structure, morphology and electronic state characteristics of sample under the condition of conventional and electric excitation.

【技术实现步骤摘要】
透射电镜样品杆杆头及应用其的透射电镜样品杆
本公开属于透射电子显微镜配件及纳米材料原位研究领域，更具体地涉及一种透射电镜样品杆杆头及应用其的透射电镜样品杆。
技术介绍
原位透射电镜样品杆的出现极大地拓宽了透射电子显微镜的研究领域，摩擦发电机的公开和发展为绿色能源提供了光明前景，为微量能源特别是低频能源的收集及利用提供可能，但是现在缺少一种原位手段，将摩擦发电机的摩擦层在工作过程中的变化机理研究清楚。目前商业化的透射电镜样品杆可以为样品提供偏压，并且对样品进行电学激励。原位的气、液体环境样品杆可以研究气体、液体环境下(包括施加电场情况)样品的各种变化，还可以原位研究合成、催化反应过程。另外，利用常规的透射电镜也可以对摩擦发电机摩擦层的材料和电极进行独立研究。但是，现有的样品杆在原位下，存在以下缺陷：1、现有的样品杆，通常都是通过外接电路向样品提供偏压，因此不能精确控制施加到样品上的电荷量，从而对样品的激励和检测灵敏度不高；2、现有的样品杆，做不到利用透射电镜原位研究摩擦发电机摩擦层和电极材料结构、形貌；并且做不到揭示摩擦发电机摩擦层在带电荷与电荷输出情况下的材料的结构、形貌、电子态变化；3、现在的样品杆的杆头杆身一般都是一体的，实验过程中如果要利用其它的手段进行原位实验就需要购置新的样品杆。公开内容基于以上问题，本公开的主要目的在于提出一种透射电镜样品杆杆头及应用其的透射电镜样品杆，用于解决以上技术问题的至少之一。为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，本公开提出一种透射电镜样品杆杆头，包括摩擦发电机和电荷激励组件，其中：摩擦发电机，用于产生电荷；电荷激励组件，用于接收电荷以向放置于其中的样品提供激励电能。在本公开的一些实施例中，上述摩擦发电机包括：相对设置的第一摩擦层和第二摩擦层；设置于第一摩擦层远离所述第二摩擦层一侧的第一电极层；设置于第二摩擦层远离所述第一摩擦层一侧的第二电极层；其中，两个电极层通过导线连接至放置于电荷激励组件的样品两侧，用于将电荷传导至电荷激励组件，以向样品提供激励电能。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层与第一电极层的总宽度、第二摩擦层与第二电极层在垂直于电子束方向的总宽度为200nm～1.5mm。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层和第二摩擦层通过滑动摩擦产生电荷；或者第一摩擦层和第二摩擦层通过接触/分离状态的改变产生电荷。在本公开的一些实施例中，上述摩擦发电机包括单电极模式，即第一电极层和第二电极层的其中之一通过透射电镜样品杆接地。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层或第二摩擦层的摩擦面与电子束方向平行，电子束可透过第一摩擦层和第二摩擦层中的任一；优选地，第一摩擦层和/或第二摩擦层为可更换结构。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层和/或第二摩擦层沿电子束方向的厚度小于100nm。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一固定；透射电镜样品杆杆头还包括：压电陶瓷电机；以及与该压电陶瓷电机的一端相连的驱动探针，用于驱动第一摩擦层和第二摩擦层的其中另一相对于其中之一滑动摩擦或改变接触/分离状态。在本公开的一些实施例中，上述透射电镜样品杆杆头还包括：第一电极引线，其一端连接至压电陶瓷电机，用于向压电陶瓷电机供电。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一固定；透射电镜样品杆杆头还包括：第一气液流入管道，用于流入流体，以及第一气液流出管道，用于流出流体；其中，通过流体的流入及流出，驱动第一摩擦层和第二摩擦层的其中另一相对于其中之一滑动摩擦或改变接触/分离状态。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一为柔性材料，用于改变与第一摩擦层和第二摩擦层的其中另一的接触/分离状态。在本公开的一些实施例中，上述透射电镜样品杆杆头还包括：样品池，用于盛放样品；其中，第一气液流入管道和第一气液流出管道均分为两路，其中第一路连通至摩擦发电机以提供驱动摩擦层的流体，其中第二路连通至样品池以提供样品。为了实现上述目的，作为本公开的另一个方面，本公开提出一种透射电镜样品杆杆头，包括摩擦发电机，该摩擦发电机可透过透射电镜的电子束，包括：相对设置的第一摩擦层和第二摩擦层；设置于第一摩擦层远离所述第二摩擦层一侧的第一电极层；设置于第二摩擦层远离所述第一摩擦层一侧的第二电极层；其中，第一摩擦层和第二摩擦层的摩擦接触面与透射电镜的电子束平行，第一摩擦层和第二摩擦层的至少之一为可更换结构。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层与第一电极层的组合、及第二摩擦层与第二电极层的组合中至少之一为可更换结构。在本公开的一些实施例中，上述第一摩擦层或第二摩擦层沿电子束方向的厚度小于100nm。为了实现上述目的，作为本公开的又一个方面，本公开提出一种透射电镜样品杆，包括：透射电镜样品杆杆身；以及至少一个上述的透射电镜样品杆杆头；其中，透射电镜样品杆杆身与透射电镜样品杆杆头通过螺栓、螺钉、锁紧顶丝或微型密封法兰连接。在本公开的一些实施例中，上述透射电镜样品杆杆头还包括：压电陶瓷电机；以及与压电陶瓷电机的一端相连的驱动探针，用于驱动第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一相对于其中另一滑动摩擦或改变接触/分离状态；第一电极引线，其一端连接至压电陶瓷电机，用于向压电陶瓷电机供电；电极插槽，其一端连接第一电极引线；上述透射电镜样品杆杆身包括：第二电极引线，其一端连接至电源，另一端插入电极插槽。在本公开的一些实施例中，上述透射电镜样品杆杆头还包括：第一气液流入管道，用于流入流体；以及第一气液流出管道，用于流出流体；通过流体的流入流出，驱动第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一相对于其中另一滑动摩擦或改变接触/分离状态；上述透射电镜样品杆杆身还包括：第二气液流入管道，其一端连通至第一气液流入管道，用于向第一气液流入管道提供流体；第二气液流出管道，其一端连通至第一气液流出管道，用于排出第二气液流出管道排出的流体。本公开提出的透射电镜样品杆杆头及应用其的透射电镜样品杆具有以下有益效果：1、杆头包括摩擦发电机和电荷激励组件，通过摩擦发电机产生的电荷来激励样品，且摩擦发电机产生的电荷量可精确控制，因此用于激励样品的电荷量可控，对于对激励敏感的样品，观测过程更便捷且观测结果更灵敏；2、由于采用摩擦发电机，通过压电陶瓷电机或流体驱动其中的一个摩擦层相对于另一个摩擦层滑动摩擦或改变接触/分离状态，从而在透射电镜下，可进行摩擦起电过程材料变化的观测，因此本公开提出的样品杆，可同时实现摩擦发电机摩擦层材料和样品材料的研究，可观测有电荷与无电荷输出情况下材料的结构、形貌和电子态的变化；3、杆身与杆头通过螺栓等方式连接，其中，杆头可为压电陶瓷电机驱动摩擦起电的结构和流体驱动摩擦起电的结构，因此在改变实验方式时，可直接更换杆头，无需重新购置不同的样品杆，使用更加经济便捷。附图说明图1是本公开一实施例提出的透射电镜样品杆的整体结构示意图。图2是本公开一实施例提出的透射电镜样品杆杆内部的结构示意图。图3(a)是本公开一实施例提出的压电陶瓷电机驱动的透射电镜样品杆杆头的结构示意图。图3(b)是图3(a)中透射电镜样品杆杆头的摩擦发电机，通过滑动摩擦进行发电的结构示意图。图3(c)是压电陶瓷电机驱动的透射电镜样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透射电镜样品杆杆头，包括：摩擦发电机和电荷激励组件，其中：所述摩擦发电机，用于产生电荷；所述电荷激励组件，用于接收所述电荷以向放置于其中的样品提供激励电能。

【技术特征摘要】
1.一种透射电镜样品杆杆头，包括：摩擦发电机和电荷激励组件，其中：所述摩擦发电机，用于产生电荷；所述电荷激励组件，用于接收所述电荷以向放置于其中的样品提供激励电能。2.如权利要求1所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述摩擦发电机包括：相对设置的第一摩擦层和第二摩擦层；设置于所述第一摩擦层远离所述第二摩擦层一侧的第一电极层；设置于所述第二摩擦层远离所述第一摩擦层一侧的第二电极层；其中，所述两个电极层通过导线连接至放置于所述电荷激励组件的样品两侧，用于将所述电荷传导至所述电荷激励组件，以向所述样品提供激励电能。3.如权利要求2所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述第一摩擦层与第一电极层的总宽度、第二摩擦层与第二电极层在垂直于电子束方向的总宽度为200nm～1.5mm。4.如权利要求2所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述第一摩擦层和第二摩擦层通过滑动摩擦产生所述电荷；或者所述第一摩擦层和第二摩擦层通过接触/分离状态的改变产生所述电荷。5.如权利要求4所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述摩擦发电机包括单电极模式，即所述第一电极层和第二电极层的其中之一通过透射电镜样品杆接地。6.如权利要求2-5任一项中所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述第一摩擦层或第二摩擦层的摩擦面与电子束方向平行，电子束可透过所述第一摩擦层和第二摩擦层中的任一；优选地，所述第一摩擦层和/或第二摩擦层为可更换结构。7.如权利要求6所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述第一摩擦层和/或第二摩擦层沿电子束方向的厚度小于100nm。8.如权利要求2-7任一项中所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一固定；所述透射电镜样品杆杆头还包括：压电陶瓷电机；以及与所述压电陶瓷电机的一端相连的驱动探针，用于驱动所述第一摩擦层和第二摩擦层的其中另一相对于所述其中之一滑动摩擦或改变接触/分离状态。9.如权利要求8所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述透射电镜样品杆杆头还包括：第一电极引线，其一端连接至所述压电陶瓷电机，用于向所述压电陶瓷电机供电。10.如权利要求2-5任一项中所述的透射电镜样品杆杆头，其中，所述第一摩擦层和第二摩擦层的其中之一固定；所述透射电镜样品杆杆头还包括：第一气液流入管道，用于流入流体，以及第一气液流出管道，用于流出所述流体；其中，通过所述流体的流入及流出，驱动所述第一摩擦层和第二摩擦层的其中另一相对于所述其中之一滑动摩擦或改变接触/分离状态。11.如权利要求10所述的透射电镜样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志伟，陈选羽，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11