本实用新型专利技术涉及材料拉伸技术领域，具体涉及电子显微镜用材料力、热、电场耦合的原位拉伸台。其包括金属环、拉伸器及驱动组件；金属环中心开通孔；拉伸器包括U”形框、支撑梁、测力悬臂梁和异形臂；拉伸器横跨通孔，“U”形框两分支分别固定金属环上表面；支撑梁和测力悬臂梁两端分别固定连接“U”形框两个分支；中部分别设置一个第一电极，两个第一电极之间为样品放置腔，两个第一电极各自连接第二电极，第二电极设置于“U”形框；异形臂驱动端平行支撑梁，连接端垂直支撑梁，且连接支撑梁中部；驱动组件包括：温变驱动片；温变驱动片平行支撑梁，与异形臂驱动端预设狭缝。利于研究材料预定温度下力、热、电场多场耦合作用的综合性能。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及材料拉伸性能研究
，具体而言，涉及电子显微镜用原位拉伸台，尤其电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台。
技术介绍
材料的性能取决于其微观结构，在真实服役状态下，诸如力场、热场、电场等多场耦合条件下，材料能否使器件保持稳定、可靠的性能是最值得工业界和科学界关注的前沿问题。然而，由于微观结构的表征需要电子显微镜等具有高分辨率的仪器来实现，如果想在获得其结构变化信息的同时研究其在多场耦合下的性能就需要在电子显微镜中同时实现多个外场的施加，这不仅对传统材料性能研究非常有帮助，同时对目前国家亟需解决的具有重大战略意义领域的材料的设计与开发也将会起到巨大的推动作用。然而，由于电子显微镜尤其是透射电子显微镜狭窄的样品室空间的限制，在其中施加外场变得尤为困难。在扩展透射电镜功能方面很多公司和实验室在这方面做了很多的工作。例如，Gatan公司生产的652型加热样品杆可以研究材料在不同温度下的结构变化；原Nanofactory公司生产的电学性能样品杆，可以实现材料的电学性能与微观结构之间的关联研究；有很多实验室也在这方面做了很多的研究；例如白雪冬研究员自制了透射电镜样品杆可以实现原位研究材料的光学性能。然而，到目前为止，还没有一种成熟的方法可以实现材料在力场、热场、电场共同作用下材料微观结构的演变信息，尤其是某一特定温度段下力、热、电多场耦合性能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台，以解决样品力、热、电场的耦合下的综合性能问题。本技术一个方面提供了一种电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台，包括:金属环、拉伸器及驱动组件；其中，所述金属环的中心开有通孔；所述拉伸器包括:“U”形框、支撑梁、测力悬臂梁和异形臂；所述拉伸器横跨所述通孔，且“U”形框的两个分支分别固定于所述金属环，优选为所述金属环的上表面；所述支撑梁和所述测力悬臂梁并行排列，且各自的两端分别固定连接于所述“U”形框的两个分支上；所述支撑梁、所述测力悬臂梁的中部分别设置一个第一电极，两个第一电极之间的空间为样品放置腔，两个第一电极各自连接一个第二电极，两个第二电极设置于“U”形框；所述异形臂的两端分别为驱动端、连接端，所述驱动端平行于所述支撑梁，所述连接端垂直于所述支撑梁，且连接于所述支撑梁的中部；所述驱动组件处于所述“U”形框的开口侧，所述驱动组件包括:温变驱动片；所述温变驱动片平行于所述支撑梁，其一端固定连接于所述金属环的上表面，另一端插入所述异形臂围成的空间内，且与所述异形臂的驱动端之间预设狭缝。在一些实施例中，优选为，所述金属环为铜环、铂环、钯环、钼环或金环。在一些实施例中，优选为，所述拉伸器为硅质拉伸器、铜质拉伸器、铂质拉伸器、钯质拉伸器、钼质拉伸器或金质拉伸器等。在一些实施例中，优选为，所述拉伸器的上表面涂覆绝缘层。在一些实施例中，优选为，所述支撑梁的中垂线和所述测力悬臂梁的中垂线重合。在一些实施例中，优选为，所述支撑梁的中部设置第一载物台，以放置第一电极及样品；所述测力悬臂梁的中部设置第二载物台，以放置第一电极及样品。在一些实施例中，优选为，所述支撑梁的个数为一条以上；当为多条时，多个所述支撑梁并行排列，其中的一条与所述异形臂的连接端连接。在一些实施例中，优选为，所述温变驱动片为热双金属片，所述热双金属片由第一金属片和第二金属片相互贴合而成，所述第一金属片的热膨胀系数大于所述第二金属片的热膨胀系数。在一些实施例中，优选为，当研究样品高于室温的性能时，所述第二金属片与所述异形臂的驱动端的距离大于所述第一金属片与所述异形臂的驱动端的距离。在一些实施例中，优选为，当研究样品低于室温的性能时，所述第一金属片与所述异形臂的驱动端的距离大于所述第二金属片与所述异形臂的驱动端的距离。在一些实施例中，优选为，所述温变驱动片为形状记忆合金片或压电陶瓷片。本技术实施例提供的电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台，与现有技术相比，该拉伸台尺寸跟现有透射电镜微栅尺寸相同，可以方便的安装在透射电镜加热样品杆中，可以实现X、Y轴两个方向的自由倾转，因此可以在原子尺度获得材料的结构演变信息，更为重要的是，可以根据需要研究材料在特定温度区间内的力、热、电等综合性能。该电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台的结构包括金属环，智能力、热、电拉伸器(简称拉伸器)，用来作为力学驱动原件的温变驱动片(比如热双金属片)。根据研究的需要，调整热双金属片驱动端与拉伸器上N型推动器之间的距离，当温度升高到特定温度时，热双金属片驱动端接触拉伸器，从而开始对样品的拉伸，利用透射电镜成像系统，从原子尺度实现材料特定温度段下的力、热、电性能研究，同时该原位拉伸台还可以实现材料低于室温的力、热、电性能的结构演变信息研究。利用本技术可以原位研究材料的力、热、电多场耦合下的结构演变行为，从原子尺度研究材料的多场耦合性能，尤其是研究材料在预定温度下力场、热场、电场多场耦合作用的综合性能。而且设计的电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台结构简单，易于加工制作，极大的节约了制备成本，很好的拓展了电子显微镜的功能。【附图说明】图1为本技术一个实施例中原位拉伸台的俯视结构示意图；图2为本技术一个实施例中原位拉伸台拉伸中的变化示意图。注:1金属环；2拉伸器；3热双金属片；4 “U”型框；5异形臂；6支撑梁；7支撑梁的载物台；8异形臂的驱动端；9测力悬臂梁；10测力悬臂梁的载物台；11第一电极；12导线；13第二电极；14样品；15狭缝。【具体实施方式】下面通过具体的实施例结合附图对本技术做进一步的详细描述。考虑到现有材料在多场耦合条件下的微观结构变化性能不成熟的问题，本技术提供了一种电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台。该一种电子显微镜用材料力、热、电场耦合性能的原位拉伸台，包括:金属环、拉伸器及驱动组件；其中，金属环的中心开有通孔；拉伸器包括:“U”形框、支撑梁、测力悬臂梁和异形臂；拉伸器横跨通孔，且“U”形框的两个分支分别固定于金属环，优选为金属环的上表面；拉伸器上表面涂敷绝缘层；支撑梁和测力悬臂梁并行排列，且各自的两端分别固定连接于“U”形框的两个分支上；支撑梁、测力悬臂梁的中部分别设置一个第一电极，两个第一电极之间的空间为样品放置腔，两个第一电极各自连接一个第二电极，两个第二电极设置于“U”形框；异形臂的两端分别为驱动端、连接端，驱动端平行于支撑梁，连接端垂直于支撑梁，且连接于支撑梁当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电子显微镜用材料力、热、电场耦合的原位拉伸台，其特征在于，包括：金属环、拉伸器及驱动组件；其中，所述金属环的中心开有通孔；所述拉伸器包括：“U”形框、支撑梁、测力悬臂梁和异形臂；所述拉伸器横跨所述通孔，且“U”形框的两个分支分别固定于所述金属环的上表面；所述支撑梁和所述测力悬臂梁并行排列，且各自的两端分别固定连接于所述“U”形框的两个分支上；所述支撑梁、所述测力悬臂梁的中部分别设置一个第一电极，两个第一电极之间的空间为样品放置腔，两个第一电极各自连接一个第二电极，两个第二电极设置于“U”形框；所述异形臂的两端分别为驱动端、连接端，所述驱动端平行于所述支撑梁，所述连接端垂直于所述支撑梁，且连接于所述支撑梁的中部；所述驱动组件处于所述“U”形框的开口侧，所述驱动组件包括：温变驱动片；所述温变驱动片平行于所述支撑梁，其一端固定连接于所述金属环的上表面，另一端插入所述异形臂围成的空间内，且与所述异形臂的驱动端之间预设狭缝。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：岳永海，郭林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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