一种基于GM制冷机的纳米压痕装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于GM制冷机的纳米压痕装置，包括制冷单元、变温单元、纳米压痕单元、数据采集单元和控制单元，其中制冷单元连接变温单元，变温单元连接纳米压痕单元，纳米压痕单元连接数据采集单元，控制单元分别连接变温单元、纳米压痕单元和数据采集单元，本实用新型专利技术可满足样品温度在室温至液氦温度范围内可调，加热速率可调。用来测试不同温度和不同超导材料的力学性能，采用液氮和氦气作为冷却介质，无需液氦，降低了成本，可以摆脱对液氦的依赖和限制。有效的解决了GM制冷机的振动对测试结果的影响，且响应快、定位精确，能够实现精确变温控温、位移载荷信号的精密检测、微观精密压入。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GM制冷机的纳米压痕装置
本技术涉及纳米压痕试验
，具体的说是一种基于GM制冷机的纳米压痕装置。
技术介绍
近年来，随着新材料合成和制备工艺不断提高，其特征尺寸越来越小，在使用传统的标准试验对其进行力学参数测量时，会出现夹持、对中等一系列问题。纳米压痕技术作为一种在纳米尺度进行力学表征的有效手段，研究人员借鉴传统的硬度试验，提出了纳米压痕测试的方法。微纳米压痕测试由于具有高的载荷和位移分辨率，逐渐发展成为材料微纳米力学性能测试的主流技术，在材料科学、半导体技术、薄膜、生物力学、生物医学工程等领域展现出重要的科学意义和广泛的应用前景。目前，美国、瑞士、英国等国掌握了该项技术，且有商业化的压痕/划痕测试仪器产品，而我国在压痕/划痕测试技术方面起步较晚，尚无自主生产的商业化压痕仪纳米压痕测试技术主要是通过连续记录载荷和压入深度从而获得载荷-压入深度关系曲线，最终通过分析曲线获得被测材料的硬度和弹性模量等参数。测试过程中避免了对压痕位置的寻找和压痕残余面积的测量，可以大大减小测试的误差。通过压痕测试获取压入载荷和压入深度数据，之后绘制相应的载荷-深度关系曲线，通过合适的力学模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GM制冷机的纳米压痕装置，其特征在于，包括纳米压痕单元、变温单元、制冷单元、数据采集单元和控制单元，所述制冷单元连接变温单元，所述变温单元连接纳米压痕单元，所述纳米压痕单元连接数据采集单元，所述控制单元分别连接所述变温单元、纳米压痕单元和数据采集单元，所述制冷单元包括液氮罐、外杜瓦、冷屏、冷屏冷却管、氦气瓶、GM制冷机、GM制冷机压缩机、制冷机盘管、防震机构、液氦容器、冷凝器、液氦液面计、盘管换热器和固氮容器，所述GM制冷机一端与GM制冷机压缩机连接，另一端通过冷凝器与液氦容器连接，所述冷凝器上缠绕有制冷机盘管，制冷机盘管连接有氦气瓶，所述液氦液面计垂直得安装在液氦容器内，所述冷屏通过...

【技术特征摘要】
1.一种基于GM制冷机的纳米压痕装置，其特征在于，包括纳米压痕单元、变温单元、制冷单元、数据采集单元和控制单元，所述制冷单元连接变温单元，所述变温单元连接纳米压痕单元，所述纳米压痕单元连接数据采集单元，所述控制单元分别连接所述变温单元、纳米压痕单元和数据采集单元，所述制冷单元包括液氮罐、外杜瓦、冷屏、冷屏冷却管、氦气瓶、GM制冷机、GM制冷机压缩机、制冷机盘管、防震机构、液氦容器、冷凝器、液氦液面计、盘管换热器和固氮容器，所述GM制冷机一端与GM制冷机压缩机连接，另一端通过冷凝器与液氦容器连接，所述冷凝器上缠绕有制冷机盘管，制冷机盘管连接有氦气瓶，所述液氦液面计垂直得安装在液氦容器内，所述冷屏通过冷屏冷却管与液氮罐连接，所述液氦容器和固氮容器均安装在冷屏内，所述冷屏安装在外杜瓦内，所述防震机构设置在所述GM制冷机下方并与外杜瓦相连，液氦容器与固氮容器之间通过盘管换热器连接，所述液氮罐通过固氮容器入口管路将液氮输入到固氮容器内，所述盘管换热器用于实现液氦跟液氮的换热并将液氮凝固直至固氮温度接近液氦温度，所述固氮容器安装在样品台下；所述变温单元包括冷指、铜编织带和加热器，所述冷指安装在固氮容器内，所述加热器安装在样品台底部，所述加热器通过铜编织与冷指连接；所述纳米压痕单元包括真空罩、样品台、移动装置、压力传感器、压杆、纳米压痕探头和原子力显微镜，所述真空罩为纳米压痕提供一个独立的真空环境，所述样品台用来放置实验样品，所述移动装置安装在样品台上方，所述移动装置用于控制压力传感器、压杆和原子力显微镜在XYZ方向移动，所述压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王省哲，吴北民，关明智，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62