An experimental device for measuring the mechanical properties of the surface interface of a transparent substrate. It is set on a hollow micro displacement unit to load the horizontal loading unit of the measured film. The micro cantilever test unit located above the horizontal loading unit is located at the bottom of the hollow micro displacement unit to collect the image data. The signal processing unit is connected with the signal input and output terminal of the micro cantilever test unit, the horizontal loading unit, the hollow micro displacement unit and the micro interference test unit respectively. It is used to calibrate the elastic coefficient of the microcantilever test unit and collect the test data of the microcantilever test unit. The horizontal loading unit is loaded to the measured film, and the movement of the hollow micro displacement unit enables the micro interference test unit to select the appropriate debonding area in the optical image and collect the data obtained by the micro interference test unit. The invention can more accurately calculate the adhesion characteristics of the film and the substrate such as the energy release rate of the interface.
【技术实现步骤摘要】
一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置
本专利技术涉及一种力学特性测试装置。特别是涉及一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置。
技术介绍
薄膜与基底自身,以及薄膜与基底之间的力学特性如粘附特性直接影响着样品的特性和应用。理论与实验研究均表明,薄膜与基底的材料特性、制备方法与工艺、制备过程中的环境和条件、样品应用条件及状况等都可能影响粘附特性。而能量释放率是评价粘附特性的主要指标之一。对能量释放率的理论研究已相当成熟,而实验手段相对滞后。目前的检测与实验装置大多以近似或离线的方式进行测量,加载与测试分离使部分脱粘隐去而很难测量,测试中产生的薄膜变形用压头半径近似,脱粘面积依靠仿真或推算,且测试数据无法标定等等,这些缺陷不能满足薄膜或超薄膜粘附特性精确表征的要求。因此为了高精度的获取脱粘能与脱粘区域的脱粘面积,从而能够更精确地计算出界面能量释放率等薄膜与基底粘附特性信息,本专利技术提出了一种适用于薄膜力学特性原位在线测试的实验装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是,提供一种能原位高精度的获取脱粘能与脱粘区域的面积,从而能够更精确地计算出界面能量释放率等薄膜与基底粘附特性信息的用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置,本专利技术所采用的技术方案是:一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置,包括中空式微位移单元,设置在所述中空式微位移单元上的用于加载被测薄膜的水平加载单元,位于所述水平加载单元上方用于对被测薄膜进行力曲线测试的微悬臂梁测试单元,以及位于所述中空式微位移单元的下方用于采集被测薄膜的图像数据的显微干涉测试单元, ...
【技术保护点】
1.一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置,包括中空式微位移单元(1),设置在所述中空式微位移单元(1)上的用于加载被测薄膜(6)的水平加载单元(2),位于所述水平加载单元(2)上方用于对被测薄膜(6)进行力曲线测试的微悬臂梁测试单元(3),以及位于所述中空式微位移单元(1)的下方用于采集被测薄膜(6)的图像数据的显微干涉测试单元(5),其特征在于,还设置有信号处理单元(4),所述信号处理单元(4)分别与所述的微悬臂梁测试单元(3)、水平加载单元(2)、中空式微位移单元(1)和显微干涉测试单元(5)的信号输入输出端相连,分别用于对微悬臂梁测试单元(3)的弹性系数进行标定和采集存储微悬臂梁测试单元(3)的测试数据,控制水平加载单元(2)对被测薄膜(6)施加载荷,控制中空式微位移单元(1)的移动使显微干涉测试单元(5)能够在光学图像中选择合适的脱粘区域,并采集显微干涉测试单元(5)获取的数据。
【技术特征摘要】
1.一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置,包括中空式微位移单元(1),设置在所述中空式微位移单元(1)上的用于加载被测薄膜(6)的水平加载单元(2),位于所述水平加载单元(2)上方用于对被测薄膜(6)进行力曲线测试的微悬臂梁测试单元(3),以及位于所述中空式微位移单元(1)的下方用于采集被测薄膜(6)的图像数据的显微干涉测试单元(5),其特征在于,还设置有信号处理单元(4),所述信号处理单元(4)分别与所述的微悬臂梁测试单元(3)、水平加载单元(2)、中空式微位移单元(1)和显微干涉测试单元(5)的信号输入输出端相连,分别用于对微悬臂梁测试单元(3)的弹性系数进行标定和采集存储微悬臂梁测试单元(3)的测试数据,控制水平加载单元(2)对被测薄膜(6)施加载荷,控制中空式微位移单元(1)的移动使显微干涉测试单元(5)能够在光学图像中选择合适的脱粘区域,并采集显微干涉测试单元(5)获取的数据。2.根据权利要求1所述的一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置,其特征在于,所述的微悬臂梁测试单元(3)与显微干涉测试单元(5)为同轴设置。3.根据权利要求1所述的一种用于透明基底薄膜表界面力学特性测量的实验装置,其特征在于,所述的信号处理单元(4)是由计算机控制部分(41)和下位机控制部分(42)构成,其中所述的计算机控制部分(41)包括有计算机(411),所述的计算机(411)通过以太网连接所述显微干涉测试单元(5),通过RS232接口连接用于标定微悬臂梁测试单元(3)弹性系数的超精密电磁补偿天平(412),所述的计算机(411)分别通过USB接口连接用于测量照射在所述微悬臂梁测试单元(3)上的光斑的CCD图像传感器(413)、用于观测所述微悬臂梁测试单元(3)中微悬臂梁探针移动的摄像头(414)、用于控制水平加载单元(2)对被测薄膜(6)施加载荷的高精度电位移控制器(415)的一侧,以及用于控制中空式微位移单元(1)的水平移动的中空式微位移单元控制器(416)的一侧,所述高精度电位移控制器(415)的另一侧连...
【专利技术属性】
技术研发人员:傅星,张锐,吴森,宋云鹏,李纪楷,陈富强,胡小唐,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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