基于原位观察实验热电力电耦合样品台制造技术

本发明专利技术公开了一种能够通入气氛、适用于原位观察实验的热电及力电耦合气氛样品台，具体涉及原位观察实验装置领域，包括：密闭气室；置于密闭气室内部的样品仓；穿过密闭气室短边两侧相对设置的控制螺母，密闭气室长边一侧设置有进气口和排气口和加热组件；其中，样品仓包括可替换式电极、内盒以及连杆；连杆的一端与所述可替换式电极相连接，另一端与控制螺母相连接；加热组件穿过内盒和密闭气室与外接温度控制器相连接。本发明专利技术的样品台可以适配在多种光源如可见光和X射线等平台上的原位观测并可以适应多种样品的测试要求，可方便更换加热/力电极的样式，实现热电、力电耦合等多场耦合实验。

Thermoelectric Coupling Sample Platform Based on In-situ Observation Experiment

【技术实现步骤摘要】
基于原位观察实验热电力电耦合样品台
本专利技术具体涉及原位观察实验装置领域，具体涉及一种能够通入气氛、适用于原位观察实验的热电及力电耦合气氛样品台。
技术介绍
微纳米尺度原位热电及力电表征技术在相关可充电电池及电子产业的机理研究中具有重大意义。其中，随着电子产品例如智能手机、电脑以及市场对于电动汽车的推广，锂离子电池的使用可谓遍及方方面面。然而，随之而来是锂离子电池的安全性问题的暴露。目前锂离子电池的使用中依然是液态电解质占据主导，在电池的充放电循环中，液态电解质无法有效防止锂枝晶的生长，电池极易发生短路，为了提高能量密度引入锂金属作为负极后，锂枝晶的生长更为恶化，活跃的锂金属以及易燃的液态电解液无疑成为设备使用时的安全隐患。因此，使用固态电解质对液态电解质进行替换的解决方式被提了出来，固态电解质具有较高的剪切模量，在剪切模量两倍于锂金属的情况下可以有效的制止锂枝晶的生长。然而在实际使用中发现，固态电解质尤其是石榴石结构的锂镧锆氧，在循环过程中依然有锂金属从表面缺陷处萌生，激发裂纹生长，最终穿透固态电解质，致使电池短路。对于这个现象发生的机制尚且没有直接有效的观察结果来支持推测，原位观察实验就有着必要性，如果能够实现对于锂枝晶生长过程的追踪，同时观察枝晶生长过程中周围电解质的微观结构变化，以及探讨温度对于该过程的影响，便能够实现对锂枝晶生长机制的直接观测与解释。从而获得解决方案，实现固态电解质在锂离子电池中的使用。为实现这样的目的，针对微纳米尺度上对热电及力电问题进行原位表征的手段实现进行原位热电耦合台的设计就有着必要性。同样，原位观察实验对于电迁移实验也具有着重要的作用，焊锡广泛使用于芯片中，由于焊锡在芯片中的存在形式主要是球形，在电流通过时，容易造成电流密度集中。当电迁移处于初期时，在电流密度集中区域，易发生晶粒转动，由于锡存在各向异性，该行为对芯片的稳定性造成了影响。同时电迁移的实现，也意味着在较小的电流密度小锡可以沿着电流方向获得单晶化。在原位实验过程中，对锡晶粒旋转规律的进一步捕捉，将对焊锡方向控制提供机制性研究。这项研究的实现同样也依赖于原位样品台的实现。同步辐射X射线具有空间分辨率高、角分辨率高、亮度高、穿透深的优势。对于样品制备要求低，可以避免样品受到除去表面抛光外引入其他损伤，是实现样品原位实验观测的理想手段。然而目前基于同步辐射X射线样品台设计主要集中于拉伸台和加热台，在力电耦合还有热电耦合的设计上依然缺失。除此以外，能够进行可见光观测，对于样品的直接肉眼观测也能够同时实现。因此，本领域技术人员致力于开发一种样品台，使其可以实现基于多种光学测试平台，进行力电耦合、热电耦合实验，在更换窗口的情况下，可以适应可见光观测和X光探测。封闭腔体可以适应电化学实验和气氛实验。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种样品台，使其可以实现基于多种光学测试平台，进行力电耦合、热电耦合实验，在更换窗口的情况下，可以适应可见光观测和X光探测。封闭腔体可以适应电化学实验和气氛实验。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于原位观察实验热电力电耦合样品台，包括：密闭气室；置于密闭气室内部的样品仓；穿过所述密闭气室短边两侧相对设置的控制螺母用以对样品仓中央样品区的间隙进行调节，使得样品台能够配合不同尺寸的样品进行实验，，所述密闭气室长边一侧设置有进气口和排气口，以控制样品台气体流量，保持整个样品台内为正压；和加热组件；其中，所述样品仓包括可替换式电极、内盒以及连杆，所述可替换式电极用以对样品进行加热操作、加力操作或者同时进行加热和加力操作；所述连杆穿过所述内盒与密闭气室短边平行的两侧，连杆的一端与所述可替换式电极相连接，另一端与控制螺母相连接；所述加热组件包括加热丝和热电偶，所述加热组件穿过所述内盒和所述密闭气室与外接温度控制器相连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的样品台可以适配在多种检测平台如可见光和X射线等平台上的原位观测；(2)本专利技术的样品台可以适应多种样品的测试要求，可方便更换加热/力电极的样式，实现热电、力电耦合等多场耦合实验；(3)本专利技术的样品台封闭腔样品仓，可以实现气氛实验以及电化学实验对化学活泼材料起到极好保护作用；(4)本专利技术的样品台采用分体式结构，可便于安装样品。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的基于原位观察实验热电力电耦合样品台的俯视图；图2(a)至图2(c)是本专利技术的一个较佳实施例的基于原位观察实验热电力电耦合样品台可替换式电极的样式俯视图，其中，图2(a)为压持式可替换电极的俯视图，图2(b)为夹持式可替换电极的俯视图，图2(c)为拉头式可替换电极的俯视图；其中，1-密闭气室，2-样品区，3-样品仓，4-控制螺母，5-可替换式电极，6-输电接口，7-进气口，8-出气口，9-外接温度控制器，10-连杆，11-内盒，12-加热组件。具体实施方式以下参考说明书附图1至附图2(c)介绍本专利技术的一个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。本专利技术揭示了一种基于原位观察实验热电力电耦合样品台，包括：密闭气室；置于密闭气室内部的样品仓；穿过所述密闭气室短边两侧相对设置的控制螺母用以对样品仓中央样品区的间隙进行调节，使得样品台能够配合不同尺寸的样品进行实验，所述密闭气室长边一侧设置有进气口和排气口，以控制样品台气体流量，保持整个样品台内为正压；和加热组件；其中，所述样品仓包括可替换式电极、内盒以及连杆，所述可替换式电极用以对样品进行加热操作、加力操作或者同时进行加热和加力操作；所述连杆穿过所述内盒与密闭气室短边平行的两侧，连杆的一端与所述可替换式电极相连接，另一端与控制螺母相连接；所述加热组件包括加热丝和热电偶，所述加热组件穿过所述内盒和所述密闭气室与外接温度控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于原位观察实验热电力电耦合样品台，所述样品台包括：密闭气室；置于密闭气室内部的样品仓；穿过所述密闭气室短边两侧相对设置的控制螺母用以对样品仓中央样品区的间隙进行调节，使得样品台能够配合不同尺寸的样品进行实验，所述密闭气室长边一侧设置有进气口和排气口，以控制样品台气体流量，保持整个样品台内为正压；和加热组件；其中，所述样品仓包括可替换式电极、内盒以及连杆，所述可替换式电极用以对样品进行加热操作、加力操作或者同时进行加热和加力操作；所述连杆穿过所述内盒与密闭气室短边平行的两侧，连杆的一端与所述可替换式电极相连接，另一端与控制螺母相连接；所述加热组件包括加热丝和热电偶，所述加热组件穿过所述内盒和所述密闭气室与外接温度控制器相连接。

【技术特征摘要】
1.基于原位观察实验热电力电耦合样品台，所述样品台包括：密闭气室；置于密闭气室内部的样品仓；穿过所述密闭气室短边两侧相对设置的控制螺母用以对样品仓中央样品区的间隙进行调节，使得样品台能够配合不同尺寸的样品进行实验，所述密闭气室长边一侧设置有进气口和排气口，以控制样品台气体流量，保持整个样品台内为正压；和加热组件；其中，所述样品仓包括可替换式电极、内盒以及连杆，所述可替换式电极用以对样品进行加热操作、加力操作或者同时进行加热和加力操作；所述连杆穿过所述内盒与密闭气室短边平行的两侧，连杆的一端与所述可替换式电极相连接，另一端与控制螺母相连接；所述加热组件包括加热丝和热电偶，所述加热组件穿过所述内盒和所述密闭气室与外接温度控制器相连接。2.如权利要求1所述的样品台，其中，优选的，所述密闭气室的上端开口并覆盖有可透可见光、X射线或电子束的薄膜材料。3.如权利要求2所述的样品台，其中，所述薄膜材料可根据照进密闭气室的光源进行选择，如果光源为可见光，则所述薄膜材料选用聚酰亚胺胶带，可...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，沈昊，朱文欣，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61