一种用于扫描电镜的低温原位加载台制造技术

本发明专利技术涉及一种用于扫描电镜的低温原位加载台，包括基座，其上设置有低温装置和载荷伺服机构，其包括真空伺服电机、传动机构、两平行设置的丝杆、第一横梁和第二横梁，真空伺服电机与传动机构相连，两丝杆的一端固定在基座上，另一端则均与传动机构相连，丝杆包括螺纹方向相反的第一段和第二段，第一横梁分别与两丝杆的第一段螺纹连接，第二横梁分别与两丝杆的第二段螺纹连接；第一横梁和第二横梁上分别设置有第一夹具和第二夹具；低温装置位于第一横梁和第二横梁之间，第一夹具和第二夹具用于固定试样的两端。本发明专利技术的用于扫描电镜的低温原位加载台，将载荷伺服机构和低温装置整合在基座上，并进行微型化设计，使其方便地集成到扫描电镜中。扫描电镜中。扫描电镜中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于扫描电镜的低温原位加载台


[0001]本专利技术涉及材料性能微观研究领域，更具体地涉及一种用于材料微观成像的扫描电镜的低温原位加载台(温度范围293K～4K)。

技术介绍

[0002]随着科技的不断进步，对于材料的研究已然从宏观走向微观，从离线表征走向在线表征，从常规工况走向严苛工况。扫描电镜(SEM)作为一种介于透射电镜与光学显微镜之间的一种微观形貌观测手段，由于其具有制样相对简单，成像景深大，视野大，成像立体效果好等特点而被广泛的应用于科学研究的各个领域。
[0003]为了准确研究材料在各载荷状态下的变化过程，机制及其对性能的影响，结合了扫描电镜的“原位(in situ)”技术在近年来有了长足的发展，很多基于扫描电镜的微型多功能原位试验台被开发出来，有效解决了科学研究中对不同载荷条件下材料的原位观测问题。
[0004]随着科技向着核能源，深海，深空的快速发展，常规实验条件已经难以满足严苛环境下对材料进行性能评定的需求，一些原位热力耦合原位试验台被相继开发出来。但是由于扫描电镜腔室大小的限制以及其对真空度的高要求，带有环境的原位试验台开发较为困难。目前通常只有高温环境与原位试验台相耦合的产品，低温环境由于获得的困难性以及对扫描电镜观测的干扰性，其相关设备十分少见，深冷环境与原位力学试验台的耦合产品更是空白。此外，已有的扫描电镜下的原位加载台，受限于真空下电机散热不良等问题，大多限于开展简单的拉伸压缩实验，但是对于工程结构材料，其长时疲劳载荷下的性能数据也非常重要，因此对原位疲劳实验的实现也是亟待解决的一个问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于扫描电镜的低温原位加载台，以在扫描电镜中实现低温环境，并在低温环境中对试样进行原位加载试验。
[0006]本专利技术提供一种用于扫描电镜的低温原位加载台，包括安装在所述扫描电镜内的：
[0007]基座，其上设置有置放试样的低温装置；和，
[0008]载荷伺服机构，设置于基座上，包括真空伺服电机、传动机构、两平行设置的丝杆以及垂直两丝杆设置的第一横梁和第二横梁，其中，所述真空伺服电机与所述传动机构相连，两丝杆的一端固定在所述基座上，另一端则均与所述传动机构相连，所述丝杆包括螺纹方向相反的第一段和第二段，所述第一横梁分别与两丝杆的第一段螺纹连接，所述第二横梁分别与两丝杆的第二段螺纹连接；所述第一横梁上设置有第一夹具，所述第二横梁上设置有第二夹具；
[0009]所述低温装置位于所述第一横梁和所述第二横梁之间，所述第一夹具和第二夹具设置为固定连接所述试样的两端。
[0010]进一步地，所述第一横梁上设置有载荷传感器和限位传感器，所述载荷传感器与所述第一夹具螺栓连接。
[0011]进一步地，所述第二夹具形成为所述第二横梁上的容纳槽。
[0012]进一步地，所述第一夹具和第二夹具上均设置有防滑凹槽。
[0013]进一步地，所述传动机构包括多级减速器和多个齿轮，所述多级减速器与所述真空伺服电机的输出轴相连，所述多级减速器的输出轴与一个齿轮相连，多个齿轮相互啮合，两丝杆分别与其中两个转向相同的齿轮相连。
[0014]进一步地，所述传动机构还包括设置有于所述基座上的箱体，所述多级减速器和多个齿轮均位于所述箱体的内部；所述箱体内还设置有位移传感器。
[0015]进一步地，所述低温装置包括低温载物台和多根热管，所述热管的一端伸入所述低温载物台内，另一端则延伸至所述真空伺服电机的下方，并通过导热贴与所述真空伺服电机相连。
[0016]进一步地，所述低温载物台上设置有温度传感器。
[0017]进一步地，所述扫描电镜内设置有转接板，所述转接板上设置有入口、出口、电子信号真空转接头和接地接头，所述热管的两端分别与所述入口和出口连通，所述载荷传感器、限位传感器、位移传感器、温度传感器和真空伺服电机均通过电磁屏蔽信号线与所述电子信号真空转接头连接。
[0018]进一步地，所述扫描电镜外设置有载荷控制系统和低温控制系统，所述载荷控制系统和所述低温控制系统均与所述电子信号真空转接头电连接，所述低温控制系统还与一液体罐连通，并通过低温软管与所述入口连通。
[0019]本专利技术的用于扫描电镜的低温原位加载台，将载荷伺服机构和低温装置整合在基座上，并进行微型化设计，从而使其方便地集成到扫描电镜的电镜腔室中；通过低温装置，可以使试样冷却至所需试验温度，从而完成低温的严苛环境下的轴向单次加载及循环加载试验，并且特别为低温疲劳加载做考虑，为伺服电机提供额外的冷却装置以保障其真空下长时运行。通过扫描电镜对加载状态下试样的表面微观变化进行实时监测，由此可极大助力深冷工况下先进材料的开发和研究工作；通过转接板实现电镜腔室内外部件的密封连接，从而保证电镜腔室内的真空密封环境。
附图说明
[0020]图1为根据本专利技术实施例的用于扫描电镜的低温原位加载台的结构示意图；
[0021]图2为根据本专利技术实施例的载荷伺服机构的结构示意图；
[0022]图3为根据本专利技术实施例的额外冷却装置的结构示意图；
[0023]图4为根据本专利技术实施例的转接板的结构示意图；
[0024]图5为根据本专利技术实施例的低温原位加载台的系统框图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0026]如图1所示，本专利技术实施例提供一种用于扫描电镜的低温原位加载台，其安装在扫描电镜的电镜腔室中，包括基座1和设置于基座1上的载荷伺服机构2，载荷伺服机构2包括
真空伺服电机21、传动机构22、两平行设置的丝杆23、第一横梁24和第二横梁25，真空伺服电机21与传动机构22相连，两丝杆23的一端通过轴承座26固定在基座1上，另一端则分别与传动机构22相连；丝杆23包括第一段231和第二段232，且第一段和第二段232的螺纹方向相反，第一横梁24的两端分别与两丝杆23的第一段231螺纹连接，第二横梁25的两端则分别与两丝杆23的第二段232螺纹连接；第一横梁24上设置有第一夹具31，第二横梁25上设置有第二夹具32，基座1上设置有低温装置4，其位于第一横梁24和第二横梁25之间，试样5放置于低温装置4上，且两端分别与第一夹具31和第二夹具32固定连接，低温装置4可对其上的试样5进行冷却，使试样5的温度降低至所需的试验目标值。在原位试验时，真空伺服电机21通过传动机构22驱动两丝杆23转动，两丝杆23则带动第一横梁24和第二横梁25沿轴向运动，由于丝杆23的第一段231和第二段232的螺纹方向相反，因此第一横梁24和第二横梁25的运动方向相反，通过调整真空伺服电机21的旋转方向，可以使第一横梁24和第二横梁25相互靠近或远离，当第一横梁24和第二横梁25相互靠近时，将对试样5施加压缩载荷，当第一横梁24和第二横梁25相互远离时，将对试样5施加拉伸载荷，也就是说，通过调整真空伺服电机21的旋转方向，即可实现对试样5的加载。由于该低温原位加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于扫描电镜的低温原位加载台，其特征在于，包括安装在所述扫描电镜内的：基座，其上设置有置放试样的低温装置；和，载荷伺服机构，设置于基座上，包括真空伺服电机、传动机构、两平行设置的丝杆以及垂直两丝杆设置的第一横梁和第二横梁，其中，所述真空伺服电机与所述传动机构相连，两丝杆的一端固定在所述基座上，另一端则均与所述传动机构相连，所述丝杆包括螺纹方向相反的第一段和第二段，所述第一横梁分别与两丝杆的第一段螺纹连接，所述第二横梁分别与两丝杆的第二段螺纹连接；所述第一横梁上设置有第一夹具，所述第二横梁上设置有第二夹具；所述低温装置位于所述第一横梁和所述第二横梁之间，所述第一夹具和第二夹具设置为固定连接所述试样的两端。2.根据权利要求1所述的用于扫描电镜的低温原位加载台，其特征在于，所述第一横梁上设置有载荷传感器和限位传感器，所述载荷传感器与所述第一夹具螺栓连接。3.根据权利要求1所述的用于扫描电镜的低温原位加载台，其特征在于，所述第二夹具形成为所述第二横梁上的容纳槽。4.根据权利要求3所述的用于扫描电镜的低温原位加载台，其特征在于，所述第一夹具和第二夹具上均设置有防滑凹槽。5.根据权利要求2所述的用于扫描电镜的低温原位加载台，其特征在于，所述传动机构包括多级减速器和多个齿轮，所述多级减速器与所述真空伺服电机的输出轴相连，所述多级减速器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢煜，谈建平，张显程，赵天彪，汪明炉，赵鹏程，涂善东，
申请(专利权)人：文天精策仪器科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：