薄膜加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种薄膜加载装置，包括：支架、杠杆组件、压电陶瓷、第一夹持件、第二夹持件和传感器。所述杠杆组件包括移动杆，所述移动杆可绕预定点转动地设在所述支架上；所述压电陶瓷与所述移动杆相连用于向所述移动杆输入初始位移；所述第一夹持件与所述移动杆相连，所述第一夹持件夹持薄膜的第一端且所述第二夹持件夹持薄膜的第二端，其中所述第一夹持件和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离大于所述压电陶瓷和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离；传感器用于测量所述薄膜受到的拉力，所述传感器设在所述支架上且与所述第二夹持件相连。根据本发明专利技术的薄膜加载装置，加载位移精度高，反应快，输出位移大且结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密测量仪器设计制造
，特别涉及一种薄膜加载装置。
技术介绍
单轴拉伸实验作为最常用的力学性能测试方法，可以测量薄膜的应力-应变曲线、弹性模量、泊松比和强度等参数。近些年来，随着对薄膜(细丝)材料研究的不断深入，全面了解材料宏微观的力学性能成为必要。针对薄膜试件的微拉伸加载的驱动方式主要三种:电磁力驱动、步进电机驱动和压电陶瓷驱动。(I)电磁力驱动。当电磁线圈内有电流通过时,产生的电磁力驱动永磁体和电磁线圈之间的相对运动，从而拉伸试样。电磁力驱动方式具有灵敏度高、滞后性低等优点，但是该方式一般需要将试件垂直放置，很难与扫描电子显微镜相结合，且其强大的电磁力会导致电子束流的偏转，有可能使扫描电子显微镜图像失真甚至损坏电子束探头。(2)步进电机驱动。该方式一般使用步进电机作为驱动，利用减速箱、丝杠等机械装置实现较精确的位移加载。适用于薄膜的微加载。该装置使用步进电机实现位移加载，采用伺服天平测量力载荷，并在扫描电子显微镜下测量了硅薄膜的力学性能。步进电机驱动成本低，操作简单，但是机械间隙和回程误差不可避免，精度很难达到微米或亚微米量级，而且电机转动产生的振动会影响系统的精度。(3)压电陶瓷驱动。这种驱动方式是通过改变压电陶瓷两段施加的电压，使得压电陶瓷伸长或缩短，从而实现位移加载，而力载荷由力传感器读出。传统的压电陶瓷微拉伸装置配合以涡流力传感器，位移行程为50 μ m,分辨率20nm，力载荷最大值为IN，分辨率200 μ N。压电陶瓷驱动方式响应快、精度高，但位移输出量较小，通常为几到几十微米，而且较大位移量的压电部件成本高。为解决薄膜类材料的力学性能测试问题，研究人员专利技术了各种拉伸装置。但均不能很好地解决高精度与大位移量加载的矛盾。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种精度高、反应快、输出位移量大且结构简单的薄膜加载装置。根据本专利技术实施例的薄膜加载装置，包括:支架、杠杆组件、压电陶瓷、第一夹持件、第二夹持件和传感器。具体而言，所述杠杆组件包括移动杆，所述移动杆可绕预定点转动地设在所述支架上；所述压电陶瓷与所述移动杆相连用于向所述移动杆输入初始位移；所述第一夹持件与所述移动杆相连，所述第一夹持件夹持薄膜的第一端且所述第二夹持件夹持薄膜的第二端，其中所述第一夹持件和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离大于所述压电陶瓷和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离；传感器用于测量所述薄膜受到的拉力，所述传感器设在所述支架上且与所述第二夹持件相连。根据本专利技术实施例的薄膜加载装置，利用杠杆原理，将压电陶瓷输入的初始位移量经过放大后加载至第一夹持件上，增大第一夹持件和第二夹持件之间的距离，以拉伸薄膜，杠杆组件可以将压电陶瓷输入的位移量进行放大，不仅充分利用了压电陶瓷高精度的特点，而且避免了可输入大位移量的压电陶瓷成本过高的不足，提高了薄膜加载装置的实用性能。此外，还避免了传统技术的薄膜加载装置的回程误差，提高了薄膜的测量精度。本专利技术结构简单，操作方便，提高了薄膜加载装置的实用性。另外，根据本专利技术上述实施例的薄膜加载装置，还可以具有如下附加的技术特征:根据本专利技术的一个实施例，所述杠杆组件还包括:固定杆和铰接件。所述固定杆固定在所述支架上且与所述压电陶瓷相连；所述铰接件的第一端与所述固定杆相连且第二端与所述移动杆相连，其中所述预定点位于所述铰接件上。根据本专利技术的一个实施例，所述压电陶瓷和所述移动杆的连接处与所述铰接件的第一端间隔第一预定距离，所述第一夹持件和所述移动杆的连接处与所述铰接件的第一端间隔第二预定距离，所述第一预定距离与所述第二预定距离的比值为1:5。根据本专利技术的一个实施例，所述铰接件为弹性钢杆，所述弹性钢杆的两端之间具有缺口。根据本专利技术的一个实施例，所述缺口包括半圆形的第一子缺口和半圆形的第二子缺口，所述第一子缺口的圆心和所述第二子缺口的圆心的连线与所述移动杆大体平行。根据本专利技术的一个实施例，还包括限位移组件，所述限位移组件包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的第一端与所述移动杆和所述固定杆中的一个相连且所述第二连接杆的第一端与所述移动杆和所述固定杆中的另一个相连，所述第一连接杆的第二端设有限位凸起，所述第二连接杆的第二端设有限位凹槽，所述限位凸起可移动地配合在所述限位凹槽内。根据本专利技术的一个实施例，所述移动杆、所述固定杆及所述铰接件一体形成。根据本专利技术的一个实施例，还包括固定在所述支架上的导轨，所述移动杆上设有导槽且所述导轨配合在所述导槽内。根据本专利技术的一个实施例，还包括用于调节第一夹持件和第二夹持件之间间隔距离的初始微调器，所述传感器通过所述初始微调器与所述支架相连根据本专利技术的一个实施例，所述传感器为微力传感器。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1是本专利技术的一个实施例的薄膜加载装置的示意图；图2是图1中圈示A的局部放大示意图；图3是本专利技术的一个实施例的薄膜加载装置的杠杆组件的剖视图；图4是采用本专利技术的薄膜加载装置测试的薄膜的示意图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于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”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜加载装置，其特征在于，包括：支架；杠杆组件，所述杠杆组件包括移动杆，所述移动杆可绕预定点转动地设在所述支架上；压电陶瓷，所述压电陶瓷与所述移动杆相连用于向所述移动杆输入初始位移；第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件与所述移动杆相连，所述第一夹持件夹持薄膜的第一端且所述第二夹持件夹持薄膜的第二端，其中所述第一夹持件和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离大于所述压电陶瓷和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离；以及用于测量所述薄膜受到的拉力的传感器，所述传感器设在所述支架上且与所述第二夹持件相连。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜加载装置，其特征在于，包括: 支架； 杠杆组件，所述杠杆组件包括移动杆，所述移动杆可绕预定点转动地设在所述支架上； 压电陶瓷，所述压电陶瓷与所述移动杆相连用于向所述移动杆输入初始位移； 第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件与所述移动杆相连，所述第一夹持件夹持薄膜的第一端且所述第二夹持件夹持薄膜的第二端，其中所述第一夹持件和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离大于所述压电陶瓷和所述移动杆的连接处与所述预定点之间的距离；以及 用于测量所述薄膜受到的拉力的传感器，所述传感器设在所述支架上且与所述第二夹持件相连。2.根据权利要求1所述的薄膜加载装置，其特征在于，所述杠杆组件还包括: 固定杆，所述固定杆固定在所述支架上且与所述压电陶瓷相连；和 铰接件，所述铰接件的第一端与所述固定杆相连且第二端与所述移动杆相连，其中所述预定点位于所述铰接件上。3.根据权利要求2所述的薄膜加载装置，其特征在于，所述压电陶瓷和所述移动杆的连接处与所述铰接件的第一端间隔第一预定距离，所述第一夹持件和所述移动杆的连接处与所述铰接件的第一端间隔第二预定距离，所述第一预定距离与所述第二预定距离的比值为 1:5。4.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢惠民，朱荣华，唐敏锦，戴相录，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：