[发明专利]用于透射电镜的原位力、电性能单轴拉伸样品杆

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于透射电镜的原位力、电性能单轴拉伸样品杆，该样品杆可以在实现对样品变形操作的同时实现原位力、电性能综合测试。该发明属于透射电子显微镜配件及纳米材料原位测量研究领域。

背景技术：

材料的变形和显微组织结构有着密切的关系，自透射电子显微镜发明以来，特别是近二十年来，以球差矫正技术为代表的空间分辨率、单色光源为代表的能量分辨率、高速CCD相机为代表的时间分辨率等领域都取得了巨大进步，为物理学、化学、生物学、材料科学、电子信息技术等领域的科技进步做出了巨大贡献。从而为人们更好的揭示材料的显微组织结构提供了强有力的研究工具。但是，在材料在变形过程中原位动态的研究材料的变形及其显微组织结构演化的方法还比较有限；因此，原位外场技术作为透射电子显微学近年的重要发展方向之一，已经为越来越多的研究领域关注，并且将为物理学、化学、生物学、材料科学、电子信息技术等领域的深入科学研究提供了崭新的物理图像，为发展新原理、新应用提供了重要机遇。

目前，国际上如美国的Gatan公司，美国的Hysitron公司以及瑞典的Nanofactory公司在这一方面做了较早的尝试和研究并取得了相应的进展，如美国Gatan公司生产的654、671型透射电镜样品杆，虽然可以实现对样品力的加载，而且样品的形式也不受限制，但是无法得到样品在变形过程中所受到的应力值，同时，也无法对一些在应力状态下电学性能变化巨大的样品实现原位研究，以揭示材料电学性能变化和显微组织结构变化之间的对应关系；美国Hysitron公司的PI 95透射电镜皮米压痕仪也可实现材料在原位压缩下的变形操作，在透射电镜中原位压缩变形各种纳米材料研究其塑性变形行为，虽然可以实现材料变形过程中应力信号的读取，但是对样品的要求比较苛刻，主要用来研究用聚焦离子束(Focus Ion Beam，FIB)制作的样品，诸如纳米柱等材料，同时如果要研究材料在简单受力状态下(如单轴拉伸)的材料变形机制，这样对样品的要求更为严格，需要用FIB制备专用的拉伸试样才能实现上述目的，而目前国内外FIB数量有限，费用昂贵，对实验工作的开展非常不利。同样，瑞典的Nanofactory公司生产的用于透射电镜的FM200E样品杆，虽然可以原位测量力学信号，但是也只能针对一维纳米材料或通过聚焦离子束切割所制作的样品，也不能实现样品应变状态下的电学性能的测量。因此，针对以上所述的技术难题，本发明旨在提供一种用于透射电镜的原位力、电性能单轴拉伸样品杆，该样品杆可以实现对样品单轴拉伸的同时实现材料应力状态下显微组织结构演化及其电学性能的测试，同时，获得应力信号。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于透射电镜的原位力、电性能单轴拉伸样品杆，主要包括自设计透射电镜样品杆，位于样品杆内部的样品拉伸轴，样品头，变形载片，其中，变形载片一端固定在样品头上，另一端固定在样品拉伸轴上，使变形载片上的电极与样品头上的电极一一对应相连，使得将测得的力学、电学信号输出到外部测试设备上。从而可以在实现样品在变形的同时实现原位力学、电学信号的测试。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现的：

用于透射电镜的原位力、电性能单轴拉伸样品杆，依次包括手握柄1，样品杆2，样品头3，样品杆2为内部中空杆，内部设有拉伸轴4，拉伸轴4一端伸出样品杆2靠近样品头3，另一端与位于手握柄1内部的拉伸轴驱动器相连；

其特征在于：还设有变形载片5，变形载片5为一长方体片状物，于长轴中心线上在变形载片5两端设有第一通孔6和第二通孔7，在长轴中心位置设有一个U型槽8，槽口沿短轴方向开，在U型槽8中的两侧对称设有两个载台9，

在第一通孔6和U型槽8之间开一个方形孔10，方形孔相对于变形载片5的长轴对称分布，方形孔10靠近载台的一条边作为悬臂梁11，在悬臂梁11上制备一个压敏电阻12，在方形孔10和第一通孔6之间的变形载片5上设有阻值与压敏电阻12阻值相同的三个电阻13，在两个载台9上分别制备两个电极14，压敏电阻12与三个电阻13通过导线连接成一个惠斯通电桥，并用导线将惠斯通电桥桥路及电极14连接到关于变形载片长轴对称设置的两个第一队列电极15上。