[发明专利]试件表面上制备光栅的方法

说明书

技术领域

本发明属于光测力学、变形测量领域，具体涉及一种试件表面上制备光栅的方法。

背景技术

随着微纳米科学和技术的发展，对目前的变形测量技术和手段提出了新的要求和挑战。传统的变形测量方法已经不能满足需求，因此需要发展微区内变形测量载体制备的方法。光栅是光测力学领域当中云纹方法和几何相位方法测量变形最基本的元素。云纹方法的优势在于通过试件栅和参考栅叠加形成的云纹放大了变形，位移精度和应变精度高。几何相位方法的优势主要在于对设备的要求低，处理起来简单。

相关技术中，采用的光栅制备方法包括：采用固化粘结剂将光栅粘结在试件表面、采用聚焦离子束在试件表面的微观区域内刻蚀栅线或者采用在试件表面进行纳米压印得到光栅。这些方法均对试件表面进行刻蚀加工对试件带来了一定的影响甚至损伤，影响测量结果的准确性。而且当待测的试件为对损伤特别敏感的薄膜时，这几种方式均不适用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有制栅技术中存在的不适用于在薄膜表面制栅、容易引起试件受损的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种通用性强、无损的微尺度下试件表面上直接制备光栅方法。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的试件表面上制备光栅的方法，可以包括以下步骤：提供所述试件；对所述试件进行表面处理；将所述试件置于聚焦双束系统下，所述聚焦双束系统采用电子束在所述试件表面进行微区定位；所述聚焦双束系统采用离子束在所述微区进行沉积点阵结构以形成光栅。

根据本发明实施例的试件表面上制备光栅的方法，可以用于微纳米薄膜表面制备变形传感元件-高密度云纹光栅结构的制备，对薄膜表面的损伤小，可以制备不同频率适用于不同测量范围的光栅点阵结构，可以对试样表面的微区域进行实时定位加工，还可适用于不同基底材料表面的微区光栅制备。该方法具有通用性好，损伤小的优点。

另外，根据本发明实施例的试件表面上制备光栅的方法还具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述试件为金属薄膜/柔性基底试件、陶瓷层/过渡层/金属基底试件或者中间有孔的金属拉伸试件。

在本发明的一个实施例中，所述表面处理包括：表面打磨抛光处理和喷碳处理中的至少一种。

在本发明的一个实施例中，在所述试件的表面无损区域、界面区域、裂纹区域和缺陷区域形成的组中至少之一的区域进行所述微区定位。

在本发明的一个实施例中，所述光栅为矩形、L形或Y形。

在本发明的一个实施例中，所述沉积点阵结构的材料为Pt、W或SiO2。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/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是本发明实施例的微尺度试件表面上制备光栅的方法的流程图；

图2是本发明实施例的矩形、L形或Y形的光栅的示意图；

图3a是本发明实施例的中间有孔的金属拉伸试件的试件一的示意图；

图3b是本发明实施例的试件一表面的微区定位形成的光栅的示意图；

图3c是图3b所示的光栅与扫描线叠加形成的云纹图；

图4a是本发明实施例的金属薄膜/柔性基底试件的试件二的示意图；

图4b是本发明实施例的试件二表面的金属薄膜裂痕附近形成的光栅的示意图；

图4c是图4b所示的光栅与扫描线叠加形成的云纹图；

图5a是本发明实施例的陶瓷薄膜/金属基底试件的试件三的示意图；

图5b是本发明实施例的试件三的陶瓷薄膜与过渡层之间界面上形成的光栅的示意图；

图5c是本发明实施例的试件三的过渡层与金属基底之间界面上形成的光栅的示意图；

图5d是图5b所示的光栅与扫描线叠加形成的云纹图；和

图5e是图5c所示的光栅与扫描线叠加形成的云纹图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明实施例的试件表面上制备光栅的方法，如图1所示，可以包括以下步骤：

S1.提供试件。需要说明的是，试件通常是指长宽高尺寸不超过几厘米的试件。