[发明专利]扫描电子显微镜内应变检测型原位划痕测试装置及方法

权利要求书

1.一种扫描电子显微镜内应变检测型原位划痕测试装置，其特征在于：包括基座、横向力与轴向力测试传感器、定位部分，压头杆及金刚石压头（7）通过锁紧螺钉安装在横向力与轴向力测试传感器前端圆孔中，被测试件（8）通过导电胶带粘贴在粘滑驱动器B（9）上；所述的定位部分包括粘滑驱动器A（3）、粘滑驱动器B（9）和粘滑驱动器C（10），并分别通过螺钉与基座（1）连接；所述的横向力与轴向力测试传感器由弹性体（5）、x向/横向力测量应变片组（4）和y向/轴向力测量应变片组（6）组成，并通过连接件（2）与滑驱动器A（3）连接，其中弹性体（5）包含十字交叉布置的2个凹槽，x向/横向力测量应变片组、y向/轴向力测量应变片组（4、6）分别对应粘贴在2个凹槽薄弱环节。

2.应用权利要求1所述的扫描电子显微镜内应变检测型原位划痕测试装置进行原位测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将被测试件（8）通过导电胶带粘贴在粘滑驱动器B（9）上，之后将权利要求1中所述的原位划痕测试装置通过螺钉安装在扫描电子显微镜载物台上，按照扫描电子显微镜操作流程打开扫描电子显微镜；

2）调节扫描电子显微镜载物台旋转功能，使得压头杆及金刚石压头（7）轴线与扫描电子显微镜电子束轴线成15～20°角度，方便后续对压头与被测试件之间接触区域进行动态观察；

3）调节扫描电子显微镜载物台使得金刚石压头处于视野中央，之后驱动粘滑驱动器A（3），带动权利要求1中所述的横向力与轴向力测试传感器沿y轴方向接近被测试件表面；调节过程中通过扫描电子显微镜对金刚石压头和被测试件表面之间的相对位置进行实时观测，当二者距离相对较小时选用粘滑驱动器A（3）精密运动模式，并观测横向力与轴向力测试传感器中轴向力示数；当轴向力示数达到设定值时停止粘滑驱动器A（3），并调节扫描电子显微镜载物台使得金刚石压头和被测试件表面之间接触区域清晰；

4）驱动粘滑驱动器C（10），带动其上方安装的被测试件（8）沿x轴进行划痕运动；划痕过程中，实时控制粘滑驱动器A（3）运动，保持轴向力恒定、或线性增加、或线性减小，并通过扫描电子显微镜对划痕过程中试件表面和压头接触区域变化进行动态观测，与此同时通过横向力与轴向力测试传感器对横向力和划痕力进行同步测量；

5）一次划痕测试结束后，控制粘滑驱动器A（3）运动，使得金刚石压头脱离试件表面，之后结合测试曲线和原位图像进行划痕过程中材料变形、损伤机理分析。