[发明专利]一种微小力的加载测量装置和方法

说明书

本发明提供了一种微小力的加载测量装置和方法，包括压电组件、移动组件、第一加载模块、第二加载模块、第一测量模块和处理模块；所述第一加载模块用于通过所述压电组件的形变向所述移动组件施加机械力，并通过所述机械力带动所述移动组件移动；所述第二加载模块用于向所述移动组件施加静电力，并通过所述静电力带动所述移动组件移动；所述第一测量模块用于测量所述移动组件的位移量；所述处理模块用于根据所述移动组件的位移量得到所述移动组件所承受的力的大小，所述力包括所述机械力、所述静电力以及粘附力，从而实现了机械加载和电加载的耦合测量。

技术领域

本发明涉及微纳测量技术领域，更具体地说，涉及一种微小力的加载测量装置和方法。

背景技术

随着精密仪器技术的不断发展，科研及工业领域对材料在微小机械力、微小静电力下的力学行为表征提出了更高的要求。由于微纳样品的尺寸以及对应的力值的范围较小，因此，导致微纳样品的微小机械力以及静电力的加载和测量都比较困难。

其中，微小力的加载主要有机械加载和电加载，对于导电样品而言，常常需要同时测量样品的机械性能和电学性能，即测量样品的机械力和静电力等，但是，现有技术中机械加载和电加载不能同时耦合测量，极大地限制了应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种微小力的加载测量装置和方法，以解决现有技术中不同同时实现机械加载和电加载的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微小力的加载测量装置，包括压电组件、移动组件、第一加载模块、第二加载模块、第一测量模块和处理模块；

所述第一加载模块用于控制所述压电组件产生形变，并通过所述压电组件的形变向所述移动组件施加机械力，通过所述机械力带动所述移动组件移动；

所述第二加载模块用于向所述移动组件施加静电力，并通过所述静电力带动所述移动组件移动；

所述第一测量模块用于测量所述移动组件的位移量；

所述处理模块用于根据所述移动组件的位移量得到所述移动组件所承受的力的大小，所述力包括所述机械力和所述静电力。

可选地，所述压电组件朝向所述移动组件的一端承载有待测样品，所述压电组件用于带动所述待测样品移动；

所述移动组件的第一端位于所述待测样品的移动方向上且与所述待测样品之间具有预设距离；

所述待测样品朝向所述压电组件的一端具有第一电极；所述移动组件的第二端固定且所述移动组件的第二端具有第二电极，所述第二端与所述第一端相对设置；

所述第二加载模块通过向所述第一电极和第二电极施加电压，使所述第一电极和所述第二电极之间产生静电力，并将所述静电力施加在所述移动组件上；

所述处理模块还用于根据所述移动组件的位移量得到所述移动组件与所述待测样品之间的粘附力。

可选地，还包括第二测量模块；

所述第二测量模块用于测量所述压电组件的位移量；

所述处理模块还用于根据所述压电组件的位移量和所述移动组件的位移量得到所述待测样品的形变量，并根据所述待测样品的形变量以及所述机械力得到所述待测样品的杨氏模量。

可选地，所述微小力的加载测量装置包括光源、第一半透半反镜、第二半透半反镜、第一反射镜至第六反射镜，所述第五反射镜位于所述第二压电组件和所述待测样品之间，并随所述压电组件移动；

所述光源用于出射测量光；

所述第一半透半反镜用于将所述测量光分成第一测量光和第二测量光；