[实用新型]原位加热力学样品杆

说明书

本实用新型实施例涉及高温微纳实验力学技术领域，提供的原位加热力学样品杆，包括样品杆本体、倾转台、驱动模块以及用于为样品实现拉伸、压缩以及加热功能的原位力热耦合微机电系统；样品杆本体的内部安装有直线步进电机和驱动杆，倾转台的连接部与样品杆本体转动连接；直线步进电机与驱动杆连接，用于使得驱动杆沿着样品杆本体的长度方向往复直线运动，从而实现倾转台的安装部的旋转；驱动模块包括驱动器载台以及驱动器；驱动器载台安装于倾转台的安装部；驱动器安装于驱动器载台，驱动器的动作端与原位力热耦合微机电系统相连。该原位加热力学样品杆在原位施加应力的同时，调整样品温度，以研究样品在不同温度下的力学状态与性质。

技术领域

本实用新型实施例涉及高温微纳实验力学技术领域，尤其涉及一种原位加热力学样品杆。

背景技术

固体的原子结构排布决定了其宏观物理、化学和力学等性质。材料的服役行为、服役寿命与服役过程中的弹塑性变形机理与其服役条件密切相关。在外加力热偶合场的作用下，材料的力学行为会发生改变，导致其力学行为和服役寿命发生改变，研究材料在使役条件下的显微结构演化规律，揭示其微观机理，将为材料使役的安全性和稳定性提供重要保障。

而透射电子显微镜作为研究材料纳米及原子尺度显微结构与物理、化学性质的强有力手段，在其中搭建外场条件下的材料结构性能相关性研究平台将极大丰富材料研究的广度和深度。

目前，国际上发展的基于透射电子显微镜的高温微纳实验平台加热方式主要有四种：第一种为坩埚加热，但这种加热方式的缺点是不能对样品施加应力，且由于加热功率较大，导致样品热漂移明显，样品稳定时间较长；第二种为钨丝加热，其样品限制为颗粒样品，样品与加热丝之间无法绝缘，且不能实现应力的施加；第三种为对样品直接通电加热，但由于是直接对样品通电，引入了新的变量，且样品温度只能理论估计，可控性与精度都大为降低；第四种为MEMS加热，例如现有的一种透射/扫描电镜力、热耦合场加载的原位实验平台，其通过基于V型电热驱动梁，可实现600℃下亚埃、原子和纳米尺度样品变形过程的原位观察，但由于加热区与支撑结构材料较多，导致加热功率较大，使样品在高温下稳定时间较长，热漂移较大，且独立测温电阻由于整体温度场的干扰会使测量温度偏高，且稳定时间较长。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种热响应速率快、精确控温、热漂移小的原位加热力学样品杆，用以解决现有透射电子显微镜双轴倾转原位力学样品杆的加热区与支撑结构材料较多，样品在高温下稳定时间较长，热漂移较大的缺点。

本实用新型实施例提供一种原位加热力学样品杆，包括样品杆本体、倾转台、驱动模块以及用于为样品实现拉伸、压缩以及加热功能的原位力热耦合微机电系统；

所述样品杆本体的内部安装有直线步进电机和驱动杆，所述倾转台的连接部与所述样品杆本体转动连接；所述直线步进电机与所述驱动杆连接，用于驱动所述驱动杆沿着所述样品杆本体的长度方向往复直线运动，从而实现所述倾转台的安装部的旋转；

所述驱动模块包括驱动器载台以及驱动器；所述驱动器载台安装于所述倾转台的安装部；所述驱动器安装于所述驱动器载台，所述驱动器的动作端与所述原位力热耦合微机电系统相连。

其中，所述样品杆本体上设置有两个对称布置的运动导槽，所述运动导槽内设有用于连接所述驱动杆的驱动杆固定轴，所述驱动杆固定轴用于约束所述驱动杆在所述直线步进电机驱动下进行前后往复式直线运动。

其中，所述倾转台包括U型的连接部和凸台状的安装部；

所述U型的连接部与所述样品杆本体转动连接，所述安装部包括水平部分，所述水平部分一端开有凸台卡槽，且所述凸台卡槽中间开有便于电子束透过的通孔，所述水平部分嵌设在所述U型的连接部之间。

其中，所述安装部还包括与所述水平部分成θ角的倾斜部分，所述倾斜部分与连杆的一端转动连接，所述连杆的另一端与所述驱动杆转动连接。