[发明专利]阵列薄膜力热参数测试加载系统及加载方法

说明书

本发明公开一种阵列薄膜力热参数测试加载系统及加载方法，加载系统包括加载箱，所述加载箱内通过样品板分隔为第一恒温腔室和第二恒温腔室，所述样品板包括具有阵列孔的基底以及固定在所述基底在所述第一恒温腔室侧的阵列薄膜；在所述第一恒温腔室内设置有第一加热装置，在所述第二恒温腔室内设置有第二加热装置和加压装置。本发明可以实现高通量阵列薄膜试件力热参数测试实验的力热耦合加载和压力温度的测量。

技术领域

本发明涉及一种阵列薄膜力热参数测试加载系统及加载方法，属于新型材料测试设备领域。

背景技术

材料基因工程，即建立大量不同材料或不同组分材料理化性质，是加速新材料研发、材料筛选和应用的一项重点研发计划。力学和热学作为基本的材料属性，实现其高通量测试对于材料基因工程的建立具有重要意义。

随着微型电子器件和精细制造工程的发展，薄膜材料逐渐成为一种重要的结构或功能材料，作为沉积法的直接产物，薄膜材料也是新材料常有的宏观形态。而由于薄膜材料不同于三维材料具有宏观性、方便测量的特点，薄膜的力热参数测试，尤其是膜厚度很薄时，常规的力热加载非常容易使得薄膜发生屈曲失稳，使得薄膜材料的力热参数测量难度加大。

鼓包法是薄膜材料参数的一种较为成熟的测试手段，但目前的鼓包法进行薄膜材料测试往往没有进行热加载，只能通过薄膜内压反演杨氏模量，无法同时测量泊松比和杨氏模量。此外，现有方法只能对单个样品进行测试，测试效率极低。目前，阵列形式的薄膜是结构基因工程的典型样品之一，而针对阵列薄膜的力热参数测量，暂没有较好的解决方案。

发明内容

本发明提出了针对上述阵列薄膜高通量测试方案的一种高效、精准、智能的加载系统，能够实现对一定规格阵列试件的高精度力热加载，是薄膜材料高通量鼓包法力热参数测试的基础设备之一。

本发明的阵列薄膜力热参数测试加载系统，包括加载箱，所述加载箱内通过样品板分隔为第一恒温腔室和第二恒温腔室，所述样品板包括具有阵列孔的基底以及固定在所述基底在所述第一恒温腔室侧的阵列薄膜；

在所述第一恒温腔室内设置有第一加热装置，在所述第二恒温腔室内设置有第二加热装置和加压装置。

可选地，所述第一加热装置包括插入到所述第一恒温腔室内的的加热棒；

所述第二加热装置包括插入到所述第二恒温腔室内的加热棒；

所述加载系统还包括温度传感器，温度传感器通过螺纹孔安装到第一恒温腔室内、第二恒温腔室内。

可选地，第一恒温腔室与大气连通，第二恒温腔室为密闭的。

可选地，所述加压装置包括气泵，所述气泵通过三通管路与所述第二恒温腔室以及压力传感器分别连通。

可选地，还包括控制模块、继电器，所述压力传感器、温度传感器分别与所述控制模块连接，所述第一加热装置、第二加热装置、加压装置通过继电器与控制模块连接，

控制模块通过控制气泵的工作电压对压力加载速率进行控制；

控制模块通过控制加热棒工作电压实现对温度加载速率的控制。

可选地，还包括IO设备，所述IO设备用于温度压力信息的呈现和目标温度、压力的输入。

可选地，所述第一恒温腔室和第二恒温腔室之间的壁面向内侧延伸出凸台，所述样品板固定在所述凸台上，并实现第二恒温腔室密闭。

可选地，所述阵列薄膜是通过在开有阵列孔的基底上贴附薄膜材料加工制作，或使用沉积法在基底上制作薄膜，然后将基底以阵列孔的形式刻蚀掉，留下悬空薄膜的方式制作而成。

本发明还提供一种阵列薄膜力热参数测试方法，采用以上所述的阵列薄膜力热参数测试加载系统，所述加压装置为活塞泵，进行压力补偿法的力热耦合加载，包括：