本發(fā)明涉及掃描電子顯微鏡原位加熱測試，特別是涉及一種用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置。

背景技術(shù)：

1、微納米材料在集成電路芯片和微機(jī)電系統(tǒng)中承受機(jī)械振動(dòng)和熱循環(huán)的反復(fù)作用，其疲勞行為直接影響系統(tǒng)的長期結(jié)構(gòu)完整性和功能穩(wěn)定性，因此，深入研究微納米材料在力熱耦合作用下的疲勞性能，有助于提高系統(tǒng)的可靠性和延長其使用壽命。發(fā)明人已知的技術(shù)方案中，往往在掃描電鏡中模擬材料的高溫工況條件，原位檢測分析材料的顯微結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。然而現(xiàn)有掃描電鏡下的加熱裝置只能單一方向移動(dòng)，無法帶動(dòng)材料樣品實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而不能在不同視角下動(dòng)態(tài)觀察材料的狀態(tài)，降低了實(shí)驗(yàn)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，能夠帶動(dòng)樣品實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而能在不同視角下動(dòng)態(tài)觀察材料的狀態(tài)，提高了實(shí)驗(yàn)效果。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，包括：

4、固定部，所述固定部橫截面為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，且所述固定部內(nèi)側(cè)壁上環(huán)設(shè)有第一接電端子，所述第一接電端子外接電源；

5、轉(zhuǎn)動(dòng)部，活動(dòng)套設(shè)于所述固定部內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)動(dòng)部底部設(shè)于掃描電鏡的旋轉(zhuǎn)樣品臺上；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部外側(cè)壁環(huán)設(shè)有第二接電端子，所述第二接電端子與所述第一接電端子接觸連接；

6、加熱部，固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)部內(nèi)，且與所述第二接電端子電連接，所述加熱部頂部設(shè)有樣品放置裝置，所述加熱部能夠?qū)λ鰳悠贩胖醚b置內(nèi)的樣品加熱。

7、可選的，所述固定部包括至少兩個(gè)沿周向依次拼接的弧形金屬外殼，相鄰兩個(gè)所述金屬外殼之間通過外殼連接法蘭固定連接；所述第一接電端子環(huán)設(shè)于所述金屬外殼內(nèi)側(cè)壁上；所述固定部外側(cè)壁上穿設(shè)有加熱供電電源導(dǎo)線，所述第一接電端子通過所述加熱供電電源導(dǎo)線外接有電源。

8、可選的，所述固定部內(nèi)壁上環(huán)設(shè)有與所述第一接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第一測溫接電端子；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部外側(cè)壁上環(huán)設(shè)有與所述第二接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第二測溫接電端子；所述加熱部處設(shè)有熱電偶，所述熱電偶的工作端位于所述加熱部內(nèi)，且連接所述第二測溫接電端子，所述固定部外側(cè)壁固定設(shè)有熱電偶的非工作端，所述熱電偶的非工作端一端外接顯示儀，另一端與第一測溫接電端子連接，所述第二測溫接電端子與所述第一測溫接電端子接觸連接。

9、可選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部包括圓柱狀的轉(zhuǎn)動(dòng)座，所述轉(zhuǎn)動(dòng)座底部固定設(shè)有定位裝置，所述定位裝置與所述掃描電鏡的旋轉(zhuǎn)樣品臺連接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)座頂部固定設(shè)有隔熱套筒，所述加熱部固定設(shè)于所述隔熱套筒內(nèi)；所述第二接電端子環(huán)設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)座外側(cè)壁上。

10、可選的，所述隔熱套筒包括固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)座上的剛性陶瓷隔熱套，所述剛性陶瓷隔熱套內(nèi)側(cè)設(shè)有無機(jī)隔熱涂料層，所述加熱部設(shè)于所述無機(jī)隔熱涂料層內(nèi)側(cè)。

11、可選的，所述加熱部包括固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)部內(nèi)的支撐座，所述支撐座上設(shè)有加熱芯柱，所述加熱芯柱外側(cè)環(huán)繞有電熱絲，所述電熱絲與所述第二接電端子電連接，所述加熱芯柱頂部設(shè)有所述樣品放置裝置。

12、可選的，所述樣品放置裝置包括金屬外殼頂蓋，所述金屬外殼頂蓋中心位置處設(shè)有樣品口，所述加熱芯柱頂部設(shè)有加熱凸臺，所述樣品口位于所述加熱凸臺位置處。

13、可選的，所述金屬外殼頂蓋下側(cè)外沿處環(huán)設(shè)有蓋沿，所述蓋沿上開設(shè)有電極接口，所述加熱芯柱頂部邊緣位置處環(huán)設(shè)于臺座，所述臺座上設(shè)有電極，所述蓋沿扣合于所述臺座上，且所述電極與所述電極接口連通，所述電極接口通過導(dǎo)線連接有可伸縮電極，所述可伸縮電極位于所述樣品口下方，且所述可伸縮電極與所述樣品口內(nèi)的壓電陶瓷片電連接，所述壓電陶瓷片上設(shè)有所述樣品；所述固定部內(nèi)壁上環(huán)設(shè)有與所述第一接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第一激振接電端子；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部外側(cè)壁上環(huán)設(shè)有與所述第二接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第二激振接電端子，所述電極與所述第二激振接電端子連接，所述固定部外側(cè)壁上穿設(shè)有壓電陶瓷激振電源導(dǎo)線，所述壓電陶瓷激振電源導(dǎo)線一端與所述第一激振接電端子連接，另一端外接壓電陶瓷激振電源。

14、可選的，所述樣品口為方形樣品口或圓形樣品口。

15、可選的，所述第一接電端子和第二接電端子均分別包括正極端子和負(fù)極端子；所述第一接電端子的正極端子和負(fù)極端子均為環(huán)形的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，所述第二接電端子的正極端子和負(fù)極端子均為環(huán)形的外凸結(jié)構(gòu)；所述第二接電端子活動(dòng)嵌套于所述第一接電端子內(nèi)；所述第一測溫接電端子和第一激振接電端子的結(jié)構(gòu)均與所述第一接電端子相同，所述第二測溫接電端子和第二激振接電端子的結(jié)構(gòu)均與所述第二接電端子相同。

16、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

17、本發(fā)明采用同軸嵌套設(shè)置的固定部和轉(zhuǎn)動(dòng)部，固定部內(nèi)側(cè)壁的電極端子外接電源，轉(zhuǎn)動(dòng)部設(shè)于樣品臺上，能夠跟隨樣品臺帶動(dòng)加熱裝置和樣品旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)部側(cè)壁的電極端子與固定部的電極端子始終處于滑動(dòng)接觸狀態(tài)，從而固定部和轉(zhuǎn)動(dòng)部相對轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，能夠維持加熱部所需電力不斷，確保加熱過程連續(xù)；本發(fā)明的加熱裝置能夠在微納米尺度、原位力熱耦合疲勞力學(xué)實(shí)驗(yàn)下實(shí)現(xiàn)自旋轉(zhuǎn)、自移動(dòng)的功能，可以將樣品搭載在加熱裝置頂部的樣品口，能全方向不同視角，動(dòng)態(tài)觀察樣品內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)在高周疲勞過程中的演變情況（如裂紋的生成、擴(kuò)展），從而更準(zhǔn)確地捕捉微觀斷裂機(jī)制。

技術(shù)特征：

1.一種用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述固定部包括至少兩個(gè)沿周向依次拼接的弧形金屬外殼，相鄰兩個(gè)所述金屬外殼之間通過外殼連接法蘭固定連接；所述第一接電端子環(huán)設(shè)于所述金屬外殼內(nèi)側(cè)壁上；所述固定部外側(cè)壁上穿設(shè)有加熱供電電源導(dǎo)線，所述第一接電端子通過所述加熱供電電源導(dǎo)線外接有電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述固定部內(nèi)壁上環(huán)設(shè)有與所述第一接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第一測溫接電端子；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部外側(cè)壁上環(huán)設(shè)有與所述第二接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第二測溫接電端子；所述加熱部處設(shè)有熱電偶，所述熱電偶的工作端位于所述加熱部內(nèi)，且連接所述第二測溫接電端子，所述固定部外側(cè)壁固定設(shè)有熱電偶的非工作端，所述熱電偶的非工作端一端外接顯示儀，另一端與第一測溫接電端子連接，所述第二測溫接電端子與所述第一測溫接電端子接觸連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動(dòng)部包括圓柱狀的轉(zhuǎn)動(dòng)座，所述轉(zhuǎn)動(dòng)座底部固定設(shè)有定位裝置，所述定位裝置與所述掃描電鏡的旋轉(zhuǎn)樣品臺連接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)座頂部固定設(shè)有隔熱套筒，所述加熱部固定設(shè)于所述隔熱套筒內(nèi)；所述第二接電端子環(huán)設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)座外側(cè)壁上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述隔熱套筒包括固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)座上的剛性陶瓷隔熱套，所述剛性陶瓷隔熱套內(nèi)側(cè)設(shè)有無機(jī)隔熱涂料層，所述加熱部設(shè)于所述無機(jī)隔熱涂料層內(nèi)側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述加熱部包括固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)部內(nèi)的支撐座，所述支撐座上設(shè)有加熱芯柱，所述加熱芯柱外側(cè)環(huán)繞有電熱絲，所述加熱芯柱內(nèi)設(shè)有所述熱電偶，所述電熱絲與所述第二接電端子電連接，所述加熱芯柱頂部設(shè)有所述樣品放置裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述樣品放置裝置包括金屬外殼頂蓋，所述金屬外殼頂蓋中心位置處設(shè)有樣品口，所述加熱芯柱頂部設(shè)有加熱凸臺，所述樣品口位于所述加熱凸臺位置處。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述金屬外殼頂蓋下側(cè)外沿處環(huán)設(shè)有蓋沿，所述蓋沿上開設(shè)有電極接口，所述加熱芯柱頂部邊緣位置處環(huán)設(shè)于臺座，所述臺座上設(shè)有電極，所述蓋沿扣合于所述臺座上，且所述電極與所述電極接口連通，所述電極接口通過導(dǎo)線連接有可伸縮電極，所述可伸縮電極位于所述樣品口下方，且所述可伸縮電極與所述樣品口內(nèi)的壓電陶瓷片電連接，所述壓電陶瓷片上設(shè)有所述樣品；所述固定部內(nèi)壁上環(huán)設(shè)有與所述第一接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第一激振接電端子；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部外側(cè)壁上環(huán)設(shè)有與所述第二接電端子間隔設(shè)置，且不連通的第二激振接電端子，所述電極與所述第二激振接電端子連接，所述固定部外側(cè)壁上穿設(shè)有壓電陶瓷激振電源導(dǎo)線，所述壓電陶瓷激振電源導(dǎo)線一端與所述第一激振接電端子連接，另一端外接壓電陶瓷激振電源。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述樣品口為方形樣品口或圓形樣品口。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，其特征在于：所述第一接電端子和第二接電端子均分別包括正極端子和負(fù)極端子；所述第一接電端子的正極端子和負(fù)極端子均為環(huán)形的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，所述第二接電端子的正極端子和負(fù)極端子均為環(huán)形的外凸結(jié)構(gòu)；所述第二接電端子活動(dòng)嵌套于所述第一接電端子內(nèi)；所述第一測溫接電端子和第一激振接電端子的結(jié)構(gòu)均與所述第一接電端子相同，所述第二測溫接電端子和第二激振接電端子的結(jié)構(gòu)均與所述第二接電端子相同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于掃描電鏡力熱耦合的加熱裝置，涉及掃描電子顯微鏡原位加熱測試技術(shù)領(lǐng)域，包括固定部，所述固定部橫截面為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，且所述固定部內(nèi)側(cè)壁上環(huán)設(shè)有第一接電端子，所述第一接電端子外接電源；轉(zhuǎn)動(dòng)部活動(dòng)套設(shè)于所述固定部內(nèi)，且所述轉(zhuǎn)動(dòng)部底部設(shè)于掃描電鏡的旋轉(zhuǎn)樣品臺上；所述轉(zhuǎn)動(dòng)部外側(cè)壁環(huán)設(shè)有第二接電端子，所述第二接電端子與所述第一接電端子接觸連接；加熱部固定設(shè)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)部內(nèi)，且與所述第二接電端子電連接，所述加熱部頂部設(shè)有樣品放置裝置，所述加熱部能夠?qū)λ鰳悠贩胖醚b置內(nèi)的樣品加熱。本發(fā)明能夠帶動(dòng)樣品實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而能在不同視角下動(dòng)態(tài)觀察材料的狀態(tài)，提高了實(shí)驗(yàn)效果。

技術(shù)研發(fā)人員：萬拾佳,閆亞賓,王曉媛,俞添琛,軒福貞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華東理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19