一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，包括微機械器件、表征設備(1)、接口設備(2)、測試設備(3)，接口設備(2)將微機械器件放于表征設備(1)，其特征在于：所述接口設備(2)包括電學接頭(6)和光纖接頭(7)，通過電學接頭(6)或通過光纖接頭(7)將信號施加至微機械器件，微機械器件在測試設備(3)的驅動下發生形變；另外可以將微機械器件固定于電極(14)上，微納米結構體(17)固定于微機械器件末端，測試設備驅動微機械器件的擺動，進而控制微納米結構體(17)與作用塊(16)發生碰撞，研究微納米結構體的動態變化過程。
【專利說明】一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子顯微鏡配套附件【技術領域】，特別涉及一種在電子顯微鏡中測量微納米機械器件或者微納米材料載荷疲勞性質的裝置。
【背景技術】
[0002]電子顯微鏡可以對微納米機械器件進行結構表征和成分分析功能，現有設備可以在電子顯微鏡上原位實現對納米材料的光學、電學、力學等性質的測量，但尚不能系統地研究微機械器件的載荷和疲勞性能。
【發明內容】
[0003]針對現有原位透射電子顯微鏡技術尚不能系統地研究微機械器件的載荷和疲勞性能，本發明提供一種能在透射電鏡中進行原位測量的裝置。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0005]本發明的目的在于提供一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，包括微機械器件、表征設備1、接口設備2、測試設備3，接口設備2將微機械器件放于表征設備1，其特征在于:所述接口設備2包括電學接頭6和光纖接頭7，通過電學接頭6或通過光纖接頭7將信號施加至微機械器件，微機械器件在測試設備3的驅動下發生形變。
[0006]進一步地，所述微機械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
[0007]進一步地,所述表征設備I為透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡或者光學顯微鏡，用于對器件的結構進行表征，可以動態觀測微機械器件或微納米材料的結構變化。
[0008]進一步地，所述接口設備2還包括樣品座4和桿體5。
[0009]進一步地，所述測試設備3為數字信號發生器或脈沖光學信號產生設備，用于產生驅動信號，控制微機械器件產生形變。
[0010]提供另一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，包括微機械器件、測試設備、電極14、作用塊16，微機械器件固定于電極14上，微納米結構體17固定于微機械器件末端，測試設備驅動微機械器件的擺動，進而控制微納米結構體17與作用塊16發生碰撞。
[0011]進一步地，所述微機械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
[0012]進一步地，所述測試設備為數字信號發生器或脈沖光學信號產生設備。
[0013]進一步地，該電極14由基片或其他裝置取代。
[0014]進一步地，調節所述測試設備的驅動電壓，控制微機械器件擺動的幅度，從而調節所述碰撞的強度。
[0015]本發明實現了微機械器件負荷和疲勞特性的測量，對于為微機械器件實際應用中的可靠性分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明一實施例的結構示意圖。[0017]圖2是圖1發明實施例中用于TEM的接口設備結構示意圖。
[0018]圖3是圖2中4樣品座的具體結構示意圖。
[0019]圖4是第二種測量方式的器件結構示意圖。
[0020]圖5是第一種測量方式下的實物照片。
[0021]圖6為結構發生變化的微納米線器件實物照片。
[0022]1、表征設備；2、接口設備；3、測試設備；4、樣品座；5、桿體；6、電學接頭；7、光纖接頭；8、邊框；9、對電極；10、電極；11、微納米線器件；12、光纖；13、驅動裝置；14、電極；15、懸臂梁；16、作用塊；17、微納米結構體。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示為本發明一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統的結構示意圖，所述系統包括表征設備1、接口設備2和測試設備3。表征設備I可以為透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡或者光學顯微鏡；測試設備3可以為數字信號發生器或脈沖光學信號產生設備；微機械器件，可以為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁；接口設備2為微機械器件的安放裝置，用于將微機械器件放于表征設備I。微機械器件在測試設備3的驅動下發生形變，形變大小和周期可以調節。
[0024]第一種實施例是在透射電子顯微鏡中原位測量微納米器件的載荷疲勞特性。如圖2所示為用于TEM中的接口設備結構示意圖，所述接口設備2包括樣品座4、桿體5、電學接頭6和光纖接頭7。電學測試設備可以通過電學接頭6將電學信號施加到微納米器件上，光學信號可以通過光纖施加到微納米器件上。如圖3所示為第一種實施例中用于TEM接口設備中樣品座4的結構示意圖，所述樣品座4包括邊框8、對電極9、電極10、微納米線器件
11、光纖12、驅動裝置13。通過導線將對電極9和電極10分別連接至電學接頭6，用于施加電學信號。光纖12可以將光學信號施加到微納米器件上。驅動裝置13采用壓電陶瓷，用于控制微納米器件的位置。
[0025]在第一種實施例的測試中，將接口設備2放入TEM中。通過電學接頭6將電學信號施加到微納米線器件11或通過光纖12將光學信號施加至微納米線器件11，使微納米線器件11發生振蕩，效果如圖5所示。納米線振蕩的幅度可以通過改變測試設備3的驅動電壓的大小調節。在周期性應變下，微納米線器件11可能會產生疲勞，結構發生變化。圖6為納米線結構發生變化的實物照片。通過這個實施例，可以測量到在應變作用下結構隨時間的變化，對微納米線器件的可靠性進行分析。
[0026]如圖4所示為第二種實施例。在該實施例中，微機械器件的末端放置微納米結構體，并通過微機械器件的振蕩，控制微納米結構體發生碰撞，研究微納米結構體在周期性碰撞作用下的動態特性。碰撞的周期和力度可以通過測試設備調節。具體地，懸臂梁15固定于電極14上(該電極14也可由基片或其他裝置取代)，將待測微納米結構體17固定于懸臂梁15末端。測試設備驅動懸臂梁(15)的擺動，進而通過懸臂梁15的擺動，可以控制微納米結構體17與作用塊16發生碰撞。調節測試設備的驅動電壓，控制懸臂梁15擺動的幅度，可以調節碰撞的強度，結合TEM的結構表征功能，可以研究微納米結構體17在碰撞作用下的結構變化，對其疲勞特性和力學性能進行研究。
[0027]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，包括微機械器件、表征設備(I)、接口設備(2)、測試設備(3)，接口設備(2)將微機械器件放于表征設備(I)，其特征在于:所述接口設備(2)包括電學接頭(6)和光纖接頭(7)，通過電學接頭(6)或通過光纖接頭(7)將信號施加至微機械器件，微機械器件在測試設備(3)的驅動下發生形變。
2.根據權利要求1所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:所述微機械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
3.根據權利要求1或2所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:所述表征設備(I)為透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡或者光學顯微鏡，用于對器件的結構進行表征，可以動態觀測微機械器件或微納米材料的結構變化。
4.根據權利要求1或2所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:所述接口設備⑵還包括樣品座⑷和桿體(5)。
5.根據權利要求1或2所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:所述測試設備(3)為數字信號發生器或脈沖光學信號產生設備，用于產生驅動信號，控制微機械器件產生形變。
6.一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，包括微機械器件、測試設備、電極(14)、作用塊(16)，微機械器件固定于電極(14)上，微納米結構體(17)固定于微機械器件末端，測試設備驅動微機械器件的擺動，進而控制微納米結構體(17)與作用塊(16)發生碰撞。
7.根據權利要求6所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:所述微機械器件為納米線、納米管、納米帶或者懸臂梁。
8.根據權利要求6或7所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:所述測試設備為數字信號發生器或脈沖光學信號產生設備。
9.根據權利要求6或7所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:該電極(14)由基片或其他裝置取代。
10.根據權利要求6或7所述的一種微機械器件的載荷疲勞性能測試系統，其特征在于:調節所述測試設備的驅動電壓，控制微機械器件擺動的幅度，從而調節所述碰撞的強度。
【文檔編號】G01N3/38GK103868810SQ201410068708
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】楊是賾, 王恩哥, 田學增, 曾敏, 許智, 白雪冬 申請人:中國科學院物理研究所
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