專利名稱：雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微納米級檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙探針微納米力學(xué)檢 測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微納技術(shù)尺度范圍是lnm-100pm。在這個尺度范圍內(nèi)研究材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué) 性能時需要在一些特定的觀察、表征和檢測系統(tǒng)下才能夠進行，例如掃描電子顯 微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)等。但是SEM、 TEM等設(shè)備在設(shè)計之初主要是用于觀察微納米結(jié)構(gòu)和材料的形貌以及材料結(jié)構(gòu) 性能等，沒有涉及太多的力學(xué)性能測量需要。因而，到現(xiàn)在為止，還很少有專門 為力學(xué)研究而設(shè)計的基于掃描探針顯微環(huán)境平臺的微納米測量設(shè)備，尤其是沒有 配備對材料進行力學(xué)性能檢測所需要的夾持、加載、微力與微形變檢測，以及相 互作用研究的相關(guān)單元等。目前即使在國際范圍，在AFM、 SEM等顯微觀察平 臺上實現(xiàn)微納米力學(xué)測試的商用設(shè)備也未見報道，因此迫切需要研制和開發(fā)用于 微納米力學(xué)性能測量的設(shè)備。在國內(nèi)僅有的少部分基于掃描平臺的測量儀器也絕 大部分都是進口設(shè)備，沒有專門的力學(xué)測量單元，且存在價格昂貴、無知識產(chǎn)權(quán) 等問題。
就檢測技術(shù)而言，微納米實驗技術(shù)可以分為兩大類，如基于微納米光學(xué)測量 的方法，包括微納米云紋、散斑、全息和格柵技術(shù)等；基于材料力學(xué)式的微納米 力學(xué)測量方法，如微納米壓痕法、拉伸法、彎曲法、鼓膜 、共振測頻法以及基 于掃描探針為平臺的實驗方法等。盡管上述方法可以應(yīng)用在不同領(lǐng)域或不同的檢 測對象，但總體來講，微納米材料力學(xué)性能檢測和力學(xué)行為的研究仍處于初始研究階段，實驗面臨很多問題。如對現(xiàn)有的微納米力學(xué)理論與計算模型的實驗驗
證還存在困難；現(xiàn)有的SEM、 TEM和AFM等設(shè)備可以實現(xiàn)納米尺度的觀察， 但不能滿足力學(xué)測量的需要；微納米尺度力學(xué)性能測量需要對于微小試件進行夾
持、加載以及微力與變形的高精度檢測等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前微納米領(lǐng)域缺乏相應(yīng)的微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)的情況，提供了 一種雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)，包括微形變檢測部分、試件位置調(diào)整部分、微 懸臂梁加載檢測部分、壓電陶瓷控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，由支架左部
分11和支架右部分10構(gòu)成的支架2安裝于底板1上，且支架左部分11和支架 右部分10可分別繞其安裝軸轉(zhuǎn)動；在支架左部分11和支架右部分10之間靠近 底板1邊緣位置安裝精密-維平臺5，并由平臺旋鈕6調(diào)節(jié)；精密一維平臺5的 一端連接滑塊16，并在滑塊16下方設(shè)置滑軌17;在滑軌17的兩側(cè)，分別設(shè)置 安裝于支架左部分11上的左側(cè)壓電陶瓷13以及安裝于支架右部分10上的右側(cè) 壓電陶瓷12; "L"形的第一探針固定架8 —端安裝在支架右部分10上，另一端連 接第一探針14，第一探針固定架8沿著y方向調(diào)節(jié)位置，"L"形的第二探針固定 架9安裝在支架左部分11上，另一端連接第二探針15，第二探針固定架9沿著 x和z方向調(diào)節(jié)位置；在支架右部分10的側(cè)邊安裝第一反射鏡18和第二反射鏡 19，在支架右部分10安裝精密一維平臺5的一側(cè)安裝激光器3和PSD探測器4， 在支架左部分11上安裝壓電陶瓷接口 7。
所述第二探針固定架9上設(shè)置x方向粗調(diào)旋鈕26和z方向粗調(diào)旋鈕25，用 來調(diào)節(jié)第二探針15的位置。
所述第一反射鏡18由第一旋鈕20和第二旋鈕21調(diào)節(jié)角度，第二反射鏡19 由第三旋鈕22和第四旋鈕23調(diào)節(jié)角度。利用所述雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)進行測量的方法包括如下步驟
1) 選擇與待測試樣力學(xué)常數(shù)相當(dāng)?shù)奶结樧鳛榧虞d和測試工具，安裝在 第一探針14位置上；
2) 調(diào)整激光器3的功率及光線角度、通過第一旋鈕20和第二旋鈕21調(diào)整 第一反射鏡18的角度、通過第三旋鈕22和第四旋鈕23調(diào)整第二反射鏡19的角 度，使激光器3發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射鏡18，入射到第一探針14的尖端，反 射光線經(jīng)第二反射鏡19入射到PSD探測器4的的光敏感區(qū)的中心位置；觀察程 序顯示的模擬光斑在探測器上的位置，通過進一步微調(diào)第三旋鈕22和第四旋鈕 23使得光斑也定位在模擬探測器靶元的中心位置。
3) 用一個已經(jīng)標(biāo)定的探針對待使用的第一探針14進行原位加載，通過 顯微圖像實時采集系統(tǒng)記錄，并且同時記錄PSD探測器4上光斑位置，得到 PSD探測器4上光斑位置與力的對應(yīng)關(guān)系；
4) 在高清晰顯微鏡下，用微操縱的機械手配合鎢絲針尖調(diào)整試樣的位 置，并采用環(huán)氧樹脂將試樣粘接在第二探針15上，并將安裝第二探針15 的第二探針固定架9安裝到支架左部分11上；在光學(xué)顯微鏡的監(jiān)視下，調(diào)整第 一探針14的位置，使其與試樣末端對準(zhǔn)；
5) 通過壓電陶瓷的驅(qū)動系統(tǒng)對右側(cè)壓電陶瓷12和左側(cè)壓電陶瓷13采用
獨立加載或同時加載，分步加載或連續(xù)加載的方式施加電壓，同時通過顯微圖像 實時采集系統(tǒng)記錄待測試樣的圖像，并記錄在加載過程中的PSD探測器4光斑位置。
本發(fā)明的有益效果為所述系統(tǒng)可以實現(xiàn)加載、夾持以及微力與微變形的檢 測，同時能完成材料和結(jié)構(gòu)的拉伸、壓縮、彎曲、振動和疲勞等方式的微納米力 學(xué)實驗測試，試樣尺寸可以從微米到亞微米量級，微力測量范圍為納牛到微牛量^級；該系統(tǒng)引入了 AFM探針和相應(yīng)的光杠桿系統(tǒng)檢測載荷或AFM懸臂位移， 而檢測對象的位移可通過高分辨光學(xué)顯微鏡或者SEM來測量；在大氣環(huán)境下， 基于高分辨光學(xué)顯微鏡還能完成動態(tài)性能檢測，也可以在SEM等裝置中完成高 空間分辨微尺度試件力學(xué)性能檢測。


圖1為本發(fā)明中雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為直徑為2.1微米的Si纖維采用單向拉伸法測得的拉伸載荷一位移曲
線；
圖3為直徑為14.1微米的Si纖維試樣進行彎曲疲勞測試得到的不同周期 后所對應(yīng)的力與撓度曲線；
圖4為本發(fā)明實施例的探針?biāo)虞d荷與PSD光斑位置對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例的彎曲應(yīng)力-形變曲線及力學(xué)特征量示意圖； 圖中標(biāo)號
I- 底板；2-支架；3-激光器；4-PSD探測器；5-精密一維平臺；6-平臺旋鈕； 7-壓電陶瓷接口； 8-第一探針固定架；9-第二探針固定架；10-支架右部分；
II- 支架左部分；12-右側(cè)壓電陶瓷；13-左側(cè)壓電陶瓷；
14—第一探針；15-第二探針；16-滑塊；17-滑軌；18-第一反射鏡；
19-第二反射鏡；20-第一旋鈕Kl; 21-第二旋鈕；22-第三旋鈕； 23-第四旋鈕；25-z方向粗調(diào)旋鈕；26-x方向粗調(diào)旋鈕。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)，下面通過

和具體實 施方式對本發(fā)明的內(nèi)容和可實現(xiàn)性做進一步說明。
圖1為本發(fā)明中雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。由支架左部分11和支架右部分10構(gòu)成的支架2安裝于底板1上，且支架左部分11和支架右部分 10可分別繞其安裝軸轉(zhuǎn)動；在支架左部分11和支架右部分10之間靠近底板1 邊緣位置安裝精密一維平臺5，并由平臺旋鈕6調(diào)節(jié)；精密一維平臺5的一端連
接滑塊16，并在滑塊16下方設(shè)置滑軌17;在滑軌17的兩側(cè)，分別設(shè)置安裝于 支架左部分11上的左側(cè)壓電陶瓷13以及安裝于支架右部分10上的右側(cè)壓電陶 瓷12; "L"形的第一探針固定架8 —端安裝在支架右部分10上，另一端連接第一 探針14，第一探針固定架8沿著y方向調(diào)節(jié)位置，"L"形的第二探針固定架9安 裝在支架左部分11上，另一端連接第二探針15，第二探針固定架9上設(shè)置x方 向粗調(diào)旋鈕26和z方向粗調(diào)旋鈕25，用來調(diào)節(jié)第二探針15的位置；在支架右部 分10的側(cè)邊安裝第一反射鏡18和第二反射鏡19，第一反射鏡18由第一旋鈕20 和第二旋鈕21調(diào)節(jié)角度，第二反射鏡19由第三旋鈕22和第四旋鈕23調(diào)節(jié)角度； 在支架右部分10安裝精密一維平臺5的一側(cè)安裝激光器3和PSD探測器4，在 支架左部分11上安裝壓電陶瓷接口 7。
本發(fā)明所述系統(tǒng)可以根據(jù)檢測需要，采用不同的安裝試樣方式和加載方式。
系統(tǒng)的主要功能和檢測方法如下
a.單軸拉伸法
拉伸法有時也稱直接拉伸法(Direct tension testing)或單軸拉伸法(Uniaxial tensiontest)，利用該法可以獲得彈性模量、泊松比、拉伸強度和屈服強度等力學(xué) 參數(shù)。對于材料破壞特性的研究主要采用單軸拉伸測試方法。拉伸法測試力學(xué)性 能是獲得載荷、位移最為直接的方法，其數(shù)據(jù)的可靠性較好。
在單向拉伸實驗中，試樣的兩端通過粘貼等手段分別夾持在第一探針14和 第二探針15上，將第二探針15去掉在其位置上粘結(jié)拉伸試件的一端。對任一個 壓電陶瓷施加電壓，使得壓電陶瓷收縮，帶動探針或試樣向相反方向運動，從而在試樣上產(chǎn)生單向拉伸力。此時試樣上的被觀測區(qū)域在拉伸過程中向 一個方向移
動。拉伸力通過AFM懸臂梁變形獲得，或通過加載過程中采集探測器4光斑位
置的輸出確定加載載荷。與此同時，顯微系統(tǒng)實時采集測試檢樣變形部分的圖 像，經(jīng)過簡單的圖像處理和計算即可得到檢測對象的位移(變形)量，這樣結(jié)合 試件的原始幾何參數(shù)即可獲得其不同的力學(xué)性能參數(shù)，如力位移曲線、應(yīng)力應(yīng)變
曲線、模量、屈服強度和拉伸強度等。圖2為直徑為2.1微米的Si纖維的采用單 項拉伸法測得的拉伸載荷_位移曲線。
b. 雙向拉伸法
壓電陶瓷雙向驅(qū)動裝置，保證被觀測區(qū)在測量過程中始終處于探測區(qū)內(nèi)。在 雙向拉伸實驗中，試樣的兩端通過粘貼等手段分別夾持在左右第一探針14和第 二探針15上。左側(cè)壓電陶瓷12和右側(cè)壓電陶瓷13同時施壓，使得壓電陶瓷向 兩個方向收縮，帶動兩個探針同時向相反方向運動，從而在試樣上產(chǎn)生單軸雙向 拉伸。應(yīng)用和單軸拉伸同樣的處理方法，可以得到相關(guān)的力學(xué)和物理參數(shù)。
c. 彎曲測試法
梁彎曲測試(Beam bending test)是MEMS力學(xué)性能測試的常用方法之一，用 于獲取材料的彈性模量、彎曲強度、屈服強度等參數(shù)。與拉伸法相比，彎曲測試 中較小的力可以產(chǎn)生較大的變形，微小尺寸試件的測試容易實現(xiàn)，可實時監(jiān)控載 荷與位移，可同時研究材料的彈塑性特征。
在本發(fā)明中，試樣一端固定在第二探針15上或第二探針15所在的基底位置
(較大的試件可直接固定在夾持探針的基底上，不需要探針作為基底)，另一端 與第一探針14對準(zhǔn)，壓電陶瓷12施加電壓驅(qū)動第一探針14作為加載單元，通過變
形檢測部分，實時采集待測試樣的圖像，處理后得到變形參量 同時系統(tǒng)采集 PSD探測器4的信息獲得第一探針14的加載載荷。這樣在獲得了加載載荷和撓度的前提下，既可以依據(jù)常規(guī)的力學(xué)分析與數(shù)據(jù)處理，獲得相關(guān)的力學(xué)參量，如彎 曲模量、屈服強度和斷裂強度等。
d. 壓縮測試方法
壓縮實驗中試樣沿縱軸方向施加靜態(tài)壓縮載荷，以測定材料的壓縮力學(xué)性
能。在本發(fā)明中被測試樣置于第一探針14和第二探針15之間。兩個壓電陶瓷12和 13同時施加電壓，帶動兩個探針同時向相反方向運動，從而在試樣軸向產(chǎn)生壓縮， 使試樣沿軸向方向縮短，而徑向方向增大，產(chǎn)生壓縮變形。檢測中，載荷的大小 通過檢測系統(tǒng)采集PSD探測器4的輸出信息獲得，試件的變形則通過圖像采集系 統(tǒng)實時記錄待測試樣的變形。這樣由壓縮載荷和檢測對象的壓縮變形可以得微納 米材料的壓縮應(yīng)力、壓縮應(yīng)變、壓縮模量、壓縮強度等力學(xué)參數(shù)。
e. 振動測試方法
可以對試件進行正弦、階梯、沖擊加載。在本發(fā)明中，利用和彎曲、壓縮測 量中同樣的夾持方式完成微納米尺度檢測試樣的夾持，然后通過對探針施加上述 不同的加載信號，即可實現(xiàn)振動測量，從而可獲得其幅頻特性。
f. 疲勞測試方法
小尺度材料的疲勞行為及其機制的研究對于保證微器件的可靠性服役具有 十分重要的意義。本發(fā)明的系統(tǒng)可完成彎曲疲勞和拉伸疲勞實驗
彎曲疲勞實驗 -
試樣一端固定在第二探針15上或第二探針15所在的基底位置(較大的試件
可直接固定在夾持探針的基低上，不需要探針作為基底)，成為懸臂結(jié)構(gòu)，對右
側(cè)壓電陶瓷12施加電壓，作為加載單元，使得第一探針14循環(huán)施加彎曲載荷在 試樣的自由端形成彎曲疲勞檢測。這一檢測可以研究試樣的疲勞損傷行為以及壽 命等力學(xué)參數(shù)。所加載荷可以選擇正弦函數(shù)或者階躍函數(shù)等形式。圖3為直徑為14.1微米Si纖維試樣進行彎曲疲勞測試得到的不同周期后所對應(yīng)的力與撓度 曲線。
拉伸疲勞實驗
〔1)單向循環(huán)加載法:待測試樣一端固定在第二探針15上或第二探針15所在
的基底位置(較大的試件可直接固定在夾持探針的基低上，不需要探針作為基
底)，另一端固定在第一探針14上的疲勞樣品，采用壓電陶瓷一端加壓，使得第 一探針14進行循環(huán)拉-拉疲勞加載實驗。單向拉-拉疲勞方法可對材料施加均勻的 變形，并直接給出材料的拉伸循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變行為。
(2)雙向拉伸疲勞實驗待測試樣一端固定在第二探針15上，另一端固定 在第一探針14上，左側(cè)壓電陶瓷12和右側(cè)壓電陶瓷13循環(huán)施壓，使得第-探針14 和第二探針15進行循環(huán)拉-拉疲勞加載實驗。
下面通過應(yīng)用本發(fā)明的裝置在光學(xué)顯微系統(tǒng)下微米Si纖維的單微加載的 彎曲實驗來具體介紹測量方法。
本實施例所用試樣為Si纖維，在高精度光學(xué)顯微鏡下測量1號試件的 長和直徑分別為164微米、3.24微米。
具體測量步驟如下
1) 對試樣1的Si線進行計算，選擇K=2的第一探針14，卸下第一探 針固定架8，安裝第一探針14，然后把第一探針固定架8固定在支架右部分 10上；
2) 調(diào)整激光器3的功率及光線角度、通過第一旋鈕20和第二旋鈕21調(diào)整 第一反射鏡18的角度、通過第三旋鈕22和第四旋鈕23調(diào)整第二反射鏡19的角 度，使激光器3發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射鏡18，入射到第一探針14的尖端，反 射光線經(jīng)第二反射鏡19入射到PSD探測器4的中心位置；3) 用一個已經(jīng)標(biāo)定的探針對待使用的第一探針14進行原位加載，通過
顯微圖像實時采集系統(tǒng)記錄，并且同時記錄PSD探測器4上的光敏感區(qū)的中心 位置，得到探測器4上光斑位置與力的對應(yīng)關(guān)系，圖4為探針?biāo)虞d荷與PSD 光斑位置對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定示意圖，可以看出PSD探測器4上光斑位置偏移lmV， 則第一探針14受到的力為4.82nN;
4) 在高清晰顯微鏡下，用微操縱的機械手配合鎢絲針尖調(diào)整試樣的位 置，并采用環(huán)氧樹脂將試樣粘接在第二探針15上，并將安裝第二探針15 的第二探針固定架9安裝到支架左部分11上；
5) 試樣對中，具體操作步驟可以分為以下四步來完成
(1) 旋轉(zhuǎn)平臺旋鈕6，推動滑塊16運動，調(diào)整第一探針14的位置；旋轉(zhuǎn)z方 向粗調(diào)旋鈕25和x方向粗調(diào)旋鈕26，調(diào)整第二探針15的位置，縮小試樣和第一 探針14的針尖在Z方向的間距，便于進入高分辨率光學(xué)顯微監(jiān)視系統(tǒng)的觀察范 圍，實現(xiàn)初步對準(zhǔn)；
(2) 調(diào)整高分辨率光學(xué)顯微鏡的位置，在監(jiān)視器上得到清晰的第一探針14的 影像，方便下一步的監(jiān)視操作；雙針系統(tǒng)放置在一個二維精密平臺上，便于通過 顯微鏡觀察不同位置的情況；
(3) 在0.16pm分辨率的光學(xué)顯微鏡的監(jiān)視下，使第一探針14和試樣末端在z 方向上對準(zhǔn)，然后分別調(diào)節(jié)平臺旋扭6和x方向粗調(diào)旋鈕26，使監(jiān)視器上顯示的 第一探針14和試樣末端在x、 y方向上逐步逼近、對準(zhǔn)；
6) 實驗測量通過壓電陶瓷的驅(qū)動系統(tǒng)僅對右側(cè)壓電陶瓷12施加電壓， 采用分步加載方式，同時通過顯微圖像實時采集系統(tǒng)記錄待測試樣的圖像，并 記錄在加載過程中的PSD探測器4光斑位置的電壓值。
在實驗過程中，通過控制壓電陶瓷驅(qū)動力對第一探針14進行加載，1號試件在加載過程中的應(yīng)力-形變曲線如圖5表明。
以上實施例僅是本發(fā)明比較典型的一個具體實施方式
，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù) 人員可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)任意修改。
權(quán)利要求
1.雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)，其特征在于，由支架左部分(11)和支架右部分(10)構(gòu)成的支架(2)安裝于底板(1)上，且支架左部分(11)和支架右部分(10)可分別繞其安裝軸轉(zhuǎn)動；在支架左部分(11)和支架右部分(10)之間靠近底板(1)邊緣位置安裝精密一維平臺(5)，并由平臺旋鈕(6)調(diào)節(jié)；精密一維平臺(5)的一端連接滑塊(16)，并在滑塊(16)下方設(shè)置滑軌(17)；在滑軌(17)的兩側(cè)，分別設(shè)置安裝于支架左部分(11)上的左側(cè)壓電陶瓷(13)以及安裝于支架右部分(10)上的右側(cè)壓電陶瓷(12)；“L”形的第一探針固定架(8)一端安裝在支架右部分(10)上，另一端連接第一探針(14)，第一探針固定架(8)沿著y方向調(diào)節(jié)位置，“L”形的第二探針固定架(9)安裝在支架左部分(11)上，另一端連接第二探針(15)，第二探針固定架(9)沿著x、y和z方向調(diào)節(jié)位置；在支架右部分(10)的側(cè)邊安裝第一反射鏡(18)和第二反射鏡(19)，在支架右部分(10)安裝精密一維平臺(5)的一側(cè)安裝激光器(3)和PSD探測器(4)，在支架左部分(11)上安裝壓電陶瓷接口(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 第二探針固定架(9)上設(shè)置x方向粗調(diào)旋鈕(26)和z方向粗調(diào)旋鈕(25)，用 來調(diào)節(jié)第二探針(15)的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 第一反射鏡(18)由第一旋鈕(20)和第二旋鈕(21)調(diào)節(jié)角度，第二反射鏡(19) 由第三旋鈕(22)和第四旋鈕(23)調(diào)節(jié)角度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)，其特征在于，利用 所述雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)進行測量的方法包括如下步驟1)選擇與待測試樣力學(xué)常數(shù)相當(dāng)?shù)奶结樧鳛榧虞d和測試工具，安裝在第一探針(14)位置上；2) 調(diào)整激光器(3)的功率及光線角度、通過第一旋鈕(20)和第二旋鈕(21) 調(diào)整第一反射鏡(18)的角度、通過第三旋鈕(22)和第四旋鈕(23)調(diào)整第二 反射鏡(19)的角度，使激光器(3)發(fā)出的光線經(jīng)過第一反射鏡(18)，入射到 第一探針(14)的尖端，反射光線經(jīng)第二反射鏡(19)入射到PSD探測器(4) 的光敏感區(qū)的中心位置；觀察程序顯示的模擬光斑在探測器上的位置，通過進一 步微調(diào)第三旋鈕(22)和第四旋鈕(23)使得光斑也定位在模擬探測器靶元的中 心位置；3) 用一個己經(jīng)標(biāo)定的探針對待使用的第一探針(14)進行原位加載， 通過顯微圖像實時采集系統(tǒng)記錄，并且同時記錄PSD探測器(4)上光斑位置， 得到PSD探測器(4)上光斑位置與微力的對應(yīng)關(guān)系；4) 在高清晰顯微鏡下，用微操縱的機械手配合鎢絲針尖調(diào)整試樣的位 置，并采用環(huán)氧樹脂將試樣粘接在第二探針(15)上，并將安裝第二探針(15) 的第二探針固定架(9)安裝到支架左部分(11)上；在光學(xué)顯微鏡的監(jiān)視下， 調(diào)整第一探針(14)的位置，使其與試樣末端對準(zhǔn)；5) 通過壓電陶瓷的驅(qū)動系統(tǒng)對右側(cè)壓電陶瓷(12)和左側(cè)壓電陶瓷(13) 采用獨立加載或同時加載，分步加載或連續(xù)加載的方式施加電壓，同時通過顯微 圖像實時采集系統(tǒng)記錄待測試樣的圖像，并記錄在加載過程中的PSD探測器(4) 光斑位置。
全文摘要
本發(fā)明屬于微納米級檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙探針微納米力學(xué)檢測系統(tǒng)。支架安裝于底板上，在支架上安裝精密一維平臺，并由平臺旋鈕調(diào)節(jié)；精密一維平臺的一端連接滑塊，并在滑塊下方設(shè)置滑軌；在滑軌的兩側(cè)，分別設(shè)置一個壓電陶瓷；第一探針固定架一端安裝在支架上，另一端連接第一探針，第二探針固定架安裝在支架上，另一端連接第二探針；在支架上安裝第一反射鏡、第二反射鏡、激光器、PSD探測器和壓電陶瓷接口。所述系統(tǒng)可以實現(xiàn)加載、夾持以及微力與微變形的檢測，同時能完成材料和結(jié)構(gòu)的拉伸、壓縮、彎曲、振動和疲勞等方式的微納米力學(xué)實驗測試，試樣尺寸可以從微米到亞微米量級，微力測量范圍為納牛到微牛量級。
文檔編號G01N3/08GK101629885SQ20091008843
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者孫立娟, 李喜德, 蘇東川 申請人:清華大學(xué)