本發(fā)明屬于透射電子顯微鏡原位測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透射電子顯微鏡樣品桿的原位芯片固定結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

透射電子顯微鏡是利用電子波的超短波長來顯示物體的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的，能夠在原子尺度上對材料的形貌、結(jié)構(gòu)、成份和電子態(tài)研究，現(xiàn)代的透射電子顯微鏡已經(jīng)成為橫跨自然科學研究各領(lǐng)域的一種極其重要的研究工具。樣品桿作為透射電子顯微鏡的重要組件之一，一方面起著承載樣品的作用，另外一方面可以在樣品上面引入力、電、熱、光等實現(xiàn)透射樣品的原位觀測。透射電子顯微鏡原位測試是在電子顯微鏡中實現(xiàn)對目標材料在一定外界條件下所發(fā)生的特定的物理、化學性質(zhì)變化的實時觀察，

而原位測試中一個重要的分支是借助于原位芯片實現(xiàn)透射樣品的原位電學、原位電化學、原位加熱等原位實驗。實驗中通過購置不同功能的芯片，通過樣品桿前端的電極接頭將原位芯片固定在樣品桿前端，與此同時電極的另外一端通過導線經(jīng)過樣品桿后端真空電學接頭與外界電源相連接。

由于樣品桿前端的尺寸非常小，商用芯片電極的尺寸(約為0.5mm)以及電極之間的距離(約為0.2mm)也非常小，這些都大大增加了原位芯片的固定難度。一方面我們需要將芯片牢牢固定住防止脫落掉入透射電鏡的極靴，另外一方面我們還需要將芯片電極與外界良好的導通，并且避免電極之間的短路。并且由于原位芯片的類型和尺寸的不同，需要隨時調(diào)整樣品桿桿頭芯片固定位置的尺寸以及電極觸頭之間的距離，使用非常不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是針對原位芯片中電極體積小和電極間距小導致原位芯片很難固定的難題，以及更換原位芯片時也需要更換整個透射電子顯微鏡樣品桿，造成使用不方便、使用成本高的問題，而提供一種透射電子顯微鏡樣品桿的原位芯片固定結(jié)構(gòu)，可以方便地固定安裝原位芯片，同時樣品桿桿頭可以隨時拆卸更換，使用無須更換整個透射電子顯微鏡樣品桿。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種透射電子顯微鏡樣品桿的原位芯片固定結(jié)構(gòu)，包括手握柄、樣品桿主體、樣品桿桿頭和真空電學接頭。樣品桿桿頭的前部制有安裝原位芯片的固定槽，并在固定槽的前端部設(shè)有用于固定原位芯片的非磁性壓片。樣品桿桿頭的中部制有安裝槽，安裝槽內(nèi)設(shè)有能轉(zhuǎn)動的導電針安裝座，導電針安裝座上設(shè)有與真空電學接頭相連接的非磁性導電針，非磁性導電針的端部與原位芯片上的電極觸頭相連接。樣品桿桿頭的尾端通過螺紋與樣品桿主體可拆卸式連接。

為優(yōu)化上述技術(shù)方案，本發(fā)明還包括以下改進的技術(shù)方案。

上述的樣品桿桿頭通過螺釘與樣品桿主體相連接，在樣品桿主體的前端套設(shè)有起保護作用的螺紋端蓋。樣品桿主體和樣品桿桿頭的材質(zhì)為鈦合金或鋁合金。

上述的導電針安裝座包括轉(zhuǎn)動設(shè)置在安裝槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)底座和旋轉(zhuǎn)頂蓋。非磁性導電針設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頂蓋上，在旋轉(zhuǎn)頂蓋與旋轉(zhuǎn)底座之間設(shè)有非磁性彈簧。

上述非磁性彈簧的材質(zhì)為黃銅，非磁性彈簧的一端與旋轉(zhuǎn)底座上的裝配孔相配合，另一端與按壓部上的裝配孔相配合。

上述的旋轉(zhuǎn)底座制有兩個凸耳安裝部。旋轉(zhuǎn)頂蓋制有與旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動配合的連接部，在連接部的前端為安裝非磁性導電針的安裝部，在連接部的后端為按壓部。連接部位于兩個凸耳安裝部之間，安裝槽內(nèi)設(shè)有穿過兩個凸耳安裝部和連接部的旋轉(zhuǎn)軸。

上述旋轉(zhuǎn)底座和旋轉(zhuǎn)頂蓋的材質(zhì)為聚乙烯，旋轉(zhuǎn)軸的材質(zhì)為鈹銅。

上述的非磁性導電針包括固定在安裝部內(nèi)的針管、滑動設(shè)置在針管內(nèi)的針尖、以及設(shè)置在針管內(nèi)并與針尖相連接的伸縮彈簧。

上述安裝部的內(nèi)部制有安裝孔，針管通過環(huán)氧樹脂膠固定在安裝孔內(nèi)。針管和針尖的材質(zhì)為硬質(zhì)鈹銅，針尖的端部為鍍金圓頭，伸縮彈簧的材質(zhì)為黃銅。

上述的安裝槽內(nèi)設(shè)有限制旋轉(zhuǎn)頂蓋轉(zhuǎn)動角度的限位板。限位板的兩端與樣品桿桿頭的兩側(cè)固定連接。

上述的真空電學接頭通過螺紋與樣品桿主體固定連接，并在連接處設(shè)有真空密封o型圈。真空電學接頭通過樣品桿主體內(nèi)部的無氧銅漆包線或柔性電路板連接樣品桿桿頭上的非磁性導電針。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用前端樣品桿頭可拆卸的設(shè)計，當使用不同類型的原位芯片時只需要換不同尺寸的樣品桿桿頭即可，而不需要置換整個樣品桿，這樣極大的提高了實驗的時間成本和經(jīng)濟成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中的a處結(jié)構(gòu)局部放大示意圖。

圖3是圖1的組裝分解示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述。

圖1至圖3所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中的附圖標記為：手握柄1、樣品桿主體2、螺紋端蓋21、導向銷22、密封圈23、樣品桿桿頭3、固定槽31、非磁性壓片32、安裝槽33、限位板34、真空電學接頭4、原位芯片5、導電針安裝座6、旋轉(zhuǎn)底座61、凸耳安裝部61a、旋轉(zhuǎn)頂蓋62、連接部62a、安裝部62b、按壓部62c、旋轉(zhuǎn)軸63、非磁性彈簧64、非磁性導電針7、針管71、針尖72。

如圖1所示，本發(fā)明的一種透射電子顯微鏡樣品桿的原位芯片固定結(jié)構(gòu)，包括手握柄1、樣品桿主體2、樣品桿桿頭3和真空電學接頭4。

如圖2和圖3所示，在樣品桿桿頭3的前部制有安裝原位芯片5的固定槽31，并在固定槽31的前端部設(shè)有用于固定原位芯片5的非磁性壓片32。

非磁性壓片32的材質(zhì)為黃銅，原位芯片5放置到固定槽31內(nèi)后，在固定槽31前端通過鈦合金螺絲固定非磁性壓片32，同時非磁性壓片32固定原位芯片5的位置，解決了原位芯片5體積小、電極之間距離太短導致原位芯片5很難固定的難題。

樣品桿桿頭3的中部制有鏤空的安裝槽33，安裝槽33內(nèi)設(shè)有能轉(zhuǎn)動的導電針安裝座6，導電針安裝座6上設(shè)有與真空電學接頭4相連接的非磁性導電針7，非磁性導電針7的端部與原位芯片5上的電極觸頭相連接。

樣品桿桿頭3的尾端通過螺紋與樣品桿主體2可拆卸式連接。本發(fā)明中的可拆卸式連接包括樣品桿桿頭3和樣品桿主體2通過自身的內(nèi)外螺紋進行可拆卸式的連接，也包括通過螺釘或其他連接件對樣品桿主體2和樣品桿桿頭3進行可拆卸式的連接。

本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，樣品桿主體2通過螺釘與樣品桿桿頭3相連接，樣品桿主體2的前端套設(shè)有起保護作用的螺紋端蓋21。本發(fā)明使用這種可拆卸式連接，可以方便樣品桿桿頭3的更換，解決了現(xiàn)有技術(shù)中使用不同尺寸芯片時需要更換整個透射電子顯微鏡樣品桿的難題。

樣品桿主體2和樣品桿桿頭3的材質(zhì)為鈦合金或鋁合金。螺紋端蓋21的材質(zhì)為聚乙烯或聚四氟乙烯，在透射電子顯微鏡固定樣品桿時，螺紋端蓋21可以起到緩沖保護作用。

另外，樣品桿桿頭3用于承載原位芯片5時具有良好的固定支撐作用，可以作為原位芯片5的固定基座，實現(xiàn)原位芯片5及上面的樣品在不同設(shè)備之間進行轉(zhuǎn)移。

在樣品桿主體2上設(shè)有導向銷22，用于透射電子顯微鏡樣品桿的導向定位。在樣品桿主體2上還套設(shè)有密封圈23，用以保證透射電子顯微鏡內(nèi)外的真空隔絕。

導電針安裝座6包括轉(zhuǎn)動設(shè)置在安裝槽33內(nèi)的旋轉(zhuǎn)底座61和旋轉(zhuǎn)頂蓋62。非磁性導電針7設(shè)置在旋轉(zhuǎn)頂蓋62上，在旋轉(zhuǎn)頂蓋62與旋轉(zhuǎn)底座61之間設(shè)有非磁性彈簧64。

非磁性彈簧64的材質(zhì)為黃銅，非磁性彈簧64的一端與旋轉(zhuǎn)底座61上的裝配孔相配合，另一端與按壓部62c上的裝配孔相配合。

旋轉(zhuǎn)底座61制有兩個凸耳安裝部61a。旋轉(zhuǎn)頂蓋62制有與旋轉(zhuǎn)軸63轉(zhuǎn)動配合的連接部62a，在連接部62a的前端為安裝非磁性導電針7的安裝部62b，在連接部62a的后端為按壓部62c。連接部62a位于兩個凸耳安裝部61a之間，安裝槽33內(nèi)設(shè)有穿過兩個凸耳安裝部61a和連接部62a的旋轉(zhuǎn)軸63。

旋轉(zhuǎn)底座61和旋轉(zhuǎn)頂蓋62可以分別繞旋轉(zhuǎn)軸63轉(zhuǎn)動。由于非磁性彈簧64位于旋轉(zhuǎn)底座61和旋轉(zhuǎn)頂蓋62之間，可以向旋轉(zhuǎn)頂蓋62施加適中的彈性力，能使非磁性導電針7壓緊原位芯片5上的電極，保持良好的電接觸，又能通過按動旋轉(zhuǎn)頂蓋62的按壓部62c，使旋轉(zhuǎn)頂蓋62轉(zhuǎn)動，使非磁性導電針7抬起。

旋轉(zhuǎn)底座61和旋轉(zhuǎn)頂蓋62的材質(zhì)為聚乙烯，旋轉(zhuǎn)軸63的材質(zhì)為鈹銅，既能保證強度，又不會被磁化。

為了防止非磁性導電針7的壓力過大，在安裝槽33內(nèi)設(shè)有限制旋轉(zhuǎn)頂蓋62轉(zhuǎn)動角度的限位板34。限位板34的兩端與樣品桿桿頭3的兩側(cè)固定連接，且限位板34位于旋轉(zhuǎn)軸63的前方。旋轉(zhuǎn)頂蓋62繞旋轉(zhuǎn)軸63轉(zhuǎn)動時，可以受到限位板34的限制，防止轉(zhuǎn)動的角度太大。

非磁性導電針7包括固定在安裝部62b內(nèi)的針管71、滑動設(shè)置在針管71內(nèi)的針尖72、以及設(shè)置在針管71內(nèi)并與針尖72相連接的伸縮彈簧。

在旋轉(zhuǎn)頂蓋62的安裝部62b內(nèi)部制有安裝孔，針管71通過環(huán)氧樹脂膠固定在安裝孔內(nèi)。針尖72可以在針管71內(nèi)前后伸縮，針尖72的端部為鍍金圓頭，提高導電性能。針管71和針尖72的材質(zhì)為硬質(zhì)鈹銅，伸縮彈簧的材質(zhì)為黃銅。

在本實施例中，旋轉(zhuǎn)頂蓋62上非磁性導電針7數(shù)量為4個，非磁性導電針7的數(shù)量和間距與原位芯片5上電極的數(shù)量和間距對應(yīng)。非磁性導電針7的數(shù)量并不局限于4個，其數(shù)量可以根據(jù)原位芯片5的需要進行調(diào)整。

真空電學接頭4通過螺紋與樣品桿主體2固定連接，并在連接處設(shè)有真空密封o型圈。真空電學接頭4通過樣品桿主體2內(nèi)部的無氧銅漆包線或柔性電路板連接樣品桿桿頭3上的非磁性導電針7。

以上公布的僅是發(fā)明的具體實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。