、微力傳感器的裝置。
[0040]載物片夾具5用于固定兩塊載物片并保持其相對(duì)位置固定。帶有載物片夾具的載物片安裝到載物臺(tái)，能夠保持安裝過(guò)程中上、下載物片相對(duì)位置固定，避免樣品被破壞。安裝完成后拆卸載物片夾具。
[0041]第五部分:支撐桿:
[0042]如圖2所示，支撐桿8用于連接上面的位移驅(qū)動(dòng)裝置和下面的底座。
[0043]如圖3所示支撐桿使用半圓弧設(shè)計(jì)，使其在應(yīng)用于同步輻射CT實(shí)驗(yàn)時(shí)，能夠在120度的旋轉(zhuǎn)角度上采集圖像。
[0044]第六部分:圖像采集及重建系統(tǒng):
[0045]如圖1所示，圖像采集及重建系統(tǒng)包括X-ray (XD、處理系統(tǒng)。X_ray CXD可以接收從右側(cè)出射的同步輻射X射線并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；處理系統(tǒng)可以重建出樣品材料內(nèi)部的、三維的微結(jié)構(gòu)形貌圖。
[0046]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的機(jī)械總圖及基于該實(shí)用新型的SR-CT實(shí)驗(yàn)分析系統(tǒng)如圖2和圖1所示。目前，基于該套測(cè)試平臺(tái)，已成功實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料在拉伸力作用下，分辨率為0.19 μπι的同步輻射CT在線觀測(cè)。
[0047]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0048]提供一套研宄跨尺度力學(xué)SR-CT微型拉/壓實(shí)驗(yàn)裝置，它可有效克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在拉壓載荷作用下，對(duì)生物材料、航空材料、納米材料等先進(jìn)材料的微、納尺度結(jié)構(gòu)形貌演化及其宏觀力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行三維、無(wú)損、原位在線的觀測(cè)和分析。本實(shí)用新型將為深入研宄材料宏觀力學(xué)特性與微觀結(jié)構(gòu)及其演化過(guò)程之間力學(xué)作用機(jī)制提供有力的技術(shù)支持。
[0049]具體實(shí)施的工作原理是:
[0050]如圖1所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施時(shí)包含以下部分:X光源及光路、位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、微力傳感器、樣品夾持系統(tǒng)、圖像采集及重建系統(tǒng)。各部分具體實(shí)施過(guò)程和實(shí)施例如下:
[0051]一、X光源及光路:
[0052]檢測(cè)過(guò)程中，X射線經(jīng)過(guò)一系列光學(xué)元件后穿透樣品后從右側(cè)射出，然后由X-ray(XD接收成像。在具體實(shí)施過(guò)程中，X射線可有同步輻射光源和X射線機(jī)產(chǎn)生，其光束類(lèi)型包括但不限于平行束和扇形束等；
[0053]二、位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):
[0054]位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要包括微米位移平臺(tái)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩部分。位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一方面需要高精度的位移步長(zhǎng)，另一方面微小樣品在放置于載物片時(shí)候，會(huì)存在彎曲情況時(shí)，如圖4所示，又或者當(dāng)其他部件結(jié)合部位有空隙而不夠緊密而需要足夠的行程。因此，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上采取了雙驅(qū)動(dòng)的方式，即將微米位移平臺(tái)與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器結(jié)合起來(lái)。微米位移平臺(tái)采用微小步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于粗調(diào)或者預(yù)緊，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器用于精確位移驅(qū)動(dòng)。具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)需要對(duì)微小樣品產(chǎn)生施加力載荷時(shí)，先調(diào)節(jié)微米精密平臺(tái)，使樣品拉直或接合部位的空隙消失，然后再利用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器對(duì)樣品施加力載荷。
[0055]三、微力傳感器:
[0056]微力傳感器能夠?qū)崟r(shí)和高精度的監(jiān)控樣品所受力載荷的大小。具體實(shí)施時(shí)，安裝樣品需要實(shí)時(shí)監(jiān)控樣品所受力載荷，防止樣品在安裝過(guò)程中受較大荷載而破損。樣品加載后，需要根據(jù)微力傳感器讀數(shù)調(diào)節(jié)位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生位移，使樣品所受載荷維持在恒定值。
[0057]四、樣品夾持系統(tǒng):
[0058]樣品夾持系統(tǒng)包括載物臺(tái)、載物片、載物片夾具。載物臺(tái)、載物片。載物片夾具
[0059]具體實(shí)施時(shí)樣品的放置和對(duì)齊通過(guò)以下步驟完成:
[0060]①將載物片放入載物片框架中相應(yīng)的位置，擰緊螺釘；
[0061]②將載物片框架放置在加熱臺(tái)上，加熱至130°C ；
[0062]③用鑷子將樣品放置在凹槽里，將石蠟涂抹在載物片的凹槽里；
[0063]④冷卻至室溫，石蠟固化；
[0064]經(jīng)過(guò)以上步驟后，用螺釘將載物片固定于力加載裝置的載物臺(tái)上，接著松開(kāi)載物片框架上的螺釘，取下框架。
[0065]五、圖像采集及重建系統(tǒng):
[0066]圖像采集及重建系統(tǒng)由X-ray (XD、處理系統(tǒng)組成。具體實(shí)施過(guò)程中，穿透樣品后從右側(cè)射出的同步輻射光被X-ray CCD接收，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)硬盤(pán)上，然后利用處理系統(tǒng)得到各時(shí)刻的樣品材料的三維微結(jié)構(gòu)形貌圖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拉/壓載荷下材料的三維、無(wú)損、實(shí)時(shí)原位探測(cè)。
[0067]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在線檢測(cè)材料微納結(jié)構(gòu)演化的SR-CT微力加載裝置，包括X光源及光路、圖像采集及重建系統(tǒng)，其特征在于，所述X光源的光路上設(shè)有位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； 所述位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括設(shè)于最上部的微米位移平臺(tái)(I)，所述微米位移平臺(tái)(I)的下部設(shè)有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌通過(guò)支撐桿(8)支撐在底座(10)上，所述底座固定在位移及旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上； 所述導(dǎo)軌上在所述微米位移平臺(tái)(I)的下部設(shè)有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(2)的下部設(shè)有上載物臺(tái)(3)，所述底座(10)上所述微米位移平臺(tái)(I)設(shè)有微力傳感器(9)，所述微力傳感器(9)上設(shè)有下載物臺(tái)(4)，所述上載物臺(tái)(3)和下載物臺(tái)(4)上分別裝有上載物片(6)和下載物片(7)，所述上載物片(6)和下載物片(7)通過(guò)載物片夾具(5)固定安裝，所述上載物片(6)與下載物片(7)之間設(shè)有樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線檢測(cè)材料微納結(jié)構(gòu)演化的SR-CT微力加載裝置，其特征在于，所述支撐桿(8)的截面采用半圓弧結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線檢測(cè)材料微納結(jié)構(gòu)演化的SR-CT微力加載裝置，其特征在于，所述微米位移平臺(tái)(I)設(shè)有微小步進(jìn)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的在線檢測(cè)材料微納結(jié)構(gòu)演化的SR-CT微力加載裝置，其特征在于，所述圖像采集及重建系統(tǒng)包括X-ray CXD和處理系統(tǒng)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種在線檢測(cè)材料微納結(jié)構(gòu)演化的SR-CT微力加載裝置，包括X光源及光路、圖像采集及重建系統(tǒng)，X光源的光路上設(shè)有位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；位移驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括設(shè)于最上部的微米位移平臺(tái)，微米位移平臺(tái)的下部設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌通過(guò)支撐桿支撐在底座上，底座固定在位移及旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上；導(dǎo)軌上在所述微米位移平臺(tái)的下部設(shè)有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的下部設(shè)有上載物臺(tái)，底座上設(shè)有微力傳感器，微力傳感器上設(shè)有下載物臺(tái)，上載物臺(tái)和下載物臺(tái)上分別裝有上載物片和下載物片，上載物片和下載物片通過(guò)載物片夾具固定安裝，上載物片與下載物片之間設(shè)有樣品。能對(duì)材料實(shí)現(xiàn)微力加載，并實(shí)時(shí)原位觀測(cè)材料宏觀力學(xué)參量和微、納尺度下的特征結(jié)構(gòu)演化SR-CT微力加載。
【IPC分類(lèi)】G01N3-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204495648
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420678979
【發(fā)明人】許峰, 胡小方, 王羅斌, 方健
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月13日