CN210154960U - 用于锥束ct成像的原位高/低温压痕测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，属于机电一体化精密科学仪器及材料测试领域。包括锥束CT成像单元、高/低温压痕测试单元、电动旋转平台、隔振台及硅油控温装置，锥束CT成像单元、电动旋转平台与硅油控温装置安装在隔振台上；高/低温压痕测试单元固定在电动旋转平台上；高/低温压痕测试单元包括高/低温加载子模块、精密加载与检测子模块、真空保障子模块。本实用新型可在锥束CT成像单元的动态监测下开展‑50℃~120℃高/低温环境下的原位微纳米压痕测试，对材料在高应力应变作用下的微观变形和损伤过程进行原位观测与三维成像，为揭示力热耦合加载条件下材料的力学行为及其微观组织变化的本构关系提供了有效的技术手段。

Description

用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置

技术领域

本实用新型涉及机电一体化精密科学仪器领域及材料测试领域，特别涉及一种用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置。可实现-50℃-120℃高/低温环境下的原位微纳米压痕测试，为揭示力热耦合加载条件下材料的力学行为及其微观组织变化的本构关系提供了新的技术手段。

背景技术

原位微纳米力学测试技术指在微纳米尺度下对被测材料进行力学性能测试过程中，通过电子显微镜、原子力显微镜或光学显微镜等成像仪器对载荷作用下材料发生的微观变形、损伤直至失效破坏的过程进行实时动态监测的测试技术。CT成像技术是一种新型的材料无损检测技术；CT成像是在不破坏物体结构的前提下，根据样品周边所获取的某种物理量(如X射线光强)的投影数据，通过计算机处理，重建样品特定层面上的二维图像以及根据所得的二维图像构成三维图像的技术。

随着新型薄膜材料、微机械及微电子技术等的发展，材料在微观尺度下的力学性能参数的获取变得更加重要。但这些微小构件常常会表现出与宏观条件下所不同的力学特性。因此在传统宏观硬度测试的基础上提出了微纳米压痕测试技术。微纳米压痕测试技术通过高精度、高分辨率的载荷和位移传感器，同步精密测量并采集压入过程中的载荷及位移数据，压入最终得到载荷-位移曲线。通过对建立适当的力学模型对曲线进行分析，可以准确得到材料的硬度、弹性模量、蠕变特性、断裂韧度和粘弹特性等力学性能参数。由于微纳米压痕测试技术对被测材料表面损伤极小，且具有样品制备简单、测试内容丰富等优点，已成为国内外材料测试的重要技术手段。

材料的力学性能总是会不可避免的受到实际服役环境尤其是环境温度的影响，目前关于高温环境下压痕测试技术研究与产品较多，但对于低温环境下特别是高/低温环境下的压痕测试技术研究较少。由于低温对于材料的位错活动、相变过程、断裂机理等存在着截然不同的影响方式，冷热交替则会将高温与低温的状态进行耦合导致更加难以预测的材料行为。然而目前的压痕测试装置只能单独实现高温或低温的加载，并且大多数的压痕测试装置都缺少原位观测手段。如中国专利(CN106404574A)，涉及一种真空环境下的高温微纳米压痕测试装置与方法，放置在真空腔内的测试装置采用氛围式加热炉对压头和样品进行加热，最大限度的保证了压头和样品温度的一致，但其仅能实现高温加载，并且没有集成原位观测手段。再如中国专利（CN104697872A）涉及一种连续调温式高真空低温微纳米压痕测试方法与装置，采用通有液氮的低温恒温器与内置加热器的变温载物台配合，可实现77K-500K的连续接触变温，极大的扩展了测试温度范围，但由于缺乏原位观测手段无法将材料的微观变形机理与力学性能统一起来。

因此，研制开发一种集成原位观测手段、能够实现低温-高温连续温度加载的原位微纳米压痕测试装置刻不容缓。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型用于实现真空环境中-50℃~120℃高/低温加载下材料的压缩、压痕等的微观力学性能测试，得到材料服役环境下的硬度、弹性模量等力学性能参数。本实用新型在CT成像技术的基础上，通过锥束CT成像单元可在高/低温环境下材料的压痕或压缩测试过程中对样品的微观组织变化与缺陷的进行实时二维断层成像，并可通过后续的三维重建进行三维成像，可将材料压痕行为下的微观组织演变与测试得到的材料力学性能参数联系起来，有利于研究材料及其制品实际服役状态下的真实力学行为与变形损伤机制。本实用新型为从微观角度研究高/低温加载环境下样品材料的力学性能；加强对材料力学行为和微观损伤机制的认识提供了技术手段，在材料科学领域具有极大的应用前景。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，包括锥束CT成像单元、高/低温压痕测试单元4、电动旋转平台8、隔振台1及硅油控温装置9，所述锥束CT成像单元、电动旋转平台8与硅油控温装置9安装在隔振台1上；所述高/低温压痕测试单元4固定在电动旋转平台8上，以实现样品19的360°旋转；

所述高/低温压痕测试单元4包括高/低温加载子模块、精密加载与检测子模块、真空保障子模块，所述高/低温加载子模块是：样品19粘结在载物铜台20下方，热电偶24粘接在样品19圆柱面外侧；载物铜台20内部放置有环绕式硅油槽22与导热脂32，载物铜台20外部包围有隔热层21；通过硅油控温装置9将目标温度的硅油循环通入环绕式硅油槽22对样品进行温度控制；

所述精密加载与检测子模块通过Z轴压电精密驱动平台11作为动力源，驱动压头18与电容式位移传感器14Z向精密移动，最终将压头18压入样品19，通过力传感器27与电容式位移传感器14对载荷/位移信号实时精密检测与反馈控制；所述压头18通过夹紧螺钉固定在隔热压杆15上；力传感器27通过螺纹连接串联在隔热压杆15与连接杆28之间；电容式位移传感器14通过紧定螺钉25固定在位移传感器支架26末端；连接杆28与位移传感器支架26固定在XY轴压电驱动平台29上方，XY轴压电驱动平台29固定在Z轴压电精密驱动平台11上；位移传感器导电片16与导电片支架17粘结在石英玻璃外壁13内壁上；

所述真空保障子模块通过创建真空环境以避免样品19表面结霜或氧化，聚酰亚胺法兰板23与石英玻璃外壁13通过胶结固定，石英玻璃外壁13与真空室底座10之间、聚酰亚胺法兰板23与载物铜台20之间分别采用螺纹连接固定，并夹紧密封圈起到密封效果；通过固定在真空室底座10外部的真空球阀12、航空插头30与进气阀31对真空室内进行气体交换与电气线路连通。

所述的高/低温加载子模块通过硅油控温装置9将稳定温度的硅油循环通入放置在载物铜台20内部的环绕式硅油槽22，载物铜台20与环绕式硅油槽22之间充斥着导热脂32，所述导热脂32起到导热的作用，样品19粘结在载物铜台20下方；硅油在流动过程中通过热传导的方式将热量传入/传出于载物铜台20及样品19，此种液流循环控温方式能够在其沸点与凝固点之间对样品19进行持续稳定的控温；热电偶24粘结在样品19表面实时测量样品19的表面温度，在-50℃~120℃对样品19进行精确的温度控制。

所述的样品19倒置于压头18上方，以便于在随电动旋转平台8旋转的载物铜台20内放置环绕式硅油槽22；载物铜台20与环绕式硅油槽22充斥着导热脂32，但二者之间没有任何刚性连接；所述导热脂32既起导热作用又起到润滑的作用，使环绕式硅油槽22不随载物铜台20旋转也不会受到旋转力的影响；保证环绕式硅油槽22与硅油控温装置9之间通过硅油管相连而不受旋转的干扰。

所述的精密加载与检测子模块以精密压电平台作为纳米压痕加载动力源，Z轴压电精密驱动平台11驱动压头18与电容式位移传感器14同步位移压入样品，XY轴压电驱动平台29带动压头18在水平面内精密位移更换压入位置；压入过程中力传感器27与电容式位移传感器14同步进行精密检测与反馈控制，采用力控制与位移控制两种方式控制压入速率；通过更换压头可进行不同种类的压痕或压缩测试。

所述的真空保障子模块通过真空球阀12与外置的真空泵连接，对高/低温压痕测试单元4抽真空；关闭真空球阀12，测试装置在断开与真空泵连接后内部保持高真空，避免真空管路影响测试装置旋转；测试完成后开启进气阀31，使高/低温压痕测试单元4内压强恢复大气压强。

所述的高/低温压痕测试单元4的石英玻璃外壁13采用不遮挡X射线的石英玻璃材料，聚酰亚胺法兰板23与导电片支架17均采用不遮挡X射线的聚酰亚胺材料。

所述的高/低温压痕测试单元4 内的电气线路通过航空插头30与外界计算机连接，电气线路在高/低温压痕测试单元4外部集成一束，并留有余量长度，测试中电动旋转平台8匀速旋转360°配合锥束CT成像单元进行三维成像，360°旋转完成三维成像后既缓慢回转至初始位置。

所述的锥束CT成像单元是：X射线显微镜3安装在三自由度精密位移平台2上，X射线平板探测器5固定在探测器Z轴滑台7上，探测器Z轴滑台7固定在探测器X轴滑台6上。所述X射线显微镜3与X射线平板探测器5分别位于高/低温压痕测试单元4的两侧。

本实用新型的有益效果在于：构思新颖、结构紧凑。针对目前的压痕测试装置缺少原位观测手段的问题，提供了一种用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置。可实现在高/低温加载条件下材料的压缩、压痕等微观力学性能测试的过程中，通过CT成像技术对被测材料的微观组织变化进行实时监测和二维及三维成像。本实用新型为从微观角度研究高/低温加载环境下样品材料的物理及力学性能；加强对材料力学行为和微观损伤机制的认识提供了技术手段。针对目前国内外的压痕测试装置只能单独实现高温或低温加载的问题，本实用新型可实现-50～120℃的低温至高温的大范围温度加载，极大的扩展了压痕测试的温度范围。对开展力热耦合加载条件下的材料力学行为研究有着重要的指导意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的高/低温压痕测试单元剖切示意图；

图3为本实用新型的高/低温加载单元的剖视图；

图4为本实用新型的锥束CT成像单元结构示意图；

图5为本实用新型的锥束CT成像单元X射线光路示意图。

图中：1、隔振台；2、三自由度精密位移平台；3、X射线显微镜；4、高/低温压痕测试单元；5、X射线平板探测器；6、探测器X轴滑台；7、探测器Z轴滑台；8、电动旋转平台；9、硅油控温装置；10、真空室底座；11、Z轴压电精密驱动平台；12、真空球阀；13、石英玻璃外壁；14、电容式位移传感器；15、隔热压杆；16、位移传感器导电片；17、导电片支架；18、压头；19、样品；20、载物铜台；21、隔热层；22、环绕式硅油槽；23、聚酰亚胺法兰板；24、热电偶；25、紧定螺钉；26、位移传感器支架；27、力传感器；28、连接杆；29、XY轴压电驱动平台；30、航空插头；31、进气阀；32、导热脂。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图5所示，本实用新型的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，将CT无损检测技术与压痕测试技术有机地结合在一起；可在锥束CT成像单元的动态监测下开展高/低温环境下的原位纳米压痕测试。本实用新型可针对-50℃~120℃高/低温环境下的材料力学性能变化开展微纳米压痕测试，亦可对材料在高应力应变作用下的微观变形和损伤过程进行原位观测与三维成像，为从微观角度开展高/低温加载环境下样品材料的物理、力学性能研究提供了新的技术手段。本实用新型的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，包括锥束CT成像单元、高/低温压痕测试单元4、电动旋转平台8、隔振台1及硅油控温装置9，所述锥束CT成像单元、电动旋转平台8与硅油控温装置9安装在隔振台1上；所述高/低温压痕测试单元4固定在电动旋转平台8上，以实现样品19的360°旋转；

所述高/低温压痕测试单元4包括高/低温加载子模块、精密加载与检测子模块、真空保障子模块，所述高/低温加载子模块是：样品19粘结在载物铜台20下方，热电偶24粘接在样品19圆柱面外侧；载物铜台20内部放置有环绕式硅油槽22与导热脂32，载物铜台20外部包围有隔热层21；通过硅油控温装置9将目标温度的硅油循环通入环绕式硅油槽22对样品进行温度控制；

所述精密加载与检测子模块通过Z轴压电精密驱动平台11作为动力源，驱动压头18与电容式位移传感器14Z向精密移动，最终将压头18压入样品19，通过力传感器27与电容式位移传感器14对载荷/位移信号实时精密检测与反馈控制；所述压头18通过夹紧螺钉固定在隔热压杆15上；力传感器27通过螺纹连接串联在隔热压杆15与连接杆28之间；电容式位移传感器14通过紧定螺钉25固定在位移传感器支架26末端；连接杆28与位移传感器支架26固定在XY轴压电驱动平台29上方，XY轴压电驱动平台29固定在Z轴压电精密驱动平台11上；位移传感器导电片16与导电片支架17粘结在石英玻璃外壁13内壁上；

所述真空保障子模块通过创建真空环境以避免样品19表面结霜或氧化，聚酰亚胺法兰板23与石英玻璃外壁13通过胶结固定，石英玻璃外壁13与真空室底座10之间、聚酰亚胺法兰板23与载物铜台20之间分别采用螺纹连接固定，并夹紧密封圈起到密封效果；通过固定在真空室底座10外部的真空球阀12、航空插头30与进气阀31对真空室内进行气体交换与电气线路连通。

所述的高/低温加载子模块通过硅油控温装置9将稳定温度的硅油循环通入放置在载物铜台20内部的环绕式硅油槽22，载物铜台20与环绕式硅油槽22之间充斥着导热脂32，所述导热脂32起到导热的作用，样品19粘结在载物铜台20下方；硅油在流动过程中通过热传导的方式将热量传入/传出于载物铜台20及样品19，此种液流循环控温方式能够在其沸点与凝固点之间对样品19进行持续稳定的控温；热电偶24粘结在样品19表面实时测量样品19的表面温度用于反馈控制，通过这种粘结方式可直接精确测定样品19的表面温度；本实用新型可在-50℃~120℃对样品19进行精确的温度控制。

不同于传统压痕测试装置将压头与驱动单元布置在样品上方的形式，本实用新型采用样品19倒置于压头18上方的布置形式，采用这种布置方式可以便于在随电动旋转平台8旋转的载物铜台20内放置环绕式硅油槽22；载物铜台20与环绕式硅油槽22充斥着导热脂32，但二者之间没有任何刚性连接；所述导热脂32既起导热作用又起到润滑的作用，使环绕式硅油槽22不随载物铜台20旋转也不会受到旋转力的影响；保证环绕式硅油槽22与硅油控温装置9之间通过硅油管相连而不受旋转的干扰。

所述的精密加载与检测子模块以精密压电平台作为纳米压痕加载动力源，Z轴压电精密驱动平台11驱动压头18与电容式位移传感器14同步位移压入样品，XY轴压电驱动平台29带动压头18在水平面内精密位移更换压入位置；压入过程中力传感器27与电容式位移传感器14同步进行精密检测与反馈控制，采用力控制与位移控制两种方式控制压入速率；通过更换压头可进行不同种类的压痕或压缩测试。

所述的真空保障子模块通过真空球阀12与外置的真空泵连接，对高/低温压痕测试单元4抽真空；真空环境避免低温下材料表面结霜与高温下材料的加速氧化影响测试结果。关闭真空球阀12，测试装置在断开与真空泵连接后内部保持高真空，避免真空管路影响测试装置旋转；测试完成后开启进气阀31，使高/低温压痕测试单元4内压强恢复大气压强，便于更换样品进行后续测试。

所述的高/低温压痕测试单元4的石英玻璃外壁13、聚酰亚胺法兰板23与导电片支架17所采用的石英玻璃和聚酰亚胺材料均采用不遮挡X射线，不影响锥束CT成像单元对样品19的成像质量。同时聚酰亚胺法兰板23低的热导率又可以减小载物铜台20的温度传递给其他密封部件，避免温度变化影响密封效果。

所述的高/低温压痕测试单元4 内的电气线路通过航空插头30与外界计算机连接，电气线路在高/低温压痕测试单元4外部集成一束，并留有一定的余量长度以防止高/低温压痕测试单元4进行360°旋转时拉断电气线路。测试中电动旋转平台8匀速旋转360°配合锥束CT成像单元进行三维成像，360°旋转完成三维成像后既缓慢回转至初始位置。本实用新型通过这种旋转方式可以在不破坏电气线路的前提下配合锥束CT成像单元完成三维成像。

参见图4所示，所述的锥束CT成像单元是X射线显微镜3安装在三自由度精密位移平台2上，X射线平板探测器5固定在探测器Z轴滑台7上，探测器Z轴滑台7固定在探测器X轴滑台6上。所述X射线显微镜3与X射线平板探测器5分别位于高/低温压痕测试单元4的两侧。

参见图1至图5所示，本实用新型的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，可在真空环境中-50℃~120℃高/低温加载下对被测材料进行压痕及压缩力学性能测试，同时采用X射线显微镜对样品进行实时原位监测。本实用新型用于研究力热耦合加载条件下材料微观组织变化与其力学性能参数的本构关系。其中涉及到的元器件和具体型号如下：Z轴压电驱动平台11的型号为ECSZ5050、XY轴压电驱动换点平台29的型号为ECSxy5050/AL/RT、电容式位移传感器14的型号为capaNCDT CS02、力传感器27的型号为Model31 Mid-1000g、电动旋转平台8的型号为RAK100。Z轴压电精密驱动平台11驱动电容式位移传感器14与压头18同步位移对样品19加载，XY轴压电驱动平台带动压头18在水平面内精密位移更换压入位置。压入过程中力传感器27与电容式位移传感器14同步进行精密检测与反馈控制。可以采用力控制与位移控制两种方式控制压入速率。电动旋转平台8带动高/低温压痕测试单元4及样品19匀速360°旋转，锥束CT成像单元对样品19内部微观组织变化进行实时监测与二维断层成像。通过后期对样品19旋转过程中得到的二维断层图像进行三维重构，最终得到样品19内部显微组织的三维立体图像及内部缺陷的三维尺寸信息。

本实用新型在具体测试过程中，首先，采用线切割的方式将被测样品加工成固定尺寸的圆柱试件。用砂纸对样品19表面进行打磨使其具有较好的光洁度以便于原位观测。对样品19压入表面进行电解抛光以减小表面粗糙度对测试结果的影响。将样品19粘结在载物铜台20下方，将热电偶24粘结在样品19的圆柱表面。根据测试的种类选择压头18，拧紧夹紧螺钉将压头18固定在隔热压杆15上方。通过力传感器27的外螺纹与隔热压杆15的内螺纹将二者固定连接。力传感器28通过连接杆28固定在XY轴压电驱动平台29上方。随后通过螺钉将石英玻璃外壁13与真空室底座10、聚酰亚胺法兰板23与载物铜台20固定并压紧密封圈起到密封效果。通过外置的真空泵抽真空，抽真空完成后关闭真空球阀12并断开真空管道。将环绕式硅油槽22放置在载物铜台20上方，在载物铜台外部套上隔热层21。开启硅油控温装置9将目标温度的硅油循环通入环绕式硅油槽22对样品19进行加热/制冷，通过热电偶24对样品19温度进行检测和反馈控制。

压入过程中由外部计算机控制Z轴压电精密驱动平台11作为加载驱动器带动压头18与电容式位移传感器14精密移动进行测试。该点测试完成后由固定在Z轴压电精密驱动平台11上方的XY轴压电驱动平台29带动压头18水平位移更换下一个压入点。电容式位移传感器14通过紧定螺钉25固定在位移传感器支架26内部。位移传感器导电片16固定在导电片支架17下方，导电片支架17粘结在石英玻璃外壁13内部。Z轴压电精密驱动平台驱动压头18压入样品的过程中力传感器27与电容式位移传感器14实时精密检测压入载荷和压入位移并将数据送入外部计算机。

探测器X轴滑台6与探测器Z轴滑台7配合三自由度精密位移平台2对X射线显微镜3与X射线平板探测器5的位置进行精密调节；保证样品处于成像中心，由X射线显微镜3与X射线平板探测器5对测试过程中的样品19进行实时二维断层成像观测。若想得到样品19的三维立体成像则应在测试过程中启动电动旋转平台8带动高/低温压痕测试单元4与样品19360°旋转，测试完成后对旋转过程中得到的二维断层图像进行三维重建得到三维尺寸信息和三维图像。高/低温压痕测试单元4内部的电气线路通过固定在真空式底座10外部的航空插头30与外部计算机相连，测试全部完成后关闭硅油控温装置9，打开进气阀31，电动旋转平台8回转至初始位置。

结合测试过程中得到的二维断层图像与三维图像，通过适当的力学模型对测试得到的载荷-位移曲线进行分析，即可准确获取表征材料力学性能的硬度、弹性模量、断裂韧度等力学性能参数。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：包括锥束CT成像单元、高/低温压痕测试单元(4)、电动旋转平台(8)、隔振台(1)及硅油控温装置(9)，所述锥束CT成像单元、电动旋转平台(8)与硅油控温装置(9)安装在隔振台(1)上；所述高/低温压痕测试单元(4)固定在电动旋转平台(8)上；

所述高/低温压痕测试单元(4)包括高/低温加载子模块、精密加载与检测子模块、真空保障子模块，所述高/低温加载子模块是：样品(19)粘结在载物铜台(20)下方，热电偶(24)粘接在样品(19)圆柱面外侧；载物铜台(20)内部放置有环绕式硅油槽(22)与导热脂(32)，载物铜台(20)外部包围有隔热层(21)；通过硅油控温装置(9)将目标温度的硅油循环通入环绕式硅油槽(22)对样品进行温度控制；

所述精密加载与检测子模块通过Z轴压电精密驱动平台(11)作为动力源，驱动压头(18)与电容式位移传感器(14)Z向精密移动，最终将压头(18)压入样品(19)，通过力传感器(27)与电容式位移传感器(14)对载荷/位移信号实时精密检测与反馈控制；所述压头(18)通过夹紧螺钉固定在隔热压杆(15)上；力传感器(27)通过螺纹连接串联在隔热压杆(15)与连接杆(28)之间；电容式位移传感器(14)通过紧定螺钉(25)固定在位移传感器支架(26)末端；连接杆(28)与位移传感器支架(26)固定在XY轴压电驱动平台(29)上方，XY轴压电驱动平台(29)固定在Z轴压电精密驱动平台(11)上；位移传感器导电片(16)与导电片支架(17)粘结在石英玻璃外壁(13)内壁上；

所述真空保障子模块通过创建真空环境以避免样品(19)表面结霜或氧化，聚酰亚胺法兰板(23)与石英玻璃外壁(13)通过胶结固定，石英玻璃外壁(13)与真空室底座(10)之间、聚酰亚胺法兰板(23)与载物铜台(20)之间分别采用螺纹连接固定，并夹紧密封圈起到密封效果；通过固定在真空室底座(10)外部的真空球阀(12)、航空插头(30)与进气阀(31)对真空室内进行气体交换与电气线路连通。

2.根据权利要求1所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的高/低温加载子模块通过硅油控温装置(9)将稳定温度的硅油循环通入放置在载物铜台(20)内部的环绕式硅油槽(22)，载物铜台(20)与环绕式硅油槽(22)之间充斥着导热脂(32)，所述导热脂(32)起到导热的作用，样品(19)粘结在载物铜台(20)下方；硅油在流动过程中通过热传导的方式将热量传入/传出于载物铜台(20)及样品(19)，此种液流循环控温方式能够在其沸点与凝固点之间对样品(19)进行持续稳定的控温；热电偶(24)粘结在样品(19)表面实时测量样品(19)的表面温度，在-50℃~120℃对样品(19)进行精确的温度控制。

3.根据权利要求1或2所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的样品(19)倒置于压头(18)上方，以便于在随电动旋转平台(8)旋转的载物铜台(20)内放置环绕式硅油槽(22)；载物铜台(20)与环绕式硅油槽(22)充斥着导热脂(32)，但二者之间没有任何刚性连接；所述导热脂(32)既起导热作用又起到润滑的作用，使环绕式硅油槽(22)不随载物铜台(20)旋转也不会受到旋转力的影响；保证环绕式硅油槽(22)与硅油控温装置(9)之间通过硅油管相连而不受旋转的干扰。

4.根据权利要求1所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的精密加载与检测子模块以精密压电平台作为纳米压痕加载动力源，Z轴压电精密驱动平台(11)驱动压头(18)与电容式位移传感器(14)同步位移压入样品，XY轴压电驱动平台(29)带动压头(18)在水平面内精密位移更换压入位置；压入过程中力传感器(27)与电容式位移传感器(14)同步进行精密检测与反馈控制，采用力控制与位移控制两种方式控制压入速率；通过更换压头进行不同种类的压痕或压缩测试。

5.根据权利要求1所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的真空保障子模块通过真空球阀(12)与外置的真空泵连接，对高/低温压痕测试单元(4)抽真空；关闭真空球阀(12)，测试装置在断开与真空泵连接后内部保持高真空，避免真空管路影响测试装置旋转；测试完成后开启进气阀(31)，使高/低温压痕测试单元(4)内压强恢复大气压强。

6.根据权利要求1所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的高/低温压痕测试单元(4)的石英玻璃外壁(13)采用不遮挡X射线的石英玻璃材料，聚酰亚胺法兰板(23)与导电片支架(17)均采用不遮挡X射线的聚酰亚胺材料。

7.根据权利要求1所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的高/低温压痕测试单元(4) 内的电气线路通过航空插头(30)与外界计算机连接，电气线路在高/低温压痕测试单元(4)外部集成一束，并留有余量长度，测试中电动旋转平台(8)匀速旋转360°配合锥束CT成像单元进行三维成像，360°旋转完成三维成像后既缓慢回转至初始位置。

8.根据权利要求1所述的用于锥束CT成像的原位高/低温压痕测试装置，其特征在于：所述的锥束CT成像单元是：X射线显微镜(3)安装在三自由度精密位移平台(2)上，X射线平板探测器(5)固定在探测器Z轴滑台(7)上，探测器Z轴滑台(7)固定在探测器X轴滑台(6)上；所述X射线显微镜(3)与X射线平板探测器(5)分别位于高/低温压痕测试单元(4)的两侧。

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