CN214224832U - 一种激光辅助加热压痕仪器 - Google Patents
一种激光辅助加热压痕仪器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214224832U CN214224832U CN202022759464.4U CN202022759464U CN214224832U CN 214224832 U CN214224832 U CN 214224832U CN 202022759464 U CN202022759464 U CN 202022759464U CN 214224832 U CN214224832 U CN 214224832U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- sample
- probe
- heating
- output assembly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种激光辅助加热压痕仪器,属于难加工材料的精密与超精密加工技术领域,包括激光器和载物台,所述激光器出光口正对所述载物台,所述激光器出光口与所述载物台之间设置有金刚石探针。本实用新型的有益效果是:根据不同材料对激光吸收率的差异,选择合适的激光波长,然后将激光透过金刚石探针作用在试样的表面,试样接收激光能量使表面温度升高从而达成对试样进行加热,且仅加热金刚石探针与试样接触的部位,不影响测试区域以外的材料,即实现对试样进行原位局部加热来取代加热板基底整体加热。
Description
技术领域
本实用新型属于难加工材料的精密与超精密加工技术领域,具体而言,涉及一种激光原位辅助加热的纳米压痕仪器。
背景技术
难加工材料如硅、锗、陶瓷(氧化铝、碳化硅)等,由于其独特的材料特性被广泛应用于集成电路、红外探测、军事技术、航空航天等领域。但是这些材料脆性大、断裂韧性低、材料的弹性极限和强度极限非常接近,如果采用传统的加工方法将材料在宏观尺度上去除,材料会发生脆性断裂,加工表面残存裂纹和凹坑。有研究表明,对上述难加工材料进行加热能够降低其硬度和脆性,提高断裂韧性,改善加工性能,因此采用加热辅助加工方法能够很好地改善硬脆材料加工表面的质量。为了更好的实现温度的辅助作用,就要深入研究材料在不同温度下的力学响应。对难加工材料加热的条件下进行纳米压痕实验,能够很好的了解材料在不同温度下的力学性能。
现有技术中加热辅助纳米压痕多利用加热板进行基底加热,试样位于加热板上方,通过热传导的方式对检测试样进行加热。这种加热方式响应较慢,加热温度上限较小,因为基底加热过程将对材料进行整体加热,若温度过高则会对整个试样造成损伤,无法进行多次试验;另外,采用加热板对试样进行加热过程会使整个设备的温度升高,影响试验结果。
实用新型内容
针对现有技术中热传导加热方式响应较慢,加热温度上限较小,若温度过高则会对整个试样造成损伤,无法进行多次试验;采用加热板对试样进行加热过程会使整个设备的温度升高,影响试验结果的问题,本实用新型提供了一种激光原位辅助加热的纳米压痕仪器包括激光器和载物台,所述激光器上形成有激光器出光口,所述激光器出光口正对所述载物台,所述激光器出光口与所述载物台之间设置有金刚石探针。
根据不同材料对激光吸收率的差异,选择合适的激光波长,然后将激光透过金刚石探针作用在试样的表面,试样接收激光能量使表面温度升高从而达成对试样进行加热,且仅加热金刚石探针与试样接触的部位,不影响测试区域以外的材料,即实现对试样进行原位局部加热来取代加热板基底整体加热。
优选地,所述激光器包括激光器架体、激光器输出组件和用于控制所述激光器输出组件竖直移动的竖直移动组件,所述激光器输出组件通过所述竖直移动组件安装在所述激光器架体上,所述激光器出光口位于所述激光器输出组件上。
优选地,所述竖直移动组件包括滑块和导轨,所述导轨固定在所述激光器架体上,所述滑块安装在所述导轨上并可沿所述导轨长度方向移动,所述激光器输出组件安装在所述滑块上。
优选地,所述滑块竖直方向设置有通槽,所述激光器输出组件通过盖板固定安装在所述通槽内。
优选地,所述滑块下方安装有所述金刚石探针,所述金刚石探针位于所述激光器出光口轴线上。
优选地,所述金刚石探针通过探针调节支架固定安装在所述滑块下方,所述探针调节支架竖直方向上形成有用于所述激光器出光口中激光通过的通光孔。
优选地,所述激光器出光口与所述探针调节支架通光孔同轴,确保激光穿过探针调节支架的通光孔照射到金刚石探针上,并透过探针对试样的待测位置进行加热。
优选地,所述激光器输出组件上设置有用于调节激光焦距的焦距调节器。
通过调节激光焦距来控制激光的光斑直径,以此来对加热区域进行调节,通过调节激光功率对加热温度进行控制,操作简单、响应迅速、加热区域可控且温度范围大,能够测量难加工材料在不同温度下的力学响应,测试结果有助于难加工材料切削机理的研究。
优选地,还包括底座和安装在所述底座两侧的立柱,所述载物台固定安装在所述底座上,所述激光器输出组件通过水平设置横梁安装在所述立柱上并可沿所述横梁长度方向水平移动。
优选地,所述载物台通过基座固定安装在所述底座上。
优选地,所述载物台通过夹具固定在所述基座上。
有益效果:
采用本实用新型技术方案产生的有益效果如下:
(1)根据不同材料对激光吸收率的差异,选择合适的激光波长,然后将激光透过金刚石探针作用在试样的表面,试样接收激光能量使表面温度升高从而达成对试样进行加热,且仅加热金刚石探针与试样接触的部位,不影响测试区域以外的材料,即实现对试样进行原位局部加热来取代加热板基底整体加热。
(2)通过调节激光焦距来控制激光的光斑直径,以此来对加热区域进行调节,通过调节激光功率对加热温度进行控制,操作简单、响应迅速、加热区域可控且温度范围大,能够测量难加工材料在不同温度下的力学响应,测试结果有助于难加工材料切削机理的研究。
(3)使用激光进行加热可以得到较高的温度,方便测量难加工材料在不同加热温度下的力学响应,实现了一种集驱动、加热、检测为一体的微纳米级力学性能测试系统,是用于测量难加工材料(如单晶硅、工程陶瓷等)在不同加热温度下纳米力学性能参数的精密仪器,还可以研究高温环境中被测材料在载荷作用下的力学行为、损伤机制以及材料变形与载荷间的相关规律,测试结果对于研究难加工材料精密与超精密加工具有极其重要的指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型的整体结构示意图;
图2是本实用新型中激光器、探针调节支架、探针以及试样位置关系的剖视图;
图3为本实用新型中激光的光路图。
图中:
1-激光器;11-激光器架体;12-激光器输出组件;
13-竖直移动组件;131-滑块;132-导轨;2-载物台;
3-激光器出光口;4-金刚石探针;5-通槽;6-盖板;
7-探针调节支架;8-通光孔;9-焦距调节器;10-底座;
14-立柱;15-横梁;16-基座;17-夹具;18-试样。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施方式中的附图,对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。
如图1至3所示,本实用新型提供了一种激光原位辅助加热的纳米压痕仪器包括激光器1和载物台2,所述激光器1上形成有激光器出光口3,所述激光器出光口3正对所述载物台2,所述激光器出光口3与所述载物台2之间设置有金刚石探针4。
根据不同材料对激光吸收率的差异,选择合适的激光波长,然后将激光透过金刚石探针4作用在试样18的表面,试样18接收激光能量使表面温度升高从而达成对试样18进行加热,且仅加热金刚石探针4与试样18接触的部位,不影响测试区域以外的材料,即实现对试样18进行原位局部加热来取代加热板基底整体加热。
作为一种优选地实施方式,所述激光器1包括激光器架体11、激光器输出组件12和用于控制所述激光器输出组件12竖直移动的竖直移动组件13,所述激光器输出组件12通过所述竖直移动组件13安装在所述激光器架体11上,所述激光器出光口3位于所述激光器输出组件12上。所述激光器输出组件12可以是光缆等用于输出激光的结构。
作为一种优选地实施方式,所述竖直移动组件13包括滑块131和导轨132,所述导轨132固定在所述激光器架体11上,所述滑块131安装在所述导轨132上并可沿所述导轨132长度方向移动,所述激光器输出组件12安装在所述滑块131上。
作为一种优选地实施方式,所述导轨132竖直方向设置有通槽5,所述激光器输出组件12通过盖板6固定安装在所述通槽5内。
作为一种优选地实施方式,所述滑块131下方安装有所述金刚石探针4,所述金刚石探针4位于所述激光器出光口3轴线上。
作为一种优选地实施方式,所述金刚石探针4通过探针调节支架7固定安装在所述滑块131下方,所述探针调节支架7竖直方向上形成有用于所述激光器出光口3中激光通过的通光孔8。其中探针调节支架7可上下调节金刚石探针4以实现基本的压痕功能。
作为一种优选地实施方式,所述激光器出光口3与所述探针调节支架7通光孔8同轴,确保激光穿过探针调节支架7的通光孔8照射到金刚石探针4上,并透过金刚石探针4对试样18的待测位置进行加热。
作为一种优选地实施方式,所述激光器输出组件12上设置有用于调节激光焦距的焦距调节器9。
通过调节激光焦距来控制激光的光斑直径,以此来对加热区域进行调节,通过调节激光功率对加热温度进行控制,操作简单、响应迅速、加热区域可控且温度范围大,能够测量难加工材料在不同温度下的力学响应,测试结果有助于难加工材料切削机理的研究。
作为一种优选地实施方式,还包括底座10和安装在所述底座10两侧的立柱14,所述载物台2固定安装在所述底座10上,所述激光器输出组件12通过水平设置横梁15安装在所述立柱14上并可沿所述横梁15长度方向水平移动。
作为一种优选地实施方式,所述载物台2通过基座16固定安装在所述底座10上。
作为一种优选地实施方式,所述载物台2通过夹具17固定在所述基座16上。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已,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。凡在本实用新型的精神和原则之内,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 (9)
1.一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,包括激光器和载物台,所述激光器上形成有激光器出光口,所述激光器出光口正对所述载物台,所述激光器出光口与所述载物台之间设置有金刚石探针;
所述激光器包括激光器架体、激光器输出组件和用于控制所述激光器输出组件竖直移动的竖直移动组件,所述激光器输出组件通过所述竖直移动组件安装在所述激光器架体上,所述激光器出光口位于所述激光器输出组件上。
2.根据权利要求1所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述竖直移动组件包括滑块和导轨,所述导轨固定在所述激光器架体上,所述滑块安装在所述导轨上并可沿所述导轨长度方向移动,所述激光器输出组件安装在所述滑块上。
3.根据权利要求2所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述滑块竖直方向设置有通槽,所述激光器输出组件通过盖板固定安装在所述通槽内。
4.根据权利要求3所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述滑块下方安装有所述金刚石探针,所述金刚石探针位于所述激光器出光口轴线上。
5.根据权利要求4所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述金刚石探针通过探针调节支架固定安装在所述滑块下方,所述探针调节支架竖直方向上形成有用于所述激光器出光口中激光通过的通光孔。
6.根据权利要求5所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述激光器出光口与所述探针调节支架通光孔同轴。
7.根据权利要求6所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述激光器输出组件上设置有用于调节激光焦距的焦距调节器。
8.根据权利要求7所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,还包括底座和安装在所述底座两侧的立柱,所述载物台固定安装在所述底座上,所述激光器输出组件通过水平设置横梁安装在所述立柱上并可沿所述横梁长度方向水平移动。
9.根据权利要求8所述的一种激光辅助加热压痕仪器,其特征在于,所述载物台通过基座固定安装在所述底座上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202022759464.4U CN214224832U (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种激光辅助加热压痕仪器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202022759464.4U CN214224832U (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种激光辅助加热压痕仪器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN214224832U true CN214224832U (zh) | 2021-09-17 |
Family
ID=77698985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202022759464.4U Active CN214224832U (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 一种激光辅助加热压痕仪器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN214224832U (zh) |
-
2020
- 2020-11-25 CN CN202022759464.4U patent/CN214224832U/zh active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112540016B (zh) | 一种激光原位辅助加热的纳米压痕仪器及其使用方法 | |
CN111347571A (zh) | 用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统及方法 | |
Chan et al. | Modification of the fused silica glass network associated with waveguide fabrication using femtosecond laser pulses | |
Singh et al. | Characterization and prediction of the heat-affected zone in a laser-assisted mechanical micromachining process | |
CN107132210B (zh) | 一种基于电子动态调控的表面增强拉曼的基底制造方法 | |
CN104947116A (zh) | 一种利用超短脉冲激光制备铝合金超疏水自清洁表面的方法 | |
CA2419944A1 (en) | Methods for creating optical structures in dielectrics using controlled energy deposition | |
CN214224832U (zh) | 一种激光辅助加热压痕仪器 | |
JP2005129851A (ja) | レーザ光線を利用した加工方法 | |
CN207918694U (zh) | 一种玻璃快速裂片切割的装置 | |
JP6232674B2 (ja) | インサイチュホルダーアセンブリ | |
Joanni et al. | Fabrication of molds for PDMS microfluidic devices by laser swelling of PMMA | |
CN113770555B (zh) | 渐开线激光辅助的晶圆切割加工方法、系统及应力检测方法 | |
KR20170060471A (ko) | 레이저 초점 조정 장치 및 방법 | |
Stritt et al. | Laser power modulation at the threshold from heat-conduction to deep-penetration welding | |
CN116429556A (zh) | 高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验装置及方法 | |
CN101244487B (zh) | 基于导光纤维聚焦的材料表面激光微加工方法及装置 | |
Bechtold et al. | Non-thermal micro adjustment using ultrashort laser pulses | |
CN111952157B (zh) | 一种激光退火装置 | |
CN104611536B (zh) | 共鸣盘铁板弦枕热处理方法 | |
CN113588074A (zh) | 基于熔池多元光学信息的lded在线监测装置及缺陷诊断方法 | |
Ghaleb et al. | Pulsed-laser crossed-beam thermal lens spectrometry for detection in a microchannel: influence of the size of the excitation beam waist | |
White et al. | Femtosecond micro-and nano-machining of materials for microfluidic applications | |
Dong | In-situ detection and heating of high pressure metallic phase of silicon during scratching | |
CN114918530A (zh) | 一种激光原位辅助压痕/划痕装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |