CN218182162U - 一种用于原位顶压的透射电镜样品杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，包括如下组成部分：杆体，用于插入透射电镜内并隔绝透射电镜内外真空度；固定架，布置在杆体位于透射电镜内的一端并用于固定样品；操作杆，布置在杆体的杆腔内并与杆体回转配合；顶针，布置在操作杆的杆端并与操作杆铰接配合，顶针与样品位置对应并可对样品进行原位顶压试验；调节部，用于调节操作杆沿杆体轴向运动和/或调节顶针的偏转角度。本实用新型通过实时控制操作杆沿杆体轴向运动以及调整顶针的偏转角度，实现了样品的正交双倾转功能，可对样品特定区域的特定晶体取向进行原位力学加载的观测研究，试验效率更高。

Description

一种用于原位顶压的透射电镜样品杆

技术领域

本实用新型涉及材料结构分析领域，具体是一种用于原位顶压的透射电镜样品杆。

背景技术

结构材料塑性变形的研究一直是学界的研究热点，其研究重点之一便是结构材料微观组织对外部受力的响应方式和变化程度。由于微观组织中各种纳米级结构缺陷尺寸极小，因此很难通过常规测试手段进行直接观测。而透射电子显微镜是一种借助电磁棱镜对电子束进行会聚并作为探针检测样品的测试手段。由于电子束波长远低于可见光，因此透射电子显微镜的理论分辨率远高于常规测试手段，是目前直接观测材料内部微观晶体缺陷及其演变规律的主要测试手段。

目前学界并不满足于利用透射电子显微镜观测静态的微观晶体缺陷，更希望在透射电子显微镜中观测结构材料受力过程中的微观组织响应情况。为此，必须在透射电子显微镜中对样品实现可控的力学加载，并对其进行全程观测。由于透射电镜内部空间狭小，测试只能使用小尺寸样品，并通过特制样品杆将样品放入透射电镜。因此，要实现在透射电镜中样品受力过程的实时观察，必须制造一款具备实现力学实验的样品杆。然而目前现有的单向拉伸样品杆仅能进行一个维度的倾转，很难获得目标区域特定晶体取向，试验效率较低，因此亟待解决。

发明内容

为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种用于原位顶压的透射电镜样品杆。本实用新型实现了样品的正交双倾转功能，可对样品特定区域的特定晶体取向进行原位力学加载的观测研究，试验效率高。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，包括如下组成部分：

杆体，用于插入透射电镜内并隔绝透射电镜内外真空度；

固定架，布置在杆体位于透射电镜内的一端并用于固定样品；

操作杆，布置在杆体的杆腔内并与杆体回转配合；

顶针，布置在操作杆的杆端并与操作杆铰接配合，顶针与样品位置对应并可对样品进行原位顶压试验；

调节部，用于调节操作杆沿杆体轴向运动和/或调节顶针的偏转角度。

作为本实用新型进一步的方案：所述固定架上固定有用于调节顶针偏转角的调节座，顶针上沿径向凸设有调节凸起，调节凸起随顶针转动至预定方位后，操作杆沿杆体轴向滑动时调节凸起与调节座位置存在交集，以使得调节座可对调节凸起产生推移动作从而调整顶针与操作杆的夹角。

作为本实用新型再进一步的方案：用于夹持固定样品的样品夹通过翻转轴固定在固定架上，从而可相对于固定架产生翻转动作后固定，翻转轴的轴线与顶针的铰接轴线彼此垂直。

作为本实用新型再进一步的方案：所述操作杆外圈套设有与杆体回转配合的套杆且操作杆可沿套杆杆腔轴向滑动，套杆端部凸设与顶针活动轨迹位置错开的调节棒，调节棒与样品夹其中一侧抵接从而可随套杆转动的同时推移样品夹使其产生翻转动作；固定架上还设置与对样品夹另一侧施加弹性力的扭簧，弹性力方向与调节棒对样品夹的压力方向相对，扭簧与调节棒配合从而使样品夹处于平衡状态。

作为本实用新型再进一步的方案：所述杆体内沿轴向依次开设有调节腔以及活动腔，所述套杆回转配合于活动腔内，操作杆杆身一端位于调节腔内，另一端穿过活动腔后与样品位置对应；

所述调节部包括与操作杆同轴布置并与杆体螺纹配合的调节螺杆，所述调节螺杆一端位于杆体外，另一端位于调节腔内并与操作杆的杆端抵接从而可对操作杆产生沿轴向的推移动作。

作为本实用新型再进一步的方案：操作杆的杆身上同轴固定有位于调节腔内的传动齿轮，调节腔内布置有驱动源以驱动传动齿轮旋转；

操作杆的杆身还套设有复位弹簧，复位弹簧其中一端与套杆抵接，另一端与传动齿轮抵接，从而对操作杆施加朝向调节螺杆方向的弹性力。

作为本实用新型再进一步的方案：所述驱动源包括固定在调节腔内并与传动齿轮啮合的第一控制蜗轮，位于杆体外的第一控制蜗杆插入调节腔内并与第一控制蜗轮形成蜗轮蜗杆配合。

作为本实用新型再进一步的方案：所述套杆外还同轴固定有位于调节腔内的第二控制蜗轮，位于杆体外的第二控制蜗杆插入调节腔内并与第二控制蜗轮形成蜗轮蜗杆配合。

作为本实用新型再进一步的方案：所述活动腔的两端分别固定有第一轴承以及第二轴承，第一轴承以及第二轴承与套杆外圈回转配合从而对套杆形成两点支撑。

作为本实用新型再进一步的方案：所述杆体外圈设置在与透射电镜的接触面处设置有第一密封圈；套杆外套设有第二密封圈以填充套杆与活动腔腔壁之间的间隙；操作杆外套设有第三密封圈以填充操作杆与套杆杆腔之间的间隙。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过实时控制操作杆沿杆体轴向运动以及调整顶针的偏转角度，实现了样品的正交双倾转功能，可对样品特定区域的特定晶体取向进行原位力学加载的观测研究，试验效率更高。

2、本实用新型在顶针侧面沿径向凸设调节凸起，调节凸起随顶针以及操作杆旋转过程中，与调节座沿轴向的位置存在交集，此时沿轴向推移操作杆即可使调节凸起与调节座抵接碰撞从而调整顶针的摆动角度，调整完成后再旋转操作杆即可使调节凸起与调节座位置再次错开，实现对顶针与操作杆夹角的调整。

3、本实用新型的样品夹可通过翻转轴固定在固定架上从而可产生翻转动作，从而调整样品的俯仰角度，与顶针的水平摆动调整相配合，可快速选择样品的试验区域；由于操作杆外还套设有可与杆体回转配合的套杆，旋转套杆时即可通过调节棒调节样品夹的翻转角度，样品夹翻转的同时还受扭簧的弹性力作用，可确保样品夹在翻转角度调整后可始终保持在平衡状态。

4、本实用新型可在杆体外通过旋转调节螺杆而对操作杆产生沿轴向的推移动作，使顶针向样品方向运动；调节螺杆向前推移操作杆时，复位弹簧处于压缩状态，调节螺杆退回时，复位弹簧复位从而带动操作杆同步复位，以保持操作杆与调节螺杆始终保持在抵接状态。

5、本实用新型在操作杆杆身同轴固定有传动齿轮，通过蜗轮蜗杆传动即可在杆身外旋转第一控制蜗杆的同时驱动操作杆转动，从而带动顶针旋转改变其朝向；套杆亦可通过蜗轮蜗杆传动控制其转动以调整样品夹的翻转角度；第一轴承与第二轴承的配合使得套杆在与杆体回转配合的同时对套杆形成两点稳固支撑。

6、本实用新型在第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈的配合下隔绝了透射电镜内外的真空度，确保试验过程安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：

1、杆体；11、调节腔；12、活动腔；121、第一轴承；122、第二轴承；

13、第一密封圈；14、第一控制蜗杆；15、第一控制蜗轮；

2、固定架；21、样品夹；22、扭簧；23、翻转轴；24、调节座；

3、套杆；31、调节棒；32、第二密封圈；

33、第二控制蜗轮；34、第二控制蜗杆；

4、操作杆；41、调节螺杆；42、传动齿轮；43、复位弹簧；

44、顶针；45、调节凸起；46、第三密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，包括呈柱状的杆体1，杆体内沿轴向依次开设有调节腔11以及活动腔12，其中杆体1插入透射电镜内后活动腔12与透射电镜内部连通。杆体1外套设有第一密封圈13从而封堵杆体1和透射电镜之间的间隙。

调节腔11以及活动腔12均为柱状腔体，活动腔12的两端分别固定有第一轴承121以及第二轴承122，套杆3穿过第一轴承121以及第二轴承122内圈，与第一轴承121以及第二轴承122回转配合。

第一轴承121以及第二轴承122之间设置有套设在套杆3外圈的第二密封圈32，从而填充套杆3与活动腔12腔壁之间的间隙。

套杆3为空心杆，操作杆4穿过套杆3的杆腔且操作杆4外套设有第三密封圈46，从而填充操作杆4与套杆3杆腔之间的间隙。第三密封圈46优选布置有两组，对称布置在操作杆4两端。

第一密封圈13、第二密封圈32以及第三密封圈46配合后隔绝透射电镜的内外环境，保持电镜工作时的真空度。

杆体1插入透射电镜内的杆端处布置有用于固定样品的固定架2，固定架2可选用螺栓固定。固定架2上通过翻转轴23固定有样品夹21，样品被样品夹21夹持固定后送入透射电镜中，样品夹21的翻转轴线与杆体1轴线彼此垂直。

固定架2上通过弹簧支撑轴固定有扭簧22，扭簧22的其中一端与固定架2抵接，另一端与样品夹21上侧抵接。

套杆3的前端沿轴向延伸布置有调节棒31，调节棒31的端部与样品夹21的下侧抵接，从而抵消样品夹21所受的扭簧22弹性力，使样品夹21处于平衡状态。

当套杆3转动时，带动调节棒31同步转动，从而推移样品夹21翻转以调整样品的翻转角，与此同时和扭簧22配合使样品夹21处于平衡状态。调节棒31在转动过程中与顶针44的活动轨迹位置错开互不干扰。

为方便控制套杆3旋转，套杆3外同轴固定有位于调节腔11内的第二控制蜗轮33，杆体1外设置有与杆体1螺纹配合并延伸至调节腔11内的第二控制蜗杆34，第二控制蜗杆34与第二控制蜗轮33蜗轮蜗杆配合，从而在杆体1外旋转第二控制蜗杆34时可带动套杆3同步旋转。

操作杆4的杆端铰接设置有顶针44以使得顶针44可水平摆动，顶针44尖端与样品位置对应。

操作杆4可沿套杆3的杆腔直线伸缩，为实现伸缩过程，杆体1上沿操作杆4轴线方向布置有与杆体1螺纹配合的调节螺杆41。调节螺杆41一端位于杆体1外，另一端在调节腔11内与操作杆4的杆端抵接，手动旋转调节螺杆41时可对操作杆4产生轴向的向前推移动作。

为方便操作杆4复位，操作杆4的杆端同轴固定有传动齿轮42，操作杆4上套设有复位弹簧43，复位弹簧43的其中一端与传动齿轮42抵接，另一端与套杆3的杆端抵接。调节螺杆41向前推移操作杆4时，复位弹簧43处于压缩状态，调节螺杆41退回时，复位弹簧43复位从而带动操作杆4同步复位，以保持操作杆4与调节螺杆41始终保持在抵接状态。

调节腔11内安装有与传动齿轮42啮合的第一控制蜗轮15，杆体1外设置有与杆体1螺纹配合并延伸至调节腔11内的第一控制蜗杆14，第一控制蜗杆14与第一控制蜗轮15蜗轮蜗杆配合，从而在杆体1外旋转第一控制蜗杆14时可带动操作杆4旋转。

为方便调整顶针4的偏转角，顶针4的侧面沿径向凸设有调节凸起45，固定架2上固定有调节座24。调节凸起45随顶针4以及操作杆4旋转过程中，与调节座24沿轴向的位置存在交集。当存在交集时，沿轴向推移操作杆4即可使调节凸起45与调节座24抵接碰撞从而调整顶针4的摆动角度，调整完成后再旋转操作杆4即可使调节凸起45与调节座24位置再次错开。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，包括如下组成部分：

杆体(1)，用于插入透射电镜内并隔绝透射电镜内外真空度；

固定架(2)，布置在杆体(1)位于透射电镜内的一端并用于固定样品；

操作杆(4)，布置在杆体(1)的杆腔内并与杆体(1)回转配合；

顶针(44)，布置在操作杆(4)的杆端并与操作杆(4)铰接配合，顶针(44)与样品位置对应并可对样品进行原位顶压试验；

调节部，用于调节操作杆(4)沿杆体(1)轴向运动和/或调节顶针(44)的偏转角度。

2.根据权利要求1所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述固定架(2)上固定有用于调节顶针(44)偏转角的调节座(24)，顶针(44)上沿径向凸设有调节凸起(45)，调节凸起(45)随顶针(44)转动至预定方位后，操作杆(4)沿杆体(1)轴向滑动时调节凸起(45)与调节座(24)位置存在交集，以使得调节座(24)可对调节凸起(45)产生推移动作从而调整顶针(44)与操作杆(4)的夹角。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，用于夹持固定样品的样品夹(21)通过翻转轴(23)固定在固定架(2)上，从而可相对于固定架(2)产生翻转动作后固定，翻转轴(23)的轴线与顶针(44)的铰接轴线彼此垂直。

4.根据权利要求3所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述操作杆(4)外圈套设有与杆体(1)回转配合的套杆(3)且操作杆(4)可沿套杆(3)杆腔轴向滑动，套杆(3)端部凸设与顶针(44)活动轨迹位置错开的调节棒(31)，调节棒(31)与样品夹(21)其中一侧抵接从而可随套杆(3)转动的同时推移样品夹(21)使其产生翻转动作；固定架(2)上还设置与对样品夹(21)另一侧施加弹性力的扭簧(22)，弹性力方向与调节棒(31)对样品夹(21)的压力方向相对，扭簧(22)与调节棒(31)配合从而使样品夹(21)处于平衡状态。

5.根据权利要求4所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述杆体(1)内沿轴向依次开设有调节腔(11)以及活动腔(12)，所述套杆(3)回转配合于活动腔(12)内，操作杆(4)杆身一端位于调节腔(11)内，另一端穿过活动腔(12)后与样品位置对应；

所述调节部包括与操作杆(4)同轴布置并与杆体(1)螺纹配合的调节螺杆(41)，所述调节螺杆(41)一端位于杆体(1)外，另一端位于调节腔(11)内并与操作杆(4)的杆端抵接从而可对操作杆(4)产生沿轴向的推移动作。

6.根据权利要求5所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，操作杆(4)的杆身上同轴固定有位于调节腔(11)内的传动齿轮(42)，调节腔(11)内布置有驱动源以驱动传动齿轮(42)旋转；

操作杆(4)的杆身还套设有复位弹簧(43)，复位弹簧(43)其中一端与套杆(3)抵接，另一端与传动齿轮(42)抵接，从而对操作杆(4)施加朝向调节螺杆(41)方向的弹性力。

7.根据权利要求6所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述驱动源包括固定在调节腔(11)内并与传动齿轮(42)啮合的第一控制蜗轮(15)，位于杆体(1)外的第一控制蜗杆(14)插入调节腔(11)内并与第一控制蜗轮(15)形成蜗轮蜗杆配合。

8.根据权利要求5所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述套杆(3)外还同轴固定有位于调节腔(11)内的第二控制蜗轮(33)，位于杆体(1)外的第二控制蜗杆(34)插入调节腔(11)内并与第二控制蜗轮(33)形成蜗轮蜗杆配合。

9.根据权利要求5所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述活动腔(12)的两端分别固定有第一轴承(121)以及第二轴承(122)，第一轴承(121)以及第二轴承(122)与套杆(3)外圈回转配合从而对套杆(3)形成两点支撑。

10.根据权利要求5所述的一种用于原位顶压的透射电镜样品杆，其特征在于，所述杆体(1)外圈设置在与透射电镜的接触面处设置有第一密封圈(13)；套杆(3)外套设有第二密封圈(32)以填充套杆(3)与活动腔(12)腔壁之间的间隙；操作杆(4)外套设有第三密封圈(46)以填充操作杆(4)与套杆(3)杆腔之间的间隙。

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