三维原子探针制样第一阶段抛光设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种三维原子探针制样第一阶段抛光设备，包括底座、支撑板、衬板、偏心轮、第一杠杆、第二杠杆、连接杆、固定板、立柱、电机和插销。本抛光设备通过将手动抛光过程转为机械抛光，从而节省人力，提高精度。通过杠杆及偏心轮，将电机转动转化为上下运动，满足使用需求。设备能够满足不同尺寸制样的空间位置调整，灵活性强。多采用铝合金材料，减轻重量，节约成本。通过通电进行电解抛光，抛光尺寸固定，精度高，样本质量好，锥度大，便于三维原子探针的观测及数据采集。为三维原子探针金属样品制备提供一种能够快速制备样品的简单机械装置。
【专利说明】三维原子探针制样第一阶段抛光设备
【技术领域】
[0001]本发明属于制备表征材料样品的设备，具体涉及一种三维原子探针制样第一阶段抛光设备。
【背景技术】
[0002]三维原子探针是一种具有原子级空间分辨率的测量和分析方法。基于“场蒸发”原理，三维原子探针通过在样品上施加一个强电压脉冲或者激光脉冲，将其表面原子逐一变成离子而移走并收集。这要求样品需要做成几个微米直径的针尖才能放在三维原子探针内进行分析，而在制样的第一阶段，需要将棒状试样用抛光液进行粗抛，制成比较细的针尖，再到显微镜下进行第二阶段的抛光。
[0003]对于传统的金属样品的制备，第一阶段往往采取手动制样，即直接手动在抛光液中上下进行抛光，其缺陷在于:浪费人力、精确度低、容易造成样品污染。
[0004]专利CN 102915900 A公开了一种“聚焦离子束装置”，能够精确制备用于三维原子探针的样品，但设备操作复杂，难度大，制备样品花费时间长，且设备昂贵，成本高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种三维原子探针制样第一阶段抛光设备，能够节省人力、成本较低、精确度适中，且能够快速制备三维原子探针的金属样品。
[0006]实现本发明目的的技术方案为:一种三维原子探针制样第一阶段抛光设备，包括底座、支撑板、衬板、偏心轮、第一杠杆、第二杠杆、连接杆、固定板、立柱、电机和插销，立柱固定在底座的一端，支撑板固定在底座的另一端，衬板通过活动连接固定在支撑板前方，沿支撑板上下滑动，衬板上设有一水平向长条形通孔，偏心轮与电机通过水平向长条形通孔固连，偏心轮下方设有第一杠杆，第一杠杆与偏心轮接触，第一杠杆上方平行设有第二杠杆，第一杠杆长度大于第二杠杆长度，第一杠杆和第二杠杆一端通过连接杆连接，第二杠杆另一端转动连接在衬板上，第一杠杆另一端为自由端且超过衬板边缘，第二杠杆与衬板转动连接处的正下方为第一杠杆与衬板的转动连接处，第一杠杆和第二杠杆与连接杆为转动连接；电机固连在固定板上，固定板固定在衬板上；插销沿水平方向插在连接杆上，插销分别平行于第一杠杆和第二杠杆，且位于第一杠杆和第二杠杆之间。
[0007]上述衬板的水平向长条形通孔下方设有竖直向长条形通孔，支撑板与衬板的竖直向长条形通孔顶端对应的位置设有螺孔，衬板沿支撑板上下滑动到位后，通过螺钉与螺孔配合，将衬板与支撑板固定。
[0008]上述偏心轮中心通孔与电机的电机轴过盈配合。
[0009]上述水平向长条形通孔位于支撑板上方。
[0010]上述支撑板横截面为凹形，衬板沿支撑板的凹槽滑动。
[0011 ] 上述立柱材料为不锈钢，顶端设有螺母。
[0012]本发明与现有技术相比，其显著优点是:(I)本抛光设备通过将手动抛光过程转为机械抛光，从而节省人力，提高精度。
[0013](2)通过杠杆及偏心轮，将电机转动转化为上下运动，满足使用需求，且精度高。
[0014](3)有多个位置的螺钉，以满足不同尺寸制样的空间位置调整，灵活性强。
[0015](4)所述立柱为不锈钢材料，以避免抛光液对其产生腐蚀作用。
[0016](5)抛光设备多采用铝合金材料，减轻重量，节约成本。
[0017](6)通过通电进行电解抛光，抛光尺寸固定，精度高，样本质量好，锥度大，便于三维原子探针的观测及数据采集。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1本发明的整体示意图，其中(A)是本发明装配图主视图；(B)是本发明装配图俯视图。
[0019]图2是本发明的固定板示意图。
[0020]图3是本发明支撑板俯视图。
[0021]图4是本发明衬板示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0023]结合图1-图4，一种用于三维原子探针制样第一阶段的抛光设备，包括底座4、支撑板5、衬板8、偏心轮10、第一杠杆7、第二杠杆11、连接杆13、固定板1、立柱17、电机2和插销15,立柱17固定在底座4的一端,支撑板5通过螺栓固定在底座4的另一端,衬板8通过连接固定在支撑板5前方，衬板8上设有一水平向长条形通孔3，上述衬板8的水平向长条形通孔3下方设有竖直向长条形通孔6，支撑板5与衬板8的竖直向长条形通孔6顶端对应的位置设有螺孔，衬板8沿支撑板5上下滑动到位后，通过螺钉与螺孔配合，将衬板8与支撑板5固定，螺钉头卡在竖直向长条形通孔6上，防止其从竖直向长条形通孔6中脱落。偏心轮10与电机2通过水平向长条形通孔3固连,偏心轮10下方设有第一杠杆7,第一杠杆7与偏心轮10接触,第一杠杆7上方平行设有第二杠杆11，第一杠杆7长度大于第二杠杆11长度，第一杠杆7和第二杠杆11 一端通过连接杆13连接,第二杠杆11另一端通过双头螺栓连接在衬板8上，第一杠杆7另一端为自由端且超过衬板8边缘，第二杠杆11与衬板8转动连接处的正下方为第一杠杆7与衬板8的转动连接处，第一杠杆7通过双头螺栓连接在衬板8上，第一杠杆7和第二杠杆11与连接杆13通过双头螺栓连接。电机2通过沉头螺钉在固定板I上，固定板I通过螺栓固定在衬板8上，插销15沿水平方向插在连接杆13的圆孔中，与其过盈配合，插销15分别平行于第一杠杆7和第二杠杆11，且位于第一杠杆7和第二杠杆11之间。
[0024]上述偏心轮10中心通孔与电机2的电机轴过盈配合。
[0025]上述水平向长条形通孔3位于支撑板5上方，支撑板5横截面为凹形，衬板8沿支撑板5的凹槽滑动。立柱17材料为不锈钢，顶端设有螺母。
[0026]改变固定板I固定在衬板8上的不同位置，从而调节电机2和偏心轮10的水平位置。实施例
[0027]在插销15上插入一个连有电源阳极的鳄鱼夹，夹住一个垂直向的镊子的尾部。镊子尖端夹有待抛光试样，镊子中部用一个小夹子夹住，以固定待抛光试样。将一装有抛光液的烧杯置于试样之下，且位于底座4上，使试样下方能够浸泡在抛光液中。将金属丝一端绕成环状浸泡在抛光液中，并紧贴烧杯内壁，中部用螺钉固定在立柱17顶端，另一端连接电源阴极。立柱17下端旋进底座4的一端以固定连接。支撑板5为一个凹形板，其底部通过三颗平行设置的螺栓固定在底座4的远离立柱17的一端，衬板8通过一个塑料旋钮连接固定在支撑板5前方，当旋钮松开，衬板8沿支撑板5的凹槽滑动，将衬板8垂直调整至合适位置，使试样下方恰好能浸在抛光液中，旋紧旋钮固定衬板位置。
[0028]将BG24— 200电机2通过6个沉头螺钉及圆形凹槽固定在固定板I上，固定板I的示意图如图2所示。固定板I顶端开有三个螺钉孔，用于固定板I与衬板8之间的连接，同时可调整固定板I的水平位置。偏心轮10与电机2通过衬板上的水平向长条形通孔3固连，且过盈配合。偏心轮10下方设有第一杠杆7,第一杠杆7与偏心轮10接触,第一杠杆7上方平行设有第二杠杆11，第一杠杆7长度大于第二杠杆11长度，第一杠杆7和第二杠杆11 一端通过连接杆13连接，第二杠杆11另一端通过双头螺栓连接在衬板8上，第一杠杆7另一端为自由端且超过衬板8边缘，第二杠杆11与衬板8转动连接处的正下方为第一杠杆7与衬板8的转动连接处，第一杠杆7通过双头螺栓连接在衬板8上，第一杠杆7和第二杠杆11与连接杆13通过双头螺栓连接。电机2通过沉头螺钉在固定板I上，固定板I通过螺栓固定在衬板8上，插销15沿水平方向插在连接杆13的圆孔中，与其过盈配合，插销15分别平行于第一杠杆7和第二杠杆11，且位于第一杠杆7和第二杠杆11之间。
[0029]当给电机2通电时，偏心轮10转动，第一杠杆7在偏心轮10的带动下以双头螺柱为中心做周期性垂直上下运动，并带动样品在抛光液中上下进行抛光。当抛光结束需要将试样从烧杯中取出时，将第一杠杆7自由端下压，即可将试样从烧杯中抬出。
[0030]当需要加快的抛光速率时，将固定板I与衬板8之间的固定螺钉旋下，将固定板向右调整，重新旋上螺钉，从而使偏心轮位置向右调整，则抛光速率增加。
[0031]本发明能够节省人力、成本较低、精确度适中，且能够快速制备三维原子探针的金属样品。
【权利要求】
1.一种三维原子探针制样第一阶段抛光设备，其特征在于:包括底座(4)、支撑板(5)、衬板(8)、偏心轮(10)、第一杠杆(7)、第二杠杆(11)、连接杆(13)、固定板(I)、立柱(17)、电机(2 )和插销(15 )，立柱(17 )固定在底座(4 )的一端，支撑板(5 )固定在底座(4 )的另一端，衬板(8 )通过活动连接固定在支撑板(5 )前方，沿支撑板(5 )上下滑动，衬板(8 )上设有一水平向长条形通孔(3)，偏心轮(10)与电机(2)通过水平向长条形通孔(3)固连，偏心轮(10 )下方设有第一杠杆(7 ),第一杠杆(7 )与偏心轮(10 )接触,第一杠杆(7 )上方平行设有第二杠杆(11)，第一杠杆(7)长度大于第二杠杆(11)长度，第一杠杆(7)和第二杠杆(11)一端通过连接杆(13)连接，第二杠杆(11)另一端转动连接在衬板(8)上，第一杠杆(7)另一端为自由端且超过衬板(8)边缘，第二杠杆(11)与衬板(8)转动连接处的正下方为第一杠杆(7)与衬板(8)的转动连接处，第一杠杆(7)和第二杠杆(11)与连接杆(13)为转动连接；电机(2)固连在固定板(I)上，固定板(I)固定在衬板(8)上；插销(15)沿水平方向插在连接杆(13)上，插销(15)分别平行于第一杠杆(7)和第二杠杆(11 )，且位于第一杠杆(7)和第二杠杆(11)之间。
2.根据权利要求1所述的三维原子探针制样第一阶段抛光设备，其特征在于:上述衬板(8)的水平向长条形通孔(3)下方设有竖直向长条形通孔(6)，支撑板(5)与衬板(8)的竖直向长条形通孔(6)顶端对应的位置设有螺孔，衬板(8)沿支撑板(5)上下滑动到位后，通过螺钉与螺孔配合，将衬板(8)与支撑板(5)固定。
3.根据权利要求1所述的三维原子探针制样第一阶段抛光设备，其特征在于:上述偏心轮(10)中心通孔与电机(2)的电机轴过盈配合。
4.根据权利要求1所述的三维原子探针制样第一阶段抛光设备，其特征在于:上述水平向长条形通孔(3 )位于支撑板(5 )上方。
5.根据权利要求1所述的三维原子探针制样第一阶段抛光设备，其特征在于:上述支撑板(5 )横截面为凹形，衬板(8 )沿支撑板(5 )的凹槽滑动。
6.根据权利要求1所述的三维原子探针制样第一阶段抛光设备，其特征在于:上述立柱(17 )材料为不锈钢，顶端设有螺母。
【文档编号】G01N1/32GK104390835SQ201410734587
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】周琪, 沙刚, 李丽, 张意栋 申请人:南京理工大学