纳米压痕加热装置以及相应的纳米压痕测试仪的制作方法

本发明涉及微/纳米仪器领域，具体涉及一种纳米压痕加热装置以及相应的纳米压痕测试仪。

背景技术：

随着纳米技术的发展，新的纳米结构、纳米材料及其卓越性能不断被人们发现和认识，并显示了非常广阔的应用前景。新型纳米材料的飞速发展迫切需要与之相匹配的纳米力学性能测试策略。

现有应用在扫描电镜(sem)中纳米压痕加热平台系统存在以下缺点：加热平台采用水冷、液氮气体系统进行冷却，增加了系统设计以及安装复杂难度，流动的冷却系统影响整个加热平台系统工作过程中温度稳定。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种减少了散热系统设计、安装复杂度，提高整个系统工作过程中高温稳定性能的纳米压痕加热装置以及相应的纳米压痕测试仪。

为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种纳米压痕加热装置，包括加热机构、连接部件以及散热机构，所述加热机构穿设在所述散热机构上，且所述散热机构与所述加热机构之间设置有间隙，所述散热机构设置在所述连接部件上；

所述散热机构包括散热块以及散热带，所述散热带一端通过高温胶与所述散热块的外表面连接，所述散热块放置在连接装置上，所述散热带的自由端与sem的内侧墙壁连接形成散热通道。

优选的，所述散热块为紫铜块，所述散热带为紫铜带。

优选的，所述加热机构包括加热平台、隔热罩，所述加热平台内设有加热丝，所述加热平台设置在所述隔热罩上，所述加热平台底部设置有加热杆，且所述加热杆穿设在所述隔热罩内，且所述加热杆下端与隔热罩底部之间设有间隙。

优选的，所述加热杆垂直设置在所述加热平台中心部，所述加热平台与所述加热杆为一体成型结构，所述隔热罩为空心结构，所述加热平台设置在所述隔热罩上。

优选的，所述加热平台为氧化铝陶瓷材料制成，所述隔热罩为陶瓷玻璃材料制成。

优选的，还包括测试传感器，所述隔热罩与测试传感器通过力所述连接部件连接，所述连接部件为铝合金材料制成。

优选的，所述散热块上开有一通孔，所述加热机构设置在所述通孔内，且所述加热机构穿设在所述通孔上，且所述加热机构与所述通孔内壁之间设置有间隙。

本申请的一个实施例还提供了一种纳米压痕测试仪，包括上述所述的纳米压痕加热装置。

本发明的有益效果：

本发明的散热带末端与扫描电镜(sem)墙壁连接，形成散热通道，减少了散热系统设计、安装复杂度，提高整个系统工作过程中高温稳定性能，同时本发明用于加热在sem真空环境中纳米线至800℃，可在短时间内能够将加热平台升温并稳定在在800℃，同时靠近连接部件底部位置温度保持在40℃-60℃，避免高温影响设置在连接部件上的元器件，有效降低了纳米力学性能测试仪工作过程中热漂移以及元器件使用风险。

附图说明

图1是本发明的一种纳米压痕加热装置结构示意图。

图2是本发明的加热机构结构示意图。

图中标号说明：1、散热块；11、散热带；2、加热机构；21、加热平台；22、加热丝；23、加热杆；24、隔离罩；3、连接部件；4、测试传感器；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1，图2所示，一种纳米压痕加热装置，包括加热机构2、连接部件3以及散热机构，所述加热机构2穿设在所述散热机构上，且所述散热机构与所述加热机构2之间设置有间隙，所述散热机构设置在所述连接部件3上；

所述散热机构包括散热块1以及散热带11，所述散热带11一端通过高温胶与所述散热块1的外表面连接，所述散热块1放置在连接装置上，更具体的，所述加热平台21与所述隔热罩边缘相连接，所述散热带11的自由端与sem的内侧墙壁连接形成散热通道，有效保持低温。

本发明的散热带11末端与扫描电镜(sem)墙壁连接，形成散热通道，减少了散热系统设计、安装复杂度，提高整个系统工作过程中高温稳定性能，同时本发明用于加热在sem真空环境中纳米线至800℃，可在短时间内能够将加热平台21升温并稳定在在800℃，同时靠近连接部件3底部位置温度保持在40℃-60℃，避免高温影响设置在连接部件3上的元器件，有效降低了纳米力学性能测试仪工作过程中热漂移以及元器件使用风险。

所述散热块1为紫铜块，所述散热带11为紫铜带，紫铜块与紫铜带构成散热机构，并将紫铜带末端与sem墙壁接触，选用的相异材料接触位置温度在加热过程中维持在80℃以下，防止出现相异材料由于热膨胀系数不同，而引起接触位置应力集中现象发生。

所述加热机构2包括加热平台21、隔热罩，所述加热平台21内设有加热丝22，所述加热丝22伸出所述加热平台21形成引线端，本实施例较优选的方案为所述加热丝22为钨丝，所述加热平台21设置在所述隔热罩上，所述加热平台21底部设置有加热杆23，且所述加热杆23穿设在所述隔热罩内，且所述加热杆23下端与隔热罩底部之间设有间隙，加热平台21下端与隔热罩不接触，可有效的起到隔热作用。

所述加热杆23垂直设置在所述加热平台21中心部，所述加热平台21与所述加热杆23为“丁”字结构，所述加热平台21与所述加热杆23为一体成型结构，所述隔热罩为空心结构，所述加热平台21与所述隔热罩边缘相连接，所述加热平台21设置在所述隔热罩上。

所述加热平台21为氧化铝陶瓷材料制成，其导热系数30w/(m·k)，通过内部钨丝导线进行加热，所述隔热罩为陶瓷玻璃材料制成，其导热系数1.57w/(m·k)，并与加热平台21连接。

加热平台21体积小，其与下部隔热罩接触面积少，以及隔热罩材料热传导率低，加热平台21能够在短时间内升至高温。

还包括测试传感器4，所述测试传感器4可以为力传感器、温度传感器任意一种，所述隔热罩与力传感器通过力所述连接部件3连接，所述连接部件3为铝合金材料制成，采用铝合金材料可有效降低整个系统质量。连接部件3表面散热机构可隔离大部分加热平台21产生的热量，在纳米性能测试仪器测量过程中，使得力传感器能够在安全温度范围内工作，同时靠近力传感器位置温度保持在40℃-60℃。

所述散热块1上开有一通孔，所述加热机构2设置在所述通孔内，且所述加热机构2穿设在所述通孔上，且所述加热机构2与所述通孔内壁之间设置有间隙。

不同模块选用材料热膨胀系数相异。在加热过程中，不同热膨胀系数材料接触位置会引起应力集中，降低整个系统的安全性以及最终测量结果精度。

而本发明采用氧化铝陶瓷、陶瓷玻璃、紫铜以及铝合金材料热膨胀系数相异，氧化铝陶瓷与陶瓷玻璃接触，铝合金与紫铜接触，系统高温工作过程中，接触位置温度维持在80℃以下，避免了应力集中现象的发生。

本申请的一个实施例还提供了一种纳米压痕测试仪，其包括作业平台，宏观调整装置、压痕精密加载装置，夹持装置、偏心换点装置，自动传感系统、自动控制系统等其中的一种或多种组合，当然，最重要的是，还包括至少一个本发明所述的纳米压痕加热装置。上述系统的配置，根据实际需要来组合，可以是人工值守，也可以是全自动化设备，可以是单个米压痕测试仪，也可以是多个米压痕测试仪并行的方式。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。