專利名稱：一種透射電鏡用非磁性雙金屬片驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種透射電鏡用非磁性雙金屬片驅(qū)動器，更具體的是排除了雙金
屬片磁性影響的通過加熱驅(qū)動的非磁性雙金屬片驅(qū)動器，能從原子尺度測試單體納米材料 原位實(shí)時動態(tài)的變化過程的裝置與方法。
技術(shù)背景 透射電子顯微鏡在納米科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域是最為有力的研究工具之一，透射電子顯
微鏡的樣品桿是用來支撐被檢測樣品的。納米材料作為器件的基本結(jié)構(gòu)單元，承載著支撐、
傳輸?shù)戎匾δ?，人們對納米材料的重要作用的認(rèn)識越來越深刻。在應(yīng)力場的作用下，研究
其原子尺度的動態(tài)變化對器件內(nèi)納米材料力學(xué)性能的影響非常重要，這對器件的可靠性和
實(shí)際應(yīng)用具有非常重要的意義。目前在透射電子顯微鏡中，樣品臺與極靴極為有限的空間，
一般是l-3mm，在原子尺度分辨率下對于單根納米線或納米薄膜的操縱和力學(xué)性能的直接
測量非常困難，而且由于雙金屬片作為驅(qū)動力的產(chǎn)生部分， 一般由Fe、 Ni、 Mn等磁性材料制
作，雙金屬片的厚度一般在毫米量級，在透射電鏡中產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，磁性材料產(chǎn)生的磁場
對極靴中的電磁場影響非常大，電子束因此產(chǎn)生偏離，有時通過像散的調(diào)節(jié)也不能消除磁
場帶來的影響，以至不能獲得單體納米材料原子尺度的信息。另外，在透射電鏡中的具體實(shí)
驗(yàn)過程中，觀察樣品時，隨著雙金屬片的移動，電子束透射斑也隨著移動，將給實(shí)驗(yàn)過程中
的觀察與拍攝帶來不便，如果由于操作不當(dāng)使雙金屬片被吸附到極靴上，將對電鏡產(chǎn)生致
命影響，從而造成巨大危害
實(shí)用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種透射電鏡用非磁性雙金 屬片驅(qū)動器。利用該非磁性雙金屬片驅(qū)動器能方便地對納米材料進(jìn)行觀察與拍攝，而且排 除了一般的雙金屬片的磁性影響，能夠方便地調(diào)節(jié)像散，容易得到高質(zhì)量的納米材料的原 子尺度的信息。該非磁性雙金屬片使用的是兩種非磁性的不同線膨脹系數(shù)的金屬材料制作 而成，線膨脹系數(shù)大的金屬片在內(nèi)側(cè)，線膨脹系數(shù)小的金屬片在外側(cè)，兩種金屬材料通過點(diǎn) 焊、壓焊等方法連接起來。借助透射電鏡成像系統(tǒng)能原位記錄納米材料的變形過程，原子尺 度地揭示單體納米材料的變化過程。 為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 —種透射電鏡用非磁性雙金屬片驅(qū)動器，其特征在于包括兩個非磁性雙金屬片， 一個非磁性單金屬片和支撐金屬片的金屬導(dǎo)熱框；所述非磁性雙金屬片由線膨脹系數(shù)小的 非磁性金屬片和線膨脹系數(shù)大的非磁性金屬片組成； 兩個非磁性單金屬片一端固定在金屬導(dǎo)熱框邊框上，另一端搭在或懸空于金屬導(dǎo) 熱框上；兩個非磁性雙金屬片中線膨脹系數(shù)大的部分靠近非磁性單金屬片，線膨脹系數(shù)小 的部分在外側(cè)； 非磁性單金屬片位于兩個非磁性雙金屬片之間，且兩個非磁性雙金屬片與非磁性
3單金屬片處于同一水平面上，納米材料固定在非磁性雙金屬片與非磁性單金屬片之間。 具體的，非磁性單金屬片固定在金屬導(dǎo)熱框的上方，兩個非磁性雙金屬片中線 膨脹系數(shù)大的部分靠近非磁性單金屬片，線膨脹系數(shù)小的部分在外側(cè)。非磁性單金屬片 的厚度為50-500咖，寬度為10-1000咖，長度為1. 5mm-2. 5mm。非磁性雙金屬片的厚度為 50-500um，寬度為10-1000咖，長度為1. 5mm_2. 5mm。兩個非磁性雙金屬片與非磁性單金屬 片的距離為2-1000um，兩個非磁性雙金屬片與非磁性單金屬片的上方處于同一水平面上， 納米材料固定在非磁性雙金屬片與非磁性單金屬片之間；支撐金屬片的金屬導(dǎo)熱框，為導(dǎo) 熱性良好的邊長為1. 5-2. 5mm的金屬導(dǎo)熱框，此非磁性雙金屬片驅(qū)動器能在透射電鏡內(nèi)最 大角度范圍地傾轉(zhuǎn)。 本實(shí)用新型通過對驅(qū)動器加熱，對納米材料進(jìn)行變形來測試納米材料原子尺度的 變化過程，通過如下步驟實(shí)施 1.選取兩種線膨脹系數(shù)不同的非磁性金屬片，金屬片的厚度在5-500um，將兩種 非磁性金屬薄片焊接在一起。加工非磁性雙金屬片，使非磁性雙金屬片的厚度在50-500um 之間，寬度在10-1000um之間，長度在1. 5-2. 5mm之間。選取一種非磁性單金屬片，加工成 厚度在50-500um之間、寬度在10-1000um之間、長度在1. 5_2. 5mm之間的非磁性單金屬片。 2.選取導(dǎo)熱性良好的邊長為1. 5-2. 5mm的金屬導(dǎo)熱框，先將非磁性單金屬片的兩 端都固定在金屬導(dǎo)熱框的兩條相對著的邊框上，再將兩個非磁性雙金屬片相對于非磁性單 金屬片平行或斜著排放，一端固定在邊框上，另一端搭在或懸空于金屬導(dǎo)熱框上，兩個非磁 性雙金屬片與非磁性單金屬片的距離為2-1000um。 本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.本實(shí)用新型對透射電鏡中驅(qū)動納米材料的裝置進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在透 射電鏡中原位變形納米材料的同時，觀測納米材料原子尺度的像，提供了一種具有方便、容 易、可靠的變形納米材料的非磁性雙金屬片驅(qū)動器。 2.本實(shí)用新型應(yīng)用于準(zhǔn)一維納米線、二維納米薄膜等納米材料的力學(xué)性能研究， 應(yīng)用范圍廣，研究對象豐富。

圖1非磁性雙金屬片驅(qū)動器 1、金屬導(dǎo)熱框；2、線膨脹系數(shù)小的非磁性金屬片；3、線膨脹系數(shù)大的非磁性金屬 片；4、非磁性單金屬片；5納米材料
具體實(shí)施方式
裝置從下到上依次為金屬導(dǎo)熱框，厚度為150咖，邊長為2. 15mm。非磁性單金屬 片，選用的是紫銅，厚度為100um，寬度為300um，長度為2. 5mm。非磁性雙金屬片，由大的線 膨脹系數(shù)的鋁鎂合金和較小線膨脹系數(shù)的青銅壓合而成，兩個非磁性雙金屬片線膨脹系數(shù) 大的部分，均在靠近兩個非磁性雙金屬片縫隙之處，線膨脹系數(shù)小的均在外側(cè)，非磁性雙金 屬片厚度為100um，寬度為350um，長度為2mm。非磁性單金屬片的兩端都固定在相對著的金 屬導(dǎo)熱框上，兩個非磁性雙金屬片平行排放固定在金屬導(dǎo)熱框上，每個非磁性雙金屬片的 一端固定在絕緣環(huán)上面，另一端懸空在金屬導(dǎo)熱框內(nèi)，兩個非磁性雙金屬片與非磁性單金
4屬片的距離為O. 05mm。 制作和測試的方法具體為金屬導(dǎo)熱框使用的是銅導(dǎo)熱框。選取鋁鎂合金和青銅 兩種線膨脹系數(shù)不同的非磁性金屬片，鋁鎂合金金屬片的厚度在0. lmm，將鋁鎂合金金屬片 置入10%的NaOH溶液中，在40-5(TC下進(jìn)行金屬片表面的化學(xué)腐蝕去除表面油污和氧化 層，青銅金屬片的厚度在0. 25mm，將青銅金屬片進(jìn)行機(jī)械打磨的清理方法去除表面油污、氧 化層及其他雜質(zhì)，立即將處理后的兩種非磁性金屬薄片放入熱擴(kuò)散壓焊爐，對爐子進(jìn)行抽 真空到10—3Pa以下，緩慢加熱到55(TC，保溫一小時，再緩慢降溫，將兩種金屬薄片擴(kuò)散焊接 在一起。 定義有鋁鎂合金的一面為水平方向，對鋁鎂合金-青銅雙金屬片的垂直方向 進(jìn)行切割，切割成寬2mm，長10mm的小條，再進(jìn)行精細(xì)加工，先使用600#的砂子打磨，然 后用2000#的砂子打磨，直到在光鏡下觀察測量非磁性雙金屬薄片水平方向的尺度為 0. lmmX10mm的矩形為止。將紫銅金屬片兩端涂AB混合膠，用鑷子夾住紫銅金屬片，在光 鏡下固定在銅導(dǎo)熱框上，同時使兩個鋁鎂合金_青銅雙金屬片的上方處在同一水平面在 25(TC下加熱4個小時，完成紫銅金屬片的固定，再將鋁鎂合金_青銅雙金屬片的一端涂AB 混合膠，用鑷子夾住，粘在金屬導(dǎo)熱框上，相同的方法加熱、固定住鋁鎂合金-青銅雙金屬 片，固定的過程中確定鋁鎂合金部分靠內(nèi)側(cè)青銅部分靠外側(cè)，兩個鋁鎂合金_青銅雙金屬 片中間的距離在光鏡下控制為0. 05mm。
權(quán)利要求一種透射電鏡用非磁性雙金屬片驅(qū)動器，其特征在于包括兩個非磁性雙金屬片，一個非磁性單金屬片和支撐金屬片的金屬導(dǎo)熱框；所述非磁性雙金屬片由線膨脹系數(shù)小的非磁性金屬片和線膨脹系數(shù)大的非磁性金屬片組成；兩個非磁性單金屬片一端固定在金屬導(dǎo)熱框邊框上，另一端搭在或懸空于金屬導(dǎo)熱框上；兩個非磁性雙金屬片中線膨脹系數(shù)大的部分靠近非磁性單金屬片，線膨脹系數(shù)小的部分在外側(cè)；非磁性單金屬片位于兩個非磁性雙金屬片之間，且兩個非磁性雙金屬片與非磁性單金屬片處于同一水平面上，納米材料固定在非磁性雙金屬片與非磁性單金屬片之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種透射電鏡用非磁性雙金屬片驅(qū)動器，包括非磁性單金屬片、非磁性雙金屬片和導(dǎo)熱金屬框三部分，其特征在于由線膨脹系數(shù)小的非磁性金屬片和線膨脹系數(shù)大的非磁性金屬片組成的非磁性的雙金屬片，固定在金屬導(dǎo)熱框的上方，非磁性單金屬片位于兩個非磁性雙金屬片之間，納米材料位于非磁性的雙金屬片上方，置入透射電鏡加熱后，非磁性雙金屬片產(chǎn)生變形，驅(qū)動納米材料變形。本實(shí)用新型排除了一般雙金屬片的磁性對透射電鏡內(nèi)納米材料成像的影響，能方便快捷地得到納米材料原子尺度的信息。
文檔編號G01B15/06GK201464288SQ20092010897
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者劉攀, 張澤, 張躍飛, 鄧青松, 韓曉東 申請人:北京工業(yè)大學(xué)