CN107315020B - 一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，包括手握柄、样品杆主体、样品杆杆头和真空电学接头。样品杆杆头的前部制有安装原位芯片的固定槽，并在固定槽的前端部设有用于固定原位芯片的非磁性压片。样品杆杆头的中部制有安装槽，安装槽内设有能转动的导电针安装座，导电针安装座上设有与真空电学接头相连接的非磁性导电针，非磁性导电针的端部与原位芯片上的电极触头相连接。样品杆杆头的尾端通过螺纹与样品杆主体可拆卸式连接，当使用不同类型的原位芯片时只需要换不同尺寸的样品杆杆头即可，而不需要置换整个样品杆，这样极大的提高了实验的时间成本和经济成本。

Description

一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构
技术领域
本发明属于透射电子显微镜原位测试技术领域，具体涉及一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构。
背景技术
透射电子显微镜是利用电子波的超短波长来显示物体的内部微观结构的，能够在原子尺度上对材料的形貌、结构、成份和电子态研究，现代的透射电子显微镜已经成为横跨自然科学研究各领域的一种极其重要的研究工具。样品杆作为透射电子显微镜的重要组件之一，一方面起着承载样品的作用，另外一方面可以在样品上面引入力、电、热、光等实现透射样品的原位观测。透射电子显微镜原位测试是在电子显微镜中实现对目标材料在一定外界条件下所发生的特定的物理、化学性质变化的实时观察，
而原位测试中一个重要的分支是借助于原位芯片实现透射样品的原位电学、原位电化学、原位加热等原位实验。实验中通过购置不同功能的芯片，通过样品杆前端的电极接头将原位芯片固定在样品杆前端，与此同时电极的另外一端通过导线经过样品杆后端真空电学接头与外界电源相连接。
由于样品杆前端的尺寸非常小，商用芯片电极的尺寸(约为0.5mm)以及电极之间的距离(约为0.2mm)也非常小，这些都大大增加了原位芯片的固定难度。一方面我们需要将芯片牢牢固定住防止脱落掉入透射电镜的极靴，另外一方面我们还需要将芯片电极与外界良好的导通，并且避免电极之间的短路。并且由于原位芯片的类型和尺寸的不同，需要随时调整样品杆杆头芯片固定位置的尺寸以及电极触头之间的距离，使用非常不方便。
发明内容
本发明主要是针对原位芯片中电极体积小和电极间距小导致原位芯片很难固定的难题，以及更换原位芯片时也需要更换整个透射电子显微镜样品杆，造成使用不方便、使用成本高的问题，而提供一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，可以方便地固定安装原位芯片，同时样品杆杆头可以随时拆卸更换，使用无须更换整个透射电子显微镜样品杆。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，包括手握柄、样品杆主体、样品杆杆头和真空电学接头。样品杆杆头的前部制有安装原位芯片的固定槽，并在固定槽的前端部设有用于固定原位芯片的非磁性压片。样品杆杆头的中部制有安装槽，安装槽内设有能转动的导电针安装座，导电针安装座上设有与真空电学接头相连接的非磁性导电针，非磁性导电针的端部与原位芯片上的电极触头相连接。样品杆杆头的尾端通过螺纹与样品杆主体可拆卸式连接。
为优化上述技术方案，本发明还包括以下改进的技术方案。
上述的样品杆杆头通过螺钉与样品杆主体相连接，在样品杆主体的前端套设有起保护作用的螺纹端盖。样品杆主体和样品杆杆头的材质为钛合金或铝合金。
上述的导电针安装座包括转动设置在安装槽内的旋转底座和旋转顶盖。非磁性导电针设置在旋转顶盖上，在旋转顶盖与旋转底座之间设有非磁性弹簧。
上述非磁性弹簧的材质为黄铜，非磁性弹簧的一端与旋转底座上的装配孔相配合，另一端与按压部上的装配孔相配合。
上述的旋转底座制有两个凸耳安装部。旋转顶盖制有与旋转轴转动配合的连接部，在连接部的前端为安装非磁性导电针的安装部，在连接部的后端为按压部。连接部位于两个凸耳安装部之间，安装槽内设有穿过两个凸耳安装部和连接部的旋转轴。
上述旋转底座和旋转顶盖的材质为聚乙烯，旋转轴的材质为铍铜。
上述的非磁性导电针包括固定在安装部内的针管、滑动设置在针管内的针尖、以及设置在针管内并与针尖相连接的伸缩弹簧。
上述安装部的内部制有安装孔，针管通过环氧树脂胶固定在安装孔内。针管和针尖的材质为硬质铍铜，针尖的端部为镀金圆头，伸缩弹簧的材质为黄铜。
上述的安装槽内设有限制旋转顶盖转动角度的限位板。限位板的两端与样品杆杆头的两侧固定连接。
上述的真空电学接头通过螺纹与样品杆主体固定连接，并在连接处设有真空密封O型圈。真空电学接头通过样品杆主体内部的无氧铜漆包线或柔性电路板连接样品杆杆头上的非磁性导电针。
与现有技术相比，本发明采用前端样品杆头可拆卸的设计，当使用不同类型的原位芯片时只需要换不同尺寸的样品杆杆头即可，而不需要置换整个样品杆，这样极大的提高了实验的时间成本和经济成本。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图。
图2是图1中的A处结构局部放大示意图。
图3是图1的组装分解示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至图3所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：手握柄1、样品杆主体2、螺纹端盖21、导向销22、密封圈23、样品杆杆头3、固定槽31、非磁性压片32、安装槽33、限位板34、真空电学接头4、原位芯片5、导电针安装座6、旋转底座61、凸耳安装部61a、旋转顶盖62、连接部62a、安装部62b、按压部62c、旋转轴63、非磁性弹簧64、非磁性导电针7、针管71、针尖72。
如图1所示，本发明的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，包括手握柄1、样品杆主体2、样品杆杆头3和真空电学接头4。
如图2和图3所示，在样品杆杆头3的前部制有安装原位芯片5的固定槽31，并在固定槽31的前端部设有用于固定原位芯片5的非磁性压片32。
非磁性压片32的材质为黄铜，原位芯片5放置到固定槽31内后，在固定槽31前端通过钛合金螺丝固定非磁性压片32，同时非磁性压片32固定原位芯片5的位置，解决了原位芯片5体积小、电极之间距离太短导致原位芯片5很难固定的难题。
样品杆杆头3的中部制有镂空的安装槽33，安装槽33内设有能转动的导电针安装座6，导电针安装座6上设有与真空电学接头4相连接的非磁性导电针7，非磁性导电针7的端部与原位芯片5上的电极触头相连接。
样品杆杆头3的尾端通过螺纹与样品杆主体2可拆卸式连接。本发明中的可拆卸式连接包括样品杆杆头3和样品杆主体2通过自身的内外螺纹进行可拆卸式的连接，也包括通过螺钉或其他连接件对样品杆主体2和样品杆杆头3进行可拆卸式的连接。
本发明的优选实施例中，样品杆主体2通过螺钉与样品杆杆头3相连接，样品杆主体2的前端套设有起保护作用的螺纹端盖21。本发明使用这种可拆卸式连接，可以方便样品杆杆头3的更换，解决了现有技术中使用不同尺寸芯片时需要更换整个透射电子显微镜样品杆的难题。
样品杆主体2和样品杆杆头3的材质为钛合金或铝合金。螺纹端盖21的材质为聚乙烯或聚四氟乙烯，在透射电子显微镜固定样品杆时，螺纹端盖21可以起到缓冲保护作用。
另外，样品杆杆头3用于承载原位芯片5时具有良好的固定支撑作用，可以作为原位芯片5的固定基座，实现原位芯片5及上面的样品在不同设备之间进行转移。
在样品杆主体2上设有导向销22，用于透射电子显微镜样品杆的导向定位。在样品杆主体2上还套设有密封圈23，用以保证透射电子显微镜内外的真空隔绝。
导电针安装座6包括转动设置在安装槽33内的旋转底座61和旋转顶盖62。非磁性导电针7设置在旋转顶盖62上，在旋转顶盖62与旋转底座61之间设有非磁性弹簧64。
非磁性弹簧64的材质为黄铜，非磁性弹簧64的一端与旋转底座61上的装配孔相配合，另一端与按压部62c上的装配孔相配合。
旋转底座61制有两个凸耳安装部61a。旋转顶盖62制有与旋转轴63转动配合的连接部62a，在连接部62a的前端为安装非磁性导电针7的安装部62b，在连接部62a的后端为按压部62c。连接部62a位于两个凸耳安装部61a之间，安装槽33内设有穿过两个凸耳安装部61a和连接部62a的旋转轴63。
旋转底座61和旋转顶盖62可以分别绕旋转轴63转动。由于非磁性弹簧64位于旋转底座61和旋转顶盖62之间，可以向旋转顶盖62施加适中的弹性力，能使非磁性导电针7压紧原位芯片5上的电极，保持良好的电接触，又能通过按动旋转顶盖62的按压部62c，使旋转顶盖62转动，使非磁性导电针7抬起。
旋转底座61和旋转顶盖62的材质为聚乙烯，旋转轴63的材质为铍铜，既能保证强度，又不会被磁化。
为了防止非磁性导电针7的压力过大，在安装槽33内设有限制旋转顶盖62转动角度的限位板34。限位板34的两端与样品杆杆头3的两侧固定连接，且限位板34位于旋转轴63的前方。旋转顶盖62绕旋转轴63转动时，可以受到限位板34的限制，防止转动的角度太大。
非磁性导电针7包括固定在安装部62b内的针管71、滑动设置在针管71内的针尖72、以及设置在针管71内并与针尖72相连接的伸缩弹簧。
在旋转顶盖62的安装部62b内部制有安装孔，针管71通过环氧树脂胶固定在安装孔内。针尖72可以在针管71内前后伸缩，针尖72的端部为镀金圆头，提高导电性能。针管71和针尖72的材质为硬质铍铜，伸缩弹簧的材质为黄铜。
在本实施例中，旋转顶盖62上非磁性导电针7数量为4个，非磁性导电针7的数量和间距与原位芯片5上电极的数量和间距对应。非磁性导电针7的数量并不局限于4个，其数量可以根据原位芯片5的需要进行调整。
真空电学接头4通过螺纹与样品杆主体2固定连接，并在连接处设有真空密封O型圈。真空电学接头4通过样品杆主体2内部的无氧铜漆包线或柔性电路板连接样品杆杆头3上的非磁性导电针7。
以上公布的仅是发明的具体实施例，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，包括手握柄(1)、样品杆主体(2)、样品杆杆头(3)和真空电学接头(4)，其特征是：所述的样品杆杆头(3)的前部制有安装原位芯片(5)的固定槽(31)，并在固定槽(31)的前端部设有用于固定原位芯片(5)的非磁性压片(32)；所述样品杆杆头(3)的中部制有安装槽(33)，所述的安装槽(33)内设有能转动的导电针安装座(6)，所述的导电针安装座(6)上设有与真空电学接头(4)相连接的非磁性导电针(7)，所述非磁性导电针(7)的端部与原位芯片(5)上的电极触头相连接；所述的样品杆杆头(3)的尾端通过螺纹与样品杆主体(2)可拆卸式连接；
所述的导电针安装座(6)包括转动设置在安装槽(33)内的旋转底座(61)和旋转顶盖(62)；所述的非磁性导电针(7)设置在所述的旋转顶盖(62)上，在旋转顶盖(62)与旋转底座(61)之间设有非磁性弹簧(64)；
所述非磁性弹簧(64)的一端与旋转底座(61)上的装配孔相配合，另一端与按压部(62c)上的装配孔相配合；
所述的旋转底座(61)制有两个凸耳安装部(61a)；所述旋转顶盖(62)制有与旋转轴(63)转动配合的连接部(62a)，在连接部(62a)的前端为安装非磁性导电针(7)的安装部(62b)，在连接部(62a)的后端为按压部(62c)；
所述的连接部(62a)位于两个凸耳安装部(61a)之间，所述的安装槽(33)内设有穿过两个凸耳安装部(61a)和连接部(62a)的旋转轴(63)。
2.根据权利要求1所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述的样品杆杆头(3)通过螺钉与样品杆主体(2)相连接，在样品杆主体(2)的前端套设有起保护作用的螺纹端盖(21)；所述样品杆主体(2)和样品杆杆头(3)的材质为钛合金或铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述非磁性弹簧(64)的材质为黄铜。
4.根据权利要求1所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述旋转底座(61)和旋转顶盖(62)的材质为聚乙烯，所述旋转轴(63)的材质为铍铜。
5.根据权利要求1所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述的非磁性导电针(7)包括固定在安装部(62b)内的针管(71)、滑动设置在针管(71)内的针尖(72)、以及设置在针管(71)内并与针尖(72)相连接的伸缩弹簧。
6.根据权利要求5所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述安装部(62b)的内部制有安装孔，所述的针管(71)通过环氧树脂胶固定在所述的安装孔内；所述针管(71)和针尖(72)的材质为硬质铍铜，所述针尖(72)的端部为镀金圆头，所述伸缩弹簧的材质为黄铜。
7.根据权利要求6所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述的安装槽(33)内设有限制旋转顶盖(62)转动角度的限位板(34)；所述限位板(34)的两端与样品杆杆头(3)的两侧固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种透射电子显微镜样品杆的原位芯片固定结构，其特征是：所述的真空电学接头(4)通过螺纹与样品杆主体(2)固定连接，并在连接处设有真空密封O型圈；所述真空电学接头(4)通过样品杆主体(2)内部的无氧铜漆包线或柔性电路板连接样品杆杆头(3)上的非磁性导电针(7)。
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