一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于：氣體瓶一（1a）和氣體瓶二（1b）分別通過流量計一（3a）、流量計二（3b）與混合氣管（4）的進氣口相連，混合氣管（4）的出氣口通過進氣腔（6）與原子力顯微鏡上的氣氛腔（7）的進氣口相連。該系統(tǒng)能為原子力顯微鏡提供不同氣體、各種比例組成的可控混合氣氛，從而使原子力顯微鏡能進行各種比例的不同氣體組成的混合氣氛下微機電系統(tǒng)的磨損失效、防護機理的模擬試驗與研究，從而為相應混合氣氛工作中的微機電系統(tǒng)的設計、制造與維護提供更準確、可靠的試驗依據(jù)，以降低微機電系統(tǒng)的磨損，提高微機電系統(tǒng)的使用壽命。
【專利說明】—種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原子力顯微鏡的附屬設備，尤其涉及一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]納米科學技術的發(fā)展，使得微機電系統(tǒng)(MEMS)的開發(fā)和應用越來越廣泛。微機電系統(tǒng)(Micro-electromechanical system, MEMS)結構為微米甚至納米級結構，由于表面和尺寸效應，其接觸副很容易因粘著、摩擦和磨損等摩擦學問題而損傷甚至失效。目前，研究納米摩擦學最常用的設備是原子力顯微鏡。由于其探針的曲率半徑在納米量級，通過控制其在不同載荷下的接觸移動后，并對所在樣品表面產生的形變與損傷進行原位觀察與分析，可以研究出微機電系統(tǒng)的磨損、防護機理與規(guī)律，從而為微機電系統(tǒng)的設計、制造與維護提供試驗依據(jù)，以降低微機電系統(tǒng)的磨損，提高微機電系統(tǒng)的使用壽命。
[0003]對于工作在不同環(huán)境中的微機電系統(tǒng)的磨損機理研究與實驗，要求原子力顯微鏡的針尖與樣品也處于與微機電系統(tǒng)相同的運行環(huán)境，才能提供更可靠、準確的試驗結果?，F(xiàn)有的原子力顯微鏡能實現(xiàn)可控的溫度、液相的環(huán)境；也能提供真空及氣體成分固定的不可控的氣氛環(huán)境。單一氣體、成分固定的空氣通過氣氛腔的進氣口進入氣氛腔并將腔內氣體通過出氣嘴向外排出，進而使氣氛腔的氣氛與外接的氣體成分一致。其存在的問題是:只能夠實現(xiàn)真空和空氣等成分固定的氣氛環(huán)境，而無法實現(xiàn)對任意兩種或兩種以上氣體組成的混合氣氛及其比例的測量、調節(jié)和變化；也不能實現(xiàn)混合氣氛中濕度或酒精蒸汽含量的測量與調節(jié)。不能滿足對相應不同氣體、各種比例組成的混合氣氛下及其不同濕度或酒精蒸汽含量環(huán)境下的微機電系統(tǒng)磨損失效和防護機理的模擬試驗與研究。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能為原子力顯微鏡提供不同氣體、各種比例組成的可控混合氣氛，從而使原子力顯微鏡能進行各種比例的不同氣體組成的混合氣氛下微機電系統(tǒng)的磨損失效、防護機理的模擬試驗與研究，從而為相應混合氣氛工作中的微機電系統(tǒng)的設計、制造與維護提供更準確、可靠的試驗依據(jù)，以降低微機電系統(tǒng)的磨損，提高微機電系統(tǒng)的使用壽命。
[0005]本發(fā)明為解決其發(fā)明目的，所采用的技術方案是，一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:氣體瓶一和氣體瓶二分別通過流量計一、流量計二與混合氣管的進氣口相連，混合氣管的出氣口通過進氣腔與原子力顯微鏡上的氣氛腔的進氣口相連。
[0006]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果:
[0007]通過調節(jié)、控制流量計一和流量計二的流量，即可實現(xiàn)對氣體瓶一和氣體瓶二的兩種氣體在混合氣管的混合比例，從而實現(xiàn)原子力顯微鏡上的氣氛腔中氣氛為兩種氣體按任意比例組成的混合氣氛，且混合比例可隨時調節(jié)。從而使原子力顯微鏡能進行各種比例的不同氣體組成的混合氣氛下微機電系統(tǒng)的磨損失效、防護機理的模擬試驗與研究，從而為相應混合氣氛工作中的微機電系統(tǒng)的設計、制造與維護提供更準確、可靠的試驗依據(jù)，以降低微機電系統(tǒng)的磨損，提高微機電系統(tǒng)的使用壽命。
[0008]上述的混合氣管的進氣口還與通過流量計三與氣體瓶三相連。
[0009]這樣，本發(fā)明可以方便的實現(xiàn)在原子力顯微鏡上的氣氛腔中的氣氛為三種不同氣體按任意比例組成的混合氣氛，以滿足在三種不同氣體組成的混合氣氛下工作的微機電系統(tǒng)的磨損失效、防護機理的模擬試驗與研究要求。
[0010]上述的氣體瓶一與流量計一的連接管路中串接有盛裝水或酒精的玻璃瓶，即玻璃瓶瓶塞的進氣口與氣體瓶一相連，玻璃瓶瓶塞的出氣口與流量計一相連；所述的進氣腔上安裝有濕度測試儀和/或酒精濃度測試儀。
[0011]這樣，可通過氣體瓶一的氣體流經(jīng)玻璃瓶中的水或酒精時將水或酒精帶走或霧化，使混合氣氛含水汽或酒精蒸汽，并通過濕度測試儀、酒精濃度測試儀測出水汽或酒精蒸汽的含量；當氣體瓶一與氣體瓶二或氣體瓶三的氣體相同時，則可實現(xiàn)水汽或酒精蒸汽含量的獨立調節(jié)(否則，水汽或酒精蒸汽含量的調節(jié)與氣體瓶一的氣體比例調節(jié)聯(lián)動)。進而使原子力顯微鏡可以進行相應濕度或酒精蒸汽濃度的混合氣氛下的微機電系統(tǒng)的磨損失效、防護機理的模擬試驗與研究。
[0012]當上述的氣體瓶二與流量計二的連接管路中串接有盛裝酒精或水的副玻璃瓶，SP副玻璃瓶瓶塞的進氣口與氣體瓶二相連，副玻璃瓶瓶塞的出氣口與流量計二相連。這樣，可通過氣體瓶二的氣體流經(jīng)副玻璃瓶中的酒精或水時將水或酒精帶走或霧化，使混合氣氛在含有氣體瓶一的水汽或酒精蒸汽的基礎上，再含有酒精蒸汽或水汽，并通過酒精濃度測試儀或濕度測試儀、測出酒精蒸汽或水汽的含量；進而使原子力顯微鏡可以進行相應濕度與酒精蒸汽濃度的混合氣氛下的微機電系統(tǒng)的磨損失效、防護機理的模擬試驗與研究。
[0013]上述的混合氣管或進氣腔上安裝有安全閥。
[0014]這樣，當氣壓過高時安全閥啟動，將混合氣氛的氣體釋放，避免氣路上的零部件損壞或爆炸，保證安全。
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例
[0018]圖1示出，本發(fā)明的一種【具體實施方式】是，一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:氣體瓶一 Ia和氣體瓶二 Ib分別通過流量計一 3a、流量計二 3b與混合氣管4的進氣口相連，混合氣管4的出氣口通過進氣腔6與原子力顯微鏡上的氣氛腔7的進氣口相連。
[0019]本例的混合氣管4的進氣口還與通過流量計三3c與氣體瓶三Ic相連。
[0020]本例的氣體瓶一 Ia與流量計一 3a的連接管路中串接有盛裝水或酒精的玻璃瓶2a，即玻璃瓶2a瓶塞的進氣口與氣體瓶一 Ia相連，玻璃瓶2a瓶塞的出氣口與流量計一 3a相連；所述的進氣腔6上安裝有濕度測試儀和酒精濃度測試儀5。[0021]本例的氣體瓶二 Ib與流量計二 3b的連接管路中串接有盛裝酒精或水的副玻璃瓶2b，即副玻璃瓶2b瓶塞的進氣口與氣體瓶二 Ib相連，副玻璃瓶2b瓶塞的出氣口與流量計二 3b相連。
[0022]本例的進氣腔6上安裝有安全閥8。
[0023]本例的玻璃瓶2a和副玻璃瓶2b中裝有玻璃珠10。
【權利要求】
1.一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:氣體瓶一(Ia)和氣體瓶二(Ib)分別通過流量計一(3a)、流量計二(3b)與混合氣管(4)的進氣口相連，混合氣管(4)的出氣口通過進氣腔(6)與原子力顯微鏡上的氣氛腔(7)的進氣口相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的混合氣管(4)的進氣口還與通過流量計三(3c)與氣體瓶三(Ic)相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣體瓶一(Ia)與流量計一(3a)的連接管路中串接有盛裝水或酒精的玻璃瓶(2a)，即玻璃瓶(2a)瓶塞的進氣口與氣體瓶一(la)相連，玻璃瓶(2a)瓶塞的出氣口與流量計一(3a)相連；所述的進氣腔(6)上安裝有濕度測試儀和/或酒精濃度測試儀(5)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣體瓶二(Ib)與流量計二(3b)的連接管路中串接有盛裝酒精或水的副玻璃瓶(2b)，SP副玻璃瓶(2b )瓶塞的進氣口與氣體瓶二( Ib )相連，副玻璃瓶(2b )瓶塞的出氣口與流量計二(3b)相連。
5.根據(jù)權利要求書I所述的一種用于原子力顯微鏡的氣氛控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的混合氣管(4)或進氣腔(6 )上安裝有安全閥(8 )。
【文檔編號】G01Q30/12GK103760383SQ201410009253
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權日:2014年1月9日
【發(fā)明者】錢林茂, 楊亞軍, 陳誠, 陳磊, 何洪途, 王曉東 申請人:西南交通大學