一種適用于多環境真空測試的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子技術領域，是一種適用于多環境真空測試的設備。
【背景技術】
[0002]隨著材料科學與電子技術的發展，眾多材料被應用于氣敏傳感器。氣敏傳感器根據自身性質，能夠對不同的氣體產生響應，尤其是某些有毒有害的氣體，可以通過氣敏傳感器進行監控，以減少安全隱患。另一方面，某些材料的特性可以通過改變環境氣氛及氣壓來控制。因而，系統研究材料對各種氣氛的響應以及各種化學環境下材料的特性具有重大的意義。同時，由于材料的開發以及對材料特性的深入研究，材料的單一特性遠遠不能滿足材料的應用需求，力-電-光-熱等多物理場耦合作用下材料的物理特性受到了人們的關注。因而，力-電-光-熱等多物理場作用下材料的特性研究對材料的開發與應用有著重要的意義。
[0003]目前的研究中，可控的真空、化學環境下多物理場耦合測試的手段尚有待完備，由于設備的限制，現有的設備只具備力-電、光-電等個別物理場耦合作用下材料的性能測試功能，尚沒有集成有化學環境控制、力-電-光-熱耦合測試的設備。因此，設計一種結構緊湊，應用范圍廣，能夠控制測試的真空、化學環境，并可與多種測試系統如:半導體特性分析儀、鐵電分析儀、電化學工作站、皮安計等聯合使用以測試材料在力-電-光-熱多物理場耦合作用下材料特性的測試系統十分有必要。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種在大氣環境、真空環境或各種化學環境下對樣品進行拉伸、彎曲等力學加載的儀器
本發明的上述目的通過以下技術方案實現:
一種適用于多環境真空測試的設備，包括:
帶有多個法蘭接口的腔體；
用于為腔體內提供多種測試環境的環境功能單元；用于測量實驗數據的測量單元，所述環境功能單元和測量單元通過法蘭接口連接腔體；
設置于所述腔體內底部的樣品放置底座，所述樣品放置底座上設置有多個螺紋通孔； 設置于樣品放置底座上的第一樣品夾持單元；
所述腔體一面設置有開口，所述開口處設置有活動連接的與腔體構成封閉結構的封閉至
ΠΠ ο
[0005]優選地，可三維調節的樣品第一、二、三支架以及可更換的樣品夾，所述第一架支架通過螺母安裝并固定于樣品放置底座上，所述第二支架活動套接于第一支架上，并通過螺絲固定，樣品夾與第二支架通過第三支架連接，第三支架一端活動套接于第二支架上，并通過螺絲固定，另一端用于安裝樣品夾。
[0006]優選地，所述測量單元包括真空測量單元、熱電偶、電學性能測量單元中的一個或多個； 所述環境功能單元包括:高真空單元、氣體量控制單元、樣品加熱/冷卻單元、力學加載單元以及紫外石英觀察窗中的一個或多個。
[0007]優選地，所述的高真空單元包括與腔體連接的截止閥、兩端分別連接截止閥和真空栗組的用于形成氣流通道的波紋管，所述真空栗組為機械栗與分子栗的串聯。
[0008]優選地，所述電學信號測量單元包含通過法蘭接口與腔體相連接的航空插頭，所述航空插頭在腔體內連接樣品上引出的導線以及在腔體外連接測量儀器的電纜。
[0009]優選地，所述的力學加載單元包括固定安裝在腔體外側上的安裝平臺，所述安裝在安裝平臺上遠離腔體一端上的精密電動平移單元，安裝在安裝平臺上靠近腔體一端上的帶桿波紋管，設置于腔體內側的樣品夾持單元，所述帶桿波紋管包括依次連接的真空腔體波紋管法蘭、波紋管主體、波紋管盲法蘭、第二波紋管連接桿以及穿過真空腔體波紋管法蘭與波紋管主體內側與波紋管盲法蘭連接的第一波紋管連接桿，所述第二波紋管連接桿與精密電動平移單元，由精密電動平移單元驅動紋管盲法蘭平移，所述真空腔體波紋管法蘭與腔體的法蘭接口連接，所述第一波紋管連接桿連接腔體的內側并與樣品夾持單元連接。
[0010]優選地，所述力學加載單元共兩套，分別成夾角設置在腔體外側。
[0011 ]優選地，所述的氣體量控制單元包括流量控制計、流量計截止閥及流量計支架，所述流量控制計通過法蘭接口與腔體連接，所述流量計截止閥與流量控制計連接，流量控制計和流量計截止閥安裝于流量計支架上，所述流量計支架安裝在腔體上。
[0012]優選地，所述真空測量單元包括安裝于法蘭接口上的真空計三通管以及安裝于真空計三通管上的真空規組，所述真空規組用于測量高低真空。
[0013]優選地，所述的樣品加熱/冷卻單元包括:加熱元件和冷卻模塊，所述加熱元件包括光源、加熱支架、固定座及反光罩，光源及反光罩通過固定座加熱反光罩安裝于加熱支架上，加熱支架安裝在樣品放置底座上;冷卻模塊包括:穿過腔體的法蘭接口接入的液氮流入管，連接至可安裝樣品的液氮盒上，液氮盒為空心設計，液氮流出管連接液氮盒，并通過法蘭接口延向腔體外。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點在于:
與現在的測試設備相比，本發明高度集成了測試所必要的各個條件，結構緊湊，能夠實現原位拉伸/彎曲、溫度改變、紫外激發及化學環境的控制，同時進行相應的物理特性測試。綜上所述，本發明對不同測試環境下，力-電-光-熱多物理場耦合條件下的原位物理特性測試以及測試材料和器件的設計具有重要的意義。
【附圖說明】
[0015]
圖1為本發明的整體外觀結構示意圖1;
圖2為本發明的整體外觀結構示意圖2;
圖3為本發明用于夾持樣品、對樣品進行力學加載的支架系統以及用于安裝支架的底座示意圖。
[0016]圖4為本發明用于加熱、冷卻及測溫的元件示意圖。
[0017]圖5為本發明中進行彎曲加載的樣品夾。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。應當理解。此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋發明，并不用于限定發明。
[0019]參見圖1至圖5，本申請提供一種適用于多環境真空測試的設備，包括:
帶有多個法蘭接口的腔體1，所述的多個法蘭接口用于連接各個模塊單元，其中具體地，在任一實施例中法蘭接口除有特別說明外均為采用CF法蘭
用于為腔體內提供多種測試環境的環境功能單元；用于測量實驗數據的測量單元，所述環境功能單元和測量單元通過法蘭接口連接腔體1;
設置于所述腔體1內底部的樣品放置底座42，所述樣品放置底座上設置有多個螺紋通孔；
設置于樣品放置底座上的第一樣品夾持單元；
所述腔體1 一面設置有開口，所述開口處設置有活動連接的與腔體構成封閉結構的封閉蓋111。
[0020]其中，所述的封閉蓋111與腔體1共同構成一個封閉的結構，所述封閉蓋111與腔體1通過活動連接，一端固定在腔體上，另一端相對固定端轉動，且所述封閉蓋111設置有鎖緊把手25，該鎖緊把手25用于將封閉蓋111鎖緊在腔體上。
[0021 ]所述的腔體1含多個法蘭接口 3、9、17、23、27、31、33、34、35的不銹鋼腔體，腔內底部安裝有一塊具有螺孔陣列的樣品放置底座42的不銹鋼板，板上可根據需要在任意螺孔上安裝支架或其它元件。其中法蘭17通過截止閥15連接真空栗組(圖中未有標示);法蘭9連接一個三通管8，三通管8上的法蘭7和10用于安裝真空規含不少于兩個的真空規組，可實現低真空和高真空的全范圍測量;法蘭31用于連接流量控制計6，法蘭33用于安裝多引腳航空插頭，法蘭35用于安裝熱電偶50引線，法蘭34用于安裝加熱電源引線。安裝平臺14、23用于精密電動平移單元的安裝。
[0022]所述的高真空單元是:腔體1通過截止閥15及波紋管(圖中未有標示)與真空栗組(圖中未有標示)連接，所述的高真空單元包括與腔體1連接的截止閥15、兩端分別連接截止閥15和真空栗組的用于形成氣流通道的波紋管，其中波紋管兩端通過KF法蘭分別與其他部件連接。可以通過截止閥15控制腔體1內氣體的抽速以及達到所需要的氣壓。真空栗組為機械栗與分子栗的串聯，腔體真空極限可優于lE_3Pa。
[0023]腔體1上所安裝的兩個紫外石英觀察窗2、26。采用置于腔體1外的光源，即可對腔體1內不同放置位置水平或垂直放置的樣品進行激發。其中紫外石英觀察窗玻璃2、26可根據實驗內容選擇使用不同特性的石英玻璃以實現紫外、紅外或可見光波段的光進入腔體1內對樣品進行激發。
[0024]所述的電學信號測量單元包含通過法蘭接口33與腔體1相連接的航空插頭，航空插頭在腔體1內連接樣品上引出的導線以及在腔體1外連接測量儀器的電纜。
[0025]參看附圖4，所述的樣品加熱/冷卻單元:加熱采用輻射加熱，使用可在真空環境下使用的燈48如:鹵鎢燈等配合以加熱反光罩47對樣品直接進行輻照加熱。加熱元件通過固定座46安裝于可移動的加熱支架45上，可根據樣品放置的實際情況改變加熱元件的位置并配合以加熱反光罩47，以提高加熱效率。冷卻采用液氮冷卻，液氮流入管4穿過液氮管法蘭3，進入到腔體1內，連接至可安裝樣品的液氮盒49上，液氮盒49為空心設計，可存儲一定量的液氮，以降低樣品的溫度。液氮流出管5連接液氮盒49和法蘭接口 3，并通向腔體1外。所有的接口均做好焊接，使腔體的真空不受破壞，并保證液氮不會泄露。液氮流入管4在腔體1夕卜的部分連接液氮瓶(圖中未有標示)，液氮流出管5在腔體1外的部分連接小型機械栗(圖中未有標示)，可使液氮定向由液氮流入管4經液氮盒49至液氮流出管5流動。樣品溫度可以通過熱法蘭35上裝設的航空插頭引入的熱電偶50進行測量，