一种用于金相和透射电镜薄膜样品高精密制备的机械研磨装置的制作方法

1.本发明涉及透射电镜制作领域，具体为一种用于金相和透射电镜薄膜样品高精密制备的机械研磨装置。


背景技术：

2.目前，在传统的金相制样和透射电镜薄膜样品制备过程中，手工机械研磨方式简单，研磨效果严重依赖于操作人员的技术。而透射电镜对所观察的样品的要求有足够薄的厚度，一般为5至50nm。常规的方法是使用线切割的方法把试样切割成厚度500微米左右的薄片，然后使用不同粗糙度的砂纸将薄片逐步减薄到40至80微米。在研磨过程中需要考虑施加的压力对组织和制样质量的影响，因此需要控制不同粗糙度砂纸的减薄厚度；同时，还要在厚度均匀的前提下达到尽可能薄的厚度，因此广大科研工作者需要借助或开发出了各种机械减薄的操作规程及其辅助设备。例如，利用橡胶或橡皮擦将薄片按压在金相砂纸上，进行往复或者“8”字形轨迹的研磨是最简单的手动研磨方式。然而由于橡胶橡皮擦与试样摩擦力有限而经常打滑，因此研磨效率很低；此外这种方法，主观上研磨位置的人为控制因素较大，客观上橡胶橡皮擦的刚性很低，薄片的厚度均匀性也不高。
3.专利号为cn201559120u和cn202517353u的专利中描述的结构可以有效解决上述问题，但是在机械研磨过程中还存在的其它突出问题，就是如何解决研磨减薄量的控制。为了解决这个问题，常用的方法就是在研磨过程中反复多次的测量样品尺寸。
4.专利号为cn203171388u的专利提出了更为巧妙的机械研磨辅助装置，但是同样，该结构虽然能够调整样品高度，但是不能实现样品高度和研磨减薄的精密控制。
5.目前，市场上已经出现了一些高端的研磨抛光设备，采用样品夹持和双电机驱动解决了研磨试样厚度均匀性的问题。鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种用于金相和透射电镜薄膜样品高精密制备的机械研磨装置，来解决目前相关设备大多数不具备研磨样品厚度精密控制功能的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。


技术实现要素：

6.本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
7.为此，本发明所采用的技术方案为：一种用于金相和透射电镜薄膜样品高精密制备的机械研磨装置，包括：研磨工台、研磨机构以及固定于研磨工台顶面的载物支撑座、横向校对机构和纵向校对机构，所述载物支撑座和横向校对机构固定安装于研磨工台的顶面，所述纵向校对机构与横向校对机构的输出端固定连接，所述研磨机构固定安装于纵向校对机构的输出端；所述载物支撑座包括带有通孔和刻度的主固定座、带有凸起和部分螺纹的t型螺杆、带有凹槽的指针盘、直径不大于主固定座通孔的柱形载物部分以及保持指针盘稳定的顶升弹簧。
8.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主固定座的中心通孔分别与载物部分配合和t型螺杆无螺纹的下半部分配合；主固定座的螺纹与t型螺杆的螺纹配合；主固定座的刻度与指针盘的标记部分相对应；指针盘的侧面凹槽和水平凹槽分别与t型螺杆的凸起和顶升弹簧配合。
9.通过采用上述技术方案，主固定座底面刻有与t型螺杆螺纹螺距相对应的数值，t型螺杆设定裸露量后将载物支撑座连通样品导致于研磨工台的表面确保研磨过程中试样达到理相的厚度、平行度和平面度。
10.进一步的，指针盘的侧面凹槽和水平凹槽分别通过t型螺杆的凸起和顶升弹簧的配合，达到与t型螺杆和主固定座的精密配合的目的。
11.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主固定座为45钢或316l不锈钢加工制作，所述t型螺杆和指针盘为黄铜加工制作，提高结构刚性强度和质量，从而对载物固定更加稳定。
12.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述横向校对机构包括水平滑座、定调节轴座、水平运动机座和手动丝杆，所述水平滑座、定调节轴座固定安装于研磨工台的顶面，所述水平运动机座滑动安装于手动丝杆的表面，所述手动丝杆螺纹套接于定调节轴座的内侧且一端与水平运动机座的表面活动连接；所述纵向校对机构包括竖直滑座、定轴座、竖向丝杆和竖向丝杆，所述竖直滑座和定轴座固定安装于水平运动机座的一侧，所述研磨固定架滑动安装于竖直滑座的一侧，所述竖向丝杆螺纹套接于定轴座的内侧且一端与研磨固定架的表面活动连接，所述研磨机构包括固定于研磨固定架表面的驱动电机和研磨机头，所述驱动电机的输出端与研磨机头的输出端传动连接。
13.进一步的，所述水平滑座、定调节轴座和手动丝杆呈水平横向布置，所述定调节轴座的表面开设有与手动丝杆相适配的螺纹孔，所述竖直滑座和定轴座呈竖直方向固定于水平运动机座的一侧，所述定轴座的表面开设有与竖向丝杆相适配的螺纹套孔。
14.通过采用上述技术方案，手动转动手动丝杆和竖向丝杆即可调节研磨机构的初始位置和高度，利用横向校对机构和纵向校对机构的手动精确调校和载物支撑座载物裸露部分调整，即可完成对透射电镜薄膜样品的自动研磨，实现自动化精确研磨。
15.本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述研磨工台的顶面设有位于研磨机头正下方的安装孔，所述载物支撑座的底面设有与所述安装孔相适配的固定销。
16.通过采用上述技术方案，将固定了试样的载物部分安装到主固定座的通孔部位，通过研磨工台的顶面的安装孔和主固定座底面的固定销进行载物支撑座的倒扣固定，使样品研磨表面精确对向研磨机头，安装方便便于拆卸。
17.本发明所取得的有益效果为：1.本发明中，通过设置多运动调节结构，利用横向校对机构和纵向校对机构进行手动调节研磨机构的初始工作状态贴合载物支撑座与载物样品表面，利用横向校对机构和纵向校对机构的手动精确调校和载物支撑座载物裸露部分调整，即可完成对透射电镜薄膜样品的自动研磨，实现自动化精确研磨。
18.2.本发明中，通过设置载物支撑座结构，载物支撑座结构简单，造价低，通孔直径和载物直径可以根据研磨样品尺寸及其需要的压力进行调整，既可以用于手动机械研磨，也可以用于现有任何型号研磨抛光设备上进行改装，从而大幅度提高研磨抛光的精度和效
率。
19.3.本发明中，可根据指针盘的读数旋转调整t型螺杆，按照设计好的工艺规程精确控制试样露出尺寸，确保研磨过程中试样达到理相的厚度、平行度和平面度，防止单道次研磨量过大产生的表面应力，无需拆下样品，就可以通过指针盘的读数精确计算试样的厚度，结构简单操作方便。
附图说明
20.图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；图2为本发明一个实施例的横向校对机构安装结构示意图；图3为本发明一个实施例的纵向校对机构安装结构示意图；图4为本发明一个实施例的载物支撑座结构示意图；图5为本发明一个实施例的载物支撑座截面结构示意图；图6为本发明一个实施例的指针盘结构示意图。
21.附图标记：100、研磨工台；200、载物支撑座；210、主固定座；220、t型螺杆；230、指针盘；240、载物部分；250、顶升弹簧；300、横向校对机构；310、水平滑座；320、定调节轴座；330、水平运动机座；340、手动丝杆；400、纵向校对机构；410、竖直滑座；420、定轴座；430、研磨固定架；440、竖向丝杆；500、研磨机构；510、驱动电机；520、研磨机头。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
24.下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种用于金相和透射电镜薄膜样品高精密制备的机械研磨装置。
25.结合图1-6所示，本发明提供的一种用于金相和透射电镜薄膜样品高精密制备的机械研磨装置，包括：研磨工台100、研磨机构500以及固定于研磨工台100顶面的载物支撑座200、横向校对机构300和纵向校对机构400，所述载物支撑座200和横向校对机构300固定安装于研磨工台100的顶面，所述纵向校对机构400与横向校对机构300的输出端固定连接，所述研磨机构500固定安装于纵向校对机构400的输出端；所述载物支撑座200包括带有通孔和刻度的主固定座210、带有凸起和部分螺纹的t型螺杆220、带有凹槽的指针盘230、直径不大于主固定座通孔的柱形载物部分240以及保持指针盘稳定的顶升弹簧250。
26.在该实施例中，所述主固定座210的中心通孔分别与载物部分240配合和t型螺杆220无螺纹的下半部分配合；主固定座210的螺纹与t型螺杆220的螺纹配合；主固定座210的刻度与指针盘230的标记部分相对应；指针盘230的侧面凹槽和水平凹槽分别与t型螺杆220
的凸起和顶升弹簧250配合。
27.具体的，主固定座210底面刻有与t型螺杆螺纹螺距相对应的数值，t型螺杆220设定裸露量后将载物支撑座200连通样品导致于研磨工台100的表面确保研磨过程中试样达到理相的厚度、平行度和平面度。
28.进一步的，指针盘230的侧面凹槽和水平凹槽分别通过t型螺杆220的凸起和顶升弹簧250的配合，达到与t型螺杆220和主固定座210的精密配合的目的。
29.在该实施例中，所述主固定座210为45钢或316l不锈钢加工制作，所述t型螺杆220和指针盘230为黄铜加工制作，提高结构刚性强度和质量，从而对载物固定更加稳定。
30.在该实施例中，所述横向校对机构300包括水平滑座310、定调节轴座320、水平运动机座330和手动丝杆340，所述水平滑座310、定调节轴座320固定安装于研磨工台100的顶面，所述水平运动机座330滑动安装于手动丝杆340的表面，所述手动丝杆340螺纹套接于定调节轴座320的内侧且一端与水平运动机座330的表面活动连接；所述纵向校对机构400包括竖直滑座410、定轴座420、竖向丝杆440和竖向丝杆440，所述竖直滑座410和定轴座420固定安装于水平运动机座330的一侧，所述研磨固定架430滑动安装于竖直滑座410的一侧，所述竖向丝杆440螺纹套接于定轴座420的内侧且一端与研磨固定架430的表面活动连接，所述研磨机构500包括固定于研磨固定架430表面的驱动电机510和研磨机头520，所述驱动电机510的输出端与研磨机头520的输出端传动连接。
31.进一步的，所述水平滑座310、定调节轴座320和手动丝杆340呈水平横向布置，所述定调节轴座320的表面开设有与手动丝杆340相适配的螺纹孔，所述竖直滑座410和定轴座420呈竖直方向固定于水平运动机座330的一侧，所述定轴座420的表面开设有与竖向丝杆440相适配的螺纹套孔。
32.具体的，手动转动手动丝杆340和竖向丝杆440即可调节研磨机构500的初始位置和高度，利用横向校对机构300和纵向校对机构400的手动精确调校和载物支撑座200载物裸露部分调整，即可完成对透射电镜薄膜样品的自动研磨，实现自动化精确研磨。
33.在该实施例中，所述研磨工台100的顶面设有位于研磨机头520正下方的安装孔，所述载物支撑座200的底面设有与所述安装孔相适配的固定销，将固定了试样的载物部分安装到主固定座210的通孔部位，通过研磨工台100的顶面的安装孔和主固定座210底面的固定销进行载物支撑座200的倒扣固定，使样品研磨表面精确对向研磨机头520，安装方便、便于拆卸。
34.本发明的工作原理及使用流程：首先手动转动手动丝杆340和竖向丝杆440即可调节研磨机构500的初始位置和高度，使研磨机头520的底面与载物支撑座200的顶面相互靠近，取下研磨工台100表面倒扣的载物支撑座200，将样品通过载物部分固定，对直径不大于载物部分的试样进行固定，再将固定了试样的载物部分安装到主固定座的通孔部位；然后，根据指针盘的读数旋转调整t型螺杆，按照设计好的工艺规程精确控制试样露出尺寸，重新将载物支撑座200和样品导口固定于研磨工台100表面与研磨机头520的表面贴合，开启设备进行研磨，确保研磨过程中试样达到理相的厚度、平行度和平面度，防止单道次研磨量过大产生的表面应力；无需拆下样品，就可以通过指针盘的读数精确计算试样的厚度。
35.在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用
的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
37.在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。