用于碳纤维或合金棒材的观察装置的制作方法

1.本实用新型属于金属或非金属检测设备技术领域，具体涉及一种用于碳纤维或合金棒材的观察装置。


背景技术：

2.电子显微技术是材料表征的重要技术手段之一，其中扫描电子显微镜(sem)由于具有应用范围广、样品制备简单、图像景深大等优点被广泛应用。利用扫描电子显微镜的检测目的就是描述碳纤维外观形貌和成分衬度图像，因而在碳纤维表征中发挥着越来越重要的作用。
3.碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
4.碳纤维是一种高性能纤维，主要用作复合材料增强相。复合材料的强度很大程度上取决于其增强材料，因此，碳纤维的强度受到较多关注。纤维的强度服从弱节理论，即对于纤维的某个给定的体积区域，断裂将发生在该区域的弱节处。由于纤维结构的不均匀，不同的纤维弱节结构各不相同。
5.碳纤维(cf)是由有机纤维经过一系列热处理转化而成。碳纤维是一种含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软加工性，是新一代增强纤维。碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车驱动轴等。无论在什么用途下，对它的质量都有很高的要求，因此材料的检测显得尤为重要。
6.碳纤维产品体积小、质量轻，形状规则，制样过程繁琐，在抽真空过程中未粘牢易飞落到样品仓内污染样品室和镜筒。现有技术中，碳纤维或合金棒材样品不易固定，存在不能在电镜下同时进行横截面和表面观测的问题。
7.因此，现有的碳纤维观察装置有待改进。


技术实现要素：

8.本旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于碳纤维或合金棒材的观察装置，由此，将该观察装置应用于扫描电子显微镜、x射线能谱仪中，能同时观察样品的表面、断口以及截面的形貌，还能分析样品中含碳量或元素组成，降低了检测成本，提高了检测质量和工作效率。
9.在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种用于碳纤维或合金棒材的观察装置。根据本实用新型的实施例，所述观察装置包括：
10.观察装置本体，所述观察装置本体内限定出上端敞口的放置空间；
11.u型槽，所述u型槽设在所述放置空间的内侧面，并且所述u型槽沿所述观察装置本体的高度方向延伸。
12.根据本实用新型实施例的观察装置，在观察装置本体内限定出上端敞口的放置空间，在放置空间的内侧面开设沿观察装置本体高度方向延伸的u型槽。由此，将该观察装置应用于扫描电子显微镜、x射线能谱仪中，能同时观察样品的表面、断口以及截面的形貌，还能分析样品中含碳量或元素组成，降低了检测成本，提高了检测质量和工作效率。
13.另外，根据本实用新型上述实施例的观察装置还可以具有如下附加的技术特征：
14.优选地，所述u型槽包括多个，并且所述多个u型槽沿所述放置空间的内周面间隔分布。由此，可以同时固定放置多个碳纤维或合金棒材样品，将其应用于扫描电子显微镜、x射线能谱仪中，能同时观察样品的表面、断口以及截面的形貌，还能分析样品中含碳量或元素组成，降低了检测成本，提高了检测质量和工作效率。
15.优选地，所述放置空间呈方形，并且所述放置空间相对面上的所述u型槽对称布置。由此，方便多个样品的检测对比。
16.优选地，相邻两个所述u型槽的间距为8.5～11mm。
17.优选地，所述u型槽贯穿所述放置空间。
18.优选地，所述u型槽的宽度为3～4.2mm。由此，可以利于碳纤维或合金棒材的固定。
19.优选地，所述u型槽的长度为13～17mm。由此，可以利于碳纤维或合金棒材的固定。
20.优选地，进一步包括定位销，所述定位销设在所述观察装置本体的底部。由此，观察装置可以和扫描电子显微镜、x射线能谱仪等仪器连接。
21.优选地，所述定位销为圆柱体，所述定位销设置在所述观察装置本体底部的中心。由此，观察装置可以和扫描电子显微镜、x射线能谱仪等仪器连接。
22.优选地，所述观察装置的高度为20～30mm。由此，观察装置可以和扫描电子显微镜、x射线能谱仪等仪器连接。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1是根据本实用新型的一个实施例的观察装置的结构示意图；
26.图2是根据本实用新型的一个实施例的观察装置的主视图；
27.图3是根据本实用新型的一个实施例的观察装置的俯视图。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
29.本实用新型提出了一种用于碳纤维或合金棒材的观察装置。根据本实用新型的实
施例，参考图1，该观察装置包括：观察装置本体100、放置空间200和u型槽300。
30.根据本实用新型的具体实施例，参考图1和图3，观察装置本体100内限定出上端敞口的放置空间200。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对观察装置本体100的形状、材质等进行选择，此处不再赘述。
31.根据本实用新型的具体实施例，参考图1和图3，u型槽300设在放置空间200的内侧面，并且u型槽300沿观察装置本体100的高度方向延伸，在对碳纤维或合金棒材进行观察时，将碳纤维或合金棒材沿其长度方向通过导电胶等固定在u型槽300中，并且碳纤维或合金棒材沿u型槽300的长度方向布置。
32.具体的，观察装置本体100具有四个侧面和一个底板，四个侧面的厚度均为3～5mm，底板的厚度为2～4mm，四个侧面和一个底板均一体化连接，相邻两个侧面之间的外侧面连接处和内侧面连接处均呈圆角，外侧面连接处圆角的半径为5～7mm，内侧面连接处的圆角的半径为1～3mm。进一步地，u型槽300包括多个，并且多个u型槽300沿放置空间200的内周面间隔分布，即在多个u型槽300中均固定碳纤维或合金棒材，从而显著提高观察的速度，降低检测成本，并且方便各样品之间的观测对比。进一步地，u型槽300贯穿放置空间200，从而利于碳纤维或合金棒材的固定。
33.需要说明的是，放置空间200的形状不受特别限制，例如放置空间200可以呈方形，优选为长方体，并且放置空间200相对面上的u型槽300对称布置，由此方便各样品之间的观测对比。具体的，沿放置空间200的长度方向的两侧面各间隔布置有5个u型槽300，沿放置空间200的宽度方向的两侧面各间隔布置有4个u型槽300，即该观察装置的u型槽300中可同时固定放置18份碳纤维或合金棒材样品。
34.进一步地，相邻两个u型槽300的间距为8.5～11mm。需要说明的是，“相邻两个u型槽300的间距”指同一个侧面上两个相邻u型槽300的宽度方向的中心点之间的距离。发明人发现，若相邻两个u型槽300的间距太大，在电镜样品仓内进行多组碳纤维观测时会导致操作系统移动距离较大，影响工作效率；若相邻两个u型槽300的间距太小，由于棒材的钴含量较高，在拍摄电镜照片的过程中会出现较大的像散，相互干扰，影响聚焦调像，导致电镜照片发生畸变的现象。
35.进一步地，u型槽300的宽度为3～4.2mm。发明人发现，若u型槽的宽度太大，会使得直径3～4.2mm的合金棒材不能很好的贴合槽壁，并且用碳导电胶固定住，更会导致碳纤维束的取样量太大，造成不必要的浪费；若u型槽的宽度太小，会导致槽型的适应范围太小，对直径3～4.2mm的合金棒材不适用，碳纤维束的取样量太少，在拍摄低倍电镜照片时影响图片美观。并且u型槽300的长度为13～17mm。发明人发现，若u型槽的长度过大，会导致观察装置在电镜样品仓内使用旋转倾斜功能不能很快的找到观测点；若u型槽的长度过小，不能同时观测多组碳纤维或合金棒材，不能充分利用u型槽装置的优势，从而不能很好的提高工作效率。
36.根据本实用新型的具体实施例，参考图2，该观察装置还包括定位销400，定位销400设在观察装置本体100的底部，优选定位销400设置在观察装置本体100底部的中心。具体的，定位销400为圆柱体，直径为2～4mm，高度为7～9mm。定位销400用于将观察装置安装于扫描电子显微镜、x射线能谱仪等仪器中，观察装置以定位销400为中心轴可以旋转运动，便于观察碳纤维或合金棒材的表面、断口以及截面的形貌。需要注意的是，本领域技术人员
可以根据需要选取和观察装置相结合使用的仪器，例如，本实用新型中观察装置和扫描电子显微镜以及x射线能谱仪相结合使用。
37.进一步地，观察装置的高度为20～30mm。发明人发现，若观察装置的高度过高，则导致合金棒材在取样过程造成不必要的浪费，并在ccd监控窗口升降装置台的距离时造成实际距离和调试距离出现较大差异，影响实际样品装置距离极穴的真实高度的正确判断；若观察装置的高度过低，会使得合金棒材和观察装置的高度不匹配，显露在观察装置上方的合金棒材高度过多，影响观测装置升降过程中的安全性，不能有效避免在调焦过程的距离变化导致样品和极穴之间的真实距离过小，突破安全距离使得设备启动自我保护程序，停止运行，并将使得钨灯丝瞬间熔断。需要说明的是，观察装置的高度包括观察装置本体100和定位销400的高度之和。
38.根据本实用新型的具体实施例，将碳纤维、碳纤维磨抛面或合金棒材样品用导电胶直接固定放置于u型槽中，由此，碳纤维或合金棒材样品容易固定，将其应用于扫描电子显微镜、x射线能谱仪中，能同时观察样品的表面、断口以及截面的形貌，测量出碳纤维涂层直径和横截面积，还能分析样品中含碳量或元素组成，减少了样品抽真空的时间及喷镀贵金属膜的耗费，降低了检测成本，提高了检测质量和工作效率。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
47.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。