原位樣品杆中基片供電電源、光-電雙功能基片及其製法
2023-09-23 09:07:30 1
原位樣品杆中基片供電電源、光-電雙功能基片及其製法
【專利摘要】本發明公開了一種原位樣品杆中基片供電電源、光-電雙功能基片及其製法。所述基片供電電源，包括輸入模塊、主控MCU和穩壓模塊，所述輸入模塊用於設定電壓輸出模式和工作參數，所述主控MCU根據電壓輸出模式和工作參數產生使能信號，所述穩壓模塊根據使能信號對輸入電壓進行轉換，產生滿足電壓輸出模式和工作參數要求的輸出電壓。所述供電電源具有多種工作模式，可提供周期脈衝等電壓信號，具有很強的實用性，且投入成本低。所述基片，包括藍寶石襯底，在藍寶石襯底上焊接有0402LED貼片。所述基片不涉及改裝複雜的透射電子顯微鏡本體，只是通過重新設計透鏡電子顯微鏡原位樣品杆，就實現了透射電子顯微鏡功能的極大擴展。
【專利說明】原位樣品杆中基片供電電源、光-電雙功能基片及其製法
【技術領域】
[0001]本發明涉及透射電子顯微鏡中原位樣品杆配件的製備技術，尤其涉及透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源、使用該供電電源的一種可同時測試樣品光-電性質的基片及其製備方法，用於實現基於透射電子顯微鏡的光-電雙功能原位樣品杆。
【背景技術】
[0002]透射電子顯微鏡(Transmission electron microscope, TEM)作為強有力的材料結構表徵工具，可以分析得到材料原子級高分辨像、電子衍射圖等信息。目前，一種能將TEM對材料微觀結構表徵能力和基片對材料性質測試能力結合起來的原位樣品杆已問世。現有的透射電子顯微鏡使用的電源均為普通電源，通過變壓器實現要求電壓的轉換，並且但現有的原位樣品杆僅能測試樣品單方面的性質，如單功能力學、電學、熱學性質測試樣品杆。如果對現有單功能原位樣品杆進行改造，由於樣品杆尺寸和特殊結構的限制，基片製備、電極鍍造、貼片LED焊接工藝將不同於常規，如何做到在一根原位樣品杆中同時測試樣品多方面的性質、如何驅動這樣的樣品杆將成為研究重點。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源、使用該供電電源的一種可同時測試樣品光-電性質的基片及其製備方法，可實現具有光-電雙功能測試的原位樣品杆。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明採用的技術方案為:
[0005]—種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源,包括輸入模塊、主控MCU和穩壓模塊，所述輸入模塊用於設定電壓輸出模式和工作參數，所述主控MCU根據電壓輸出模式和工作參數產生使能信號，所述穩壓模塊根據使能信號對輸入電壓進行轉換，產生滿足電壓輸出模式和工作參數要求的輸出電壓，作為基片供電電源的輸出電壓。
[0006]優選的，所述主控MCU採用MSP430F2618晶片實現，所述穩壓模塊採用超低壓差線性穩壓晶片TPS7A7001實現。
[0007]優選的，所述輸入模塊為4*4鍵盤。
[0008]優選的，所述穩壓模塊通過可調電阻調節輸出電壓的大小。
[0009]優選的，還包括顯示模塊，所述顯示模塊用於顯示電壓輸出模式和工作參數。
[0010]一種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片，包括藍寶石襯底，在藍寶石襯底上焊接有兩片0402LED貼片。
[0011]具體的，所述藍寶石襯底為長方形薄片，以長方形薄片的縱橫方向中心面為隔離面，將藍寶石襯底均分為形狀大小一致的四個區，在每個區的正反兩面均設置一個電極，在每個區的中部均設置一個金屬孔，所述金屬孔電連接所在區正反兩面的電極；所述一片0402LED貼片的兩個引腳焊接在長方形薄片上表面兩個相鄰的電極上，所述兩片0402LED貼片焊接在長方形薄片上表面其中三個電極上，僅位於中間的一個電極為兩片0402LED貼片共用；在長方形薄片下表面的每個電極上設置金屬端子，所述金屬端子作為0402LED貼片的電源接入線和樣品的特性測量端。
[0012]優選的，所述兩片0402LED貼片的波長不一致，以實現不同波長的光信號的引入，並可以通過調節0402LED貼片兩電極間的電壓，改變光信號的強度，實現具有光-電雙功能測試的原位樣品杆。
[0013]一種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片的製備方法，包括如下步驟:
[0014](I)首先切割出藍寶石襯底，然後在藍寶石襯底上打孔；
[0015](2)對步驟(I)製作出的藍寶石襯底進行打磨、清洗和乾燥；
[0016](3)在步驟(2)製作出的藍寶襯底的正反兩面貼隔離錫紙，將藍寶石襯底的正反兩面都分為四個部分，正反兩面貼的隔離錫紙的位置相對，同時在藍寶石襯底的周側貼一封閉圈的隔離錫紙；
[0017](4)將步驟(3)製作出的藍寶襯底置於離子濺射儀中，使用金離子進行濺射，在暴露區形成電極和金屬孔；其中位於藍寶襯襯底正面的四個電極中，三個用於焊接0402LED貼片，一個用於樣品電學性質測試；
[0018](5)將步驟(4)製造出的藍寶石襯底上的隔離錫紙撕下，然後對藍寶石襯底進行退火處理；
[0019](6)將0402LED貼片焊接在步驟(5)製作出的藍寶襯襯底正面的電極上，一片0402LED貼片的兩個引腳焊接在兩個相鄰的電極上，兩片0402LED貼片共用且僅共用一個電極。
[0020]優選的，所述步驟(6)中，0402LED貼片採用導電銀膠作為粘結劑焊接在電極上。
[0021]有益效果:本發明提供的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源，具有多種工作模式，可提供周期脈衝等電壓信號，具有很強的實用性，且投入成本低，填補了現有技術中專用基片供電電源的空缺；本發明提供的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片及其製法，不涉及改裝複雜的透射電子顯微鏡本體，只是通過重新設計透鏡電子顯微鏡原位樣品杆，就實現了透射電子顯微鏡功能的極大擴展。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為供電電源結構框圖；
[0023]圖2為未加工的3.85mmx2.45mm的方形基片結構示意圖；
[0024]圖3為鑽孔後的方形基片結構不意圖；
[0025]圖4為鍍電極後的方形基片結構示意圖；
[0026]圖5為焊接有0402LED貼片的方形基片結構示意圖；
[0027]圖6為透射電子顯微鏡光-電雙功能原位樣品杆前端部分結構示意圖；
[0028]圖7為透射電子顯微鏡光-電雙功能原位樣品杆整體結構示意圖；
[0029]圖中:1為鑽孔，2為電極，3為隔離錫紙，4為0402LED貼片，5為藍寶石襯底，6為金線，7為樣品，8為導電銅柱，9為樣品杆前段，10為樣品杆控制模塊，11為樣品杆驅動輸入模塊。
【具體實施方式】[0030]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0031]如圖1所示為一種透射電鏡原位樣品杆中光-電雙功能基片的供電電源，包括MSP430F2618主控MCU和超低壓差線性穩壓晶片TPS7A7001 ;所述MSP430F2618主控MCU作為電壓輸出模式主控，通過4*4鍵盤設定電壓輸出模式和工作參數，並由IXD12864顯示模塊顯示輸入輸出參數和當前電壓輸出模式；所述超低壓差線性穩壓晶片TPS7A7001對輸出電壓進行穩壓，並通過可調電阻調節輸出電壓的大小。
[0032]所述4*4鍵盤由16個6*6*5mm的微動開關焊接而成，通過8根引腳與MSP430F2618主控MCU電連接，用於輸入控制信號；所述IXD12864顯示模塊帶中文字庫，通過20根引腳與MSP430F2618主控MCU電連接，用於顯示輸入輸出參數、電源工作模式等；AD採樣模塊採集輸出電壓幅度信號並在IXD12864顯示模塊中實時顯示，通過2根引腳與MSP430F2618主控MCU電連接；MSP430F2618主控MCU採用美國德州儀器(TI)公司推出的超低功耗MCU系列晶片中的MSP430F2618晶片，控制整個電源模塊的工作狀態，該晶片成本低，集成度高，性能優越。
[0033]適配上述供電電源的一種透射電鏡原位樣品杆中光-電雙功能基片，包括藍寶石襯底5，在藍寶石襯底5上焊接有0402LED貼片4 ;所述藍寶石襯底I為長方形薄片，以長方形薄片的縱橫方向中心面為隔離面，將藍寶石襯底I均分為形狀大小一致的四個區，在每個區的正反兩面均設置一個電極2，在每個區的中部均設置一個金屬孔，所述金屬孔電連接所在區正反兩面的電極2 ;所述0402LED貼片4的兩個引腳焊接在長方形薄片上表面兩個相鄰的電極2上；在長方形薄片下表面的每個電極2上設置金屬端子，所述金屬端子作為0402LED貼片4的電源接入線和樣品的特性測量端。
[0034]所述0402LED貼片4的數目為兩片，所述兩片0402LED貼片4焊接在長方形薄片上表面其中三個電極2上，僅位於中間的一個電極2為兩片0402LED貼片4共用；所述兩片0402LED貼片4的波長不一致。
[0035]一種上述透射電鏡原位樣品杆中光-電雙功能基片的製備方法，包括如下步驟:
[0036](I)如圖1所示，首先將厚度為400微米的藍寶石切割成3.85mm*2.45mm的方形基片;
[0037](2)如圖2所示，將方形基片的每條對角線四等分，在除中心點外的四等分點處打孔，孔徑均為0.3mm ；
[0038](3)用600目金剛砂將鑽孔後的方形基片兩面均打磨光滑，置於裝有85%酒精的離心管中，然後將該離心管放在超聲波清洗機中洗滌，去除方形基片上附著的雜質，從而使得鍍電極時金離子能較好地附著到方形基片表面；
[0039](4)清洗結束後將方形基片置於乾燥箱中乾燥，乾燥結束後將方形基片置於潔淨容器中冷卻；
[0040](5)待方形基片冷卻後將兩條0.5mm寬的隔離錫紙成十字型貼於基片一面，使每條隔離錫紙與方形基片對邊中點相交，基片的另一面按相同方法處理，並用0.5_寬的隔離錫紙將基片四周包裹；
[0041](6)將包裹好的方形基片置於離子濺射儀中，每一面用金離子濺射20分鐘以達到鍍電極的目的，在暴露區形成電極和金屬孔；其中位於方形基片正面的四個電極中，三個用於焊接0402LED貼片，一個用於樣品電學性質測試；[0042](7)待方形基片鍍電極完成後，將貼於方形基片上的隔離錫紙撕下，如圖3所示；然後將方形基片置於300°C的馬弗爐中退火半小時；
[0043](8)如圖4所示，取一片退火後方形基片和一片0402LED貼片，在光學顯微鏡下，將0402LED貼片的兩電極上塗抹適量銀膠並迅速準確貼於方形基片的相鄰兩電極上；若0402LED貼片的數目為兩片，該兩個0402LED貼片共用且僅共用一個電極；至此完成測試樣品光-電性質的基片的製備。
[0044]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源，其特徵在於:包括輸入模塊、主控MCU和穩壓模塊,所述輸入模塊用於設定電壓輸出模式和工作參數，所述主控MCU根據電壓輸出模式和工作參數產生使能信號，所述穩壓模塊根據使能信號對輸入電壓進行轉換，產生滿足電壓輸出模式和工作參數要求的輸出電壓，作為基片供電電源的輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源，其特徵在於:所述主控MCU採用MSP430F2618晶片實現，所述穩壓模塊採用超低壓差線性穩壓晶片TPS7A7001 實現。
3.根據權利要求1所述的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源，其特徵在於:所述輸入模塊為4*4鍵盤。
4.根據權利要求1所述的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源，其特徵在於:所述穩壓模塊通過可調電阻調節輸出電壓的大小。
5.根據權利要求1所述的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片供電電源，其特徵在於:還包括顯示模塊，所述顯示模塊用於顯示電壓輸出模式和工作參數。
6.一種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片，其特徵在於:包括藍寶石襯底(5)，在藍寶石襯底(5)上焊接有兩片0402LED貼片(4)。
7.根據權利要求6所述的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片，其特徵在於:所述藍寶石襯底(I)為長方形薄片，以長方形薄片的縱橫方向中心面為隔離面，將藍寶石襯底(I)均分為形狀大小一致的四個區，在每個區的正反兩面均設置一個電極(2)，在每個區的中部均設置一個金屬孔，所述金屬孔電連接所在區正反兩面的電極(2);所述一片0402LED貼片(4)的兩個引腳焊接在長方形薄片上表面兩個相鄰的電極(2)上，所述兩片0402LED貼片(4)焊接在長方形薄片上表面其中三個電極(2)上，僅位於中間的一個電極(2)為兩片0402LED貼片(4)共用；在長方形薄片下表面的每個電極(2)上設置金屬端子，所述金屬端子作為0402LED貼片(4)的電源接入線和樣品的特性測量端。
8.根據權利要求6或7所述的透射電鏡原位樣品杆中光-電雙功能基片，其特徵在於:所述兩片0402LED貼片(4)的波長不一致。
9.一種透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片的製備方法，其特徵在於:包括如下步驟: (O首先切割出藍寶石襯底，然後在藍寶石襯底上打孔； (2)對步驟(1)製作出的藍寶石襯底進行打磨、清洗和乾燥； (3)在步驟(2)製作出的藍寶襯底的正反兩面貼隔離錫紙，將藍寶石襯底的正反兩面都分為四個部分，正反兩面貼的隔離錫紙的位置相對，同時在藍寶石襯底的周側貼一封閉圈的隔離錫紙； (4)將步驟(3)製作出的藍寶襯底置於離子濺射儀中，使用金離子進行濺射，在暴露區形成電極和金屬孔；其中位於藍寶襯襯底正面的四個電極中，三個用於焊接0402LED貼片，一個用於樣品電學性質測試； (5 )將步驟(4)製造出的藍寶石襯底上的隔離錫紙撕下，然後對藍寶石襯底進行退火處理； (6)將0402LED貼片焊接在步驟(5)製作出的藍寶襯襯底正面的電極上，一片0402LED貼片的兩個引腳焊接在兩個相鄰的電極上，兩片0402LED貼片共用且僅共用一個電極。
10.根據權利要求9所述的透射電子顯微鏡原位樣品杆的基片的製備方法，其特徵在於:所述步驟(6)中，040 2LED貼片採用導電銀膠作為粘結劑焊接在電極上。
【文檔編號】H01J37/26GK103730313SQ201410003661
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】吳幸, 孫立濤, 董輝, 張師斌, 韓海霞, 楊力 申請人:東南大學