低温力热电样品杆

本发明涉及材料测量领域，提供一种低温力热电样品杆。

背景技术：

1、低温电子显微科学技术在生命科学、材料科学、物理科学、信息科学技术、太空科技、药物和食品等领域有着极其重要的应用。

2、随着聚变反应堆领域和空间技术的进步，对高性能低温材料的需求也日益迫切。这些设备的结构件，需要在极端温度承受大的应力。可以说，它的性能优劣决定着这些高端设备使用性能。另外，材料的加工成型工艺是决定材料性能的关键因素之一。对于加工成型工艺来说，最关键的技术参数就是温度与压力，现在最新的成型工艺温度也扩展到了超低温。总的来说，日益增长的极低温应用场景对结构材料提出越来越苛刻的要求，动态的研究不同加工工艺与结构性能的关系，是从根本上理解结构材料性能的关键。

3、能源材料，比如锂离子电池的电极，在电子照射下容易出现损伤。电子束辐照伤害主要有两类，一是电子对材料的直接撞击，二是电离，而冷冻后的材料则可以减少第一种损伤。冷冻技术还能用来研究固液界面，极冷凝固液相，然后观察界面处的微观组织。低温可以降低气体液体分子的移动，因此引入低温还能再透射电子显微镜中观察金属有机框架储气材料的性能。另外，钙钛矿，离子电池的导电机理是离子的迁移，而电子束会影响离子迁移，冷冻后能很好的抑制这个现象。

4、同时，由于量子效应的存在，材料在极低温条件下具有丰富的物理现象，比如电子相变、超导、巨磁阻、量子霍尔效应、奇异金属、金属-绝缘体转变等。科学家在极低温的基础上引入电场、磁场、压力、成分等参量以诱导所谓的量子相变，通过这些变量的相互关系构建理论。

5、要实现上述材料学、物理学的研究目的，在透射电子显微镜中引入低温场与其他外场，进行原子尺度的原位研究是一个重要的方向。这也一直是各研究机构与厂商的研究热点。目前主要有两种实现手段，一种是在透射电镜样品杆上引入冷冻功能；另一种是直接将低温做到电镜上，集合成低温冷冻电镜。但相关技术中，低温原位力学样品杆的驱动器与样品杆前段采用刚性直连方式传力，这会将电机和杜瓦罐的振动传递到样品杆前段，进一步降低实际成像分辨率，无法实现原子尺度(10-12m)观察，限制了研究者在更深层次对材料变形机理的理解。而原位冷冻热电样品杆采用杜瓦罐外置的方式，并在杆前端放置热电芯片，可以实现在冷却/加热过程中进行原位加电实验，实现低温热电耦合加载。但由于空间限制，前端最多能过6个电极，且并不兼容力学版本。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种低温力热电样品杆，能够优化热传导性能、增强密封性、实现灵活连接以及提供多功能检测能力，显著提高了低温环境下样品检测的准确性和效率，为科研人员提供了有力的实验工具。

2、本发明实施例提供一种低温力热电样品杆，包括：

3、冷冻组件；

4、导冷组件，所述导冷组件包括导杆以及穿设于所述导杆内部的中间导冷件，所述导杆密封连接于所述冷冻组件，所述中间导冷件的第一端适于通过第一柔性导冷件连接于所述冷冻组件；

5、功能组件，适于通过第二柔性导冷件连接于所述中间导冷件的第二端，所述功能组件用于对样品进行力学、热学以及电学检测。

6、根据本发明实施例提供的低温力热电样品杆通过导冷组件的设计，特别是导杆和中间导冷件的结合，实现了高效的热传导。这种设计有助于在低温环境下保持样品的稳定温度，为力学、热学和电学检测提供了稳定的温度环境。通过导杆与冷冻组件之间的密封连接确保了热传导路径的连续性和稳定性，避免了热量的泄露和外界热源的干扰。通过第一柔性导冷件和第二柔性导冷件的连接，实现了冷冻组件、导冷组件和功能组件之间的灵活连接。这种设计不仅便于样品的安装和拆卸，而且能够适应不同实验需求的变化，能够通过合理的系统减震效果实现原子级别的分辨率。通过功能组件的设计使得样品杆能够同时进行力学、热学和电学检测。这种多功能性提高了实验效率，也方便了科研人员对样品进行综合性的研究。由此，本发明实施例提供的低温力热电样品杆设计合理、结构紧凑，因此可以适用于多种低温实验环境，包括液氮、液氦等低温环境；通过优化热传导性能、增强密封性、实现灵活连接以及提供多功能检测能力，显著提高了低温环境下样品检测的准确性和效率，为科研人员提供了有力的实验工具。

7、根据本发明的一个实施例，所述冷冻组件包括：

8、外腔，所述外腔内部形成有真空的容置空间；

9、冷源，设置于所述容置空间内且所述冷源与所述外腔的内壁之间填充有保温材料和/或反射材料。

10、根据本发明的一个实施例，所述冷源包括：

11、外胆，所述外胆上形成有用于插接真空电学插接件的第一接口和用于插接真空阀的第二接口；

12、内胆，设置于所述外胆内并与所述外胆的内壁间隔设置，所述内胆用于容纳冷冻剂，所述内胆适于通过所述第一柔性导冷件与所述中间导冷件连接。

13、根据本发明的一个实施例，所述内胆的外壁形成有吸附腔，所述吸附腔的开口处设置有滤网。

14、根据本发明的一个实施例，所述导杆包括：

15、第一杆体，所述第一杆体通过第一密封圈连接于所述冷冻组件；

16、第二杆体，与所述第一杆体连接且所述第二杆体和所述第一杆体之间设置有第二密封圈。

17、根据本发明的一个实施例，沿所述导杆的长度方向，在所述导杆内部设置有支撑件，所述中间导冷件适于通过所述支撑件支撑于所述第一杆体的内部和所述第二杆体的内部。

18、根据本发明的一个实施例，所述功能组件适于通过热电绝缘接线板压接于所述第二杆体背离所述第一杆体的一端并与所述中间导冷件连接，所述热电绝缘接线板上设置有电极。

19、根据本发明的一个实施例，所述功能组件包括金属载台，所述金属载台的第一端上形成有样品放置平台，所述金属载台的第二端插接于所述热电绝缘接线板并与所述中间导冷件连接。

20、根据本发明的一个实施例，所述功能组件包括芯片台，所述芯片台包括：

21、金属框架，可拆卸地安装于所述金属载台；

22、芯片本体以及力学驱动器，所述芯片本体以及所述力学驱动器安装于所述金属框架，所述芯片本体以及所述力学驱动器与所述电极电连接。

23、根据本发明的一个实施例，还包括控制器，所述芯片本体上设置有加热导线，所述控制器与所述力学驱动器以及所述加热导线电连接。

24、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

25、根据本发明实施例提供的低温力热电样品杆通过导冷组件的设计，特别是导杆和中间导冷件的结合，实现了高效的热传导。这种设计有助于在低温环境下保持样品的稳定温度，为力学、热学和电学检测提供了稳定的温度环境。通过导杆与冷冻组件之间的密封连接确保了热传导路径的连续性和稳定性，避免了热量的泄露和外界热源的干扰。通过第一柔性导冷件和第二柔性导冷件的连接，实现了冷冻组件、导冷组件和功能组件之间的灵活连接。这种设计不仅便于样品的安装和拆卸，而且能够适应不同实验需求的变化，能够通过合理的系统减震效果实现原子级别的分辨率。通过功能组件的设计使得样品杆能够同时进行力学、热学和电学检测。这种多功能性提高了实验效率，也方便了科研人员对样品进行综合性的研究。由此，本发明实施例提供的低温力热电样品杆设计合理、结构紧凑，因此可以适用于多种低温实验环境，包括液氮、液氦等低温环境；通过优化热传导性能、增强密封性、实现灵活连接以及提供多功能检测能力，显著提高了低温环境下样品检测的准确性和效率，为科研人员提供了有力的实验工具。

26、本发明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，或通过本发明的实践了解到。