扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台

陈明旭,李永坤,竹柯静 ,杨雨榤 ,徐倩倩,张晓峰*

（成都航利(集团)实业有限公司, 四川成都 611930）

摘要：本文介绍了一种扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台，该试验装置结构简单、使用方便、稳定可靠、适用于高压涡轮叶片装夹。

关键词：高压涡轮叶片，扫描电子显微镜，载物台

1 前言

    高压涡轮叶片是发动机最关键的核心部件，对发动机性能有直接的影响。在维修和检查过程中，需要对其表面形貌或组织使用扫描电子显微镜放大观察以判断使用状态。扫描电子显微镜是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应来获得对样品表面形貌的观察，目前广泛应用于各类材料的表面和截面微观分析。在进行分析时，样品不仅被放置于样品室的载物台上，还需要对整个样品室抽取真空。样品在观察分析过程中处于相对独立的状态，所以样品放置时的位置和固定显得十分重要。现有载物台大都能够在样品室中进行三维空间的移动、转动和倾斜。为防止载物台倾斜后样品从载物台上掉落或滑动等，不利于观察，甚至可能损坏设备，样品需要牢靠地固定在载物台上。现有固定样品的技术大都通过导电胶将样品粘贴于载物台面上，若需要对样品进行截面观察时，则在载物台的四周贴上导电胶，再将样品贴于平台侧边，此方法能进行大多数样品的检测。但是对于高压涡轮叶片，由于其自身重量较大，形状复杂，叶身和榫头结构差异大，重量分布不均匀等情况存在，使用上述方法难以将高压涡轮叶片牢固固定在载物台上，更不能将载物台倾斜以观察叶身进/排气边。传统的高压涡轮叶片机械固定夹具结构复杂，尺寸较大，不利于操作，甚至影响到叶片在样品室中的移动。

2 扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台

    本文克服了现有技术的不足，提供了一种新的结构简单、使用方便、稳定可靠、适用于高压涡轮叶片装夹的扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台。

2.1 扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台结构

    如图1-图4所示，扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台，它包括载物台体1、高压涡轮叶片9和紧固机构，载物台体1的上表面内开设有多条间隔设置的内凹槽13，内凹槽13的槽底面的右端开设有螺纹定位孔2，内凹槽13的槽侧壁的左端开设有L形槽7。

    紧固机构包括齿柱3、卡片4、弹力带5和固定片6，固定片6固定安装在L形槽7上，同时固定片6也与弹力带5的一端固定连接，弹力带5的另一端与卡片4固定连接，齿柱3的一端旋合固定安装在螺纹定位孔2内，齿柱3的另一端为自由端，卡片4的套圈卡紧套装在齿柱3上；高压涡轮叶片9则被弹力带5压紧并固定。

    载物台体1的底部通过螺钉固定安装有用于与扫描电子显微镜样品室的移动横梁连接并定位的燕尾槽8；固定片6与L形槽7之间、卡片4与齿柱3之间均为可拆卸的连接方式；齿柱3的上端头部开设有旋合卡槽10，齿柱3

的上端部分开设有锯齿状卡槽区域11，齿柱3的下端部分设置有外螺纹12；紧固机构的数量根据需要进行设置，紧固机构的数量大于或等于2套。

图1  为本载物台的正视立体结构示意图

图2  为本载物台的正视结构示意图

图3  为本载物台的弹力带5的连接结构示意图

图4  为本载物台的齿柱3的正视立体结构示意图

图中：1-载物台体，2-螺纹定位孔，3-齿柱，4-卡片，5-弹力带，6-固定片，7-L形槽，

8-燕尾槽，9-高压涡轮叶片，10-旋合卡槽，11-锯齿状卡槽区域，12-外螺纹，13-内凹槽

2.2 扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台的安装过程和工作过程

    将本文的各个零部件按照图1-图4所示的连接关系和位置关系进行安装和布局，安装完成后即可开始使用。齿柱3的上端头部开设有旋合卡槽10，齿柱3的上端部分开设有锯齿状卡槽区域11，齿柱3的下端部分设置有外螺纹12，在不需要进行样品（本部分特指高压涡轮叶片9）预紧需求的情况下，可以将齿柱3从载物台体1上取下，齿柱3的安装或移除时可使用与旋合卡槽10相一致的扳手进行，齿柱3、卡片4、弹力带5和固定片6组成紧固机构，其主要作用是对放置在台体上的样品进行预紧和固定；而对于复杂形状的高压涡轮叶片在不损伤的情况下，可根据试验的具体要求进行多种方式的固定，并且固定的紧度可根据需求进行调节；卡片4为一内部开孔的金属薄片，并与弹力带5的一端固定连接；在使用时，捏紧卡片4并拉长弹力带5，将卡片4穿入齿柱3的锯齿状卡槽区域11中，即可实现样品的预紧；与卡片4相类似的固定片6也是金属薄片，并与弹力带5的另一端相固定，但固定片6有一个圆柱形孔，孔的轴线与弹力带5的厚度方向垂直，在使用时，将销钉穿入该圆柱形孔中，并保证销钉的两端同时露出，然后将销钉和固定片6一起安装到载物台体1的L形槽中；弹力带5为一种具有超弹性和足够拉伸力的弹性体，其形状和尺寸可根据样品和实际需要进行选择，并不局限于本文所述的形状。

2.3 一种扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台的特点

2.3.1 本文的扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台具有结构简单、使用方便的特点，其主要适用于高压涡轮叶片装夹，通过调节弹力带、齿柱即可实现对高压涡轮叶片装夹和载物，使用非常方便。

2.3.2 稳定可靠、适用范围广：高压涡轮叶片经本载物台装夹后牢固稳定，可在三维空间内任意调整位置

使用，而不会出现松动、滑落的情况，另一方面，本载物台不局限于高压涡轮叶片的使用，其也可适用于其他物件的装夹、载物环境中。

3结论

   本文介绍了一种新的扫描电子显微镜用高压涡轮叶片载物台，适用于高压涡轮叶片的装夹。该载物台结构简单，使用方便，稳定可靠，适用范围广，不局限于高压涡轮叶片的使用，也可适用于其他物件的装夹、载物环境中，因此具有较为广阔的适用范围。

作者简介：

作者：XX（1989-），男，汉族，籍贯：山东威海，工程师，成都航利(集团)实业有限公司，研究方向：零备件研制