(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210713710.3 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 杭州表面力科技有限公司 地址 310057 浙江省杭州市滨江区浦沿街 道伟业路3号C20 5 (72)发明人 蒋振豪　钱靖　金伟杰　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 郑海峰 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种测量界面间粘附力的测量装置及其方 法 (57)摘要 本发明公开了一种测量界面间粘附力的测 量装置及其方法， 包括： 白光光源、 腔体、 电动三 维移动平台、 悬臂梁、 压电陶瓷移动台、 样品基 底、 物镜、 分光镜、 光谱仪装置、 CCD相机、 sCMOS相 机。 白光光源发出的光束从下往 上垂直射入腔体 内部； 光束通过样品基底产生多光束干涉条纹， 经物镜聚焦成像再通过分光镜一 分为二： 一束透 射至用于观测牛顿环的CCD相机， 一束反射至光 谱仪装置， 最终由sCMOS相机接收。 在测量过程 中， 随着电动三维移动平台或压电陶瓷移动台的 缓慢移动， 由于样品基底上实验样品间的粘附力 作用， 悬臂梁发生变形。 sCMOS相机记录的条纹位 置的变化可以反映出悬臂梁的形变量， 根据悬臂 梁的刚度和形变量便可通过胡克定律计算出样 品界面间的粘附力。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115046999 A 2022.09.13 CN 115046999 A 1.一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特 征在于， 包括： 防尘操作柜； 水平底座， 其设置 于防尘操作柜内的底部； 俯仰角调整平台， 其设置在水平 底座上； 白光光源， 其与光纤连接， 光纤末端外接准直镜和红外滤光片， 准直镜固定于俯仰角调 整平台上； 所述俯仰角调整平台可调整光束入射角度； 手动三维移动平台， 其设置在水平 底座上； 腔体， 其固定在手动三维移动平台上； 所述腔体可通过手动 三维移动平台移动位置； 所 述腔体上 方设置有腔体上盖； 经准 直镜调整后的光束从下往上垂直 射入腔体内部； 电动三维移动平台， 其竖直设置在腔体上盖右侧； 悬臂梁， 其包括固定端、 双簧片和样品夹持器A； 所述悬臂梁为L型， 其固定端竖直连接 在电动三维移动平台的移动台上， 双簧片和样品夹持器A 平行于水平 底座； 压电陶瓷移动台， 其底部固定在腔体上盖内侧， 且其底部设置有样品夹持器B； 所述压 电陶瓷移动台为中心圆孔式； 两个样品基底， 其分别设置在样品夹持器A和样品夹持器B上； 实验样品修饰在所述样 品基底上， 液体介质滴加在实验样品之间， 或充满所述腔体； 样品夹持器A上 的样品基底可 通过电动三维移动平台进行移动； 样品夹持器B上 的样品基底可通过压电陶瓷移动台进行 移动； 每个样品基底均包括平凸柱面透镜、 半透半反膜、 薄云母片； 平凸柱面透镜凸面上覆 有一层半透半反膜， 半透半反膜上覆有一层薄 云母片； 三维移动支撑架， 其设置在水平 底座上； 物镜， 其竖直设置在三维移动支撑架上； 所述物镜位于腔体上方且镜头朝向腔体； 所述 物镜可通过三维移动支撑架进行移动以选择不同观测位置并聚焦； 分光镜， 其设置在物镜上 方； 支撑架， 设置在水平 底座上； 光谱仪装置， 其包括入射狭缝S、 光栅G、 准光镜M1、 反射镜M2、 M3； 光束通过入射狭缝S 后， 经过准光镜M1、 反射镜M2照射到光栅G上， 经过光栅G使光线散射并到达反射镜M3， 再经 反射镜M3反射后到 达出口处； 所述 光谱仪装置设置在支撑架上； CCD相机， 其镜头与532nm滤光片通过螺纹连接并固定于分光镜上方且镜头朝向腔体； 所述CCD用于记录实验中样品 间产生的牛 顿环； sCMOS相机， 其设置在光谱仪装置出口处； 数据控制处理终端， 其位于防尘操作柜外部； 所述数据控制处理终端分别与电动三维 移动平台、 压电陶瓷移动台、 光谱仪装置、 C CD相机、 sC MOS相机电通信连接 。 2.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 所述白光光 源的波长为280～ 980nm， 功率 为0.1～15 0W。 3.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 所述手动三 维移动平台材质为金属材质； 所述腔体材质为3 04不锈钢。 4.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 所述电动三 维移动平台由电机驱动。 5.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 设置在样品权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115046999 A 2夹持器A和样品夹持器B上的样品基底形状相同。 6.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 所述样品基 底的平面 为圆形， 凸面曲率半径为2cm。 7.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 所述样品基 底的平面和凸面的中心点均位于光路光轴上， 且平面和凸面均垂直于光轴。 8.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特征在于： 设置在样品 夹持器A和样品夹持器B上的样品基底的凸面的中心轴线相互垂 直； 且两个样品基底的凸面 正对设置 。 9.根据权利要求1所述的一种测量界面间粘附力的测量装置， 其特 征在于： 所述电动 三维移动平台通过移动平台数据输出端口与 数据控制处理终端电通信连接； 所述压电陶瓷移动台通过压电数据输出端口与数据控制处理终端电通信连接； 所述光谱仪 装置通过光谱仪数据输出端口与数据控制处理终端电通信连接； 所述CCD相机通过图像数 据输出端口与数据控制处理终端电通信连接； 所述sCMOS相机通过图像数据输出端口与数 据控制处 理终端电通信连接 。 10.一种应用权利要求1 ‑9任意一项所述装置的界面间粘附力的测量方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： 步骤一、 将 实验样品修饰在两个样品基底上， 两个样品基底分别安装于样品夹持器A和 样品夹持器B上； 样品夹持器A和样品夹持器B位于腔体内； 步骤二、 将液体介质滴加在两个样品基底实验样品之间， 或充满所述腔体； 步骤三、 调 整白光光束入射角度， 使白光光束从下往上垂直射入腔体 内部， 调整手动三 维移动平台和电动三维移动平台， 使样品基底的平面凸面中心点均位于光路光轴上； 步骤四、 调整物镜和分光镜使光束垂直清晰射入光谱仪装置的狭缝， 用CCD相机、 sCMOS 相机记录实验过程； 按电动三维移动平台设定速度使样品基底发生相对运动直至接触； 按 压电陶瓷移动台设定 速度使样品基底发生相离运动直至 完全脱离； 步骤五、 通过数据控制处理终端导出整个实验过程中sCMOS相机所记录下的条纹的变 化情况， 处 理后得到整个实验过程中悬臂梁位移随时间的变化情况； 步骤六、 根据已知的悬臂梁的刚度和形变量便可通过胡克定律计算出样品界面间的粘 附力的大小。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115046999 A 3