[发明专利]用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置

说明书

本发明提供的用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置，视窗组件可将摩擦声子能耗探测装置的内部与外部进行隔离，为物镜组件提供合适的工作环境。第一姿态调整机构用于带动视窗组件上下移动以及倾斜摆动，保证装配过程中视窗组件和物镜同心。第二姿态调整机构用于调整物镜的水平位置和焦距。声子动力学测试装置的超快激光可通过反射组件反射，经物镜到达待检测样品表面，观察光经反射组件反射回声子动力学测试装置内，实现对摩擦过程中声子动力学特性‑50fs超快时间分辨率以及1meV超高能量分辨率的探测。如此，该耦合装置可将摩擦学测试系统和声子动力学系统耦合联结，实现对二维材料的摩擦声子能耗的原位探测。

技术领域

本发明涉及摩擦声子动力学特性检测装置技术领域，尤其涉及一种用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置。

背景技术

节能降耗是目前工业界亟需解决的关键问题，而世界总能耗的三分之一左右来自于摩擦相关的消耗。对于宏观摩擦的能耗，其本质是多种微观摩擦能耗的累加。固体超滑是微纳尺度下减少摩擦、降低能耗的有效方法。二维材料以其原子级厚度、表面平整、性能优异、缺陷可控等特点，成为固体超滑领域研究的前沿热点。准确地表征二维材料的摩擦能耗值，是节能降耗的关键步骤之一。同时，摩擦会导致界面黏着区域产生相当高的温度，而当界面温度发生变化时，局部发热使平衡状态被破坏，各能级上的声子占有数也会发生变化，声子以相互碰撞的方式进行耗散，因而使非热平衡状态向平衡状态转变。声子主导的摩擦-热转换是摩擦能耗的主要途径，声子的频率或寿命都会影响摩擦能耗过程发生的速率。因此，准确探测和表征摩擦过程中的声子动力学特性，获得声子对二维材料摩擦能耗的影响规律有助于从能耗角度探究摩擦起源、理解超滑本质，最终实现调控摩擦能耗、达到减摩降耗的目标。

摩擦过程中被激发的声子是摩擦能耗的最主要方式，而声子激发和湮灭的能量在meV量级，且声子动力学过程通常发生在数皮秒(ps)间，为研究具体的声子动力学过程，需要拥有飞秒(fs)级的时间分辨率和较高的信噪比，而现有的摩擦学测试系统无法有效地探测摩擦声子的耗散过程。

发明内容

本发明提供一种用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置，用以解决现有技术中的摩擦学测试系统无法有效探测摩擦声子耗散过程的问题，将具备高时间分辨率和能量分辨率的声子动力学测试系统与摩擦学测试系统进行耦合联用，实现对超快时间分辨率与超高能量分辨率的摩擦声子能耗的原位探测，获得非接触摩擦过程中的声子动力学特性。

本发明提供一种用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置，包括：视窗组件，所述视窗组件包括壳体和高透光顶盖，所述壳体内部中空，且所述壳体上下两端分别设置有顶部开口和底部开口，所述高透光顶盖用于封闭所述顶部开口；物镜组件，所述物镜组件包括支撑架和物镜，所述支撑架设置在所述物镜的底部，所述支撑架能够带动所述物镜由所述底部开口伸入所述壳体内部；第一姿态调整机构，所述第一姿态调整机构设置在所述壳体的底部，所述第一姿态调整机构能够带动所述视窗组件上下移动，且能够带动所述视窗组件倾斜摆动；第二姿态调整机构，所述第二姿态调整机构设置在所述支撑架的底部，所述第二姿态调整机构能够带动所述物镜组件沿水平方向和竖直方向移动；反射组件，所述反射组件设置在所述支撑架的下方，所述反射组件能够将外部光线反射到所述物镜处，且能够将所述物镜传递的光线反射到外部。

根据本发明提供的一种用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置，所述第一姿态调整机构包括：第一底座，所述第一底座设置在所述壳体的底部，所述第一底座上设置有连通所述壳体内外两侧的第一通孔；第二底座，所述第二底座设置在所述第一底座的顶部，所述第二底座上设置有第二通孔，所述第二通孔套设在所述壳体外侧；活动连接件，所述活动连接件设置在所述第二通孔与所述壳体之间且与所述第一底座连接；调节组件，所述调节组件设置在所述第一底座与所述第二底座之间，所述调节组件用于带动所述第一底座上下移动，且用于带动所述第一底座倾斜摆动。

根据本发明提供的一种用于声子耗散的超快光与非接触摩擦区的耦合装置，所述活动连接件为波纹管。