钻石切片刀刃磨工艺研究

摘要

超薄切片技术广泛应用于生物技术、超微病理诊断、纳米材料等领域，为了能够在透射电镜下观察切片的超微组织结构并获取相关信息，样本必须被切成30-70nm厚的超薄切片，要求钻石切片刀达到一定的锋利程度能够实现超薄连续切片，且刃口不能存在较大微缺陷而使切片表面产生刀痕、褶皱和裂纹等。因此，研究钻石切片刀的刃磨工艺、提高其刃磨质量对实现国内钻石切片刀制造技术自主创新至关重要。
　　本文首先根据钻石切片刀的刃磨工艺要求，基于RS232串口通信、Modbus通讯协议和伺服电机参数控制，使用Labview编写了机床直线导轨往复运动控制软件。基于声发射在线监测和光学显微镜在位检测，并通过观察光学显微镜中刀面和刃口的变化情况并分析声发射信号能量的变化规律，对钻石切片刀不同刃磨状态进行了有效识别。
　　其次，确定了刃口钝圆半径、全刃长微米级微缺陷、纳米级刃口粗糙度Ra值和Rz值四个评价钻石切片刀刃磨质量的指标，并使用光学显微镜和原子力显微镜对钻石切片刀进行测量，通过工艺试验深入研究并分析了机床主轴供气压力、动平衡精度、刃磨角度、单次进给磨削量、金刚石磨粒类型、研磨膏基液类型、研磨膏的超声振动分散时间和磨粒的真空热处理时间对刃磨质量的影响，初步建立了钻石切片刀的机械刃磨工艺。
　　然后，基于优选的工艺参数，成功制备了两把不同楔角的钻石切片刀，其中45°楔角的钻石切片刀刃磨质量可以达到：钝圆半径24.78nm，全刃长上无微米级微缺陷，刃口粗糙度Ra小于3nm，Rz小于15nm，并进行了超薄切片试验。
　　最后，分析了超薄切片表面刀痕、褶皱和裂纹的产生原因，研究了切片刀楔角、切片刀后角、切片厚度和切片速度对切片质量的影响，并验证了所制备的钻石切片刀的切片性能：半薄切片性能优异，超薄切片能够实现30nm厚的连续切片，并且50nm厚的切片表面仅有少量刀痕或褶皱，基本满足超薄切片使用要求。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 钻石切片刀相关技术的国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

第2章 钻石切片刀刃磨工艺系统改进及刃磨状态识别

2.1 引言

2.2 刀具直线运动导轨的自动控制软件编写

2.3 钻石切片刀刃磨状态识别方法

2.4 本章小结

第3章 机床相关工艺参数对钻石切片刀刃磨质量影响的研究

3.1 引言

3.2 钻石切片刀刃磨质量评价方法

3.3 钻石切片刀刃磨试验安排

3.4 机床相关工艺参数对钻石切片刀刃磨质量的影响

3.5 本章小结

第4章 磨粒相关工艺参数对钻石切片刀刃磨质量影响的研究

4.1 引言

4.2 刃磨工艺试验方案设计

4.3 磨粒相关工艺参数对刃磨质量的影响

4.4 本章小结

第5章 超薄切片试验及切片质量影响因素分析

5.1 引言

5.2 钻石切片刀制备

5.3 超薄切片试验研究

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢