【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学，具体提供一种线膨胀系数检测装置及方法。
技术介绍
1、热胀冷缩在日常生产生活中无时无刻不在发生，对于航空航天这种在较大温度范围内工作的领域，需要系统在大范围温度变化下仍具有较高的稳定性；而像euv光刻及微电子领域，随着电子器件的微小化，热形变带给元器件的影响越来越大。由于这些领域要求更接近零线膨胀系数的材料，对测量线膨胀系数精度提出了更为严苛的要求，所以测量更高精度的线膨胀系数变得尤为重要。
2、近些年来，为了线膨胀系数测量，从各种检测微小位移的方法到热真空控温方式都被广泛的研究。除此之外，如何进一步提升线膨胀系数精度也成了大家重点研究的方向。为了解决这一难点，多种方法被应用到线膨胀系数测量中。目前，线膨胀系数测量方法分为接触式和非接触式两大类，接触式为顶杆法和示数法，接触式的检测方法直接快速，但接触试件会造成试件形变影响测量，测量精度较低。非接触式检测为光学杠杆法、干涉法及光栅法等，不仅不影响测量，而且精度较高，现已渐渐成为线膨胀系数测量的主流方法。传统线膨胀系数测量中微小形变测量的实现方式主要有以下几种：
3、顶杆法，顶杆法的原理为被测样品的膨胀量通过一膨胀系数较小的顶杆进行传递，再将顶杆的长度变化量检测出来。此方法无法避免顶杆随温度变化而膨胀的误差。
4、示差法，示差法是将试样制成中心带通孔的圆柱体在加热炉中以一定速率加热圆柱体试样，连续记录温度和试样的高度变化，从而得到试样的线膨胀率。但此种方法测量分辨率较低，不能用于精密测量。
5、光学杠杆法，光学杠杆
6、激光外差干涉法，外差激光干涉测量系统用干涉镜组的偏振分光镜将双频激光束进行分光为参考臂光束和测量臂光束，参考臂光束和测量臂光束再分别由各自的角锥反射器返回并会合形成拍频干涉，将位移信息叠加到拍频信号上，最后通过信号解调获得测量目标的位移值。但其周期非线性误差易使双频激光交叉混叠，形成虚反射引入大量误差，从而无法准确测出样品的微小形变。针对目前线膨胀系数检测技术及装置存在检测精度低、效率低等问题，亟需提供一种可靠地检测装置和检测方法。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种线膨胀系数检测装置及方法，能够在高度共光路的情况下，最大程度地消除空气热膨胀与振动对系统的影响，同时也避免了外差激光干涉检测方式造成的非线性周期误差导致影响检测结果，还能够有效扩大线膨胀系数测量系统的测试范围，提高测量精度。
2、第一方面，本专利技术提供一种线膨胀系数检测装置，包括斐索干涉系统和温控系统，其中所述斐索干涉系统具有激光器、扩束镜、参考光路准直镜、测试光路准直镜以及标准镜，所述温控系统包括用于容纳组合镜并提供真空环境的热真空腔，所述热真空腔采用热沉技术进行精准温度的控制，所述热真空腔开口处设有透明窗口；
3、由所述激光器发出的工作光经过所述扩束镜进行扩束后，经过所述测试光路准直镜、所述标准镜以及所述透明窗口照射在所述热真空腔内，一部分反射光经过所述透明窗口、所述标准镜、所述测试光路准直镜后经由所述参考光路准直镜射出，根据实时长度变化量、变化温度以及初始高度确定所述组合镜的线膨胀系数，其中，所述组合镜的初始高度由三坐标测量仪测量得出，所述实时长度变化量通过在温度变化的情况下所述组合镜的上下表面同时进行不同程度的形变，从所述面形数据中提取出的两个平移变化量作差得出，所述变化温度通过所述组合镜膨胀前后对热真空腔进行精准温度的控制获得。
4、作为一种优选的方案，所述透明窗口采用玻璃窗口。
5、作为一种优选的方案，所述热真空腔具有热沉、温度传感器和控制器，所述温度传感器用于采集所述热沉的温度，所述控制器根据所述温度传感器采集的温度控制所述热沉的温度。
6、第二方面，本专利技术提供一种线膨胀系数检测方法，应用于上述的线膨胀系数检测装置，所述方法包括：
7、利用三坐标法测量所述组合镜的初始高度；
8、利用斐索干涉法同时检测组合镜上下表面面形，所述组合镜由不同半径与不同高度的镜片叠放而成；
9、在温度变化的情况下所述组合镜的上下表面同时进行不同程度的形变，从所述面形数据中提取出的两个平移变化量作差得出所述组合镜的实时长度变化量，利用热沉技术对热真空腔进行精准温度控制，得出所述组合镜膨胀前后的变化温度，根据所述实时长度变化量、所述变化温度以及所述初始高度确定所述线膨胀系数。
10、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
11、本专利技术提出了一种线膨胀系数检测装置及方法，能够在高度共光路的情况下，最大程度地消除空气热膨胀与振动对系统的影响，同时也避免了外差激光干涉检测方式造成的非线性周期误差导致影响检测结果，还能够有效扩大线膨胀系数测量系统的测试范围，提高测量精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种线膨胀系数检测装置，其特征在于，包括斐索干涉系统和温控系统，其中所述斐索干涉系统具有激光器、扩束镜、参考光路准直镜、测试光路准直镜以及标准镜，所述温控系统包括用于容纳组合镜并提供真空环境的热真空腔，所述热真空腔采用热沉技术进行精准温度的控制，所述热真空腔开口处设有透明窗口；
2.根据权利要求1所述的线膨胀系数检测装置，其特征在于，所述透明窗口采用玻璃窗口。
3.根据权利要求1所述的线膨胀系数检测装置，其特征在于，所述热真空腔具有热沉、温度传感器和控制器，所述温度传感器用于采集所述热沉的温度，所述控制器根据所述温度传感器采集的温度控制所述热沉的温度。
4.一种线膨胀系数检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任一项所述的线膨胀系数检测装置，所述方法包括：
【技术特征摘要】
1.一种线膨胀系数检测装置，其特征在于，包括斐索干涉系统和温控系统，其中所述斐索干涉系统具有激光器、扩束镜、参考光路准直镜、测试光路准直镜以及标准镜，所述温控系统包括用于容纳组合镜并提供真空环境的热真空腔，所述热真空腔采用热沉技术进行精准温度的控制，所述热真空腔开口处设有透明窗口；
2.根据权利要求1所述的线膨胀系数检测装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王孝坤，张洛嘉，胡海翔，张学军，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。