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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热分析测试,涉及一种基于激光干涉原理的固体材料热膨胀系数测试装置,用于测试固体材料的线热膨胀系数。
技术介绍
1、固体材料的热膨胀系数在结构设计、光学设计等工程应用中是必不可少的基本物理参数,通常量级在10-5~10-6量级,有些低膨胀材料在10-7~10-8量级。目前最常用的热膨胀系数测量方法有两种:推杆法和激光干涉法。推杆法采用所谓的“零膨胀”材料,如低膨胀石英等,作为推杆将被测样品的变形量传递给位移传感器,从而测量样品的膨胀系数,这种方法为商用热膨胀系数测量仪器所广泛采用。该方法的优点是使用方便、仪器成本低,缺点是该方法本身是相对法,它是基于假设所谓“零膨胀”材料对测量没有影响的前提下测量材料线膨胀系数的,然而现实中不存在零膨胀材料,所谓的“零膨胀材料”只是说该材料的线膨胀系数很低。如果被测样品的线膨胀系数与推杆材料的线膨胀系数相近,推杆本身的热膨胀对测量的影响将很明显,因此基于这种方法的装置无法实现材料线膨胀系数的绝对测量,这类装置不能用作标准装置。第二种方法是基于激光干涉仪测量样品绝对变形量的方法,这个方法的特点是测量结果不依赖于任何其它材料的物性,而且能达到推杆法所不能达到的分辨率。
2、激光干涉法主要基于菲索型、法布里玻罗标准具、迈克尔逊型、马赫曾德尔型等干涉光路,其原理是利用干涉光路将试样长度的变化转化为光程差的变化,从而测量得到热膨胀系数。然而这些光路普遍存在一个问题:零漂效应。由于热膨胀系数测量需要在较大的温度范围内进行测量,整个过程温度控制需要较长时间,通常为数个甚至十几个小时,在
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是:提供一种固体材料热膨胀系数测试装置,避免测量过程受零漂效应影响,降低测量误差。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种固体材料热膨胀系数测试装置,其包括激光器、分光镜、真空室、法布里-玻罗干涉腔、待测样品、热电偶、探测器;法布里-玻罗干涉腔布置在真空室内,待测样品放置在法布里-玻罗干涉腔内,热电偶固定在待测样品侧面;激光器出光侧布置分光镜,分光镜的出射光射向法布里-玻罗干涉腔,经由法布里-玻罗干涉腔的反射光进一步经分光镜反射,由布置在分光镜一侧的探测器接收。
5、其中,所述激光器、分光镜和探测器位于真空室内或外部。
6、其中,所述法布里-玻罗干涉腔布置在样品夹槽里,样品夹槽位于真空室内,所述法布里-玻罗干涉腔由两片锲形镜片形成,锲形镜片材料在测试波长下透明,锲角1~2°。
7、其中,两片锲形镜片和样品夹槽之间布置弹簧。
8、其中,所述测试样品为长方体块状,端面抛光,平行度优于20”。
9、其中,所述热电偶探头固定于样品侧面,用于测量样品的真实温度,热电偶探头用压线方式固定或者焊头涂抹导热硅脂与样品表面粘接。
10、其中,所述激光器作为干涉光源,用于产生可见光范围波长光束。
11、其中,所述分光镜和探测器之间布置扩束镜和光阑。
12、其中,所述扩束镜选用一片凹透镜。
13、其中,所述光阑用于在干涉波形中截取小片区域,选取范围小于一个明/暗条纹宽度。
14、(三)有益效果
15、上述技术方案所提供的固体材料热膨胀系数测试装置,测试样品两端面紧密贴合的两锲形镜片形成法布里-玻罗干涉腔,该光路的干涉光程差仅与试样长度有关,无零漂效应,具有结构简单,可靠性高,测试精度高的突出优势。
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1.一种固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,包括激光器、分光镜、真空室、法布里-玻罗干涉腔、待测样品、热电偶、探测器;法布里-玻罗干涉腔布置在真空室内,待测样品放置在法布里-玻罗干涉腔内,热电偶固定在待测样品侧面;激光器出光侧布置分光镜,分光镜的出射光射向法布里-玻罗干涉腔,经由法布里-玻罗干涉腔的反射光进一步经分光镜反射,由布置在分光镜一侧的探测器接收。
2.如权利要求1所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述激光器、分光镜和探测器位于真空室内或外部。
3.如权利要求2所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述法布里-玻罗干涉腔布置在样品夹槽里,样品夹槽位于真空室内,所述法布里-玻罗干涉腔由两片锲形镜片形成,锲形镜片材料在测试波长下透明,锲角1~2°。
4.如权利要求3所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,两片锲形镜片和样品夹槽之间布置弹簧。
5.如权利要求4所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述测试样品为长方体块状,端面抛光,平行度优于20”。
6.如权利要求5所述的固体材料
7.如权利要求6所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述激光器作为干涉光源,用于产生可见光范围波长光束。
8.如权利要求7所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述分光镜和探测器之间布置扩束镜和光阑。
9.如权利要求8所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述扩束镜选用一片凹透镜。
10.如权利要求9所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述光阑用于在干涉波形中截取小片区域,选取范围小于一个明/暗条纹宽度。
...【技术特征摘要】
1.一种固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,包括激光器、分光镜、真空室、法布里-玻罗干涉腔、待测样品、热电偶、探测器;法布里-玻罗干涉腔布置在真空室内,待测样品放置在法布里-玻罗干涉腔内,热电偶固定在待测样品侧面;激光器出光侧布置分光镜,分光镜的出射光射向法布里-玻罗干涉腔,经由法布里-玻罗干涉腔的反射光进一步经分光镜反射,由布置在分光镜一侧的探测器接收。
2.如权利要求1所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述激光器、分光镜和探测器位于真空室内或外部。
3.如权利要求2所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,所述法布里-玻罗干涉腔布置在样品夹槽里,样品夹槽位于真空室内,所述法布里-玻罗干涉腔由两片锲形镜片形成,锲形镜片材料在测试波长下透明,锲角1~2°。
4.如权利要求3所述的固体材料热膨胀系数测试装置,其特征在于,两片锲形镜片和样品夹槽之间布置弹簧...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁松林,吴扬海,杨永强,张辉荣,郭春艳,张祖邦,孙志成,
申请(专利权)人:西南技术物理研究所,
类型:发明
国别省市:
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