[实用新型]一种介质热光系数和热膨胀系数的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学测量技术，尤其是涉及一种介质热光系数和热膨胀系数的测量装置。

背景技术

随着材料科学技术的发展，人们对材料的要求也越来越高。在光电子功能材料和器件制备、机械加工和建筑等领域，特别是涉及薄膜材料精密加工的工程应用，材料的热光效应和热膨胀效应均有广泛的应用，热光系数和热膨胀系数成为衡量材料性能的重要指标。因此，研究介质的热光系数和热膨胀系数的测量装置或测量方法具有重要意义。目前，测量介质热光系数的装置有Abbe折射仪、椭偏仪、棱镜耦合仪等。然而，这些测量装置均存在一些缺陷，如使用Abbe折射仪进行测量，必须把待测介质置于某种液体材料中，且该液体材料的折射率大小必须保持在待测介质的折射率和棱镜的折射率之间，这一条件限制了Abbe折射仪的测量范围；椭偏仪是基于椭偏原理的测量，计算复杂，很难从测量值直接求得结果；在棱镜耦合仪的测量过程中，需要非常精确的角度测量，角度误差直接影响到测量精度，所以棱镜耦合仪的机械精密度要求很高，比较昂贵。对于材料热膨胀系数的测量，目前多数采用电阻线圈加热的接触式测量，如把材料制成约0.5-1.0m长的棒，置于恒温电炉加热然后测量棒的微小伸长量，从而求得材料的热膨胀系数，存在很大的局限性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、操作简单、测量精度高的介质热光系数和热膨胀系数的测量装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种介质热光系数和热膨胀系数的测量装置，包括底座、光源组件和条纹观测组件，所述的底座上设置有支架、由金属材料制成的中空样品台、加热装置和温度测量装置，所述的光源组件和所述的条纹观测组件活动连接在所述的支架上，所述的样品台上置放有试样，所述的加热装置包括电源、恒温调节控制器和电热器件，所述的恒温调节控制器与所述的电热器件连接，所述的电热器件置放在所述的样品台内，所述的温度测量装置分别与所述的样品台和所述的恒温调节控制器连接。

所述的金属材料为导热性能良好的金属材料。

所述的试样包括衬底薄片和沉积在所述的衬底薄片上的待测介质膜，所述的衬底薄片与所述的样品台的正表面平整接触。

所述的衬底薄片为一面为毛面且另一面为抛光面的毛玻璃片，所述的待测介质膜沉积在所述的抛光面上，所述的毛面与所述的样品台的正表面紧密平整接触。

所述的光源组件包括第一底盘，所述的第一底盘周边设置有角度标度值，所述的第一底盘上设置有第一可旋转动片，所述的第一可旋转动片上设置有光源、光扩束器、第一凸透镜、第一螺旋及第一校准线，所述的第一校准线位于所述的光源、所述的光扩束器及所述的第一凸透镜的光轴上。

所述的条纹观测组件包括第二底盘，所述的第二底盘周边设置有角度标度值，所述的第二底盘上设置有第二可旋转动片，所述的第二可旋转动片上设置有螺旋测微目镜、第二凸透镜、第二螺旋及第二校准线，所述的第二校准线位于所述的螺旋测微目镜及所述的第二凸透镜的光轴上，所述的螺旋测微目镜位于所述的第二凸透镜的焦平面上。

所述的温度测量装置包括热敏探头和与所述的热敏探头连接的温度探测器，所述的热敏探头连接在所述的样品台的正表面上并靠近所述的试样，所述的温度探测器与所述的恒温调节控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：①测量装置由简单的机械部件和电路构成，容易实现；②测量过程中，通过旋转第一螺旋和第二螺旋精确设定测量时所需的角度，通过移动光源组件可使光源发射的光直接照射到待测介质膜上，通过移动条纹观测组件可以观测到整个干涉条纹场，利用加热器件对试样进行加热，观测不同温度下某个固定位置上移过的干涉条纹的数目，由此测量介质的热光系数和热膨胀系数，操作方便，可调性好；③测量过程中，只通过改变角度和温度，进行两次测量，就能同时测量出待测介质的热光系数和热膨胀系数，限制因素少；④采用薄膜等倾干涉法测量条纹的变化，测量精度高，计算过程简单。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图；

图2为光源组件的结构示意图；

图3为条纹观测组件的结构示意图；

图4a为试样的结构示意图；

图4b为样品台与置放在样品台内的加热器件的结构示意图；

图5a为加热装置的结构示意图；

图5b为温度测量装置的结构示意图；

图6a为光程差分析光路图；