[发明专利]一种纳米压入仪压头位移和载荷的测量装置

权利要求书

1.一种纳米压入仪压头位移和载荷的测量装置，其特征在于：其包括：压块(1)、弹簧(2)、基座(3)、稳频激光器(4)、光电探测器(5)、偏振片(6)、分光镜(7)、参考角锥棱镜(8)、测量角锥棱镜(9)和测量系统(10)；

上述各组成部分的连接关系为：压块(1)通过弹簧(2)支撑在基座(3)上，压块(1)上表面高于基座(3)；压块(1)的下面为测量角锥棱镜(9)，压块(1)与测量角锥棱镜(9)刚性连接；测量角锥棱镜(9)的正下方为分光镜(7)；压块(1)、测量角锥棱镜(9)、分光镜(7)和基座(3)同轴，弹簧(2)关于基座(3)轴线对称分布；分光镜(7)的一侧为参考角锥棱镜(8)；分光镜(7)的另一侧为稳频激光器(4)、偏振片(6)和光电探测器(5)；稳频激光器(4)、偏振片(6)和光电探测器(5)均位于透过基座(3)的外面；偏振片(6)和光电探测器(5)同轴，稳频激光器(4)发出的光束的中心线和光电探测器(5)接收的光束的中心线经过分光镜(7)，且关于分光镜(7)的轴线对称；光电探测器(5)的输出端与测量系统(10)输入端连接。

2.如权利要求1所述的一种纳米压入仪压头位移和载荷的测量装置，其特征在于：其工作过程包括校准过程和测量过程；所述校准过程的具体操作为：

步骤1.1：将一组不同质量的标准砝码依次放在压块(1)的中心位置，推动压块(1)和与其刚性连接的测量角锥棱镜(9)向下移动；同时，从稳频激光器(4)发出的光束，被分光镜(7)分为两束，透射光束射向参考角锥棱镜(8)并返回，形成参考光束；反射光束射向测量角锥棱镜(9)并返回，形成测量光束；测量光束和参考光束在分光镜(7)处相遇，通过偏振片(6)后，生成的干涉信号发送到测量系统(10)，测量系统(10)通过分析所述干涉信号得到压块(1)的位移；

步骤1.2：对步骤1.1得到的一组标准砝码作用下压块(1)的位移数据进行拟合，得到载荷-位移关系曲线，即标准砝码施加的载荷与压块(1)位移的关系曲线。

3.如权利要求2所述的一种纳米压入仪压头位移和载荷的测量装置，其特征在于：所述测量过程的具体操作为：

步骤2.1：所述纳米压入仪压头在压块(1)的中心位置施加载荷，推动压块(1)和测量角锥棱镜(9)向下移动，同时，从稳频激光器(4)发出的光束，被分光镜(7)分为两束，透射光束射向参考角锥棱镜(8)并返回，形成参考光束；反射光束射向测量角锥棱镜(9)并返回，形成测量光束；测量光束和参考光束在分光镜(7)处相遇，通过偏振片(6)后，生成的干涉信号发送到测量系统(10)，测量系统(10)通过分析所述干涉信号得到压块(1)的位移；

步骤2.2：根据步骤2.1得到的压块(1)的位移以及步骤1.2得到的载荷-位移关系曲线即可确定纳米压入仪压头的载荷。

4.如权利要求1至3之一所述的一种纳米压入仪压头位移和载荷的测量装置，其特征在于：所述装置还可以将分光镜(7)和参考角锥棱镜(8)放在基座(3)的外部，用一块反射镜将测量光束转至测量角锥棱镜(9)上。