Поляризационно-оптический микродилатометр

(5 )М. Кл,6 01 й 25/1 б с присоединением заявкиГфеударстеекеьй кемитет СССР(54) ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧВСКий МИКРОДИЛАТОМЕТР Изобретение относится к измерительнойтехнике, а именно к устройству приборов,измеряющих тепловое расширение твердыхматериалов при использовании малогабаритнцхобразцов, и может быть применено как приматериаловедческих исследовакяях, так и в5производственной практике дв, контроля коэффициентов теплового расширения (КТР) поставляемых материалов,Известны приборы, предназначенные дляизмерения КТР твердых материалов, принципкоторых основан на использовании поляриэационна оптического метода исследования напряжений.Наиболее близким по технической сущностик изобретению является поляризацнонно-оптичес.кийдипатометр, содержащий источник поляризованного света, нагревательную камеру и компенсатор,Принцип работы поляризационно. оптического дилатометра заключается в измерении двойного лучепреломления в зависимости от темпе.ратуры в спае стекла с другим материаломпростой формы (плоский двойной спей, бусин 2ковый спай, спай типа "сандвич" и т,д.). Зная КТР одного йз компонентов спая, по измеренным значениям двойного лучепреломления в нем, с помощью сравнительно простых формул вычисляют КТР второго компонента сная.Несмотря на простоту и высокую точность поляриэь:. .нно-оптические дилатометры не наш. ли широкого распространения, так как образцы для измерения КТР должны быть выполнены в виде сная двух материалов, причем один иэ них должен быть прозрачным стеклом, и, кроме того, КТР одного из компонентов спая должен быть точно известен. Стекло образует надежные спал с очень ограниченным числом материалов с близкими к нему значениями КТР, но даже в этом случае технология получения сная связана с определенными трудностями, Каждое стекло из специальной группы стекол, предназначенных для спаивания с другими ма. терналамн (так называемые .электровакуумные стекла), может быть спаяно только с одним типом материала (как правило металлом опре. деленной марки). Вследствие этих ограничений поляриэацнонно-оптический метод определения729493 4где ЛФ - измерение величины двойного;лучепреломления в перемычке;ЬТ - измерение температуры;а - искомый КТР материала образца 5;К - коэффициент пропорциональности,Коэффициент пропорциональности К определяется индивидуально для каждого обхватывающего узла 3 в опытах по измерению материалас известным КТР, например монокристаллалейкосзпфира, вырезанного перпендикулярноили параллельно к оптической оси,Измеряя двойное лучепреломление в перемычке узла 3 в зависимости от температуры,1 по приведенной выше формуле легко определяют КТР исследуемого материала, т.е. материала образца 5, Достоинством предлагаемогоустройства наряду с простотой и высокой точностью является возможность проводить измерения КТР на миниатюрных образцах вплотьдо размеров 1 х 1 х 1 мм. Возможны различные варианты осуществления предлагаемого устройства. Так, образец может быть изготовлен точно в размер прорези и установлен без натяга, обхватывающее тело может быть выполнен в форме кольца Одинга или упрощенного кольца Одинга и т.д.; регистрация деформации в обхватывающем теле может вестись другим способом, например рентгено-структурным или тенэометрическим; само обхватывающее тело может быть изготовлено не иэ оптически активного к деформации материала, а, например, из электрически активного и тд Один из возможных вариантов предлагаемого устройства реализован авторами в лабораторных условиях. При анализе точности прибо ра установлено, что доверительный интервал измеренных значений КТР для серии из трех измерений составляет +0,410 К при вероятности 0,95, при этом рабочая длина образца не превышала 1 мм, При измерении КТР известными устройствами величина доверительного интервала обычно находится в пределах +1,10" К а длина образца должна быть не менее 15 мм.Предлагаемый микродилатометр позволйт обеспечить универсальность поляризационнооптических дилатометрических измерений. а также уменьшить габариты измеряемых образцов,Поляриэационно. оптический микродилатометр,идержащий источник поляризованного света,3КТР материалов используется только при вход.ном контроле поставляемых на электровакуум.ные заводы стекол и металлов, предназначенных для спаивания друг с другом. Ограниче.ния на применение этого метода для измеренияабсолютных значений КТР накладывается такжеиз.за того, что при изготовлении сная необхо-дим нагрев обоих его компонентов до сравнительно высоких температур (800 - 1200 С). Прнэтом КТР опорного компонента спая (компо онента с известным КТР) может измениться нанеопределенную величину (например, в результате процессов стабилизации для стекла, либов результате фазовых превращений для другихматериалов) . 15Для обеспечения универсальности поляризационно-оптическим измерениям КТР твердыхматериалов при сохранности точности, характерной для этого метода, и уменьшения габаритовизмеряемых образцов, в схему поляризационнооптического дилатометра введен дополнительныйэлемент - преобразователь деформаций, изго, товленный иэ оптически активного материала,например кварцевого стекла, обхватывающийобразец в направлении контролируемого измепения,На фиг. 1 дана принципиальная блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 изображен измерительный узел с образцом.Предлагаемый поляриэационно-оптический зомикродилатометр состоит иэ четырех основныхузлов (см. фиг, 1); источника 1 поляризованного света, нагревательной камеры 2, измерительного узла 3 и компенсатора 4,Измерительный узел 3 выполнен в виде З 5тела, обхватывающего образец в направленииконтролируемого изменения (в виде скобы,разрезного кольца и т.д,), Он может быть из.готовлен из любого оптически-активного материала, например стекла (в частности кварцевого).Образец 5 из исследуемого материала, выполненный в виде плоско-параллельной пластины, вставляют в прорезь узла 3 с некоторымнатягом. При этом в перемычке обхватывающего тела возникают напряжения изгиба, вызывающие двойное лучепреломление, которое вточках, указанных на чертеже фиг. 2, легкоизМеряется с помощью компенсатора. Величина двойного лучепреломления в перемычке является функцией ширины прорези,Узел 3 с образцом 5 помещают в нагрева.тельную камеру прибора так, чтобы ось перемычки с плоскостью поляризации света состав.ляла угол в 45, При нагреве вследствие разиицы КТР материалов узла 3 и образца 5 в Формула измеретенияперемычке. узла 3 меняется величина двойноголучепреломления цо следующему .закону:ЬФ = КоЬТ.5 729493 6нагревательную камеру и компенсатор, о т л и- обхватывающий образец в направлении контроч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличе. лируемого изменения, изготовленным из оптиния точности дилатометрических измерений, чески активного к деформациям материала, на. в него введен преобразователь деФовмацвя, пример кварцевого стекла.праРлсИИПИ Заказ 1253/37 Тираж 1019 ПодписиФилиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Птная, 4