[發明專利]一種小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置

無效

• 申請號: 201210040245.8
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN103257152A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 沈明禮;朱圣龍;王福會
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 樊南星

技術領域

本發明涉及儀器設計制造技術領域，尤其是針對小尺寸固體樣品尺度變化進行測量的熱膨脹測量儀器，本發明特別提供了一種小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置。

背景技術

熱膨脹，即凝聚態物質體積隨溫度變化而發生變化的現象，是物質的基本熱物理性質之一。通常用熱膨脹系數來表征材料尺寸隨溫度變化程度。熱膨脹系數通常分為體膨脹系數和線膨脹系數。由于體膨脹的測量在實踐中要比線膨脹困難，所以一般只測量固體材料的線膨脹系數。熱膨脹系數測量是材料研究的重要手段。例如，固體材料的一級相變伴隨有體積變化，熱膨脹曲線可以反映材料的相變行為。對于異質材料構成的結構件，熱膨脹系數匹配性往往是非常重要的問題。特別是在材料表面工程領域，涂層與基體熱膨脹系數匹配問題是涂層制備和服役性能的關鍵因素之一。

材料線膨脹的測量迄今已有多種方法[參見文獻1：B.S.Lement，C.S.Roberts，B.L.Averbach.Determination?of?small?thermal?expansion?coefficients?by?a?micrometric?dilatometer?method.Rev.Sci.Instrum..1951(22)：194-196文獻2：M.Rotter，H.Müller，E.Gratz，M.Doerr，M.Loewenhaupt.A?miniature?capacitance?dilatometer?for?thermal?expansion?and?magnetostriction.Rev.Sci.Instrum..1998(69)：2742-2746文獻3：A.V.?Golovnya，V.Ya.Pokrovskii.Interferometric?setup?for?measurements?of?expansion?of?whisker-like?samples.Rev.Sci.Instrum..2003(73)：4418-4422文獻4：H.Xie，J.Vitard，S.Haliyo，S.Régnier.Optical?lever?calibration?in?atomic?force?microscope?with?a?mechanical?lever.Rev.Sci.Instrum..2008(79)：096101，1-3文獻5：E.Thormann，T.Pettersson，P.?M.Claesson.How?to?measure?forces?with?atomic?force?microscopy?without?significant?influence?from?nonlinear?optical?lever?sensitivity.Rev.Sci.Instrum..2009(80)：093701，1-11]，而且隨著各種高靈敏度位移傳感器的問世，測量精度也在不斷提高，為各種精細測量提供了方便。膨脹儀按測量原理分為直接法和間接法，前者主要是推桿法，后者主要是光學干涉法和X射線衍射法。推桿法最常用，按使用的位移傳感器又可分為光學式、電感式、電容式膨脹儀。線膨脹系數定義為單位長度樣品的長度變化量與溫度變化量的比值，推桿式膨脹儀一般要求試樣長度在20mm左右，截面尺寸在5×5mm左右，以減少測量誤差。推桿法膨脹儀測量時，通常在推桿和試樣間預加推力以保證推桿與試樣的良好接觸，預加的推力即膨脹阻力對上述尺寸的試樣可以忽略不計，但對于截面尺寸較小的試樣，其膨脹阻力難以忽略，給試樣的測量造成誤差。

對于小尺寸試樣，一般采用光學干涉法和X射線衍射法測量熱膨脹系數。這類測試儀器都比推桿法熱膨脹儀昂貴得多。從技術上看，干涉法要求試樣端面有良好的反光能力，X射線衍射法要求試樣為晶態，因此這兩種方法無法用于測量小尺寸并且為玻璃態材料的高溫熱膨脹行為一種小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置。

人們期望獲得一種技術效果優良的小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置。

發明內容

本發明的的目的是提供一種技術效果優良的小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置。

本發明提供了一種小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置，用于測量被測樣品10的受熱膨脹變形程度；其特征在于：所述小尺寸固體樣品熱膨脹測量裝置由下述幾個部分組成：樣品臺1、反光片3、激光發射裝置4、激光接收裝置5；其中：被測樣品10布置在樣品臺1上，被測樣品10一端的端部被限定在樣品臺1上且其位置不能變化，被測樣品10的另一端的端部緊貼并頂緊在反光片3的背面，用于反射激光發射裝置4發出的光的反光片3布置在樣品臺1上或者靠近樣品臺1布置；激光發射裝置4和激光接收裝置5都布置在反光片3的反光面一側。