[發(fā)明專利]一種雙折射率的測定裝置和測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011371090.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112557344B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭文平;關(guān)淙元;夏珉;李微;楊克成
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 王世芳;曹葆青

1.一種雙折射率的測定裝置，其特征在于，其包括測量光源（4）、擴(kuò)束鏡（5）、匯聚物鏡（8）、棱鏡（3）、波片（6）、載物臺組件（1）、物鏡（9）、鏡筒（10）、濾波片（11）、偏振片（12）、針孔光闌（14），其中，

擴(kuò)束鏡（5）設(shè)置在測量光源（4）的出射方向上，匯聚物鏡（8）設(shè)置在擴(kuò)束鏡（5）出射光方向上，棱鏡（3）設(shè)置在匯聚物鏡（8）出射光方向上，棱鏡（3）的縱截面為梯形，棱鏡的底面用于設(shè)置待測樣品，匯聚物鏡（8）出射光對準(zhǔn)棱鏡的一個(gè)側(cè)面，將光束匯聚于棱鏡下底面，物鏡（9）的鏡頭對準(zhǔn)棱鏡的另一個(gè)側(cè)面，用于接收從棱鏡出射的出射光，待測樣品設(shè)置在載物臺組件（1）上，物鏡（9）末端設(shè)置有鏡筒（10），在鏡筒（10）和物鏡（9）之間設(shè)置有濾波片（11），鏡筒（10）內(nèi)依次設(shè)置有偏振片（12）和針孔光闌（14），偏振片（12）靠近物鏡，采集從針孔光闌（14）出射的攜帶有待測樣品折射率信息的出射光，從而能獲得折射率，載物臺組件能實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、X方向和Y方向的移動(dòng)，以帶動(dòng)待測樣品實(shí)現(xiàn)在空間的全方位運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對待測樣品雙折射率的測量，

其還包括探測器（15）和計(jì)算機(jī)，探測器與計(jì)算機(jī)相連，探測器可為CCD或CMOS，探測器用于接收物鏡的出射光并成像，計(jì)算機(jī)用于提取明暗界限位置，計(jì)算對應(yīng)的折射率，并通過與載物臺組件的配合，完成對樣品表面上每一個(gè)點(diǎn)的雙折射率測量。

2.如權(quán)利要求1所述的一種雙折射率的測定裝置，其特征在于，所述載物臺組件（1）包括XY位移平臺、旋轉(zhuǎn)臺、升降臺和彈簧片，XY位移平臺設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺上，彈簧片設(shè)置在XY位移平臺上，旋轉(zhuǎn)臺設(shè)置在升降臺上，彈簧片用于將樣品壓緊于XY位移平臺臺面上，旋轉(zhuǎn)臺帶動(dòng)待測樣品以旋轉(zhuǎn)中心軸做360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，XY位移平臺水平移動(dòng)樣品使旋轉(zhuǎn)中心軸與樣品表面交點(diǎn)改變，行程覆蓋樣品待測范圍，升降臺用于調(diào)整樣品高度，以與梯形棱鏡底面相接觸。

3.如權(quán)利要求2所述的一種雙折射率的測定裝置，其特征在于，擴(kuò)束鏡放大倍率為5倍~20倍，波片為二分之一波片或者四分之一的波片，波片設(shè)置在波片架上，通過旋轉(zhuǎn)波片架可調(diào)整透射光的偏振方向，匯聚物鏡為無限遠(yuǎn)物鏡，工作距離2 cm ~5cm，針孔光闌起遮蔽雜散光的作用，其直徑大小1um ~2000um。

4.如權(quán)利要求3所述的一種雙折射率的測定裝置，其特征在于，所述棱鏡的材質(zhì)為藍(lán)寶石晶體、紅寶石晶體或氧化鋯，其折射率至少大于1.7，梯形棱鏡兩梯形面為磨砂面，其余四面為光學(xué)面，棱鏡以夾具夾持，校準(zhǔn)完成后即保持不動(dòng)，

工作時(shí)，棱鏡底面與待測樣品薄片相貼合，在貼合形成的縫隙處設(shè)置有折射率油，折射率油的折射率具有介于棱鏡折射率和樣品折射率之間。

5.采用如權(quán)利要求2-4之一所述裝置進(jìn)行雙折射率測定的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

S1：將待測樣品固定于XY位移平臺上，在待測樣品表面滴加折射率匹配液，上升XY位移平臺使樣品貼合于棱鏡底面，

S2：采用探測器拍攝當(dāng)前測量點(diǎn)的反射光束的明暗分布情況，

S3：提取明暗界限，得到折射率，若為雙明暗界限情況，進(jìn)入步驟S4，若為單明暗界限情況，進(jìn)入步驟S6，若無有效界限，判定為無效點(diǎn)，進(jìn)入步驟S7，

S4：以設(shè)定間隔旋轉(zhuǎn)樣品，探測器拍攝每個(gè)角度上的明暗界限情況，

S5：經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選非線性反演，得到各個(gè)測量點(diǎn)的雙折射性質(zhì)，包括光軸角度和主軸折射率，

S6：將待測樣品旋轉(zhuǎn)90°，再次進(jìn)行明暗界限提取，若仍沒有單明暗界限，判斷為各向同性晶體，其折射率為步驟S3中獲得的折射率，若有雙明暗界限，跳轉(zhuǎn)至步驟S4，

S7：XY平臺移動(dòng)指定距離到下一個(gè)待測點(diǎn)，返回步驟S2，直到完成測量范圍內(nèi)的所有點(diǎn)。

6.采用如權(quán)利要求5所述裝置進(jìn)行物體成分均勻性的測定方法，其特征在于，待測樣品為薄片狀時(shí)，將待測樣品表面進(jìn)行離子拋光處理，使其符合粗糙度需求，還使反射光的散斑現(xiàn)象降低。

7.采用如權(quán)利要求6所述裝置進(jìn)行物體成分均勻性的測定方法，其特征在于，待測樣品的薄片利用吸光漆貼合在載玻片上，再進(jìn)行雙折射率的測定。

8.采用如權(quán)利要求2-4之一所述裝置進(jìn)行寶石晶體的雙折射率測定的方法，其特征在于，其包括如下步驟：

S1：制備寶石晶體樣品的切片，切片待測面拋光處理，將待測樣品固定于XY位移平臺上，在待測樣品表面滴加折射率匹配液，上升XY位移平臺使樣品貼合于棱鏡底面，

S2：采用探測器拍攝當(dāng)前測量點(diǎn)的反射光束的明暗分布情況，

S3：提取明暗界限，得到折射率，若為雙明暗界限情況，進(jìn)入步驟S4，若為單明暗界限情況，進(jìn)入步驟S6，若無有效界限，判定為無效點(diǎn)，進(jìn)入步驟S7，

S4：以設(shè)定間隔旋轉(zhuǎn)樣品，探測器拍攝每個(gè)角度上的明暗界限情況，

S5：經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選、非線性反演，得到各個(gè)測量點(diǎn)的雙折射性質(zhì)，

S6：將待測樣品旋轉(zhuǎn)90°，再次進(jìn)行明暗界限提取，若仍沒有單明暗界限，判斷為各向同性晶體，其折射率為步驟S3中獲得的折射率，若有雙明暗界限，跳轉(zhuǎn)至步驟S4，

S7：XY平臺移動(dòng)指定距離到下一個(gè)待測點(diǎn)，返回步驟S2，直到完成測量范圍內(nèi)的所有點(diǎn)。