PL65910B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.XI.1972 65910 KI. 42k,45/02 MKP GOlb 11/16 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Ryszard Chwalko, Jerzy Biernacki, Józef Zu- lawnik, Tadeusz Pienkowski Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Fizyki), Warszawa (Polska) Dylatometr interferencyjny Przedmiotem wynalazku jest dylatometr inter¬ ferencyjny, w którym zródlem swiatla jest laser.Znanych jest szereg dylatometrów, w których pomiar wydluzenia próbki odbywa sie przez bez¬ posrednie przenoszenie mechaniczne zmian dlugosci do ukladu pomiarowego.Inne dylatometry, o dzialaniu róznicowym, dzia¬ laja w ten sposób, ze porównuje sie rozszerzenie próbki i wzorca, a wynik w postaci odchylenia plamki swietlnej obserwuje sie przy pomocy ukladu optycznego.Znany jest dylatometr interferencyjny, który sklada sie z rury z autokolimacyjnym urzadzeniem, interferatora, pieca elektrycznego i termoregulatora.Pomiaru dlugosci próbki dokonuje sie przy zadanej temperaturze i polega on na obserwacji linii spek¬ tralnych lezacych w róznych miejscach widma, otrzymanych w wyniku róznicy dróg dwóch wiazek swiatla monochromatycznego, odbitych od górnej i dolnej powierzchni.Znany jest dylatometr z zastosowaniem inter¬ ferometru Michelsona, w którym próbka znajduje sie na podlozu piezoceramicznym, do którego przy¬ kladane jest napiecie zmienne. Zmiany dlugosci próbki obserwuje sie jako krzywe na ekranie oscy¬ loskopu, a nastepnie przelicza sie w maszynie ma¬ tematycznej. Zaleta tego rozwiazania w stosunku do poprzednich jest niewrazliwosc czesci dylato¬ metr u na temperature.Ponadto znane takze jest urzadzenie, w którym 10 15 20 25 30 obserwuje sie wydluzenie próbki umieszczonej w piecu pod obiektywami dwóch mikroskopów.Jest to urzadzenie przeznaczone jedynie do badania próbek kwarcowych.Wszystkie przedstawiane powyzej znane rozwia¬ zania sa malo doskonale. Wymagaja albo stosowa¬ nia wzorcowej próbki, albo tez skomplikowanej aparatury optycznej ii elektronicznej.Zdecydowanie nowoczesniejszym jest znany spo¬ sób pomiaru wspólczyninika rozszerzalnosci liniowej materialów. Sposób ten wykorzystuje uklad inter¬ ferometru Michelsona ze zródlem promieniowania laserowego. W rozwiazaniu tym jedno ze zwier¬ ciadel interferometru Michelsona laczy sie z ba¬ dana próbka i razem umieszcza sie w piecu elek¬ trycznym. Nastepnie obserwuje sie i rejestruje zmiany polozenia prazków interferencyjnych na ekranie.Jednakze i to rozwiazanie ma szereg wad, które nie daja prawidlowego, niezaklóconego pomiaru.Wynika to stad, ze powietrze znajdujace sie wew¬ natrz grzejnej komory na skutek ogrzewania bar¬ dzo silnie faluje, a ponadto pomimo chlodzenia pieca, duza ilosc ciepla przedostaje sie na zewnatrz i powoduje ogrzewanie sie drugiego ramienia inter¬ ferometru.Celem wynalazku jest usuniecie niedogodnosci , znanych rozwiazan.Cel ten osiagnieto przez zbudowanie dylatometru 6591065910 z zastosowaniem interferometru Michelsona i la¬ sera.Dylatometr wedlug wynalazku, skladajacy sie z ukladu mechaniczno-optycznego zawierajacego in¬ terferometr Michelsona z laserem jako zródlem promieniowania, ukladu grzejnego, ukladu rejestru¬ jacego wydluzenie sie próbki oraz ukladu rejestru¬ jacego temperature i majacy badana próbke umiesz¬ czona w piecu oporowym, jako istotna ceche ma to, ze ma dwie plytki odbijajace przymocowane z obu stron prostopadle do osi próbki wewnatrz pustej, z których w dolnej plytce wykonany jest otwór na osi1 próbki, oraz ma pryzmat Kostersa ponizej pod¬ stawy rury kwarcowej.Przy zastosowaniu dylatometru wedlug wynalaz¬ ku uzyskuje sie pomiar bezwzgledny o bardzo duzej dokladnosci, a ponadto bezposrednio w dlugosci fali, bo wzorcem jest dlugosc fali swietlnej. Uzyskuje sie pomiar z dokladnoscia do polowy dlugosci fali swietlnej. Ponadto badanie próbki nie jest uzalez¬ nione od wplywu warunków w jakich wykonuje sie pomiar, na przyklad od rozszerzania sie czesci ukla¬ du pomiarowego.Przedmiotem wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat dylatometru wedlug wy¬ nalazku, fig. 2 wyjasnia zasade dzialania podwój¬ nego pryzmatu, a fig. 3 przedstawia droge promieni swietlnych poprzez pryzmat i próbke z plytkami odbijajacymi.Dylatometr wedlug wynalazku sklada sie z ukla¬ du mechaniczno-optycznego, ukladu prózniowego, ukladu grzejnego, ukladu rejestrujacego wydluze- mie sie próbki oraz ukladu rejestrujacego tempera¬ ture.W sklad ukladu mechaniczno-optycznego wchodzi laser 1, podwójny pryzmat Kostersa 2, rura kwar¬ cowa 3 sluzaca za podstawe badanej próbki 5, oraz badana próbka 5, na której zamocowane sa dwie plyty odbijajace 4 i 6. Jedna z plyt odbijajacych, a mianowicie plyta 4 umieszczona jest pomiedzy badana próbka 5 a rura kwracowa 3 i ma wyko¬ nany otwór w miejscu, gdzie przechodzi os bada¬ nej próbki. Otwór ten pozwala przejsc promieniowi swietlnemu od pryzmatu 2 do drugiej plytki 6, znajdujacej sie po drugiej stronie próbki.Uklad prózniowy sklada sie z zewnetrznej rury kwarcowej 7, pompy prózniowej 8 oraz szklanej plyty 9 zamykajacej komore prózniowa od dolu.Obudowe komory stanowi rura 7.Uklad grzejny sklada sie z elektrycznego pieca oporowego 10 i regulatora temperatury 11. W obre¬ bie pieca znajduje sie próbka 5 wraz z plytkami odbijajacymi, umieszczona w komorze prózniowej.Próbka jest tak usytuowana w stosunku do pryz¬ matu 2, ze ciplo promieniujace z pieca 10 nie od- dzialywuje na pryzmat 2.Uklad rejestrujacy wydluzenie sie próbki sklada sie z fotodiody krzemowej 12 i pisaka 13, a uklad 5 rejestrujacy temperature z termopary 14 i pisaka 15.Rejestracje wydluzenia sie próbki 5 przeprowa¬ dza sie nastepujaco: zmiana polozenia prazków po¬ woduje zmiane jasnosci na wejsciu fotodiody krze- 10 mowej 12. Zmiana jasnosci przetwarzana jest na sygnal elektryczny o zmieniajacym sie napieciu, co jest rejestrowane na pisaku 13 w formie linii falistej. Odleglosci miedzy dwoma sasiednimi grzbie¬ tami fal odpowiada rozszerzeniu sie badanej próbki 15 o X (2) gdzie X — jest dlugoscia fali zródla swiatla.Pryzmat Kostersa 2 sklada sie z dwóch pryzma¬ tów 16 i 17 o kacie 30°, sklejonych dluzszymi przy- prostokatnymi. Jedna z przyprostokatnych jest po¬ kryta warstwa metaliczna odbijajaca w 50%. Pro- 20 mien ze zródla swiatla monochromatycznego 18 po przejsciu przez pryzmat ulega czesciowemu od¬ biciu od warstwy pólprzepuszczalnej ii czesciowo przechodzi do pryzmatu 17, po czym wychodzi z pryzmatu w postaci promieni 19* i 20'. Po odbiciu 25 od zwierciadla promienie 21 wracaja po podobnych drogach i interferuja na ekranie 22 w postaci rów¬ noleglych prazków. Przesuwanie zwierciadla 21 nie powoduje przesuwania sie prazków.Podwójny pryzmat Kostersa wykorzystany w dy- 30 latometrze przedstawiono na fig. 3. Promien 19' odbija sie od plytkii odbijajacej 4, w której wyko¬ nany jest takze- otwór, przez który przechodzi pro¬ mien 20' i odbija sie od plytki 6, umieszczonej na badanej próbce 5. Rozszerzanie sie badanej próbki 35 na skutek ogrzewania powoduje przesuwanie sie plytki odbijajacej, co pociaga za soba zmiane po¬ lozenia prazków na ekranie 21, przesuniecie sie plytki 5 o 1/2 powoduje przesuniecie sie prazków o jeden odstep miedzy nimi. 40 PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenie patentowe Dylatometr interferencyjny, zawierajacy interfero¬ metr Michelsona z laserowym zródlem promienio¬ wania, w którym próbka badana znajduje sie 45 w elektrycznym piecu oporowym, uklad mechanicz- no-optyczny, uklad grzejny, uklad rejestrujacy wy¬ dluzenie sie próbki oraz uklad rejestrujacy tempe¬ rature, znamienny tym, ze ma dwie plytki odbija¬ jace (4 i 6) przymocowane z obu stron próbki! (5) 50 wewnatrz pustej, prostopadle do jej osi, przy czym w dolnej plytce (4) jest wykonany otwór w miejscu, gdzie przechodzi os próbki (5), a poza tym ma pryzmat Kostersa (2) umieszczony ponizej rury kwarcowej (3) sluzacej za podstawe badanej próbki 55 (5) i plytki (4).KI. 42k, 45/02 65910 MKP GOlb 11/16 FigiKI. 42k,45/02 65910 MKP GO Ib 11/16 Fig.

2. Fig.

3. WDA-1. Zam. 3512, naklad 200 egz. Cena zl 10,— PL PL