專利名稱：一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)儀器，尤其是涉及一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x及其測(cè)量 方法。
背景技術(shù)：
各向同性的光學(xué)玻璃，在溫度變化時(shí)由于玻璃內(nèi)部溫度不均勻而產(chǎn)生熱應(yīng)變，玻璃 呈現(xiàn)出單軸晶體的光學(xué)行為，對(duì)不同偏振方向的光的折射率不同，發(fā)生應(yīng)力雙折射現(xiàn)象， 使光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生新的象差。蘇聯(lián)和德國(guó)光學(xué)玻璃產(chǎn)品目錄中給出了不同牌號(hào)光學(xué)玻璃的 兩個(gè)應(yīng)力光學(xué)系數(shù)，而中國(guó)光學(xué)玻璃仍然是空白，光學(xué)玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中也沒有列入這些 參數(shù)，國(guó)內(nèi)沒有相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器。1982年7月，光學(xué)學(xué)報(bào)報(bào)導(dǎo)了光學(xué)玻璃熱光系數(shù)及其 測(cè)量原理，1987年8月光學(xué)學(xué)報(bào)報(bào)導(dǎo)了熱光系數(shù)儀，在這兩篇報(bào)導(dǎo)中，給出了熱光系數(shù) P、 Q測(cè)量原理和儀器原理，但沒有給出具體測(cè)量方法和和具體結(jié)構(gòu)，而且熱光系數(shù)P、 Q只適用于激光器中，沒有普遍意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光學(xué)玻璃產(chǎn)品更基本、更普遍的應(yīng)力光學(xué)系 數(shù)的測(cè)量?jī)x及其測(cè)量方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量 儀，包括探測(cè)光源和由四個(gè)反射鏡組成的馬赫一陳德爾干涉儀，所述的千涉儀中設(shè)置有 空心圓柱玻璃，所述的空心圓柱玻璃的光軸與所述的干涉儀的光軸重合，所述的空心圓 柱玻璃的內(nèi)表面貼設(shè)有金屬導(dǎo)熱管，所述的金屬導(dǎo)熱管內(nèi)設(shè)置有電熱棒，所述的空心圓 柱玻璃外同軸套設(shè)有灌注冷卻水的水冷腔，所述的水冷腔上設(shè)置有進(jìn)水嘴，所述的空心 圓柱玻璃的兩端與所述的水冷腔和所述的金屬導(dǎo)熱管之間分別設(shè)置有密封圈。所述的空心圓柱玻璃的兩端面為光學(xué)平面，所述的兩端面的平行度小于10秒。所述的探測(cè)光源為He—Ne激光。 所述的金屬導(dǎo)熱管為紫銅管。一種使用所述的光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，它包括以下步驟(1) 、開啟水冷腔的閥門，注入冷卻水，水溫為T2，穩(wěn)定一段時(shí)間后，微調(diào)干涉儀，使玻璃棒的馬赫一陳德爾干涉條紋為零場(chǎng)；(2) 、接通電熱棒電源，設(shè)定加熱溫度為T。并設(shè)定溫度程序控制器3(TC/小時(shí)的 升溫速率，均勻加熱空心圓柱玻璃內(nèi)表面，到設(shè)定溫度T,后保溫一段時(shí)間使空心圓柱 玻璃達(dá)到熱平衡；(3) 、測(cè)量徑向、切向干涉條紋數(shù)目m" me，精確到0.5條紋；(4) 、將測(cè)量得到的干涉條紋數(shù)mr/me、樣品長(zhǎng)度L、楊氏模量E、泊松比p、熱膨脹系數(shù)a、溫差T,一T2和探測(cè)光波長(zhǎng)^0.6328pm代入公式q 2 A]和公式C2 = — r,，t、義〗得到待測(cè)玻璃的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)G和C2。2<x￡ - r2)上述的測(cè)量方法中，具體的步驟如下(1) 、開啟水冷腔的閥門，注入冷卻水，水溫為T2，穩(wěn)定15分鐘后，微調(diào)干涉儀， 使玻璃棒的馬赫一陳德爾干涉條紋為零場(chǎng)；(2) 、接通電熱棒電源，設(shè)定加熱溫度為T,-T2+5(TC，并設(shè)定溫度程序控制器30 'C/小時(shí)的升溫速率，均勻加熱空心圓柱玻璃內(nèi)表面，到設(shè)定溫度T^后保溫20分鐘使空 心圓柱玻璃達(dá)到熱平衡；G)、測(cè)量徑向、切向干涉條紋數(shù)目nv me，精確到0.5條紋；(4)、將測(cè)量得到的干涉條紋數(shù)nVme、樣品長(zhǎng)度L、楊氏模量E、泊松比p、熱膨脹系數(shù)a、溫差Ti一T2和探測(cè)光波長(zhǎng)^0.6328^m代入公式C, =!^ [- — ^^2〗2a￡ L(K-r2)和公式c2 = ^ [" - r ,/^ t 、 ;i]得到待測(cè)玻璃的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)c！和c2。 2a五 L(r) 一 r2)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用空心圓柱玻璃，圓柱玻璃內(nèi)表面通過電熱棒 均勻加熱到一定溫度，在圓柱玻璃外表面用流水冷卻，達(dá)到熱平衡時(shí)在玻璃樣品形成穩(wěn) 態(tài)軸對(duì)稱溫度場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的軸對(duì)稱熱應(yīng)力，使各向同性玻璃樣品具有單軸晶體的光學(xué)效應(yīng)；當(dāng)自然光通過時(shí)，徑向和切向偏振光產(chǎn)生不同的干涉條紋，測(cè)量干涉條紋變化數(shù)，即獲得玻璃樣品的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)；此外，采用紫銅管做金屬導(dǎo)熱管，導(dǎo)熱速度快，整個(gè) 測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且實(shí)現(xiàn)了玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)的穩(wěn)態(tài)測(cè)量。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖所示， 一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x，包括作為探測(cè)光源的He^"Ne激光 8和由四個(gè)反射鏡Mh M2、 M3、 M4組成的馬赫一陳德爾干涉儀，干涉儀中設(shè)置有空心 圓柱玻璃3，空心圓柱玻璃3的兩端面為光學(xué)平面且兩端面的平行度小于10秒，空心圓 柱玻璃3的光軸與干涉儀的光軸重合，空心圓柱玻璃3的內(nèi)表面貼設(shè)有紫銅管2，紫銅 管2內(nèi)設(shè)置有電熱棒1，空心圓柱玻璃3外同軸套設(shè)有灌注冷卻水4的水冷腔5，水冷 腔5上一體設(shè)置有進(jìn)水嘴6，空心圓柱玻璃3的兩端與水冷腔5和紫銅管2之間分別設(shè) 置有密封圈7。一種使用上述測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，它包括以下步驟(1) 、開啟水冷腔的閥門，注入冷卻水，水溫為丁2，穩(wěn)定15分鐘后，微調(diào)干涉儀， 使玻璃棒的馬赫一陳德爾干涉條紋為零場(chǎng)；(2) 、接通電熱棒電源，設(shè)定加熱溫度為T產(chǎn)T2+50。C，并設(shè)定溫度程序控制器30 'C/小時(shí)的升溫速率，均勻加熱空心圓柱玻璃內(nèi)表面，到設(shè)定溫度T！后保溫20分鐘使空 心圓柱玻璃達(dá)到熱平衡；(3) 、測(cè)量徑向、切向干涉條紋數(shù)目m。 me,精確到0.5條紋；(4) 、將測(cè)量得到的干涉條紋數(shù)nv/me、樣品長(zhǎng)度L、楊氏模量E、泊松比p、熱膨 脹系數(shù)a 、溫差T！ 一 T2=50 °C和探測(cè)光波長(zhǎng)X=0.6328^n代入公式<formula>formula see original document page 6</formula>和公式<formula>formula see original document page 6</formula>得到待測(cè)玻璃的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)Q和C2。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x，包括探測(cè)光源和由四個(gè)反射鏡組成的馬赫—陳德爾干涉儀，所述的干涉儀中設(shè)置有空心圓柱玻璃，所述的空心圓柱玻璃的光軸與所述的干涉儀的光軸重合，其特征在于所述的空心圓柱玻璃的內(nèi)表面貼設(shè)有金屬導(dǎo)熱管，所述的金屬導(dǎo)熱管內(nèi)設(shè)置有電熱棒，所述的空心圓柱玻璃外同軸套設(shè)有灌注冷卻水的水冷腔，所述的水冷腔上設(shè)置有進(jìn)水嘴，所述的空心圓柱玻璃的兩端與所述的水冷腔和所述的金屬導(dǎo)熱管之間分別設(shè)置有密封圈。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的空 心圓柱玻璃的兩端面為光學(xué)平面，所述的兩端面的平行度小于10秒。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的探 測(cè)光源為He—Ne激光。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的金 屬導(dǎo)熱管為紫銅管。
5、 一種使用權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x的測(cè)量方法，其特征 在于它包括以下(1) 、開啟水冷腔的閥門，注入冷卻水，水溫為T2，穩(wěn)定一段時(shí)間后，微調(diào)干涉儀， 使玻璃棒的馬赫一陳德爾干涉條紋為零場(chǎng)；(2) 、接通電熱棒電源，設(shè)定加熱溫度為L(zhǎng)，并設(shè)定溫度程序控制器3(TC/小時(shí)的 升溫速率，均勻加熱空心圓柱玻璃內(nèi)表面，到設(shè)定溫度L后保溫一段時(shí)間使空心圓柱 玻璃達(dá)到熱平衡；(3) 、測(cè)量徑向、切向干涉條紋數(shù)目nv、 me，精確到0.5條紋；(4) 、將測(cè)量得到的干涉條紋數(shù)nVme、樣品長(zhǎng)度L、楊氏模量E、泊松比p、熱膨脹系數(shù)ot、溫差T,一T2和探測(cè)光波長(zhǎng)^0.6328,代入公式C, =^*["-，一，、;1]和公式c2 =tii*[A——^~~;i]得到待測(cè)玻璃的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)c和C2。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種測(cè)量方法，其特征在于它包括以下步驟(1)、開啟水冷腔的閥門，注入冷卻水，水溫為丁2，穩(wěn)定15分鐘后，微調(diào)干涉儀，使玻璃棒的馬赫一陳德爾干涉條紋為零場(chǎng)；(2) 、接通電熱棒電源，設(shè)定加熱溫度為T,:T2+5(TC，并設(shè)定溫度程序控制器30 。C/小時(shí)的升溫速率，均勻加熱空心圓柱玻璃內(nèi)表面，到設(shè)定溫度T,后保溫20分鐘使空 心圓柱玻璃達(dá)到熱平衡；(3) 、測(cè)量徑向、切向干涉條紋數(shù)目mr、 me，精確到0.5條紋；(4) 、將測(cè)量得到的干涉條紋數(shù)nVme、樣品長(zhǎng)度L、楊氏模量E、泊松比p、熱膨脹系數(shù)cu溫差T,一T2和探測(cè)光波長(zhǎng)X).6328^im代入公式<formula>formula see original document page 3</formula><formula>formula see original document page 3</formula>得到待測(cè)玻璃的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)Q和C2。<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)玻璃應(yīng)力光學(xué)系數(shù)測(cè)量?jī)x，包括探測(cè)光源和由四個(gè)反射鏡組成的馬赫一陳德爾干涉儀，干涉儀中設(shè)置有空心圓柱玻璃，空心圓柱玻璃的光軸與干涉儀的光軸重合，特點(diǎn)是空心圓柱玻璃的內(nèi)表面貼設(shè)有金屬導(dǎo)熱管，金屬導(dǎo)熱管內(nèi)設(shè)置有電熱棒，空心圓柱玻璃外同軸套設(shè)有灌注冷卻水的水冷腔，水冷腔上設(shè)置有進(jìn)水嘴，空心圓柱玻璃的兩端與水冷腔和金屬導(dǎo)熱管之間分別設(shè)置有密封圈；優(yōu)點(diǎn)是可在玻璃樣品形成穩(wěn)態(tài)軸對(duì)稱溫度場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的軸對(duì)稱熱應(yīng)力，使各向同性玻璃樣品具有單軸晶體的光學(xué)效應(yīng)；當(dāng)自然光通過時(shí)，徑向和切向偏振光產(chǎn)生不同的干涉條紋，測(cè)量干涉條紋變化數(shù)，即獲得玻璃樣品的應(yīng)力光學(xué)系數(shù)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101226101SQ20081005950
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者徐鐵峰, 戴世勛, 燕 楊, 祥 沈, 王訓(xùn)四, 聶秋華, 黃國(guó)松 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)