專(zhuān)利名稱(chēng)：一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)測(cè)量技術(shù)，尤其是涉及一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的 裝置及方法。
背景技術(shù)：
熱光效應(yīng)是指介質(zhì)的折射率隨溫度的變化而改變的現(xiàn)象；熱膨脹效應(yīng)是指介質(zhì)的體 積隨溫度的變化而改變的現(xiàn)象。熱光效應(yīng)應(yīng)用范圍較廣，如熱光效應(yīng)光開(kāi)關(guān)是目前研究 較多，應(yīng)用價(jià)值較高的一種光開(kāi)關(guān)技術(shù)。與機(jī)械式光開(kāi)關(guān)相比，熱光效應(yīng)光開(kāi)關(guān)具有穩(wěn) 定性好、尺寸小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，且適合大規(guī)模生產(chǎn)?？梢灶A(yù)計(jì)，伴隨著全光網(wǎng)絡(luò)的 發(fā)展及OADM (Optical Add-Drop Multiplexer,光分插復(fù)用器)、OXC (optic cross connection,光交叉連接)的應(yīng)用需求，高性能的基于熱光技術(shù)的光開(kāi)關(guān)產(chǎn)品將在光網(wǎng) 絡(luò)中得到更廣泛的應(yīng)用。熱膨脹效應(yīng)是自然界的普遍現(xiàn)象，材料的熱脹冷縮的性質(zhì)成為 建筑、工程應(yīng)用、機(jī)械加工等領(lǐng)域必須加以考慮的問(wèn)題，特別是薄膜材料的熱變形對(duì)精 密加工的精度等級(jí)有非常重要的影響。隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)材料的要求越 來(lái)越高,材料的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)有時(shí)成為衡量材料性能的重要指標(biāo)。因此，研究 介質(zhì)的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置及方法具有重要意義。
目前，測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)的方法有使用Abbe折射儀的測(cè)量方法、基于橢偏原理的 測(cè)量方法、棱鏡耦合測(cè)量方法等。但是這些測(cè)量方法均存在一些缺點(diǎn)，如使用Abbe折 射儀進(jìn)行測(cè)量，必須把待測(cè)介質(zhì)置于某種液體材料中，且該液體材料的折射率大小必須 保持在待測(cè)介質(zhì)的折射率和棱鏡的折射率之間，這一條件限制了實(shí)驗(yàn)中可用Abbe折射 儀測(cè)量的待測(cè)介質(zhì)的折射率最高為1.81;基于橢偏原理的測(cè)量方法，其測(cè)量過(guò)程相對(duì)比 較簡(jiǎn)單，但是計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，難以從測(cè)量值直接得到介質(zhì)的熱光系數(shù)；棱鏡耦合測(cè)量方 法是基于光在介質(zhì)波導(dǎo)中的傳輸特性，測(cè)量過(guò)程中需要非常精確的角度測(cè)量，角度誤差 直接影響到測(cè)量精度，所以對(duì)測(cè)量?jī)x器的機(jī)械精密度要求很高，此外，樣品溫度的控制 也不容易操作。對(duì)于材料熱膨脹系數(shù)的測(cè)量，目前多數(shù)采用電阻線圈加熱的接觸式測(cè)量 方法，如把材料制成約0.5-1.0m長(zhǎng)的棒，置于恒溫電爐加熱然后測(cè)量棒的微小伸長(zhǎng)量， 從而求得材料的熱膨脹系數(shù)，顯然這種方法有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的 測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高的測(cè)量介 質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的方法。
本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為 一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱 膨脹系數(shù)的裝置，包括底座、光源組件和條紋觀測(cè)組件，所述的底座上設(shè)置有支架、由 金屬材料制成的中空樣品臺(tái)、加熱裝置和溫度測(cè)量裝置，所述的光源組件和所述的條紋 觀測(cè)組件活動(dòng)連接在所述的支架上，所述的樣品臺(tái)上置放有試樣，所述的加熱裝置包括 電源、恒溫調(diào)節(jié)控制器和電熱器件，所述的恒溫調(diào)節(jié)控制器與所述的電熱器件連接，所 述的電熱器件置放在所述的樣品臺(tái)內(nèi)，所述的溫度測(cè)量裝置分別與所述的樣品臺(tái)和所述 的恒溫調(diào)節(jié)控制器連接。
所述的金屬材料為導(dǎo)熱性能良好的金屬材料。
所述的試樣包括襯底薄片和沉積在所述的襯底薄片上的待測(cè)介質(zhì)膜，所述的襯底薄 片與所述的樣品臺(tái)的正表面平整接觸。
所述的襯底薄片為一面為毛面且另一面為拋光面的毛玻璃片，所述的待測(cè)介質(zhì)膜沉 積在所述的拋光面上，所述的毛面與所述的樣品臺(tái)的正表面緊密平整接觸。
所述的光源組件包括第一底盤(pán)，所述的第一底盤(pán)周邊設(shè)置有角度標(biāo)度值，所述的第 一底盤(pán)上設(shè)置有第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片，所述的第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片上設(shè)置有光源、光擴(kuò)束器、第 一凸透鏡、第一螺旋及第一校準(zhǔn)線，所述的第一校準(zhǔn)線位于所述的光源、所述的光擴(kuò)束 器及所述的第一凸透鏡的光軸上。
所述的條紋觀測(cè)組件包括第二底盤(pán)，所述的第二底盤(pán)周邊設(shè)置有角度標(biāo)度值，所述 的第二底盤(pán)上設(shè)置有第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片，所述的第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片上設(shè)置有螺旋測(cè)微目鏡、 第二凸透鏡、第二螺旋及第二校準(zhǔn)線，所述的第二校準(zhǔn)線位于所述的螺旋測(cè)微目鏡及所 述的第二凸透鏡的光軸上，所述的螺旋測(cè)微目鏡位于所述的第二凸透鏡的焦平面上。
所述的溫度測(cè)量裝置包括熱敏探頭和與所述的熱敏探頭連接的溫度探測(cè)器，所述的 熱敏探頭連接在所述的樣品臺(tái)的正表面上并靠近所述的試樣，所述的溫度探測(cè)器與所述 的恒溫調(diào)節(jié)控制器連接。
本發(fā)明解決上述另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為 一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱 膨脹系數(shù)的方法，包括以下步驟
1)選擇一單面拋光的毛玻璃片作為襯底薄片，采用制膜工藝在毛玻璃片的拋光面 上沉積一層待測(cè)介質(zhì)膜形成試樣；將試樣固定在樣品臺(tái)上使毛玻璃片的毛面與樣品臺(tái)的 正表面緊密平整接觸；
62) 轉(zhuǎn)動(dòng)第一螺旋，使第一校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第一設(shè)定角度值，第一設(shè)定角度值用《表示，
打開(kāi)光源，移動(dòng)整個(gè)光源組件，使光源發(fā)出的光入射到待測(cè)介質(zhì)膜上；轉(zhuǎn)動(dòng)第二螺旋， 使第二校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第一設(shè)定角度值，移動(dòng)整個(gè)條紋觀測(cè)組件，使條紋觀測(cè)組件接收到千 涉條紋場(chǎng)；
3) 打開(kāi)電源，開(kāi)啟恒溫調(diào)節(jié)控制器，調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的初始溫度為 1，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫 度，試樣的溫度達(dá)到T,后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控 制器接收到信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度T,下，通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀
測(cè)干涉條紋場(chǎng)中待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距"i，
同時(shí)通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面一固定位置上的干涉條紋；然后調(diào)節(jié)恒溫調(diào) 節(jié)控制器設(shè)定試樣的最后溫度為T(mén)2，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱， 使試樣的溫度由T！開(kāi)始緩慢升高，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的溫度達(dá) 到T2后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到信息后 控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度調(diào)節(jié)和試樣加熱過(guò)程中，觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面在 同一固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋并記錄移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，該數(shù)目用^表示；
4) 關(guān)閉恒溫調(diào)節(jié)控制器，停止電熱器件對(duì)試樣的加熱，等待試樣的溫度從T2自然 冷卻到室溫；
5) 、再次轉(zhuǎn)動(dòng)第一螺旋，使第一校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第二設(shè)定角度值，第二設(shè)定角度值用《
表示，打開(kāi)光源，移動(dòng)整個(gè)光源組件，使光源發(fā)出的光入射到待測(cè)介質(zhì)膜上；轉(zhuǎn)動(dòng)第二 螺旋，使第二校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第二設(shè)定角度值，移動(dòng)整個(gè)條紋觀測(cè)組件，使條紋觀測(cè)組件接 收到干涉條紋場(chǎng)；
6) 開(kāi)啟恒溫調(diào)節(jié)控制器，調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的初始溫度為T(mén)!，由恒溫 調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的 溫度達(dá)到T,后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到 信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度1下，通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀測(cè)干涉條紋
場(chǎng)中待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距"2 ，同時(shí)通過(guò)螺
旋測(cè)微目鏡觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面一固定位置上的干涉條紋；然后調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè) 定試樣的最后溫度為T(mén)2，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，使試樣的溫 度由L開(kāi)始緩慢升高，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的溫度達(dá)到T2后，由 溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到信息后控制加熱器件 使試樣保持恒溫；在溫度調(diào)節(jié)和試樣加熱過(guò)程中，觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面在同一固定位置 上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋并記錄移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，該數(shù)目用k2表示；7)根據(jù)薄膜等傾干涉理論，首先計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度L時(shí)的折射率",和物理厚度h1, <formula>formula see original document page 8</formula>, a1為在第一設(shè)定角度值《和溫度T!下待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距， "2為在第二設(shè)定角度值《和溫度T,下待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者千涉暗條紋的表觀間距，M為螺旋測(cè)微目鏡的放大倍數(shù)；然后計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率"2和物理厚度h2,
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，ld為在第一設(shè)定角度值《下溫度從Ti變化到T2時(shí)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋
的數(shù)目，k2為在第二設(shè)定角度值《下溫度從L變化到T2時(shí)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條
紋的數(shù)目，義為光源波長(zhǎng)；
8)最后由熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的定義計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜的熱光系數(shù)《和熱膨脹系數(shù)"，"=^5 "， "二^1，其中，A為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T,時(shí)的折射率， 2為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率，/^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度Ti時(shí)的物理厚度，；^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的物理厚度，T,為試樣的初始溫度，T2為試樣的最后溫度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于①測(cè)量裝置由簡(jiǎn)單的機(jī)械部件和電路構(gòu)成， 容易實(shí)現(xiàn)；②測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第一螺旋和第二螺旋精確設(shè)定測(cè)量時(shí)所需的角度， 通過(guò)移動(dòng)光源組件可使光源發(fā)射的光直接照射到待測(cè)介質(zhì)膜上，通過(guò)移動(dòng)條紋觀測(cè)組件 可以觀測(cè)到整個(gè)干涉條紋場(chǎng)，利用加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，觀測(cè)不同溫度下某個(gè)固定 位置上移過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，由此測(cè)量介質(zhì)的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)，操作方便，可 調(diào)性好；③測(cè)量過(guò)程中，只通過(guò)改變角度和溫度，進(jìn)行兩次測(cè)量，就能同時(shí)測(cè)量出待測(cè) 介質(zhì)的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)，限制因素少；④采用薄膜等傾干涉法測(cè)量條紋的變化， 測(cè)量精度高，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為光源組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為條紋觀測(cè)組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4a為試樣的結(jié)構(gòu)示意圖4b為樣品臺(tái)與置放在樣品臺(tái)內(nèi)的加熱器件的結(jié)構(gòu)示意圖5a為加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5b為溫度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖6a為光程差分析光路圖6b為螺旋測(cè)微目鏡觀察到的干涉條紋場(chǎng)的示意圖，圖中l(wèi)r與22'是固定十字線， 3和3，是兩條相鄰的干涉條紋，"為表觀間距，44，是螺旋測(cè)微目鏡的動(dòng)絲； 圖7a為第一設(shè)定角度值為30。時(shí)的光路分析圖； 圖7b為第二設(shè)定角度值為45。時(shí)的光路分析圖。
具體實(shí)施例方式
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1所示， 一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，該裝置包括底座l、光 源組件2和條紋觀測(cè)組件3，底座1上設(shè)置有支架4、由金屬材料制成的中空樣品臺(tái)5、 加熱裝置7 (如圖5a所示)和溫度測(cè)量裝置6。
支架4與底座1固定連接，支架4包括橫支架41和兩個(gè)豎支架42，橫支架41的一 端與其中一個(gè)豎支架42連接，橫支架41的另一端與另一個(gè)豎支架42連接。光源組件2 和條紋觀測(cè)組件3活動(dòng)連接在橫支架41上，光源組件2和條紋觀測(cè)組件3可在橫支架 41上左右移動(dòng)。
光源組件2如圖2所示，包括第一底盤(pán)16，第一底盤(pán)16周邊設(shè)置有角度角度值(圖 中未示出)，第一底盤(pán)16上設(shè)置有第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片10，第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片10上設(shè)置有單 色或準(zhǔn)單色光源11、光擴(kuò)束器12、第一凸透鏡14、第一螺旋13及第一校準(zhǔn)線15，第 一凸透鏡14的作用是產(chǎn)生平行光。第一校準(zhǔn)線15位于光源11、光擴(kuò)束器12及第一凸 透鏡14的光軸上。旋轉(zhuǎn)第一螺旋13，通過(guò)第一校準(zhǔn)線15可以方便的控制第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng) 片10旋轉(zhuǎn)的角度。在此實(shí)施例中，要求光源ll的光束對(duì)于待測(cè)介質(zhì)是透明的。
條紋觀測(cè)組件3如圖3所示，包括第二底盤(pán)22，第二底盤(pán)22周邊設(shè)置有角度角度 值(圖中未示出)，第二底盤(pán)22上設(shè)置有第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片17，第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片17上設(shè)置有螺旋測(cè)微目鏡18、第二凸透鏡19、第二螺旋20及第二校準(zhǔn)線21，第二凸透鏡19 的作用是由于平行光干涉條紋發(fā)生在無(wú)窮遠(yuǎn)處，所以可通過(guò)第二凸透鏡19把干涉條
紋移到螺旋測(cè)微目鏡18處。第二校準(zhǔn)線21位于螺旋測(cè)微目鏡18及第二凸透鏡19的光 軸上。螺旋測(cè)微目鏡18位于第二凸透鏡19的焦平面上，這樣，便于觀測(cè)干涉條紋的移 動(dòng)。旋轉(zhuǎn)第二螺旋20，通過(guò)第二校準(zhǔn)線21可以方便的控制第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片17旋轉(zhuǎn)的角 度。在本實(shí)施例中螺旋測(cè)微目鏡18采用現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明采用螺旋測(cè)微目鏡18的目 的是為了測(cè)量待測(cè)介質(zhì)膜在初始溫度下的折射率和物理厚度。如果待測(cè)介質(zhì)膜在初始溫 度下的折射率和物理厚度已知，這種情況下，本發(fā)明可以采用任意現(xiàn)有的顯微目鏡替代 本實(shí)施例中的螺旋測(cè)微目鏡18，只需觀測(cè)待測(cè)介質(zhì)膜的任意固定位置上干涉條紋的移 動(dòng)，計(jì)算得到待測(cè)介質(zhì)膜的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)。
樣品臺(tái)5上置放有試樣8，試樣8如圖4a所示，包括襯底薄片81和沉積在襯底薄 片81上的待測(cè)介質(zhì)膜82，襯底薄片81為一單面拋光的毛玻璃片即一面為毛面且另一面 為拋光面的毛玻璃片，采用常規(guī)制膜工藝將待測(cè)介質(zhì)膜82沉積在拋光面上，毛面與樣 品臺(tái)5的正表面緊密平整接觸。
本實(shí)施例的待測(cè)介質(zhì)膜82直接沉積在單面拋光的毛玻璃片上形成試樣8，然后將毛 玻璃片的毛面與樣品臺(tái)5的正表面緊密平整地接觸和固定。這里，待測(cè)介質(zhì)膜82的制 備方式可采用真空蒸鍍和涂覆成膜等常規(guī)制膜工藝，在制膜過(guò)程中，要求待測(cè)介質(zhì)膜82 平整，并準(zhǔn)確控制待測(cè)介質(zhì)膜82的厚度。此外，基于薄膜等傾干涉理論，選擇單面拋 光的毛玻璃片可以避免襯底薄片81產(chǎn)生干涉條紋，提高待測(cè)介質(zhì)膜82產(chǎn)生的干涉條紋 對(duì)比度。
樣品臺(tái)5如圖4b所示，其由導(dǎo)熱性能良好的金屬材料制成，樣品臺(tái)5與底座1固 定連接。本實(shí)施例中的樣品臺(tái)5也可以設(shè)計(jì)成只有一面即正面由導(dǎo)熱性能良好的金屬材 料制成，此時(shí)，試樣8就放置在正面上。
加熱裝置7如圖5a所示，包括電源71、恒溫調(diào)節(jié)控制器72和電熱器件73，恒溫 調(diào)節(jié)控制器72與電熱器件73連接，電熱器件73置放在樣品臺(tái)5內(nèi)，可通過(guò)支柱74將 電熱器件73固定在底座1上(如圖4b所示)。在本實(shí)施例中，恒溫調(diào)節(jié)控制器72采用 現(xiàn)有技術(shù)，電熱器件73可以是現(xiàn)有的電阻絲、電熱片或電熱板等。
溫度測(cè)量裝置6如圖5b所示，包括熱敏探頭61和溫度探測(cè)器62。在本實(shí)施例中， 熱敏探頭61可以采用BaTi03陶瓷PTC熱敏電阻器，熱敏探頭61緊貼連接在樣品臺(tái)5 的正表面上，并靠近試樣8放置，這樣通過(guò)熱敏探頭61獲取的溫度更接近試樣8的溫 度，因此，在本實(shí)施例中，將熱敏探頭61獲取的溫度作為試樣8的溫度。溫度探測(cè)器 62與恒溫調(diào)節(jié)控制器72連接，溫度探測(cè)器62可采用現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明裝置的工作原理為由光源11發(fā)出的光經(jīng)光擴(kuò)束器12擴(kuò)束后照射到第一凸 透鏡14上，經(jīng)第一凸透鏡14出射的平行光再入射到待測(cè)介質(zhì)膜82上，經(jīng)待測(cè)介質(zhì)膜82上下表面的反射，反射光由于滿足干涉條件而發(fā)生干涉。由于待測(cè)介質(zhì)膜82上下表 面的反射光相互平行，所以待測(cè)介質(zhì)膜82上下表面的反射光應(yīng)該在無(wú)窮遠(yuǎn)處發(fā)生干涉， 為此，條紋觀測(cè)組件3通過(guò)第二凸透鏡19把干涉條紋移到螺旋測(cè)微目鏡18處，螺旋測(cè) 微目鏡18處于第二凸透鏡19的焦平面上，這樣便于觀測(cè)條紋的移動(dòng)。測(cè)量過(guò)程中，通 過(guò)加熱器件73改變樣品臺(tái)5的正表面的溫度，從而改變?cè)嚇?的溫度，使得待測(cè)介質(zhì) 膜82的溫度由從室溫變化到另一溫度，在這個(gè)過(guò)程中，有兩個(gè)因素會(huì)導(dǎo)致待測(cè)介質(zhì)膜 82上下表面的反射光之間的光程差發(fā)生改變 一是由于熱光效應(yīng)，待測(cè)介質(zhì)膜82的折 射率發(fā)生改變，從而改變光程差；二是由于熱膨脹效應(yīng)，待測(cè)介質(zhì)膜82的物理厚度發(fā) 生改變，從而改變光程差。光程差的變化會(huì)直接引起干涉條紋的移動(dòng)，在固定位置上移 動(dòng)過(guò)一個(gè)干涉條紋意味著光程差相應(yīng)改變一個(gè)波長(zhǎng)。因此，可以通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡18 觀測(cè)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目來(lái)求得光程差的改變量，得到待測(cè)介質(zhì)膜82 的折射率改變量和厚度改變量?；诒∧さ葍A千涉理論，通過(guò)改變光的入射角度和試樣 的溫度，進(jìn)行兩次測(cè)量，就能同時(shí)測(cè)量得到待測(cè)介質(zhì)的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)。
由上述原理給出本發(fā)明方法，具體步驟如下-
1) 選擇一單面拋光的毛玻璃片作為襯底薄片，采用制膜工藝在毛玻璃片的拋光面 上沉積一層待測(cè)介質(zhì)膜形成試樣；將試樣固定在樣品臺(tái)上使毛玻璃片的毛面與樣品臺(tái)的 正表面緊密平整接觸。
2) 轉(zhuǎn)動(dòng)第一螺旋，使第一校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第一設(shè)定角度值，第一設(shè)定角度值用《表示，
打開(kāi)光源，移動(dòng)整個(gè)光源組件，使光源發(fā)出的光入射到待測(cè)介質(zhì)膜上；轉(zhuǎn)動(dòng)第二螺旋， 使第二校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第一設(shè)定角度值，移動(dòng)整個(gè)條紋觀測(cè)組件，使條紋觀測(cè)組件接收到干 涉條紋場(chǎng)。
3) 打開(kāi)電源，開(kāi)啟恒溫調(diào)節(jié)控制器，調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的初始溫度為 T!，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫 度，試樣的溫度達(dá)到1后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控 制器接收到信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度T!下，通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀
測(cè)干涉條紋場(chǎng)中待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距A
(如圖6b所示的fl )，同時(shí)通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面一固定位置上的干涉 條紋；然后調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的最后溫度為T(mén)2，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱 器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，使試樣的溫度由T,開(kāi)始緩慢升高，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣 的溫度，試樣的溫度達(dá)到丁2后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào) 節(jié)控制器接收到信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度調(diào)節(jié)和試樣加熱過(guò)程中，
11觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面在同一固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋并記錄移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的 數(shù)目，該數(shù)目用k,表示；
此處固定位置是指當(dāng)觀察者通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡能夠觀察到干涉條紋時(shí)，由觀察者主 觀確定的某個(gè)位置，在觀察過(guò)程中均以這個(gè)位置為參照。
4) 關(guān)閉恒溫調(diào)節(jié)控制器，停止電熱器件對(duì)試樣的加熱，等待試樣的溫度從T2自然 冷卻到室溫。
5) 、再次轉(zhuǎn)動(dòng)第一螺旋，使第一校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第二設(shè)定角度值，第二設(shè)定角度值用《 表示，打開(kāi)光源，移動(dòng)整個(gè)光源組件，使光源發(fā)出的光入射到待測(cè)介質(zhì)膜上；轉(zhuǎn)動(dòng)第二
螺旋，使第二校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第二設(shè)定角度值，移動(dòng)整個(gè)條紋觀測(cè)組件，使條紋觀測(cè)組件接 收到干涉條紋場(chǎng)。
6) 開(kāi)啟恒溫調(diào)節(jié)控制器，調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的初始溫度為T(mén)n由恒溫
調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的
溫度達(dá)到T！后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到 信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度L下，通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀測(cè)干涉條紋
場(chǎng)中待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距^ (如圖6b所
示的")，同時(shí)通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面一固定位置上的干涉條紋；然后 調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的最后溫度為T(mén)2，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣 進(jìn)行加熱，使試樣的溫度由1開(kāi)始緩慢升高，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試 樣的溫度達(dá)到T2后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接 收到信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度調(diào)節(jié)和試樣加熱過(guò)程中，觀察待測(cè)介 質(zhì)膜表面在同一固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋并記錄移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，該數(shù)目 用k2表示；
此處固定位置是指當(dāng)觀察者通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡能夠觀察到干涉條紋時(shí)，由觀察者主 觀確定的某個(gè)位置，在觀察過(guò)程中均以這個(gè)位置為參照。
7) 由于光以e角從折射率為w。的介質(zhì)入射至折射率為 的介質(zhì)薄膜時(shí)，如圖6a所
示，介質(zhì)薄膜上下表面的反射光f和g之間的光程差為厶=2仏2-">112"(垂,0)，
式中，h為介質(zhì)薄膜的物理厚度，( ，())的取值有兩種情況第一情況，當(dāng)介質(zhì)薄膜上
下表面反射光之一有半波損失時(shí)，取^;第二情況，當(dāng)介質(zhì)薄膜上下表面反射光都有半
2
波損失或都沒(méi)有半波損失時(shí)，取0。半波損失是指當(dāng)反射光從折射率小的介質(zhì)(即光疏 介質(zhì))入射到折射率大的介質(zhì)(即光密介質(zhì))界面上，反射時(shí)有^的附加光程。根據(jù)以上介質(zhì)薄膜上下表面的反射光仔[]g之間的光程差的表達(dá)式，可以獲得任意兩 個(gè)入射角情況下對(duì)應(yīng)不同溫度的介質(zhì)薄膜上下表面反射光之間的光程差，并根據(jù)薄膜等
傾千涉理論，首先計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T,時(shí)的折射率w,和物理厚度lu，
<formula>formula see original document page 13</formula>
和溫度L下待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者千涉暗條紋的表觀間距，"2為在 第二設(shè)定角度值《和溫度T,下待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋 的表觀間距，M為螺旋測(cè)微目鏡的放大倍數(shù)；然后計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率 "2和物理厚度&，<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，ki為在第一設(shè)定角度值《下溫度從T,變化到T2時(shí)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋
的數(shù)目，k2為在第二設(shè)定角度值《下溫度從TV變化到T2時(shí)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條
紋的數(shù)目，義為光源波長(zhǎng)。
在此具體實(shí)施例中，以兩個(gè)特殊入射角的情形，測(cè)量和計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度Tj 時(shí)的折射率巧和物理厚度h！以及待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率A和物理厚度/^ 。具
體過(guò)程為
取第一設(shè)定角度值《=30° ，光路分析如圖7a所示，在溫度Ti下，光源發(fā)出的光 以30°角從折射率為w。的介質(zhì)入射至折射率為w,的待測(cè)介質(zhì)膜，由螺旋測(cè)微目鏡18觀
測(cè)待測(cè)介質(zhì)膜上任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距A ，計(jì)算待測(cè)介質(zhì) 膜上下表面反射光之間的光程差為A,， A^V—2—1+(垂,0)，式中，"。=1為空氣的 折射率，^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度^時(shí)的物理厚度，^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度Ti時(shí)的折射 率，( ，())的取值有兩種情況第一種情況，當(dāng)待測(cè)介質(zhì)膜上下表面反射光之一有半波損失，取^;第二種情況，當(dāng)待測(cè)介質(zhì)膜上下表面反射光均有半波損失或均沒(méi)有半波損 2
失，取0;計(jì)算在溫度丁2下，光源發(fā)出的光以30。角從折射率為W。介質(zhì)入射至折射率
為"2待測(cè)介質(zhì)膜，待測(cè)介質(zhì)膜上下表面反射光之間的光程差A(yù)2 ， A2 = /^4g -1 +(|,0)，
式中，/^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的厚度，^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率；根
據(jù)在固定位置上移動(dòng)過(guò)一個(gè)干涉條紋意味著光程差相應(yīng)改變一個(gè)波長(zhǎng)，得出
^-△,=^;1，其中，A,為在第一設(shè)定角度值30。下，試樣的溫度從T,變化到T2時(shí)， 在待測(cè)介質(zhì)膜上的固定位置移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目；根據(jù) A—V4巧2-1+(魯，0),A2 =/^74"22-1+(垂，0)禾口A2—A,=W， 得到
同理，取第二設(shè)定角度值《=45°時(shí)，由螺旋測(cè)微目鏡18觀測(cè)待測(cè)介質(zhì)膜上任意兩
條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距& ，計(jì)算得到 /^4"22-2^4"f-2化;i。其中&為在第二設(shè)定角度值45°下，試樣的溫度從T！ 變化到T2時(shí)，在待測(cè)介質(zhì)膜上的固定位置移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，光路分析如圖7b 所示。
綜合上述，可得到n,、/17 2< 2 ， h Ji!izl，
8)最后由熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的定義計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜的熱光系數(shù)a和熱膨脹系 數(shù)"，"=^^， / -^1，其中，",為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T,時(shí)的折射率， 2為待
測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率，^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T!時(shí)的物理厚度，/^為待測(cè)介 質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的物理厚度，l為試樣的初始溫度，T2為試樣的最后溫度。
& = A - 2^単2 -5 — V化2 J) - (《-《^ ;
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在于包括底座、光源組件和條紋觀測(cè)組件，所述的底座上設(shè)置有支架、由金屬材料制成的中空樣品臺(tái)、加熱裝置和溫度測(cè)量裝置，所述的光源組件和所述的條紋觀測(cè)組件活動(dòng)連接在所述的支架上，所述的樣品臺(tái)上置放有試樣，所述的加熱裝置包括電源、恒溫調(diào)節(jié)控制器和電熱器件，所述的恒溫調(diào)節(jié)控制器與所述的電熱器件連接，所述的電熱器件置放在所述的樣品臺(tái)內(nèi)，所述的溫度測(cè)量裝置分別與所述的樣品臺(tái)和所述的恒溫調(diào)節(jié)控制器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在于所述的金屬材料為導(dǎo)熱性能良好的金屬材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在 于所述的試樣包括襯底薄片和沉積在所述的襯底薄片上的待測(cè)介質(zhì)膜，所述的襯底薄片 與所述的樣品臺(tái)的正表面平整接觸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在 于所述的襯底薄片為一面為毛面且另一面為拋光面的毛玻璃片，所述的待測(cè)介質(zhì)膜沉積 在所述的拋光面上，所述的毛面與所述的樣品臺(tái)的正表面緊密平整接觸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在 于所述的光源組件包括第一底盤(pán)，所述的第一底盤(pán)周邊設(shè)置有角度標(biāo)度值，所述的第一 底盤(pán)上設(shè)置有第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片，所述的第一可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片上設(shè)置有光源、光擴(kuò)束器、第一 凸透鏡、第一螺旋及第一校準(zhǔn)線，所述的第一校準(zhǔn)線位于所述的光源、所述的光擴(kuò)束器 及所述的第一凸透鏡的光軸上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在 于所述的條紋觀測(cè)組件包括第二底盤(pán)，所述的第二底盤(pán)周邊設(shè)置有角度標(biāo)度值，所述的 第二底盤(pán)上設(shè)置有第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片，所述的第二可旋轉(zhuǎn)動(dòng)片上設(shè)置有螺旋測(cè)微目鏡、第 二凸透鏡、第二螺旋及第二校準(zhǔn)線，所述的第二校準(zhǔn)線位于所述的螺旋測(cè)微目鏡及所述 的第二凸透鏡的光軸上，所述的螺旋測(cè)微目鏡位于所述的第二凸透鏡的焦平面上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置，其特征在 于所述的溫度測(cè)量裝置包括熱敏探頭和與所述的熱敏探頭連接的溫度探測(cè)器，所述的熱 敏探頭連接在所述的樣品臺(tái)的正表面上并靠近所述的試樣，所述的溫度探測(cè)器與所述的 恒溫調(diào)節(jié)控制器連接。
8、 一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的方法，其特征在于包括以下步驟1)選擇一單面拋光的毛玻璃片作為襯底薄片，采用制膜工藝在毛玻璃片的拋光面 上沉積一層待測(cè)介質(zhì)膜形成試樣；將試樣固定在樣品臺(tái)上使毛玻璃片的毛面與樣品臺(tái)的正表面緊密平整接觸；2) 轉(zhuǎn)動(dòng)第一螺旋，使第一校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第一設(shè)定角度值，第一設(shè)定角度值用《表示，打開(kāi)光源，移動(dòng)整個(gè)光源組件，使光源發(fā)出的光入射到待測(cè)介質(zhì)膜上；轉(zhuǎn)動(dòng)第二螺旋， 使第二校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第一設(shè)定角度值，移動(dòng)整個(gè)條紋觀測(cè)組件，使條紋觀測(cè)組件接收到干 涉條紋場(chǎng)；3) 打開(kāi)電源，開(kāi)啟恒溫調(diào)節(jié)控制器，調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的初始溫度為 T,，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫 度，試樣的溫度達(dá)到T,后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控 制器接收到信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度L下，通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀測(cè)干涉條紋場(chǎng)中待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距"i，同時(shí)通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面一固定位置上的干涉條紋；然后調(diào)節(jié)恒溫調(diào) 節(jié)控制器設(shè)定試樣的最后溫度為T(mén)2，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱， 使試樣的溫度由T\開(kāi)始緩慢升高，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的溫度達(dá) 到T2后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到信息后 控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度調(diào)節(jié)和試樣加熱過(guò)程中，觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面在 同一固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋并記錄移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，該數(shù)目用^表示；4) 關(guān)閉恒溫調(diào)節(jié)控制器，停止電熱器件對(duì)試樣的加熱，等待試樣的溫度從T2自然 冷卻到室溫；5) 、再次轉(zhuǎn)動(dòng)第一螺旋，使第一校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第二設(shè)定角度值，第二設(shè)定角度值用《表示，打開(kāi)光源，移動(dòng)整個(gè)光源組件，使光源發(fā)出的光入射到待測(cè)介質(zhì)膜上；轉(zhuǎn)動(dòng)第二 螺旋，使第二校準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)第二設(shè)定角度值，移動(dòng)整個(gè)條紋觀測(cè)組件，使條紋觀測(cè)組件接 收到干涉條紋場(chǎng)；6) 開(kāi)啟恒溫調(diào)節(jié)控制器，調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè)定試樣的初始溫度為T(mén)!，由恒溫 調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的 溫度達(dá)到1后，由溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到 信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度1下，通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀測(cè)干涉條紋場(chǎng)中待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距"2，同時(shí)通過(guò)螺旋測(cè)微目鏡觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面一固定位置上的干涉條紋；然后調(diào)節(jié)恒溫調(diào)節(jié)控制器設(shè) 定試樣的最后溫度為T(mén)2，由恒溫調(diào)節(jié)控制器控制加熱器件對(duì)試樣進(jìn)行加熱，使試樣的溫 度由Ti開(kāi)始緩慢升高，通過(guò)溫度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)試樣的溫度，試樣的溫度達(dá)到T2后，由 溫度測(cè)量裝置反饋信息給恒溫調(diào)節(jié)控制器，恒溫調(diào)節(jié)控制器接收到信息后控制加熱器件使試樣保持恒溫；在溫度調(diào)節(jié)和試樣加熱過(guò)程中，觀察待測(cè)介質(zhì)膜表面在同一固定位置 上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋并記錄移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，該數(shù)目用k2表示；7)根據(jù)薄膜等傾干涉理論，首先計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度L時(shí)的折射率",和物理厚度 |(—2闊2—(—《sin2《 " 、 ， ^為在第一設(shè)定角 Y (。2sin2《)2-(0,sin2《)2 Msin2(9,度值《和溫度T,下待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距，"2為在第二設(shè)定角度值《和溫度1下待測(cè)介質(zhì)膜的任意兩條相鄰干涉明條紋或者干涉暗條紋的表觀間距，M為螺旋測(cè)微目鏡的放大倍數(shù)；然后計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的 折射率A和物理厚度&，"2:(《sin'e2一《sin厶^)/^+4/l/ i(Ai sin 02一i 一sin 《sin乙《^"^ 一sin % )+4、 "i (sin ^2—s'n ^1) (/cj2—fc，)A2 +4;^J" —sin2Jw〖一sin2 6>2 )+4、2 (sin2 02—sin2力)^ 一l J(^2 _A22 )義2 +4義/^ (A V";2 —sin2《—sin2《)+4/^2 (sin2 <92 —sin2《)sin2《—sin2《其中，k,為在第一設(shè)定角度值《下溫度從TV變化到T2時(shí)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，k2為在第二設(shè)定角度值《下溫度從TV變化到T2時(shí)在固定位置上移動(dòng)過(guò)的干涉條紋的數(shù)目，A為光源波長(zhǎng)；8)最后由熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的定義計(jì)算待測(cè)介質(zhì)膜的熱光系數(shù)a和熱膨脹系數(shù)"，a=^^， p = ^^，其中，^為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T,時(shí)的折射率， 為待K-K K-^測(cè)介質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的折射率，A為待測(cè)介質(zhì)膜在溫度T,時(shí)的物理厚度，；^為待測(cè)介 質(zhì)膜在溫度T2時(shí)的物理厚度，Ti為試樣的初始溫度，T2為試樣的最后溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種測(cè)量介質(zhì)熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)的裝置及方法，包括底座、光源組件和條紋觀測(cè)組件，底座上設(shè)置有支架、由金屬材料制成的中空樣品臺(tái)、加熱裝置和溫度測(cè)量裝置，光源組件和條紋觀測(cè)組件活動(dòng)連接在支架上，樣品臺(tái)上置放有試樣，加熱裝置包括電源、恒溫調(diào)節(jié)控制器和電熱器件，電熱器件置放在樣品臺(tái)內(nèi)，溫度測(cè)量裝置分別與樣品臺(tái)和恒溫調(diào)節(jié)控制器連接，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第一、第二螺旋設(shè)定所需的角度，移動(dòng)光源組件可使光源發(fā)射的光照射到介質(zhì)膜上，移動(dòng)條紋觀測(cè)組件可觀測(cè)到整個(gè)干涉條紋，利用加熱器件對(duì)試樣加熱，觀測(cè)不同溫度下固定位置上移過(guò)的干涉條紋數(shù)目，由此測(cè)得介質(zhì)的熱光系數(shù)和熱膨脹系數(shù)；此外，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01N21/45GK101441174SQ200810163500
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者丁海芳, 馮亞萍, 曉 劉, 駿 周, 馬偉濤, 馬佑橋 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)