一种显微应力仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种测试双折射干涉条纹，以分析热应力大小的显微应力仪。本实用新型是一种显微应力仪，包括内部置有光源的工作台；工作台的上部、光源的正上方设有一安装孔，该安装孔内设有起偏振镜和磨砂玻璃板，所述起偏振镜和磨砂玻璃板之间留有间隙。还包括显微镜主体和调焦支架，调焦支架固定在工作台上，与显微镜主体固连。显微镜主体由检测镜筒和至少一个显微放大光路装置组成，显微放大光路装置位于检测镜筒的上方，与检测镜筒固连。检测镜筒内，自下而上设有全波片和检偏振镜，全波片和检偏振镜之间留有间隙。本实用新型可测试微小物体的热应力，使用便捷且寿命长，并能与摄像机或照相机联接。
【专利说明】一种显微应力仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用光学手段测试或分析材料的光学设备，尤其涉及一种用于测试双折射干涉条纹，以分析材料热应力大小的显微应力仪。
【背景技术】
[0002]热应力又称变温应力，是指当温度改变时，物体由于外在的约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。
[0003]玻璃制品在成型过程中，一方面，由于经受了剧烈的温度变化，使内外层产生温度梯度；另一方面，由于玻璃制品各个部分的形状、厚度、受冷却程度等均不同，使制品内部产生了不规则的热应力。
[0004]这种热应力，不但会降低玻璃制品的机械强度和热稳定性，而且会影响玻璃的光学均一性。若热应力超过极限强度，玻璃制品会自行破裂。如由玻璃制成的医用针剂药瓶，在冷藏过程中，如果药瓶的热应力过大，会导致其玻璃内壁发生“脱皮”现象，即细小的玻璃纤维从玻璃内壁掉落，从而对药瓶内的针剂产生污染。若将被污染的针剂注射到人体中，会对患者的健康产生危害。又如，日常生活中的电灯泡、日光灯、电子管等与管脚相接的玻壳，热应力过大将影响其热稳定性，导致灯管内气体泄漏和开裂，降低玻璃制品性能和使用寿命，严重时会引起炸裂造成人身伤害事故。而对光学玻璃来说，内部热应力过大，则不利于光学玻璃制品的冷加工，且会影响光学玻璃的光学成像效果。因此，在玻璃制品出厂前，需要对其热应力进行检验，淘汰 热应力过大的次品。
[0005]除了玻璃制品外，珠宝在加工的过程中，特别是在打磨和开洞的工序中，其内部也会产生热应力。热应力大到一定程度时，会影响珠宝制品的机械强度和热稳定性，并导致其破裂和损坏。所以检测珠宝性质的过程中，热应力的测试是非常重要的。
[0006]现有技术的应力仪，由内置光源的工作台I'和检测装置2'构成。工作台I'中心，光源4'正上方，自下而上安装有起偏振镜5'和磨砂玻璃板6'，检测装置2'通过一支架3'与工作台 固连，且位于起偏振镜5、和磨砂玻璃板6、的正上方。检测装置2、内，自下而上设有全波片7'和检偏振镜8'。其光学系统的原理是:首先，光源4'射出的光，通过起偏振镜5'，变成平面偏振光，而平面偏振光经过磨砂玻璃板6'，并透过内部存在热应力的被测物体后，就被分解为振动方向互相垂直的寻常光和非常光。由于这两种光的传播速度不同，一个快一个慢，因此相互之间产生了一个光程差。而寻常光和非常光在同一平面内的光程差反映到检偏振镜，即为具有应力特征的干涉色图画。
[0007]由于光程差在200_300nm以下时，干涉色只呈现或明或暗的灰白色，且光程差越小，灰白色越不易显示出来。此外，光程差有微小的改变时，干涉色不易判别变化，不能满足较小光程差的精确测量；因此，通常在检偏振镜8'前放入全波片7'，起到灵敏片的作用。当被测试样的光程差会与全波片7'的光程差相互迭加或相互减少，在视场中会呈现不同的干涉条纹。
[0008]一般来说，被测物体的热应力强度不同，干涉条纹的颜色也不同；因此，通过观察被测物体干涉条纹的颜色，可判断该物体的热应力大小。如灰色的干涉条纹，代表热应力值很高；紫红色的干涉条纹，则代表其热应力值相对较低。
[0009]这种简易的应力仪只适用测试大体积物体的热应力，对于一些微小结构的物体，它测出的干涉条纹颜色很淡，肉眼根本无法判别。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的之一是提供一种能精确测量各种微小结构元件热应力，所形成的干涉条纹图象清晰，且分辨率高的显微应力仪。
[0011]本实用新型是这样实现的:一种显微应力仪，包括内部置有光源的工作台，所述工作台的上部、光源的正上方设有一安装孔，该安装孔内，自下而上设有起偏振镜和磨砂玻璃板，所述起偏振镜和磨砂玻璃板之间留有间隙。本实用新型还包括显微镜主体和调焦支架，所述调焦支架固定在工作台上，并与显微镜主体固连。所述显微镜主体由检测镜筒和至少一个显微放大光路装置组成，所述显微放大光路装置位于检测镜筒的上方，并与检测镜筒固连。所述检测镜筒内，自下而上设有全波片和检偏振镜，所述全波片和检偏振镜之间留有间隙。
[0012]所述显微放大光路装置包括目镜装置、成像棱镜盒和物镜装置，所述目镜装置内设有目镜组。所述成像棱镜盒的上部呈梯形，其内设有成像棱镜。所述物镜装置内设有物镜和变倍镜组，所述物镜装置安装在成像棱镜的正下方，成像棱镜盒下部的T型空腔内。所述目镜装置与成像棱镜盒外部的斜面固连，所述成像棱镜为正像棱镜。
[0013]所述成像棱镜盒的两侧设有变倍手轮，其底部设有一锥齿轮。所述物镜装置的上部设有一联动齿轮装置，该齿轮装置，与变倍手轮，的锥齿轮相配合。
[0014]所述物镜装置由螺旋筒、连接筒、变倍镜筒和物镜筒构成，所述连接筒置于在螺旋筒内，其底部与物镜筒固连。所述连接筒的一侧开有导槽，所述变倍镜筒置于连接筒里，其侧面的螺钉，穿过连接筒的导槽，卡在螺旋筒的螺旋槽内。
[0015]所述调焦支架由立柱和支撑架组成，所述支撑架的垂直面设有一滑块，所述立柱上开有与滑块相配的滑槽，所述滑块的中间设有齿条。
[0016]所述调焦支架两侧各设一调焦手轮，所述调焦手轮之间通过一齿轮杆固连，该齿轮杆与滑块上的齿条相配。
[0017]所述调焦支架的转角处置有一上照明灯，其光线投向工作台的磨砂玻璃板。
[0018]所述工作台的侧面设有光源调节器和上照明灯调节器，所述工作台上还设有一电源开关，所述工作台的表面，磨砂玻璃板的两侧，设有至少两个固定测试件的压簧。
[0019]所述成像棱镜盒的顶部接有一数据输出端口。
[0020]所述光源为LED光源。
[0021]本发明的有益效果是:
[0022]1.将显微镜和应力测试相结合，可将微小透明物体的干涉条纹放大7至45倍，
[0023]能形成清晰的、分辨率高的干涉条纹图像，从而解决了微小透明物体热应力的测试难题。
[0024]2.采用LED代替传统的钨卤素光源作为双折射产生系统的光源，不仅使得光能
[0025]更加集中，而且由于LED属于冷光源不会对起偏振片产生高温影响，从而延长了起偏振片的使用寿命。
[0026]3.成像棱镜采用正像棱镜，因此可以看到清晰且正立的干涉条纹像。放大倍数
[0027]调节器可以做到连续变倍，使用便捷。
[0028]4.设有一数据输出端，可以将干涉条纹的图像输出到摄像机、照相机或电脑上。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1现有技术的应力仪的结构剖视图；
[0030]图2本实用新型的结构示意图；
[0031]图3本实用新型的剖视图；
[0032]图4本实用新型物镜装置的剖视图；
[0033]图5本实用新型调焦支架的剖视图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明:
[0035]本实用新型研发了一种显微应力仪。该显微应力仪由工作台1、显微镜主体2和调焦支架3组成。LED光源4安装在工作台I内，起偏振镜5和磨砂玻璃板6则全波片7、检偏振镜8和显微放大光路9。所述光源4、起偏振镜5和磨砂玻璃板6则安装在工作台I上部的安装孔11内，且两者之间留有间隙。调焦支架3固定在工作台I上，并与显微镜主体2固连。显微镜主体2是本实用新型最重要的光学组件，由检测镜筒21和至少一个显微放大光路装置22组成。检测镜筒21内安装有全波片7和检偏振镜8，且检偏振镜8位于全波片7的上方。显微放大光路装置22放置在检测镜筒21的上方，并与检测镜筒21固连。这样，就可以通过显微放大光路装置22观测到被检测镜筒21上干涉条纹。
[0036]本实用新型的显微放大光路装置22，可以设置为一个，但为了观察方便，最好设置为两个。每个显微放大光路装置22，均由目镜装置23、成像棱镜盒24和物镜装置25组成的。目镜装置23内目镜组94，物镜装置25内设有物镜91和变倍镜组92，而成像棱镜盒24的上部份为梯形，其内部设有正像棱镜93，而在其外部的斜面上安装着目镜装置23。在成像棱镜盒24下部的T型空腔内，成像棱镜93的正下方，置有物镜装置25。
[0037]上述结构的光学原理是:光线从LED光源4发射出来，经过起偏振镜5后成为平面偏振光，该平面偏振光通过磨砂玻璃板6，投射到被测物体上。由于被测物体具有热应力，平面偏振光透过被测物体后，被分解成互相垂直的寻常光和非常光，由于这两种光的传播速度不同，它们相互之间产生了光程差。该光程差通过全波片7，增加了灵敏度后，再反映到检偏振镜8上，就在视场内出现了具有应力特征的干涉条纹图像。之后，该干涉条纹图像通过显微放大光路9的物镜91，形成倒立的、被初步放大的图像。然后，由变倍镜组92进一步放大到所需的倍数。接着，正像棱镜93将倒立的干涉条纹，变成正立的图像，传递到目镜组94上。目镜组94将已被物镜放大的，分辨清晰的干涉条纹的进一步放大，达到人眼能容易分辨清楚的程度。
[0038]本实用新型为了达到7-45倍的放大效果，利用成像棱镜盒24两侧的变倍手轮26，来调节物镜装置25内的变倍镜筒254，使其上下运动。为实现该功能，本实用新型的物镜装置25由螺旋筒252、连接筒253、变倍镜筒254和物镜筒255构成。连接筒253的外壁与螺旋筒252的内壁固连，其底部和物镜筒255固接，且在连接筒253的一侧开有导槽256。变倍镜筒254置于连接筒253的腔内，其侧面设有一螺钉257，该螺钉257穿过连接筒253的导槽256，卡在螺旋筒252的螺旋槽258内。
[0039]本实用新型还在变倍手轮26的底部设有一锥齿轮261。当旋转变倍手轮26时，该锥齿轮261与物镜装置25上部的联动齿轮装置251垂直啮合，使后者发生水平旋转，从而带动物镜装置25的螺旋筒252发生水平旋转运动。由此，在导槽256的垂直范围内，变倍镜筒254的螺钉257在螺旋槽258内滑动，使得整个变倍镜筒254上下位移，与物镜筒255之间产生间距。变倍镜筒254与物镜筒255的间距越大，放大倍数越小。
[0040]本实用新型的调焦支架3由立柱31和支撑架32组成，且在支撑架32的垂直面设有一滑块33，而在立柱31上开有与滑块33相配的滑槽34。此外，本发明在滑块33的中间设置了一齿条35，并用一齿轮杆37将调焦支架3两侧的调焦手轮36连接起来。这样，当转动调焦手轮36时，齿轮杆37与滑块33上的齿条35啮合，使得支撑架32上的滑块33在立柱31的滑槽34内上下滑动。由于支撑架32与显微镜主体2固连，支撑架32的上下运动，就带动了显微镜主体2的上下运动，从而达到调节物镜91的焦距的作用。
[0041]为了更清晰地观察图像，本发明在调焦支架3的转角处置有一上照明灯38，其光线正好投射到工作台的磨砂玻璃板6上，这样就可以将放置在磨砂玻璃板6的被测物体照亮。同时，本实用新型还在工作台I的侧面设有光源调节器12、上照明灯调节器13和电源14。可以根据观测的需要，调节LED光源4的强度，以及上照明灯34的亮度。
[0042]本实用新型在工作台I的表面，磨砂玻璃板6的两侧，设有至少两个固定测试件的压簧15，以免测试时，被测物体发生滑移，影响测试效果。
[0043]为了能将所观测的结果输出到摄像机、照相机上，本发明在成像棱镜盒24的顶部固接一数据输出端口 27。
[0044]在使用本发明的显微应力仪时，首先将被测物体置于工作台I的磨砂玻璃板6上。然后，打开电源14，用光源调节器12和上照明灯调节器13，调节好LED光源4和上照明灯34的亮度。接着，旋转调焦手轮36，调节物镜91的焦距。焦距对准后，再旋转变倍手轮26，直到人眼从目镜组94中可以看到清晰的干涉条纹图像为止。最后，可以根据从目镜组94中观察到得干涉条纹图像的颜色，定性分析被测物体的热应力大小。
【权利要求】
1.一种显微应力仪，包括内部置有光源(4)的工作台(I);所述工作台(I)的上部、光源(4 )的正上方设有一安装孔(11 )，该安装孔(11)内，自下而上设有起偏振镜(5 )和磨砂玻璃板(6)，所述起偏振镜(5)和磨砂玻璃板(6)之间留有间隙；其特征在于:还包括显微镜主体(2)和调焦支架(3);所述调焦支架(3)固定在工作台(I)上，并与显微镜主体(2)固连；所述显微镜主体(2 )由检测镜筒(21)和至少一个显微放大光路装置(22 )组成；所述显微放大光路装置(22)位于检测镜筒(21)的上方，并与检测镜筒(21)固连；所述检测镜筒(21)内，自下而上设有全波片(7)和检偏振镜(8);所述全波片(7)和检偏振镜(8)之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的显微应力仪，其特征在于:所述显微放大光路装置(22)包括目镜装置(23 )、成像棱镜盒(24 )和物镜装置(25 );所述目镜装置(23 )内设有目镜组(94 );所述成像棱镜盒(24)的上部呈梯形，其内设有成像棱镜(93);所述物镜装置(25)内设有物镜(91)和变倍镜组(92);所述物镜装置(25)安装在成像棱镜(93)的正下方，成像棱镜盒(24)下部的T型空腔内；所述目镜装置(23)与成像棱镜盒(24)外部的斜面固连；所述成像棱镜(93)为正像棱镜。
3.根据权利要求2所述的显微应力仪，其特征在于:所述成像棱镜盒(24)的两侧设有变倍手轮(26)，其底部设有一锥齿轮(261);所述物镜装置(25)的上部设有一联动齿轮装置(251);该齿轮装置(251)与变倍手轮(26)的锥齿轮(261)相配合。
4.根据权利要求2所述的显微应力仪，其特征在于:所述物镜装置(25)由螺旋筒(252)、连接筒(253)、变倍镜筒(254)和物镜筒(255)构成；所述连接筒(253)置于在螺旋筒(252)内，其底部与物镜筒(255)固连；所述连接筒(253)的一侧开有导槽(256)，所述变倍镜筒(254)置于连接筒(253)里，其侧面的螺钉(257)，穿过连接筒(253)的导槽(256)，卡在螺旋筒(251)的螺旋槽(258)内。
5.根据权利要求1所述的显微应力仪，其特征在于:所述调焦支架(3)由立柱(31)和支撑架(32)组成；所述支撑架(32)的垂直面设有一滑块(33)，所述立柱(31)上开有与滑块(33)相配的滑槽(34);所述滑块(33)的中间设有齿条(35)。
6.根据权利要求5所述的显微应力仪，其特征在于:所述调焦支架(3)两侧各设一调焦手轮(36)，所述调焦手轮(36)之间通过一齿轮杆(37)固连；该齿轮杆(37)与滑块(33)上的齿条(35)相配。
7.根据权利要求5所述的显微应力仪，其特征在于:所述调焦支架(3)的转角处置有一上照明灯(38 )，其光线投向工作台的磨砂玻璃板(6 )。
8.根据权利要求1所述的显微应力仪，其特征在于:所述工作台(I)的侧面设有光源调节器(12)和上照明灯调节器(13);所述工作台(I)上还设有一电源开关(14);所述工作台(I)的表面，磨砂玻璃板(6)的两侧,设有至少两个固定测试件的压簧(15)。
9.根据权利要求2所述的显微应力仪，其特征在于:所述成像棱镜盒(24)的顶部接有一数据输出端口(27)。
10.根据权利要求1所述的显微应力仪，其特征在于:所述光源(4)为LED光源。
【文档编号】G01N21/23GK203551461SQ201320634271
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】张洪光, 杨双临 申请人:上海索光光电技术有限公司