[发明专利]一种小尺寸固体样品热膨胀测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及仪器设计制造技术领域，尤其是针对小尺寸固体样品尺度变化进行测量的热膨胀测量仪器，本发明特别提供了一种小尺寸固体样品热膨胀测量装置。

背景技术

热膨胀，即凝聚态物质体积随温度变化而发生变化的现象，是物质的基本热物理性质之一。通常用热膨胀系数来表征材料尺寸随温度变化程度。热膨胀系数通常分为体膨胀系数和线膨胀系数。由于体膨胀的测量在实践中要比线膨胀困难，所以一般只测量固体材料的线膨胀系数。热膨胀系数测量是材料研究的重要手段。例如，固体材料的一级相变伴随有体积变化，热膨胀曲线可以反映材料的相变行为。对于异质材料构成的结构件，热膨胀系数匹配性往往是非常重要的问题。特别是在材料表面工程领域，涂层与基体热膨胀系数匹配问题是涂层制备和服役性能的关键因素之一。

材料线膨胀的测量迄今已有多种方法[参见文献1：B.S.Lement，C.S.Roberts，B.L.Averbach.Determination of small thermal expansion coefficients by a micrometric dilatometer method.Rev.Sci.Instrum..1951(22)：194-196文献2：M.Rotter，H.Müller，E.Gratz，M.Doerr，M.Loewenhaupt.A miniature capacitance dilatometer for thermal expansion and magnetostriction.Rev.Sci.Instrum..1998(69)：2742-2746文献3：A.V. Golovnya，V.Ya.Pokrovskii.Interferometric setup for measurements of expansion of whisker-like samples.Rev.Sci.Instrum..2003(73)：4418-4422文献4：H.Xie，J.Vitard，S.Haliyo，S.Régnier.Optical lever calibration in atomic force microscope with a mechanical lever.Rev.Sci.Instrum..2008(79)：096101，1-3文献5：E.Thormann，T.Pettersson，P. M.Claesson.How to measure forces with atomic force microscopy without significant influence from nonlinear optical lever sensitivity.Rev.Sci.Instrum..2009(80)：093701，1-11]，而且随着各种高灵敏度位移传感器的问世，测量精度也在不断提高，为各种精细测量提供了方便。膨胀仪按测量原理分为直接法和间接法，前者主要是推杆法，后者主要是光学干涉法和X射线衍射法。推杆法最常用，按使用的位移传感器又可分为光学式、电感式、电容式膨胀仪。线膨胀系数定义为单位长度样品的长度变化量与温度变化量的比值，推杆式膨胀仪一般要求试样长度在20mm左右，截面尺寸在5×5mm左右，以减少测量误差。推杆法膨胀仪测量时，通常在推杆和试样间预加推力以保证推杆与试样的良好接触，预加的推力即膨胀阻力对上述尺寸的试样可以忽略不计，但对于截面尺寸较小的试样，其膨胀阻力难以忽略，给试样的测量造成误差。

对于小尺寸试样，一般采用光学干涉法和X射线衍射法测量热膨胀系数。这类测试仪器都比推杆法热膨胀仪昂贵得多。从技术上看，干涉法要求试样端面有良好的反光能力，X射线衍射法要求试样为晶态，因此这两种方法无法用于测量小尺寸并且为玻璃态材料的高温热膨胀行为一种小尺寸固体样品热膨胀测量装置。

人们期望获得一种技术效果优良的小尺寸固体样品热膨胀测量装置。

发明内容

本发明的的目的是提供一种技术效果优良的小尺寸固体样品热膨胀测量装置。

本发明提供了一种小尺寸固体样品热膨胀测量装置，用于测量被测样品10的受热膨胀变形程度；其特征在于：所述小尺寸固体样品热膨胀测量装置由下述几个部分组成：样品台1、反光片3、激光发射装置4、激光接收装置5；其中：被测样品10布置在样品台1上，被测样品10一端的端部被限定在样品台1上且其位置不能变化，被测样品10的另一端的端部紧贴并顶紧在反光片3的背面，用于反射激光发射装置4发出的光的反光片3布置在样品台1上或者靠近样品台1布置；激光发射装置4和激光接收装置5都布置在反光片3的反光面一侧。