拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置的製作方法

2023-09-20 23:43:05

專利名稱：拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於測量技術，具體涉及一種在拉曼光譜儀載物臺上對細絲纖維進行微小力學量加載和測量的裝置。
背景技術：
拉曼光譜技術被廣泛用於物理、化學、材料等學科領域進行材料成分、含量、缺陷等物性的檢測。在實際測量應用中，需要在拉曼環境下對樣品施加可控載荷，以研究材料微尺度的物理、力學性質和行為。因此，對一維細絲纖維材料在載荷狀態下進行拉曼分析時，就需要一種既能滿足拉曼光譜儀載物臺在空間、承重等方面的要求，又能對細絲纖維進行微小位移/力(或應變/應力)加載和測量的裝置。「顯微鏡載物臺用多功能加載裝置 (200810053500. 6) 」能夠滿足對試樣進行單軸拉伸或壓縮加載，但是由於該裝置的力傳感器與移動夾塊直接相連，測得的力載荷信號含有移動夾塊、滾珠、滾珠滑道、框架等部件之間的機械摩擦信息，因而無法進行微小載荷的準確施加和測量，進而不能滿足細絲纖維材料載荷狀態下拉曼研究的需要。鑑於此，本發明的提出可以解決在拉曼環境下對細絲纖維樣品進行微小載荷動態施加和實時測量等問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種可放置在拉曼光譜儀載物臺上對細絲纖維進行微小力學量加載和測量的裝置。本發明通過下述技術結構予以實現。拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置具有螺絲、力傳感器、螺母、限位擋板、微動連接塊、框架、滾珠滑板、滾珠、移動連接塊、轉動/平動轉換塊、千分尺螺杆等。力傳感器通過第一螺絲與框架固定，力傳感器右端設有限位擋板， 限位擋板插入框架的凹槽中，以防止拉伸載荷過大造成力傳感器的失效。微動連接塊的中心軸穿過限位擋板和力傳感器並螺母與力傳感器固定。兩個滾珠滑板通過四個第二螺絲固定在框架的凹槽內，滾珠裝於移動連接塊兩側下側的凹槽內，滾珠滑板與滾珠以及移動連接塊下側的凹槽構成直線軸承結構，以減少移動連接塊沿中軸線X直線滑動的阻力。移動連接塊與轉動/平動轉換塊由第三螺絲固定。千分尺螺杆穿過框架裝於轉動/平動轉換塊中，移動連接塊位移信息由千分尺螺杆上的刻度讀出，力載荷信號由力傳感器信號線傳出。而且所述微動連接塊、移動連接塊、轉動/平動轉換塊和千分尺螺杆四個部件組裝於所述框架平面同一中心軸線X。而且滾珠滑板和滾珠與該中軸線X平行且依中軸線X對稱。而且所述千分尺螺杆的前端為球形，所述轉動/平動轉換塊的設有圓形槽，千分尺螺杆的球形前端鑲臥於轉動/平動轉換塊的圓形槽內構成關節式連接。可將千分尺螺杆的轉動位移轉化移動連接塊等沿中軸線X的直線位移。而且所述框架底部中間為矩形空槽，其目的是使用該裝置可從樣品底部進行照明。本發明的特點及有益效果是，專門針對在拉曼環境下對細絲纖維進行微小位移/ 力(或應變/應力)的加載和測量而設計，具有體積小、重量輕、精度高和不易損壞的特點。 在對細絲纖維試樣施加微小拉伸位移(或力)載荷的同時，實現對纖維樣品微小力(位移) 載荷的精準測量以及該載荷狀態下的拉曼光譜測量，擴大了拉曼光譜儀的應用範圍。此外， 該裝置還可作為可攜式的微力學加載測量系統，單獨應用於細絲纖維材料的各項測試。


所示附圖是本發明的結構原理圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明作進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的，不以此限定本發明的保護範圍。拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置(如圖1)，結構組成為力傳感器2通過第一螺絲1-1與框架6固定，力傳感器2右端設有限位擋板4，限位擋板插入框架6的凹槽中， 微動連接塊5的中心軸穿過限位擋板4和力傳感器2並螺母3與力傳感器2固定。兩個滾珠滑板7通過四個第二螺絲1-2固定在框架6的凹槽內，滾珠8裝於移動連接塊9兩側下側的凹槽內，滾珠滑板與滾珠以及移動連接塊下側的凹槽構成直線軸承結構。移動連接塊 9與轉動/平動轉換塊10由第三螺絲1-3固定。千分尺螺杆11穿過框架6裝於轉動/平動轉換塊10中，移動連接塊位移信息由千分尺螺杆11上的刻度讀出，力載荷信號由力傳感器2信號線傳出。微動連接塊5、移動連接塊9、轉動/平動轉換塊10和千分尺螺杆11四個部件組裝於所述框架6平面同一中心軸線X ；滾珠滑板7和滾珠8與該中軸線X平行且依中軸線X對稱。千分尺螺杆11的前端為球形，所述轉動/平動轉換塊10的設有圓形槽， 千分尺螺杆11的球形前端鑲臥於轉動/平動轉換塊10的圓形槽內構成關節式連接。框架 6底部中間為矩形空槽12。按附圖所示的結構將各部件進行組裝。具體操作方法是根據試樣的尺寸調整微動連接塊與力傳感器的相對位置並用螺母加以固定，同時調整千分尺螺杆預留加載位移餘量；纖維試樣的兩端分別固定於微動連接塊和移動連接塊上，並使得試件位於中軸線X，以基本保證該裝置對試件進行無偏心的單軸拉伸加載。校驗力傳感器的初始值，通過微調千分尺螺杆使載荷歸零，記下此時千分尺螺杆的刻度，作為相對零位移位置；將該裝置固定於拉曼光譜儀的載物臺上並調整載物臺的位置使得試件的被研究區域進入光譜儀物鏡的視野。在通過旋轉千分尺螺杆實現對試件位移加載的同時，記錄力傳感器的輸出信號和千分尺螺杆的刻度，並採集樣品加載前後的拉曼光譜。通過轉動千分尺螺杆帶動移動連接塊沿中軸線X進行直線移動，實現對纖維試樣的拉伸加載。位移載荷信息從千分尺螺杆上的刻度讀出；而力載荷信號則通過連接於力傳感器的信號線實時傳出，配備一模數信號轉換及顯示儀器，將所測得的力載荷參數顯示出。
權利要求
1.拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置，具有螺絲、力傳感器、螺母、限位擋板、微動連接塊、框架、滾珠滑板、滾珠、移動連接塊、轉動/平動轉換塊、千分尺螺杆，其特徵是力傳感器(2)通過第一螺絲(1-1)與框架(6)固定，力傳感器( 右端設有限位擋板(4)，限位擋板插入框架(6)的凹槽中，微動連接塊(5)的中心軸穿過限位擋板(4)和力傳感器O)並螺母(3)與力傳感器( 固定，兩個滾珠滑板(7)通過四個第二螺絲(1- 固定在框架(6)的凹槽內，滾珠(8)裝於移動連接塊(9)兩側下側的凹槽內，滾珠滑板與滾珠以及移動連接塊下側的凹槽構成直線軸承結構，移動連接塊(9)與轉動/平動轉換塊(10)由第三螺絲(1-3) 固定，千分尺螺杆(11)穿過框架(6)裝於轉動/平動轉換塊(10)中，移動連接塊位移信息由千分尺螺杆(11)上的刻度讀出，力載荷信號由力傳感器⑵信號線傳出。
2.按照權利要求1所述的拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置，其特徵是所述微動連接塊(5)、移動連接塊(9)、轉動/平動轉換塊(10)和千分尺螺杆(11)四個部件組裝於所述框架(6)平面同一中心軸線X ；所述滾珠滑板(7)和滾珠(8)與該中軸線X平行且依中軸線X對稱。
3.按照權利要求1所述的拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置，其特徵是所述千分尺螺杆(11)的前端為球形，所述轉動/平動轉換塊(10)的設有圓形槽，千分尺螺杆(11)的球形前端鑲臥於轉動/平動轉換塊(10)的圓形槽內構成關節式連接。
4.按照權利要求1所述的拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置，其特徵是所述框架(6) 底部中間為矩形空槽(12)。
全文摘要
本發明公開了一種拉曼環境下細絲纖維加載測量裝置，結構組成為，力傳感器通過螺絲與框架固定，其右端設有限位擋板。微動連接塊的中心軸穿過限位擋板和力傳感器與力傳感器固定。兩個滾珠滑板由螺絲固定在框架的凹槽內，滾珠裝於移動連接塊兩側下側的凹槽內，滾珠滑板與滾珠以及移動連接塊下側的凹槽構成直線軸承結構。移動連接塊與轉動/平動轉換塊由螺絲固定。千分尺螺杆穿過框架裝於轉動/平動轉換塊中，位移信息由千分尺螺杆的刻度以及力傳感器信號輸出。本發明具有體積小、重量輕、精度高和不易損壞的特點。對細絲纖維試樣施加微小拉伸力的同時，實現對樣品力(位移)載荷的測量以及拉曼光譜的採集，擴大了拉曼光譜儀的應用範圍。
文檔編號G01N3/06GK102183413SQ20111006072
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者亢一瀾, 仇巍, 李秋 申請人:天津大學