专利名称：拉曼环境下细丝纤维加载测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于测量技术，具体涉及一种在拉曼光谱仪载物台上对细丝纤维进行微小力学量加载和测量的装置。
背景技术：
拉曼光谱技术被广泛用于物理、化学、材料等学科领域进行材料成分、含量、缺陷等物性的检测。在实际测量应用中，需要在拉曼环境下对样品施加可控载荷，以研究材料微尺度的物理、力学性质和行为。因此，对一维细丝纤维材料在载荷状态下进行拉曼分析时，就需要一种既能满足拉曼光谱仪载物台在空间、承重等方面的要求，又能对细丝纤维进行微小位移/力(或应变/应力)加载和测量的装置。“显微镜载物台用多功能加载装置 (200810053500. 6) ”能够满足对试样进行单轴拉伸或压缩加载，但是由于该装置的力传感器与移动夹块直接相连，测得的力载荷信号含有移动夹块、滚珠、滚珠滑道、框架等部件之间的机械摩擦信息，因而无法进行微小载荷的准确施加和测量，进而不能满足细丝纤维材料载荷状态下拉曼研究的需要。鉴于此，本发明的提出可以解决在拉曼环境下对细丝纤维样品进行微小载荷动态施加和实时测量等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可放置在拉曼光谱仪载物台上对细丝纤维进行微小力学量加载和测量的装置。本发明通过下述技术结构予以实现。拉曼环境下细丝纤维加载测量装置具有螺丝、力传感器、螺母、限位挡板、微动连接块、框架、滚珠滑板、滚珠、移动连接块、转动/平动转换块、千分尺螺杆等。力传感器通过第一螺丝与框架固定，力传感器右端设有限位挡板， 限位挡板插入框架的凹槽中，以防止拉伸载荷过大造成力传感器的失效。微动连接块的中心轴穿过限位挡板和力传感器并螺母与力传感器固定。两个滚珠滑板通过四个第二螺丝固定在框架的凹槽内，滚珠装于移动连接块两侧下侧的凹槽内，滚珠滑板与滚珠以及移动连接块下侧的凹槽构成直线轴承结构，以减少移动连接块沿中轴线X直线滑动的阻力。移动连接块与转动/平动转换块由第三螺丝固定。千分尺螺杆穿过框架装于转动/平动转换块中，移动连接块位移信息由千分尺螺杆上的刻度读出，力载荷信号由力传感器信号线传出。而且所述微动连接块、移动连接块、转动/平动转换块和千分尺螺杆四个部件组装于所述框架平面同一中心轴线X。而且滚珠滑板和滚珠与该中轴线X平行且依中轴线X对称。而且所述千分尺螺杆的前端为球形，所述转动/平动转换块的设有圆形槽，千分尺螺杆的球形前端镶卧于转动/平动转换块的圆形槽内构成关节式连接。可将千分尺螺杆的转动位移转化移动连接块等沿中轴线X的直线位移。而且所述框架底部中间为矩形空槽，其目的是使用该装置可从样品底部进行照明。本发明的特点及有益效果是，专门针对在拉曼环境下对细丝纤维进行微小位移/ 力(或应变/应力)的加载和测量而设计，具有体积小、重量轻、精度高和不易损坏的特点。 在对细丝纤维试样施加微小拉伸位移(或力)载荷的同时，实现对纤维样品微小力(位移) 载荷的精准测量以及该载荷状态下的拉曼光谱测量，扩大了拉曼光谱仪的应用范围。此外， 该装置还可作为便携式的微力学加载测量系统，单独应用于细丝纤维材料的各项测试。
所示附图是本发明的结构原理图。
具体实施例方式以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，不以此限定本发明的保护范围。拉曼环境下细丝纤维加载测量装置(如图1)，结构组成为力传感器2通过第一螺丝1-1与框架6固定，力传感器2右端设有限位挡板4，限位挡板插入框架6的凹槽中， 微动连接块5的中心轴穿过限位挡板4和力传感器2并螺母3与力传感器2固定。两个滚珠滑板7通过四个第二螺丝1-2固定在框架6的凹槽内，滚珠8装于移动连接块9两侧下侧的凹槽内，滚珠滑板与滚珠以及移动连接块下侧的凹槽构成直线轴承结构。移动连接块 9与转动/平动转换块10由第三螺丝1-3固定。千分尺螺杆11穿过框架6装于转动/平动转换块10中，移动连接块位移信息由千分尺螺杆11上的刻度读出，力载荷信号由力传感器2信号线传出。微动连接块5、移动连接块9、转动/平动转换块10和千分尺螺杆11四个部件组装于所述框架6平面同一中心轴线X ；滚珠滑板7和滚珠8与该中轴线X平行且依中轴线X对称。千分尺螺杆11的前端为球形，所述转动/平动转换块10的设有圆形槽， 千分尺螺杆11的球形前端镶卧于转动/平动转换块10的圆形槽内构成关节式连接。框架 6底部中间为矩形空槽12。按附图所示的结构将各部件进行组装。具体操作方法是根据试样的尺寸调整微动连接块与力传感器的相对位置并用螺母加以固定，同时调整千分尺螺杆预留加载位移余量；纤维试样的两端分别固定于微动连接块和移动连接块上，并使得试件位于中轴线X，以基本保证该装置对试件进行无偏心的单轴拉伸加载。校验力传感器的初始值，通过微调千分尺螺杆使载荷归零，记下此时千分尺螺杆的刻度，作为相对零位移位置；将该装置固定于拉曼光谱仪的载物台上并调整载物台的位置使得试件的被研究区域进入光谱仪物镜的视野。在通过旋转千分尺螺杆实现对试件位移加载的同时，记录力传感器的输出信号和千分尺螺杆的刻度，并采集样品加载前后的拉曼光谱。通过转动千分尺螺杆带动移动连接块沿中轴线X进行直线移动，实现对纤维试样的拉伸加载。位移载荷信息从千分尺螺杆上的刻度读出；而力载荷信号则通过连接于力传感器的信号线实时传出，配备一模数信号转换及显示仪器，将所测得的力载荷参数显示出。
权利要求
1.拉曼环境下细丝纤维加载测量装置，具有螺丝、力传感器、螺母、限位挡板、微动连接块、框架、滚珠滑板、滚珠、移动连接块、转动/平动转换块、千分尺螺杆，其特征是力传感器(2)通过第一螺丝(1-1)与框架(6)固定，力传感器( 右端设有限位挡板(4)，限位挡板插入框架(6)的凹槽中，微动连接块(5)的中心轴穿过限位挡板(4)和力传感器O)并螺母(3)与力传感器( 固定，两个滚珠滑板(7)通过四个第二螺丝(1- 固定在框架(6)的凹槽内，滚珠(8)装于移动连接块(9)两侧下侧的凹槽内，滚珠滑板与滚珠以及移动连接块下侧的凹槽构成直线轴承结构，移动连接块(9)与转动/平动转换块(10)由第三螺丝(1-3) 固定，千分尺螺杆(11)穿过框架(6)装于转动/平动转换块(10)中，移动连接块位移信息由千分尺螺杆(11)上的刻度读出，力载荷信号由力传感器⑵信号线传出。
2.按照权利要求1所述的拉曼环境下细丝纤维加载测量装置，其特征是所述微动连接块(5)、移动连接块(9)、转动/平动转换块(10)和千分尺螺杆(11)四个部件组装于所述框架(6)平面同一中心轴线X ；所述滚珠滑板(7)和滚珠(8)与该中轴线X平行且依中轴线X对称。
3.按照权利要求1所述的拉曼环境下细丝纤维加载测量装置，其特征是所述千分尺螺杆(11)的前端为球形，所述转动/平动转换块(10)的设有圆形槽，千分尺螺杆(11)的球形前端镶卧于转动/平动转换块(10)的圆形槽内构成关节式连接。
4.按照权利要求1所述的拉曼环境下细丝纤维加载测量装置，其特征是所述框架(6) 底部中间为矩形空槽(12)。
全文摘要
本发明公开了一种拉曼环境下细丝纤维加载测量装置，结构组成为，力传感器通过螺丝与框架固定，其右端设有限位挡板。微动连接块的中心轴穿过限位挡板和力传感器与力传感器固定。两个滚珠滑板由螺丝固定在框架的凹槽内，滚珠装于移动连接块两侧下侧的凹槽内，滚珠滑板与滚珠以及移动连接块下侧的凹槽构成直线轴承结构。移动连接块与转动/平动转换块由螺丝固定。千分尺螺杆穿过框架装于转动/平动转换块中，位移信息由千分尺螺杆的刻度以及力传感器信号输出。本发明具有体积小、重量轻、精度高和不易损坏的特点。对细丝纤维试样施加微小拉伸力的同时，实现对样品力(位移)载荷的测量以及拉曼光谱的采集，扩大了拉曼光谱仪的应用范围。
文档编号G01N3/06GK102183413SQ20111006072
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者亢一澜, 仇巍, 李秋 申请人:天津大学