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CN111781187B - 一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台 - Google Patents

一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台 Download PDF

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Abstract

一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，属于拉曼成像实验设备领域。为了解决纤维材料分析中观测点会发生位移且无法保证分析点处于原位的问题。本发明的样品台框架的一条轴线记为基准轴线；第一刻度区、第二刻度区，第一拉伸组件、第二拉伸组件，滑轮分别以基准轴线为中心线对称分布；第一拉伸组件的第一弹簧连接第一多点固定夹板和牵引线；第一多点固定夹板上设有第一多点固定夹板刻度指针，第一弹簧上设有第一弹簧拉伸刻度指针；第二拉伸组件的各部件及连接方式与第一拉伸组件相同；连接第一弹簧和第二弹簧的牵引线通过滑轮组共同连接到共用拉伸旋钮上，且牵引线也以基准轴线为中心线对称分布。主要用于设置双向拉应力显微成像的纤维状样品。

Description

一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台
技术领域
本发明涉及纤维状样品的拉应力显微拉曼样品台。属于拉曼成像实验设备领域。
背景技术
纤维状样品(如碳纤维)拉伸形变下样品结构的变化分析是纤维状材料性能和结构分析的重点方向之一。然而，碳纤维材料分析的难点在于拉伸过程中会导致观测点的位移，重新移动样品无法保证分析点处于原位，降低了分析的可靠性。拉曼光谱的峰位偏移是材料拉应力变化的主要测定手段和依据，但现有的拉应力平台无法实现在拉应力施加下的原位观测，同时由于显微镜下空间限制，多数拉应力平台体积较大，无法放置于现有显微拉曼光谱仪下进行应力测试，限定了一些样品的拉应力变化观测和数据分析。
发明内容
本发明是为了解决纤维材料分析中观测点会发生位移且无法保证分析点处于原位，从而导致分析的可靠性较低。
一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，包括：样品台框架27和设置在样品台框架内部的第一拉伸组件、第二拉伸组件、一套滑轮组、共用拉伸旋钮17；
将样品台框架的一条轴线记为基准轴线；在于基准轴线垂直方向的一个样品台框架边上设有第一刻度区12和第二刻度区22；第一刻度区和第二刻度区以基准轴线为中心线对称分布；
滑轮组的滑轮数量为偶数个，且沿着基准轴线呈对称分布设置；
第一拉伸组件包括：第一多点固定夹板3、第一弹簧14、第一多点固定夹板刻度指针15、第一弹簧拉伸刻度指针13；第一弹簧14的一端连接第一多点固定夹板的中心处；第一弹簧14的另一端连接牵引线；在第一多点固定夹板上设有第一多点固定夹板刻度指针15，第一弹簧14连接牵引线的一端设有第一弹簧拉伸刻度指针13；第一多点固定夹板刻度指针15和第一弹簧拉伸刻度指针13垂直指向第一刻度区；
第二拉伸组件包括：第二多点固定夹板8、第二弹簧21、第二多点固定夹板刻度指针20、第二弹簧拉伸刻度指针23；所述第一弹簧14、第二弹簧21为完全相同的两根弹簧；第二拉伸组件的第二多点固定夹板8、第二弹簧21、第二多点固定夹板刻度指针20、第二弹簧拉伸刻度指针23的连接方式与第一拉伸组件相同；第二多点固定夹板刻度指针20和第二弹簧拉伸刻度指针23垂直指向第二刻度区；
第一拉伸组件和第二拉伸组件以基准轴线为中心线对称分布；
连接第一弹簧14的牵引线和连接第二弹簧21的牵引线通过滑轮组共同连接到共用拉伸旋钮17上，且保证牵引线也以基准轴线为中心线对称分布。
进一步地，所述第一弹簧与第一多点固定夹板垂直设置。所述第二弹簧与第二多点固定夹板垂直设置。
进一步地，第一多点固定夹板和第二多点固定夹板是以基准轴线为中心线镜像相同的两个夹板。
进一步地，第一多点固定夹板的一侧设有多个样品安装孔，每个样品安装孔上设置螺钉。
进一步地，所述共用拉伸旋钮带有自锁紧装置。
本发明的有益效果为：
利用本发明可以保证纤维状样品拉应力下拉曼光谱采集时观测点的原位不变特性，同时可记录数据采集时拉应力大小和样品形变大小。
附图说明
图1为双向拉伸样品台在整套拉曼光谱采集系统中的安放区域示意图；
图2为适用于纤维状样品的双向拉应力样品台俯视图示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图2具体说明本实施方式，
本实施方式所述的一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，包括：样品台框架27和设置在样品台框架内部的第一拉伸组件、第二拉伸组件、一套滑轮组、共用拉伸旋钮17；
样品台框架27为一个矩形框架，优选为金属框架，在使用时样品台框架27放置在拉曼光谱采集系统中的安放区域；将样品台框架的一条轴线记为基准轴线；在于基准轴线垂直方向的一个样品台框架边上设有第一刻度区12和第二刻度区22；第一刻度区和第二刻度区以基准轴线为中心线对称分布；
滑轮组的滑轮数量为偶数个，且沿着基准轴线呈对称分布设置；在一些实施例中，滑轮数量为6个，分别对应图2中的10、11、18、25、26和19；
第一拉伸组件包括：第一多点固定夹板3、第一弹簧14、第一多点固定夹板刻度指针15、第一弹簧拉伸刻度指针13；第一弹簧14的一端连接第一多点固定夹板的中心处，同时保证第一弹簧与第一多点固定夹板垂直；第一弹簧14的另一端连接牵引线；在第一多点固定夹板上设有第一多点固定夹板刻度指针15，第一弹簧14连接牵引线的一端设有第一弹簧拉伸刻度指针13；第一多点固定夹板刻度指针15和第一弹簧拉伸刻度指针13垂直指向第一刻度区；
第二拉伸组件包括：第二多点固定夹板8、第二弹簧21、第二多点固定夹板刻度指针20、第二弹簧拉伸刻度指针23；所述第一弹簧14、第二弹簧21为完全相同的两根弹簧；第二拉伸组件的第二多点固定夹板8、第二弹簧21、第二多点固定夹板刻度指针20、第二弹簧拉伸刻度指针23的连接方式与第一拉伸组件相同；第二多点固定夹板刻度指针20和第二弹簧拉伸刻度指针23垂直指向第二刻度区；
在一些实施中，第一多点固定夹板3和第二多点固定夹板8均为三点固定夹板。
第一拉伸组件和第二拉伸组件以基准轴线为中心线对称分布；
连接第一弹簧14的牵引线和连接第二弹簧21的牵引线通过滑轮组共同连接到共用拉伸旋钮17上，且保证牵引线也以基准轴线为中心线对称分布；
共用拉伸旋钮带有自锁紧装置，能够在同时拉紧牵引线的状态下锁紧(不发生反向转动)，可以实现手动反向转动(如果拉紧牵引线方向为顺时针，那么反向转动即为逆时针)，以实现纤维状样品的安装和拆卸。
两个多点固定夹板是以基准轴线为中心线镜像相同的两个夹板，多点方便同时测量多个样本；两个完全一致的弹簧是指两个拉力弹簧的大小、形状、材质和弹性系数应完全一致，相同拉伸距离下拉力完全一致，确保对样品左右一致拉伸；使用共用拉伸旋钮17是为了保证拉伸时左右两侧牵引线收缩长度一致；左右两侧都使用双指针是为了同时测定拉伸长度和弹簧形变长度(即拉力大小)。本发明的对称设置方式和相同的弹簧等保证了观测点的不发生位移，样品分析点处于原位，提高了分析的可靠性。
安装方法：将第一多点固定夹板3和第一弹簧14连接，可以是焊接，也可是其他连接方式，需要保证弹簧连接点位于多点固定夹板中心处，同样方式连接第二多点固定夹板8和第二弹簧21；
牵引线优选使用非弹性牵引线；以图2为例的六个换轮进行进一步说明。牵引线16连接第一弹簧14，然后将线依次绕过三个定滑轮10、11、18，将牵引线24连接第二弹簧21，然后将线依次绕过三个定滑轮25、26、19，调整两个多点固定夹板位置分别与各自对应刻度区的0刻度对齐，轻轻拉紧(但不要拉伸弹簧)，并利用共用拉伸旋钮固定牵引线；到此，双向拉力样品台即安装完成。
实际使用方法：以第一多点固定夹板3和第二多点固定夹板8均为三点固定夹板为例进行说明。
如果只是测试单一样品，即只测量一个纤维状样品5，则首先拧开两个多点固定夹板中心的螺钉2和7，将纤维状待测样品两端分别插入两个多点固定夹板中心的空洞中，保持样品处于绷紧但未拉伸状态，然后拧紧两个螺钉；
如果同时测定2个样品时，分别将样品安装在两个多点固定夹板中心的上方和下方的螺钉4、1和9、6，如果是3个样品时，分别安装在两个多点固定夹板中心上、中、下三个位置，安装方式和注意事项同单一样品安装方法；
其次，如图1所示，双向拉伸样品台位于整套拉曼光谱采集系统中的安放区域；将拉曼显微镜光斑聚焦在观测点上，准备收集光谱；
再次，顺时针缓慢旋转共用拉伸旋钮17，当左右多点固定夹板刻度之和(LLJ和LRJ)为所需值时，停止旋转，记录左右弹簧刻度(LLT和LRT)，通过公式K*(LLJ+LRJ-LLT-LRT)计算当前拉力并记录；最后，进行拉曼光谱数据采集。
本装置安装方式和安装位置非常灵活简单，应用广泛，不拘于具体实施方式所列的安装方式与位置，也不局限于拉曼光谱采集平台，亦适应于其他需要原位观测的装置。具体实施方式仅仅是对本发明技术方案的解释和说明，不能以此限定权利保护范围。凡根据本发明权利要求书和说明书所做的仅仅是局部改变的，仍应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，包括：样品台框架(27)和设置在样品台框架内部的第一拉伸组件、第二拉伸组件、一套滑轮组、共用拉伸旋钮(17)；
将样品台框架的一条轴线记为基准轴线；在于基准轴线垂直方向的一个样品台框架边上设有第一刻度区(12)和第二刻度区(22)；第一刻度区和第二刻度区以基准轴线为中心线对称分布；
滑轮组的滑轮数量为偶数个，且沿着基准轴线呈对称分布设置；
第一拉伸组件包括：第一多点固定夹板(3)、第一弹簧(14)、第一多点固定夹板刻度指针(15)、第一弹簧拉伸刻度指针(13)；第一弹簧(14)的一端连接第一多点固定夹板的中心处；第一弹簧(14)的另一端连接牵引线；在第一多点固定夹板上设有第一多点固定夹板刻度指针(15)，第一弹簧(14)连接牵引线的一端设有第一弹簧拉伸刻度指针(13)；第一多点固定夹板刻度指针(15)和第一弹簧拉伸刻度指针(13)垂直指向第一刻度区；
第二拉伸组件包括：第二多点固定夹板(8)、第二弹簧(21)、第二多点固定夹板刻度指针(20)、第二弹簧拉伸刻度指针(23)；所述第一弹簧(14)、第二弹簧(21)为完全相同的两根弹簧；第二拉伸组件的第二多点固定夹板(8)、第二弹簧(21)、第二多点固定夹板刻度指针(20)、第二弹簧拉伸刻度指针(23)的连接方式与第一拉伸组件相同；第二多点固定夹板刻度指针(20)和第二弹簧拉伸刻度指针(23)垂直指向第二刻度区；
第一拉伸组件和第二拉伸组件以基准轴线为中心线对称分布；
连接第一弹簧(14)的牵引线和连接第二弹簧(21)的牵引线通过滑轮组共同连接到共用拉伸旋钮(17)上，且保证牵引线也以基准轴线为中心线对称分布。
2.根据权利要求1所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，所述第一弹簧与第一多点固定夹板垂直设置。
3.根据权利要求1所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，所述第二弹簧与第二多点固定夹板垂直设置。
4.根据权利要求1、2或3所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，第一多点固定夹板和第二多点固定夹板是以基准轴线为中心线镜像相同的两个夹板。
5.根据权利要求4所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，第一多点固定夹板的一侧设有多个样品安装孔，每个样品安装孔上设置螺钉。
6.根据权利要求5所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，第一多点固定夹板(3)和第二多点固定夹板(8)均为三点固定夹板。
7.根据权利要求4所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，所述共用拉伸旋钮带有自锁紧装置。
8.根据权利要求4所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，所述滑轮组的滑轮数量为6个。
9.根据权利要求4所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，所述样品台框架(27)为一个矩形框架。
10.根据权利要求9所述一种纤维状样品双向拉应力显微拉曼样品台，其特征在于，所述样品台框架(27)为金属框架。
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