1、PS-100-BS偏光計的用戶操作手冊一、引言Strainoptics公司的PS-100-BS偏光應力儀可以精確的測量玻璃或者是透明 塑料材料的殘余應力，測量具有精度高，重復性好的優點。該儀器采用當前比較 成熟的光彈應力的原理，被廣泛用于玻璃與塑料制品的質量控制。二、分析儀Strainoptics公司的A-100分析儀是一個精確測量殘余應力與雙折射的部 件，它主要由一個檢偏器、一個1/4波片與附件安裝支架三部分組成。其中A-100 分析儀在出廠時已經完成安裝，客戶不需要自己安裝。圖1 Strainoptics公司的A-100分析儀A刻度盤A-100分析儀上有兩個刻度盤，一個刻度盤是小數刻度盤，

2、一個角度刻度盤。90o角度刻度盤：順時針旋轉刻度盤，角度值為“+”，逆時針旋轉刻度盤， 角度讀書為“-”。刻度盤上有一個參考方向的指針，它一般用于指示角度值與儀 器的參考方向。小數刻度盤：用于精確測量應力引起的光程差。采用“Senarmont”旋轉分 析儀的方法進行測量。刻度盤總共分為相等的100格。當測量玻璃材料時，每格 代表5.65nm的光程差。當測量的是透明的塑料每小格代表5.7nm的光程差。B 1/4波片1/4波片已經預先安裝在A-100分析儀之中，波片的方向已經調整好，用戶 自己不要拆掉波片。圖2 Strainoptics公司A-100分析儀C檢偏器通過旋轉檢偏器就可以定量的測量樣品

3、由于應力引起的光程差。當檢偏器的 指針指示小數刻度盤的0.0與1.0的位置上時，檢偏器的方向與最初設置的方向 一致，若旋轉檢偏器，從角度刻度盤就能讀出檢偏器旋轉的角度，同時可以指示 檢偏器的方向。每次測量前都必須進行歸零操作：旋轉檢偏器的旋轉手柄，讓檢偏器的指針指示小數刻度 盤的0.0或1.0的位置即可。這是通過檢偏器可以觀察到視場為暗場，即透射光最弱。三、偏振光PS-100-BS主要由以下三部分組成：一個帶起偏器的偏振光源、一個用于調 節分析儀位置的支架與一個分析儀。圖3 PS-100-BS應力儀PS-100-BS應力儀的光源提供的是線偏振光，使用線偏振光源：-定性測量：可以觀察應力的方向與

4、分布；-定量測量：可以使用“Senarmont”的旋轉檢偏器的方法進行應力的測量； 五、采用觀察彩色干涉條紋法進行應力的定性評價當將有應力的玻璃與透明塑料放入PS-100-BS應力儀中時，通過檢偏器就可 以觀察到彩色的應力條紋。通過彩色條紋就可以近似的估計由應力所產生的光程 差的大小。表一給出了條紋顏色與光程差的對應表。這個方法主要是用來定性的 進行應力的評價，從而可以定位高應力的區域，有利于選取測量點。用其它的兩 種方法可以實現應力的定量測量。使用時，須將被測樣品放置在光源與A-100分析儀之間。注意：樣品的放置 位置至關重要。放置樣品時，必須保證樣品被測點的應力方向與應力儀的參考方向平行。

5、如 果不知道測量點的應力方向，可以旋轉樣品直到測量點的顏色最暗（黑色）。此時 測量點的應力方向與起偏器與檢偏器平行或者垂直，與參考方向成土 45。再旋 轉樣品45。，這時測量點變得透明，測量點的應力方向與儀器的參考方向平行。 這時樣品的位置就調整好了。Biack (zero ortfer fringe)*GrayWhite-yellowYellowOrange (dark yellow)RedIndigoviolex (tint cfpassageBlueBlue-greenGreen-yellawYellowOramge (dark yellow)RedIndigo-violet (tint

6、 of passage #2)GreenGreen-yellowPinkVioletGreenTable 1ApproxRotardation 占(nm)0 150ooooooooo5050705552 345566780000000055400005 9073457 7 d rfi JI JI JI Yr JIWavelengths.2?.45.SO.79.901.051.141.321.501.671.842.332.502.673.1在使用這個對照表之前，首先要找到“黑色”條紋。黑色條紋對應得光程差 是0nm，如果出現其它的彩色帶，這些彩色帶一般會按照表一的顏色連續的變化， 在根據表一就

7、可以估計測量點對應得的光程差。如果沒有觀察到彩色條紋，只觀察到黑色與灰色的條紋，說明對應的應力較 小，這時可以在光路中增加一個RPLP-100彩色玻片（可選附件），彩色玻片所引 入的光程差是一個波長，相當于在樣品原來光程差的基礎上人為地增加/減去一 個波長的光程差。是增加一個波長的光程差還是減少一個波長的光程差主要取決 彩色玻片與被測樣品的相對位置。加入彩色玻片的目的就是增強低應力玻璃產品的彩色條紋觀測質量，但是測 量結束后應該在測量值的基礎上增加或者減去由全玻片引起的光程差。黑色為觀察到彩色條紋的最低級次，它對應得光程差為0，沿著表一向下， 條紋的級次越來越高，對應得光程差越來越大。若視場為

8、黑色，當旋轉分析儀時， 視場還是為黑色，說明被測樣品沒有應力。記下彩色條紋所對應的條紋級次，整個顏色區域被分為幾個小的區域。如下 圖：從上到下黑色為0級，紅色與藍色之間為1級，紅色與綠色之間為第2級， 粉紅色與綠色之間為第3級，等等。圖5是PS-100-BS測量有應力的透明樣品所獲得的典型彩色條紋。Zero OrderFiist OrderSecond OrderThird Order圖5典型的應力條紋圖像六、采用“Senarmont ”或者旋轉分析儀的方法進行測量當將被測樣品放置到應力儀中，就可以觀察到彩色的條紋與黑色的條紋。如 果光程差超過了4級，建議使用單色濾波器，這種方法一般用于測量應

9、力較小的 樣品，使用濾波器的中心波長作為標準來計算光程差與與干涉條紋的級次。1、將樣品放置在起偏器光源與A-100分析儀之間的工作臺上。2、選擇測量點。一般情況下選取感興趣的點或者是應力最大的點作為測量點。 采用旋轉樣品的方法可以尋找應力最大的點：參考表一的干涉色與光程差的對照 表，旋轉樣品觀察出現最亮的區域或者是出現最高的彩色條紋的區域，用筆做個 標記。3、正確放置樣品的位置使得被測點的主應力方向與儀器的參考方向平行。如果 預先不知道被測點的主應力方向，可以旋轉樣品，直到測量點變得最暗，此時， 測量點的主應力方向平行與起偏器/檢偏器的偏振方向，與應力儀的參考方向成45。，再旋轉樣品45。，此

10、時樣品的主應力方向與參考方向平行，測量點變得比較 透明。這就表明樣品已經放置到了適當的位置上。4、鑒別測量點附近的相對較低條紋級次。參考干涉顏色與光程差的對照表一，判斷測量點附近的相對較低條紋級次。也可參考下圖:黑色=0 nm=0級條紋n=0第一級青紫色=570 nm=1級條紋n=1第二級青紫色=1140 nm=2級條紋n=2第三級紫色=1700 nm=3級條紋n=3若沒有出現彩色條紋時，測量點對應相對較低的條紋級次為0級，即n=0； 若測量點位于1級與2級之間，則n=1；若測量點位于2級與3級之間，則n=2 等等。5、順時針旋轉分析儀直到測量點附近的條紋覆蓋測量點為止。一邊旋轉偏光計， 一邊

11、觀察附近條紋的移動情況，觀察是較高條紋移向測量點還是較低條紋移向測 量點。旋轉的過程中，條紋的顏色也會發生變化。繼續旋轉知道條紋的中心覆蓋 測量點為止。如果你購買了 SWF-100濾波片，當你鑒別出相對較低/高的條紋級次正在移 向測量點時，可以在光路中增加SWF-100濾波片，這更有利于確認條文中心的位 置，測量更加準確。6、讀取刻度盤上的讀數值f。這個讀數是個小數。在旋轉分析儀的時候，如果 較低條紋級次移向測量點，則測量點對應應力條紋的整數部分為n，如果較高條 紋級次移向測量點，則測量點對應應力條紋的整數部分為(n+1)。F為測量點對 應應力條紋的小數部分。7、為了計算應力，需要確定測量點對

12、應的總條紋級次N與光程差6。N與6的 值依賴于在旋轉分析儀的過程中，是高級條紋還是低級條紋移向測量點。所以鑒 別條紋的移動方向十分重要。8、鑒別測量點的應力是張應力還是壓應力。順時針旋轉分析儀，如果較低條紋級次移向測量點，說明應力為張應力；如 果較高條紋級次移向測量點，說明應力是壓應力。9、計算總的條紋級次N較低條紋移向測量點較高條紋移向測量點張應力壓應力N=n+fN=（n+1）-f其中：n為測量點對應條紋級次的整數部分（0、1、2、3等）f為分析儀上的讀數值，為測量點對應條紋級次的小數部分（0忍r忍1）N為測量點對應得總條紋級次。例如：測量點位于3級條紋與4級條紋之間，順時針旋轉分析儀時，若3級條紋移向了測量點，刻度盤的讀數為0.34，說明應力為張應力，則 總條紋級次N=3+0.34=3.34。若4級條紋移向了測量點，刻度盤的讀數為0.15，說明應力為壓應力，則 總條紋級次 N