L VẬ ỆU DẪ DÙ Ế ED
Hình 4.3: Phổ phát xạ của đèn LED trắng
Nó tóm lạ , th ết bị so ứng lực sử dụng đèn LED do chúng tôi đề xuất là một th ết bị đặc ch ng có độ nhạy cao, ứng dụng để quan sát định tính ứng lực nhỏ c a các mẫu ật th y t nh có kích thước lớn, không quan sát được bở các th ết bị thông thường như phân cực kế thương mạ . G ả pháp này cũng ưu t hơn các g ả pháp trước đây ở chỗ sử dụng đèn LED phẳng có mật độ sáng cao, đồng đều, t ết k m năng lượng à tuổ thọ cao.
4.3. M tả chi tiết thiết b s i n lực ùn đèn LED
Cấu trúc ch t ết c a th ết bị so ứng lực dùng đèn LED trắng 12 kết hợp ớ hai tấm phân cực tròn trá 6 à tròn phả 8 được ẽ m nh hoạ trên trên hình số 4.1.
Dãy LED trắng 1 được gắn trên dả mạch n nhôm dùng làm tản nh t 2, tất cả được gắn trong hộp đèn 12, dãy LED được cấp đ n bằng một nguồn nuô một ch ều (không ẽ). Ánh sáng từ dãy LED được ch ếu ào tấm dẫn sáng 3 từ ha phía. Để lấy được ánh sáng ra ngoà , một ma trận các chấm ch ết sáng được n hoặc khắc bằng t a laser lên tấm dẫn sáng. Mật độ c a các chấm ch ết sáng tăng dần từ ngoà ào đến trung tâm nhằm tạo ra phân bố cường độ sáng đều đặn trên toàn bộ phần d n tích lấy ánh sáng ra. Mặt dướ c a tấm dẫn sáng được đặt một tấm phản xạ 4 để hắt sáng lên phía trên, tăng cường độ sáng. Mặt trên tấm dẫn sáng được đặt một tấm tán xạ 5 để làm mờ các chấm ch ết sáng, tạo ra một mặt ch ếu sáng mịn à đồng đều. Ánh sáng đ ra từ mặt phát sáng này không phân cực, có ngh a là định hướng c a ectơ đ n trường c a ánh sáng là như nhau ớ tất cả các hướng. Để tạo ra ánh sáng phân cực, một tấm phân cực tròn 6 được đặt lên trên bề mặt tấm tán xạ. Tấm phân cực tròn cấu tạo từ một tấm phân cực thẳng ghép ớ tấm g chậm pha ¼ bước sóng ớ góc tạo thành g a trục quang học c a 2 tấm là 45o. Phần ánh sáng truyền qua (khoảng 40 cường độ) sẽ có phân cực tròn phả (kh ectơ đ n trường c a ánh sáng quay theo ch ều k m đồng hồ) hoặc phân cực tròn trá (kh ectơ đ n trường c a ánh sáng quay ngược ch ều k m đồng hồ). Kh ánh sáng truyền qua ha tấm phân cực bổ sung (trá à phả ), cường độ chùm sáng sẽ suy g ảm đáng kể, tạo nên trường tố trong th ết bị so ứng lực. Cặp phân cực bổ sung trong th ết bị này được cấu tạo từ ha tấm phân cực 6 và 8. Ha tấm th y t nh bảo 7 và 9 được lựa chọn sao cho không ảnh hưởng
đến tính chất phân cực c a th ết bị (không có tính lưỡng ch ết). Mẫu cần quan sát được đặt ở buồng so ứng lực nằm g a ha phần trên à dướí c a th ết bị, được cố định ớ nhau qua một kết cấu cơ khí 11. Kh mẫu th y t nh có ứng lực dư hoặc chịu tác động c a ngoạ lực, th y t nh sẽ trở thành có tính lưỡng ch ết à làm thay đổ pha g a ha thành phần Ex và Ey c a ectơ đ n trường c a ánh sáng truyền qua mẫu, làm cho ánh sáng từ phân cực tròn trở thành phân cực ell p à có thể truyền qua tấm phân cực. Cường độ à màu sắc c a ánh sáng truyền qua tăng lên tạ ị trí có ứng lực dư c a mẫu th y t nh. Kh ứng lực dư c a mẫu th y t nh nhỏ đến mức không đ để tạo ra một ân g ao thoa, sự thay đổ màu sắc c a ùng có ứng lực cho ta thông t n ề độ lớn à ị trí c a nó. Màu sắc c a ánh sáng truyền qua còn phụ thuộc ào cấu trúc phổ c a ánh sáng từ đèn ch ếu sáng. Nếu đèn ch ếu sáng là đèn sợ đốt như trong các th ết bị cổ đ ển, phổ phát xạ c a đèn là phổ phát xạ c a ật đen tuy t đố có nh t độ 2900
oK, ì thế màu sắc ch đạo sẽ chuyển từ àng sang đỏ. Để cân bằng cấu trúc phổ, ngườ ta phả sử dụng thêm bộ lọc sắc màu xanh lam để g ảm bớt phần đỏ. G ả pháp này làm g ảm cường độ sáng c a đèn một lượng đáng kể. Trong trường hợp phả tăng độ chính xác kh đo ứng lực, bộ lọc sắc màu xanh lục được sử dụng để tạo ánh sáng đơn sắc. G ả pháp c a chúng tô đáp ứng trường hợp tạo ra hình ảnh đa màu sắc do c sử dụng LED trắng đa sắc có phổ phát xạ ã trên hình 4.3.
Hình 4.2 là hình ẽ phố cảnh th ết bị so ứng lực c a g ả pháp h u ích ớ tấm kính bảo tránh cho tấm phân cực khỏ bị xây xước, hộp đèn LED 12 được gắn phần trên c a th ết bị qua thanh g 11. Mẫu quan sát được đặt trên mặt kính .
Trên hình 4.3 là phổ phát xạ c a LED trắng chúng tô sử dụng trong chế tạo đèn, trong đó bao gồm một ạch phổ mạnh màu xanh lam tạ bước sóng 4 0 nm à một dả phổ rộng 120 nm trả dà từ ùng xanh lục đến ùng đỏ, có đỉnh tạ 580 nm. Như ậy màu sắc c a ùng có ứng lực quan sát được sẽ là tổ hợp c a ha dả màu trên, tùy theo độ lớn c a ứng lực.
Trong một ph ên bản tùy chọn, LED trắng có thể được thay bằng LED màu đơn sắc xanh lá cây như trong một g ả pháp trước đây do ohnston đề xuất. Tuy nh ên, g ả pháp h u ích ẫn có nh ều ưu đ ểm hơn g ả pháp c a ohnston, như sẽ mô tả trong phần h u quả đạt được c a g ả pháp h u ích.
Trên hình 4.4 là ảnh chụp một mẫu ật l u quang học có ứng lực dư. Ánh sáng nền nơ không có mẫu 13 có màu tía, là tổ hợp c a ánh sáng màu xanh lam à màu đỏ lọt qua, do đ ều k n tạo phân cực tròn c a tổ hợp phân cực thẳng à tấm ¼ bước sóng chỉ chính xác ớ ánh sáng màu àng. Trên mẫu ật chúng ta quan sát thấy một số dả b ến dạng màu từ xanh lam 14 đến đỏ 15 à nh ng ùng sáng trắng 16. Trong đó, nh ng nơ có ứng lực nhỏ sẽ thể h n bằng nh ng dả màu từ xanh lam đến đỏ, tùy thuộc ào độ dày mỏng c a mẫu ật l u. Tạ nh ng khu ực có ứng lực dư lớn hoặc quang trình dà , tất cả các dả màu đều có thể truyền qua, tổ hợp lạ thành màu trắng.