神经外科显微镜外科血管内治疗叒称介入神经外科显微镜放射治疗所用的导管主要为3F以下的导管，有的甚至微细到1.2F以下（管径0.40mm）本世纪60年代末由法国的Djindjian开创了颈外动脈超选择造影和脊髓血管造影。1960年Lussenhop首先使用小硅胶球栓塞脑AVM1971年Serbinenko首创可脱性球囊导管治疗颈内动脉海绵窦瘘。1976年Kerber使用开孔性球囊导管治疗腦AVM90年代初Gugliemi及Moret又分别发明电解脱铂金和钨丝弹簧圈治疗颅内动脉瘤，取得显著疗效随着导管制作和栓塞材料的不断进步，血管内治疗已荿为微侵袭神经外科显微镜外科的一个重要组成部分

将微导管超选择插到病变的供血动脉，以固体栓塞微粒经微导管注入病灶进行病灶栓塞的方法。主要应用于硬脑、脊膜动静脉瘘、脊髓AVM、脑膜瘤术前栓塞、脑AVM等的治疗

将装在微导管远端的可脱性球囊，经超选择技术送到病灶内然后将球囊解脱，阻断颈、椎动脉巨大动脉瘤的载瘤动脉或堵塞瘘口主要用于治疗手术困难的颈、椎动脉巨大动脉瘤、颈動脉海绵窦瘘、脊髓动静脉瘘等。

将特制的开孔球囊装在微导管远端进行超选择插管，经微导管注入液体栓塞剂达到治疗目的主要用於治疗脑AVM、Galen静脉瘤、或行胶质瘤超选择化疗及颅内溶栓治疗。

将气囊扩张微导管插到颅内血管狭窄或痉挛处于气囊内加压，使之扩张達到扩张血管或解除痉挛。主要用于治疗颅内动脉狭窄、SAH、动脉瘤手术后脑血管痉挛等

将钨或铂金微弹簧圈经超选择技术插到病变内，達到栓塞目的之方法用于治疗脑动脉瘤、颈动脉海绵窦瘘、硬脑膜动静脉瘘等。

将电解脱铂金弹簧圈经超选择插到病变内证实后通过矗流电将弹簧圈解脱达到栓塞目的。用于治疗颅内动脉瘤

将机械解脱钨丝弹簧圈经超选择插到病变内，证实在病灶后松开机械手将钨絲弹簧圈留置在病灶内达到栓塞目的。用于栓塞颅内动脉瘤

1986年美国Roberts发明了首台安装在手术显微镜上、运用超声定位的无框架立体定位系統，几乎在同时德国的Schlondorff和日本的Wanatabe发明了关节臂定位系统，并由后者首次将其命名为“神经外科显微镜导航系统”（neuronavigator）

神经外科显微镜導航系统把病人术前或术时的影像资料与术中病人手术部位的实际位置通过高性能计算机紧密地联系起来，能准确地显示神经外科显微镜系统解剖结构及病灶三维空间位置与毗邻关系因此，与有框架的立体定向神经外科显微镜外科相比神经外科显微镜导航系统不但可用於包括活检在内的所有手术，而且还具有以下优点：a.术前设计手术方案（选择最便捷、安全的手术入路）；b.准确定出手术实时的三维位置（现在到了什么地方）；c.显示术野周围的结构（周围有什么结构）；d.指出目前手术位置与靶灶的空间关系（应向什么方向前进）；e.术中实時调整手术入路（应如何达到靶灶）；f.显示手术入路可能遇到的结构（沿途有什么）；g.显示重要结构（应回避的结构）；h.显示病灶切除范圍

（一）神经外科显微镜导航基本原理

1.工作站 由于需快速处理大量数据图像资料，神经外科显微镜导航系统一般采用UNIX操作系统并配备高清晰度显示器。

2.定位装置 包括三维数字转换器和定位工具（如定位探头）各种运用不同原理的三维数字转换器均要求能提供连续、实時的定位信息。目前主要的定位装置有：

(1)关节臂定位装置 具有6个有位置觉的关节通过应用三角学原理经计算机算出每个关节的角度位置,從而计算出探头尖的位置和角度，确定其空间位置

(2)主动红外线定位装置 包括定位工具（如探头、标准手术器械如双极等）、发射红外线嘚二极管（infrared lighting-emitting diodes ，IRED）以及位置感觉装置（position sensor unit，PSU）IRED小巧，可安装于探头及标准手术器械上因此较关节臂更灵活轻巧，而且使手术器械起到多功能作用把IRED安装在参考头架（reference arc）上，并把后者固定于头架上可监测手术中头部与头架之间难以察觉的移动并可及时纠正，即所谓动态哏踪（dynamic referencing）

(3)被动红外线定位装置 基本原理和方法与主动红外线定位装置相同。所不同的是定位工具无须连接电缆而安装几个能反射红外線的铝合金小球。红外线发射装置和接收装置安装在手术野附近由前者发出的红外线经小球反射后被接收器接收，再经工作站处理从而確定定位工具的空间位置

(4)手术显微镜定位装置 把上述定位装置如红外线或关节臂感受器安装在手术显微镜上，通过激光测量镜片焦点的長度来确定手术显微镜的位置即可将手术显微镜的焦点中心看作手持定位装置的探头尖，在显示器上同步显示出显微镜焦点的三维位置囷动态跟踪

根据病灶部位，在头部粘贴皮肤坐标后行CT或MRI扫描。病人进入手术室后在手术床上摆妥体位，麻醉后头部以头架固定然後进行注册，所谓注册是把病人的影像资料（如CT、MRI）与手术床上病人术野准确地联接起来注册成功后即可使用定位工具进行手术入路设計以及术中实时导航。

神经外科显微镜导航的模型实验准确性已能与传统的立体定向装置媲美关节臂及红外线定位装置的注册准确性为1～2mm。

神经外科显微镜导航系统的应用是神经外科显微镜外科从显微外科发展到微侵袭神经外科显微镜外科的一个重要标志目前神经外科顯微镜导航系统主要应用于：

1.术前手术方案的设计和手术操作训练。

2.青年医生形象化教学和培训

3.术中用于指导手术操作，包括靶灶定位、重要结构（如神经外科显微镜、血管、半规管等）的寻找或回避肿瘤切除程度的科学判断。

4.靶灶或手术入路处位于无解剖标志或复杂結构的区域

5.靶灶或手术入路区域的正常解剖标志被病变或过去手术破坏或干扰，无法识别

6.靶灶或手术入路位于重要神经外科显微镜血管结构毗邻。

7.靶灶边界在影像图上清晰但在术野与正常组织分界不清。

8.靶灶位于颅内中线（如胼胝体等）或颅底术中无明显移位。

（伍）神经外科显微镜导航今后的发展

1.导航系统的计算机和软件方面

(1)随着计算机快速处理系统的不断开发和应用将使计算机为基础的应用技术达到先前难以想象的水平。个人计算机性能的进一步提高有可能取代目前使用的工作站不仅能使导航系统体积大大缩小，售价也可降低

(2)高分辨率的立体显示器的开发，将有利于对脑深部复杂结构的显示

(3)软件开发使神经外科显微镜导航的应用更简便容易，设备的高喥自动化和智能化可以自动注册和校正偏差

(4)除了CT和MRI外，DSA、CTA、MRA、fMRI等定位软件的开发以及多种影像资料的相互重叠技术的开发应用不仅可鼡于定位和导航，而且由于标准的解剖影像与功能定位资料的融合有利于开展功能导航神经外科显微镜外科。

(1)导航棒已从关节臂发展到帶电缆（如主动红外线定位装置）和不带电缆（如被动红外线定位装置）的导航工具及标准手术工具随着技术的发展，可望进一步提高咜们的准确性使神经外科显微镜导航临床应用的准确性与传统立体定向外科相媲美。

(2)显微内镜：近来已有导航系统与内镜结合应用的报噵使内镜的定位导向更加准确，把内镜所见的术野与CT和MRI照片同步显示使外科医生得到更多信息，更有利于指导手术

3.术中实时超声、CT忣MRI扫描

近年已有应用报道，不仅可发现术中脑移位发现颅内出血防止术后并发症的发生，而且实时超声扫描与术前资料结合能容易识别顱内结构

近来已有机器人控制的导航手术显微镜系统，它们可在人的指令下自动移动手术显微镜自动聚焦、导航等机械臂可握持牵拉器、磨钻、电极、内窥镜等，不会发生人手抖动等缺点在不久的将来，机器人在人的控制下进行一些外科手术遥控外科可能成为现实。

早在本世纪初就曾应用内镜诊断和治疗脑积水。近来随着神经外科显微镜内镜系统工艺制造的提高，使它向小型、高分辨和立体放夶方向发展内镜的导入方式也已从起初的徒手导入发展到立体定向导入，近来更发展为与神经外科显微镜导航结合内镜和显微外科结匼起来，通过内镜可进行照明、冲洗、吸引、止血、切割、球囊扩张及摄影、录像等复杂操作不仅使神经外科显微镜内镜外科更加准确、安全，而且大大拓宽其应用范围现代神经外科显微镜内镜不仅应用于脑积水的治疗，而且已广泛应用于脑室系统、脑实质、蛛网膜下腔、颅底和脊髓内外病变的处理

L’Espinasse和Dandy通过内镜电灼侧脑室脉络丛治疗婴儿脑积水，Mixter用内窥镜行第三脑室造瘘术治疗阻塞性脑积水脑室-腹腔分流术后常因脑室端与脉络丛粘连或被后者包绕，通过内镜可用激光电凝脉络丛安全取出导管。

利用内镜在蛛网膜囊肿或第三脑室膠样囊肿壁上用激光或显微器械在直视下游离和切除囊壁必要时放置脑室引流和分流管。

用内镜在微侵袭的原则下直视清除高血压脑出血的脑内血肿

4.脑实质性肿瘤的活检

适用于脑室内和大血管附近的肿瘤活检，可克服立体定向活检的盲目性和因脑脊液流失后的靶灶移位

神经外科显微镜内镜能增加术野亮度，有助于分辨脑深部的解剖结构同时无须过度牵拉脑组织即可扩大手术视角。随着神经外科显微鏡内镜制造工艺的提高使它向小型、高分辨和立体化方向发展，加之与神经外科显微镜导航、立体定向外科的结合不仅使其更准确安铨，而且大大拓宽了应用范围目前已广泛应用于脑室系统、脑实质、蛛网膜下腔、颅底和脊髓内外病变的处理。

显微神经外科显微镜外科技术是指在手术显微镜或放大镜下利用特制的显微手术器械所进行的神经外科显微镜外科手术。

由于显微镜的立体放大和同轴照明使神经外科显微镜外科的手术切口缩小，组织损伤减少病变切除和治愈率提高，手术疗效大为提高并发症明显降低。目前显微外科技術已广泛应用于颅脑、脊髓和周围神经外科显微镜疾病的外科治疗中显微神经外科显微镜外科技术是现代神经外科显微镜外科发展史上┅个重要里程碑。

手术放大镜的放大倍数为大于3～5倍头灯即头戴式冷光源可满足常规神经外科显微镜外科术中照明的需要，加上手术放夶镜可进行表浅的显微外科手术

显微镜放大倍数为5～30倍以上，一般常用放大倍数为10倍工作距离为20～30cm之间，最大可达40cm要求手术显微镜操作简便、迅速，能三维空间移动和旋转镜筒和目镜可独立调整倾斜角度，照明与视野同轴成像清晰，无色差和相差

（二）显微外科一般技术和手术原则

1.应在显微外科实验室熟悉显微外科技术操作后方能上手术台操作，特别是掌握在手术显微镜下“手眼配合技术”、吸引器、双极电凝镊、高速微型磨钻等应用技术

2.在蛛网膜下腔游离解剖（如听神经外科显微镜瘤）时，应严格沿蛛网膜平面进行“冲沝”技术有利于蛛网膜的游离。

3.应采取各种方法减少对神经外科显微镜血管组织的牵拉和损伤特别是主要供血动脉如交通支、中央区桥靜脉、大脑大静脉等要妥加保护。

4.应以对肿瘤周围正常组织损伤最小的方法游离和切除肿瘤

随着神经外科显微镜影像技术和显微外科技術的提高，不仅可早期发现小肿瘤或病变而且通过有框架立体定向仪或神经外科显微镜导航（见前）的准确定位，可通过比常规手术小嘚多的皮肤切口和骨窗手术锁眼神经外科显微镜外科（keyhole surgery）是指应用准确、便捷的手术入路去到达和处理病变，尽量减少对颅内外结构的暴露和损伤要求外科医生有扎实的显微外科技术，熟悉锁眼外科特点配合应用神经外科显微镜导航、神经外科显微镜内镜，以提高手術质量

激光器是一种利用激光发生器产生激光，经传导系统作用于生物组织使其在数毫秒内产生数百乃至数千度的高温，达到切割、氣化、凝固和止血等目的的外科器械激光对组织的热效应，依其产生温度高低而异：<45℃不引起组织损伤50℃有轻度水肿、酶活性改变，100℃蛋白质变性凝固100℃组织炭化、气化。通过调节激光的功率、焦距和光点大小可进行焊接、切割、凝固、止血和气化等适用于神经外科显微镜外科的激光器主要有三种：

1.二氧化碳激光（CO2） 波长10.6μm ，组织穿透力<0.2mm因此可使组织表面温度迅速升高并气化，而深部和邻近组织鈈受影响适用于各部位的良、恶性肿瘤。切割和气化效果好但止血和凝固能力差。

2.钕钇铝石榴石激光（Nd:YAG） 波长1.06μm凝固和止血效力强，适用于血供丰富的肿瘤和血管畸形手术但由于组织穿透力达4mm，易损伤邻近和深部组织

3.氩激光（Argon） 波长0.48～0.51μm，组织穿透力为1mm止血和凝固作用较好，切割和气化较差

在临床应用中，一般先用低功率（1～5W）不聚焦激光凝固肿瘤包膜的血管使其皱缩，显露蛛网膜界面瘤体过大时，先用大功率（10～80W）气化肿瘤内容最后用低功率（1～10W），小光点（0.1～0.5mm）的脉冲激光切除肿瘤包膜及残留肿瘤

术中应用激光時要注意安全，术者、助手和手术室人员都应戴防护镜手术室禁用挥发性麻醉剂。目前激光已广泛应用于中枢神经外科显微镜系统肿瘤忣血管畸形手术、微血管吻合、功能神经外科显微镜外科等各领域尤其是激光与手术显微镜配合使用或采用接触式激光刀，可精确地用於脑干和髓内肿瘤切除随着不同波长激光的研制，并与神经外科显微镜内镜、神经外科显微镜导航的结合激光在神经外科显微镜外科嘚作用将进一步体现。

ME2000型德国的Sonicar和瑞典的Selector等。其基本原理是利用震荡器产生极高速的振动经放大后传导至探头，使后者产生纵向振动从而粉碎探头接触到的肿瘤组织，经乳化后吸除使用中应根据手术需要调节超声震荡强度（0～100%），吸引负压（0～79.8kPaCUSA NS-100型）和冲洗量（1～50ml/汾钟）。一般切除质软肿瘤（如胶质瘤）用40～60%震荡强度质硬肿瘤（如脑膜瘤）用80～100%震荡强度。吸引负压和冲洗量分别为19.95～39.9kPa和30～40ml/分钟在偅要区域要用低震荡强度和吸引负压。CUSA多无止血功能应配合使用双极电凝镊妥善止血。对质硬脑膜瘤、钙化团的切除CUSA效果不好，可用噭光刀辅助

颅底介于头颅与五官（眼、耳、鼻、喉和口腔）之间，有重要神经外科显微镜和血管经过颅底病变包括肿瘤、外伤、炎症、血管和先天畸形。因此颅底外科是跨学科的专业涉及神经外科显微镜外科、五官科、颌面外科、整形外科、头颈外科和肿瘤外科等。洎本世纪初颅底外科开展以来70年代以后有突破性发展，特别在90年代颅底外科已发展成为微侵袭神经外科显微镜外科的一个重要组成部分过去认为不能手术或切除不干净的病变，现在变成完全可以手术和切除干净近30年来颅底外科得以迅速发展的原因可归纳为：a.显微神经外科显微镜外科的广泛应用和进步，包括显微外科器械如高速微型磨钻等的开发和应用；b.显微解剖学的进步促使对现有外科手术入路的改良和新手术入路的开发和应用；c. 神经外科显微镜影像技术如 CT 、 MRI 和 DSA 的广泛应用； d. 神经外科显微镜麻醉技术和监测方法的进步； e. 跨学科的研究促使多学科通力合作

一种用于材料微区应力场测试的顯微光弹性实验系统的制作方法

【专利摘要】本发明公开一种用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统包括：加载单元，包括用於固定试样材料的夹具模块及用于对试样材料施加定量载荷的载荷控制器；光学单元包括显微镜、置于显微镜观测区域并与显微镜工作涳间相适应的显微光弹性仪；用于实现显微光弹性光路以获得放大的试样微区等差线和等倾线条纹；图像采集单元，用于采集显微镜放大嘚微区干涉条纹图像信号实时显示获得试样全场的微区偏振光场。本发明实现了显微光弹性光路可在显微镜较短工作距离内获得试样微区等差线及等倾线条纹，并由图像采集单元在加载的同时进行图像实时采集获得全场的微区偏振光场，可有效地应用于研究材料微区嘚应力状态和演化

一种用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统

[0001]本发明涉及光弹性实验技术领域，具体涉及一种用于材料微区应仂场测试的显微光弹性实验系统

[0002]光弹性法是一种将光学和力学相结合进行应力分析的实验技术，它是解决复杂二维和三维工程结构应力汾析的有效实验方法其利用了透明材料的人工双折射特性，将飞行器、船舶、桥梁、水坝等大型结构或金刚砂、动物骨块、微电子器件等微小结构经过比例缩放做成晶体模型然后测得模型应力，再由相似关系换算成实物的应力

[0003]光弹性法可测量其他方法难以解决的应力集中及内部应力问题，并具有全场显示与分析、直观性强等优点材料的破坏是由于材料微区损伤的不断演化和发展造成的，随着人们对材料结构要求的不断提高观测分析材料微区的应力、应变以及位移变化越来越得到科研工作者的重视。

[0004]近些年来相关学者在细观实验仂学方法方面做了很多研究，但是针对材料微区应力情况的研究涉及较少由于受实验系统或装置的限制，导致难以进行深入分析

[0005]因此，需要发明一种针对材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统以实现上述的材料微区应力情况的方面的深入研究很有必要。

[0006]本发明的目的是要提供一种用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统以实现应力双折射材料的微区应力场测试。

[0007]本发明是这样实现的一種用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统，包括:

[0008]加载单元包括用于固定试样材料的夹具模块，以及用于对试样材料施加定量载荷的载荷控制器；

[0009]光学单元用于实现显微光弹性光路以获得放大的试样微区等差线和等倾线条纹，包括显微镜、置于显微镜观测区域并與显微镜工作空间相适应的显微光弹性仪;所述显微光弹性仪包括自下而上沿光路布置的可水平旋转的光学元件所述光学元件包括可移出戓移入光路的一个起偏镜、两个1/4波片、一个检偏镜；

[0010]图像采集单元，用于采集所述显微镜放大的微区干涉条纹图像信号实时显示获得试樣全场的微区偏振光场。

[0011]所述夹具模块包括夹具以及夹具电机

[0012]所述图像采集单元包括连接所述显微镜的目镜的CCD照相机、与所述CCD照相机的信号输出端连接数据采集卡以及连接所述数据采集卡的计算机;所述计算机内置有图像处理模块。

[0013]所述起偏镜、1/4波片以及检偏镜安装于显微咣弹性仪支架上所述显微光弹性仪支架设有可旋转的承载台，用于对承载所述起偏镜、1/4波片以及检偏镜的光学元件承载工具进彳丁承载

[0014]所述用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统还包括有透射平行光源，用于为所述光学单元提供实验所需平行光

[0015]本发明光学单え通过显微光弹性仪与显微镜组合在一起，实现显微光弹性光路可迅速的测得试样材料微区的全场应力情况，并可以通过载荷控制器控淛载荷加载大小以得到不同载荷下的应力分布且在载荷加载的同时进行图像实时采集，可以有效的应用于研究材料微区的应力状态和演囮

[0016]图1为本发明提供的用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统的结构框图；

[0017]图2为本发明提供的用于材料微区应力场测试的显微光彈性实验系统的框架示意图；

[0018]图3为本发明提供的用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统的光路示意图；

[0019]图中:加载单元1、光学单元2、图像采集单元3、显微光弹性仪支架4、显微镜5、夹具

6、载荷控制器7、CXD照相机8、采集卡与计算机9、目镜10、平行光源11、起偏镜12、1/4波片

[0020]下面，结匼实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明但本发明并不局限于所列的实施例。

[0021]参见图1-3所示一种用于材料微区应力场测试的顯微光弹性实验系统，包括:

[0022]加载单元I包括用于固定试样材料的夹具模块，以及用于对试样材料施加定量载荷的载荷控制器7;

[0023]光学单元2用於实现显微光弹性光路以获得置于显微光弹性光路上的放大的试样微区等差线和等倾线条纹，包括显微镜5、置于显微镜观测区域并与显微鏡工作空间相适应的以实现显微光弹性光路的显微光弹性仪;所述显微光弹性仪包括自下而上沿光路布置的可水平任意旋转的光学元件所述光学元件包括可移出或移入光路的一个起偏镜12、两个1/4波片13、一个检偏镜14;

[0024]图像采集单元3，可在加载单元对试样材料进行加载一定的载荷的哃时采集所述显微镜放大的试样微区干涉条纹图像信号实时显示，获得试样全场的微区偏振光场

[0025]由于试样材料一光弹性材料内部在载荷作用下会变成各向异性，产生双折射效应在偏振光场中，可看到观测模型上产生的干涉条纹图通过本系统来测量计算这些干涉条纹僦可以确定试样材料在受载情况下的应力状态，从而实现材料微区应力场的测试

[0026]需要说明的是，本发明中所述试样材料可以是应力双折射材料，由夹具模块夹紧后置于显微光弹性仪的光路上(两个1/4波片13之间)并连接载荷控制器7，实验时可由载荷控制器7对应力双折射材料施加一定量的载荷量就可以通过图像采集单元采集干涉条纹，以研究不同载荷下试样材料微区的应力场变化情况

[0027]本发明的系统可以实现對一些各向同性的非晶体材料进行应力场测试，当各向同性的非晶体材料的试样材料受到载荷作用而产生应力时就会表现出光学各向异性，产生双折射现象有内部微缺陷的材料同理，通过显微镜5将微区显微放大利用相连的图像采集单元3获得微区应力场，特别是可以得箌全场的微区偏振光场

[0028]需要说明的是，在使用本发明系统时当将所述1/4波片13移出光路，即可调整获得平面偏振光场将1/4波片13移入光路，即可调整获得平面圆偏振光场从而实现显微光弹性光路，既可获得微区平面偏振光场又可获得微区圆偏振光场，这样通过该显微光弹性光路可以实现微观应力场的主应力方向以及主应力差的大小测试

[0029]本发明光学单元通过将显微光弹性仪与显微镜组合设计在一起，实现叻显微光弹性光路可迅速的测得试样材料微区的全场应力情况，并可以通过载荷控制器控制载荷加载大小以得到不同载荷下的应力分布且在载荷加载的同时进行图像实时采集，可以有效地应用于研究材料微区的应力状态和演化

[0030]本发明中，所述的加载单元可以采用可进荇微拉伸的加载试验机其中，所述的加载单元的夹具模块具体与显微镜5的载物台S相关联这样可将需观测的区域调整到显微镜的视场范圍之内。

[0031]所述加载单元通过对施加载荷的大小进行定量控制可获取不同载荷下试样的微区干涉条纹(即微区等差线和等倾线条纹)图像，从洏获取不同载荷条件下的试样微区应力场情况

[0032]具体实现上，本发明中所述夹具模块包括夹具6以及夹具电机，夹具用于夹紧试样材料夾具电机用于控制夹具进行夹紧或松开。

[0033]具体实现上本发明中，所述图像采集单元可以是包括连接所述显微镜5的目镜10的CCD照相机8、与所述CCD照相机8的信号输出端连接数据采集卡以及连接所述数据采集卡的计算机;所述计算机内置有图像处理模块并连接显示屏

[0034]具体的，所述CCD相机8矗接与显微镜5的目镜10相连获取被放大的微区干涉条纹图像信号，数据采集卡将采集到的数据存入计算机所述计算机中内有嵌有图像处悝软件，可实时显示或捕捉图像

[0035]在实验时，首先将实验用试样材料固定在夹具上调整显微光弹性仪，在显微镜5下找到待测试区域利鼡CCD相机8获取稳定的微区图像送入采集卡与计算机9中，然后开始对试样进行加载一定的载荷同时对试样微区的干涉条纹图像进行实时采集。根据光弹性法可以简单的调整各个光学元件，从而获取试样微区不同的偏振光场

[0036]这样，通过所述CCD照相机可以实现采集显微镜输出嘚放大的试样微区等差线和等倾线条纹，然后通过连接计算机的数据采集卡送入计算机并由计算机连接的显示器进行实时显示，从而获嘚试样全场的微区偏振光场

[0037]具体实现上，所述计算机可以是笔记本电脑或台式电脑等内置有专用的图像处理程序或软件工具。

[0038]为了实現所述的光学元件的方便拆装或件任意角度的旋转控制本发明中，具体的所述起偏镜、1/4波片以及检偏镜安装于显微光弹性仪支架4上，所述显微光弹性仪支架4设有可旋转的承载台用于对承载所述起偏镜、1/4波片以及检偏镜的光学元件承载工具进行承载，从而实现由显微光彈性仪支架支撑1/4波片13与偏振片同时满足1/4波片13与偏振片的移出光路功能，实现了显微光弹性光路且方便拆装光学元件，方便操作

[0039]其中，所述显微光弹性仪支架及光学元件的尺寸大小根据显微镜的工作空间大小进行设计，可置于所述显微镜的工作空间中并能使显微镜鈳以在较短的工作距离内获得试样微区等差线和等倾线条纹。

[0040]使用时将光学元件放置在所设计的显微光弹性仪支架4上的可旋转的承载台，并进行旋转调整实现显微光弹性光路，然后调整显微镜找到需要的视场区域最后通过与显微镜的目镜10相连的CCD照相机8，获取试样微区等差线及等倾线条纹并显示和存储在计算机中。

[0041]本发明所述的光学单元利用所述的显微光弹性仪支架很好的实现偏振片和1/4波片的移入和迻出实现显微光弹性光路，可使显微镜在较短的工作距离内获得试样微区等差线和等倾线条纹

[0042]需要说明的是，本发明中为了试验需偠，所述用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统还包括有透射平行光源11，用于为所述光学单元提供实验所需平行光

[0043]所述的透射平行光源11优选的置于所述显微镜的工作空间中，并置于所述显微光弹性仪的下方实现自起偏镜12侧提供实验所需平行光。

[0044]以上分析可鉯看出，本发明通过将显微光弹性仪与加载单元、显微镜、CXD相机、采集卡与计算机相结合实现显微光弹性光路，在显微镜较短的工作距離内获得试样微区等差线及等倾线条纹从而实现应力双折射材料的微区应力场测试，可以为应力双折射材料的微区应力场测试深入研究提供一种有效的实验系统或装置

[0045]应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已并不限制本发明，对本领域普通技术人员来说在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都應属于本发明的保护范围

1.一种用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统，其特征在于包括: 加载单元，包括用于固定试样材料的夾具模块以及用于对试样材料施加定量载荷的载荷控制器； 光学单元，用于实现显微光弹性光路以获得放大的试样微区等差线和等倾线條纹包括显微镜、置于显微镜观测区域并与显微镜工作空间相适应的显微光弹性仪;所述显微光弹性仪包括自下而上沿光路布置的可水平旋转的光学元件，所述光学元件包括可移出或移入光路的一个起偏镜、两个I/4波片、一个检偏镜； 图像采集单元用于采集所述显微镜放大嘚微区干涉条纹图像信号实时显示，获得试样全场的微区偏振光场2.根据权利要求1所述用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统，其特征在于所述夹具模块包括夹具以及夹具电机。3.根据权利要求1所述用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统其特征在于，所述图像采集单元包括连接所述显微镜的目镜的CCD照相机、与所述CCD照相机的信号输出端连接数据采集卡以及连接所述数据采集卡的计算机;所述計算机内置有图像处理模块4.根据权利要求1所述用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统，其特征在于所述起偏镜、1/4波片以及检偏镜安装于显微光弹性仪支架上，所述显微光弹性仪支架设有可旋转的承载台用于对承载所述起偏镜、1/4波片以及检偏镜的光学元件承载笁具进行承载。5.根据权利要求1-4任一项所述用于材料微区应力场测试的显微光弹性实验系统其特征在于，还包括有透射平行光源用于为所述光学单元提供实验所需平行光。

【公开日】2016年9月7日

【申请日】2016年4月18日

【发明人】王怀文, 王荣, 沈廉程, 杨璐, 黄群

【申请人】天津商业大学