ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК G01J4/04 G02B5/30 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для измерения угла вращения плоскости поляризации поляризованного света при прохождении его через оптически активные прозрачные вещества, а также для измерения углов относительного разворота деталей, не связанных между собой жесткой базой.

В технике известны конструкции поляриметров, так, в [1] показана конструкция фотоэлектрического поляриметра Кудрявцева, содержащая осветитель, поляризатор в виде поляризационной призмы, фотоприемное устройство с усилителем, двигатель с редуктором, механически связанным с оптическим компенсатором и индикатором, выполненным в виде экрана со шкалой. Вращение плоскости поляризации исследуемым раствором компенсируется перемещением подвижного клина. Отсчет показаний прибора производится по шкале, кинематически связанной с подвижным клином. Шкала с нониусом проектируется дополнительной оптической системой на экране.

Недостатками такого устройства являются неэкономичность, сложность конструкции, т. к. используются электромеханический привод с редуктором и сложная система индикации со специальной оптикой и нониусной шкалой, затрудняющей визуальные восприятие информации. Использование таких элементов и узлов вносит также дополнительные механические погрешности в результат измерений и замедляет их процесс. Поляризаторы выполнены из кварца, что обуславливает их высокую себестоимость и сложность изготовления.

Наиболее близким техническим решением является конструкция поляриметра [2] содержащая осветитель, поляриметр, выполненный в виде призмы, изготовленной из исландского шпата, компенсатор с замкнутым магнитным сердечником, в котором предусмотрено место для установки исследуемого образца, модулятор Фарадея, поляризационную призму-анализатор, фотоприемное устройство с усилителем, синхронным детектором и стрелочным прибором-индикатором, регулятор и индикатор тока компенсатора.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, технологическая эффективность, высокая себестоимость, наличие двух индикаторов (нулевого и выходного), полуавтоматическая схема компенсации с участием человека, отсюда относительно низкая скорость реакции, (пропускная способность, частота измерений). Исландский шпат, материал поляризационных призм обходится в 10 раз и более дороже, чем пленочные поляризаторы.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение себестоимости.

Эта цель достигается тем, что в поляризационном устройстве, содержащем осветитель, поляризатор, держатель объекта, анализатор-поляризатор и регистрирующее устройство, поляризаторы выполнены в виде полиамидной пленки с расположенными в ней частицами серебра, ориентированными по длине вдоль полимерных цепей, размещенной между защитными стеклами.

Существенными отличиями изобретения согласно цели и прототипу являются новая конструктивная форма одного из существенных признаков, что определяет новые качества устройства, его изобретательский уровень.

На чертеже изображено поляризационное устройство.

Поляризационное устройство содержит осветитель 1, поляризатор 2, держатель объекта 3, модулятор Фарадея 4, анализатор-поляризатор 5, регистрирующий узел 6, выполненный в виде фотоприемного устройства. В начальном положении без объекта 7 свет от осветителя 1 не выходит из анализатора-поляризатора 5, т.к. плоскости поляризации поляризатора 2 и анализатора 5 устанавливают под углом 90^o, т.е. в скрещенном положении. Оптически активное вещество-объект 7, помещенное в держателе объекта 34 в ход пучка лучей, идущего от осветителя 1, повернет плоскость поляризации на определенный угол относительно исходного положения. Свет тогда проходит анализатор-поляризатор 5 и попадает на фотоприемное устройство 6 с регистрацией величины отклонения. Для увеличения чувствительности метода между ними устанавливают модулятор Фарадея 4, посредством которого раскачивают плоскость поляризованного света относительно среднего положения с определенной частотой.

Для ближней ИК области спектра с λ 0,8-0,97 мкм наилучшими эксплуатационными свойствами: пропускание излучения, степень поляризации, термостойкость обладают пленочные поляризаторы, созданные на основе металлических ориентированных структур в термостойком полимере полиамидной пленке. В таких текстурах используется серебро, удлиненные микрочастицы серебра по своей длине ориентированы вдоль полимерных цепей пленки. Дихроизм, а следовательно, поляризация возникает вследствие различия в положении максимумов поглощения (рассеяния) при зондировании светом вдоль вытянутых ориентированных металлических текстур и перпендикулярно им. Поляризационные пленки поляризаторов 2 и 5 размещены между двумя защитными стеклами 8 и 9. Такие поляризаторы выдерживают длительный нагрев при высокой температуре без изменения спектрально поляризационных свойств. При P=99,7% где значения коэффициентов пропускания поляризатора в в поляризованном свете соответственно при перпендикулярном (┴) и параллельном расположении плоскости поляризации зондирующего света и поляризатора; степень поляризации. Коэффициент пропускания естественного света ≥37% В качестве источника излучения в осветителе был использован спектрально согласуемый с поляроидом источник излучения с эффективными характеристиками в указанном спектральном диапазоне, в частности светодиод АЛ130А, работающий в паре с фотодиодом ФД21КП. Поляризаторы данной конструкции по степени поляризации, по пропусканию в "скрещенном" положении гораздо эффективнее существующих. Согласно каталогу Polaroid Сorparation (USA, фирмы Polaroid) в поляроидах HR степень поляризации составляет 97% а в предложенном устройстве 99,7% пропускание при скрещенных поляроидах в поляроидах НR составляет ≈1% а в данном решении от ≈0,1-0,2%
Использование изобретения "Поляризационное устройство" по сравнению с прототипом позволяет упростить конструкцию и уменьшить себестоимость прибора, т.к. поляризационные полиамидные пленки в 10 раз и более дешевле призм, выполненных из кварца, исландского шпата. Стоимость материалов призм и их изготовление постоянно растет. Конструкция данного поляризационного устройства технологична, производство поляроидов на основе полиамидных пленок налажено, точность и чувствительность данного поляриметра высокие, т.е. устройство промышленно применимо и эффективно.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, может быть использовано для измерения угла вращения плоскости поляризации света при прохождении его через оптически активное вещество. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем осветитель, поляризатор, держатель объекта, поляризатор-анализатор, регистрирующий узел, поляризаторы выполнены в виде полиамидной пленки с расположенными в ней частицами серебра, ориентированными по длине вдоль полимерных цепей пленки, размещенной между защитными стеклами. 1 ил.

Поляризационное устройство, содержащее осветитель, поляризатор, держатель объекта, анализатор-поляризатор и регистрирующий узел, отличающееся тем, что поляризатор и анализатор-поляризатор выполнены в виде полиамидной пленки с расположенными в ней частицами серебра, ориентированными по длине вдоль ее полимерных цепей, размещенной между защитными стеклами.