Устройство для регистрации изменений показателя преломления Советский патент 1984 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к области контроля и измерения показателя преломления оптически прозрачных объектов и может быть использовано при исследовании аэродинамических потоков, при диагностике плазмы, при не следовании тепловых потоков и други исследованиях, требующих контроля и измерения изменений показателя прломления.

Известно интерференционное устройство голографической регистрации фазовых неоднородностей оптически прозрачных объектов, содержащее оптическую схему деления светового потока по волновому фронту, причем в опорный пучок введены линза и отклоняющая призма, с помощью которых опорный пучок фокусируется в некоторую область исследуемого объема, прнимаемую за начало отсчета интерференционных полос Cl J-.

Недостатком устройства является .невозможность измерения значений показателя преломления в локальных точках исследуемого объекта, хотя устройство позволяет производить измерения относительного показателя Jпреломления для различных областей исследуемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для регистрации изменения показателя преломления, содержащее источник когерентного излучения, расположенные последовательно по ходу излучений полупрозрачное зеркало первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по ходу отраженного о полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель С23Недостатком данного устройства является низкая точность измерения изменения показателя преломления в исследуемом объекте.

Целью изобретения является повы шение точности измерений изменений показателя преломления.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник когерентного излучения, расположенные последовательно по ходу излучения полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй расширитель и рассеиватель, дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, диафрагма и фотоприег ник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и первым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с воэможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым повороным зеркалом, оптическая система раположена, так, что ее фокальная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьег полупрозрачных зеркал пучков, а ди. афрагма и фотоприемник расположены последовательно за оптической системой.

Устройство позволяет производить одновременную регистрацию изменений показателя преломления как во всем исследуемом объекте, так и в задан.ной локальной точке, которая йспользуется как характерная точка при определении изменений показателя прломления в исследуемом объекте.

На чертеже приведена схема устройства для регистрации изменений показателя преломления оптически прозрачных объектов.

Устройство содержит источник 1 когевентного, излучения, первое 1 и второе 3 полупрозрачное зёркаЛЙ, первое поворотное зеркало 4, первый расширитель 5 излучения от полупрозрачного зеркала 2 пучка излучений, третье полупрозрачное зеркало б, второе поворотное зеркало 7, второй расширитель 8 излучения, рассеиватель 9, регистратор 10, оптическую систему 11, диафрагму 12 и фотоприемник 13.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения от источника 1 попадает на первое полупрозрачное .зеркало 2, которое делит его на два пучка г- опорный и объектный,. Опорный пучок проходит сквозь второе полупрозрачное зеркало 3, переотражается от первого поворотного зеркала 4, расширяется первым расширителем 5 излучейия и попадает на регистратор 10. Объектный пучок .проходит сквозь третье полупрозрачное зеркало б переоражается от второго поворотного зеркала 7, расширяется вторым расширителем 8 излучения, проходит рассеиваквдий элемент 9, исследуемый объект и попадает на регистратор 10. В |Плоскости регистратора 10 об.ъектный и опорный пучки излучения интерферируют, образуя интерференционную картину, которая и регистрируется регистратором 10. При этом имеется однозначное соответствие между точками исследуемого объекта, помещенного на пути объектного пучка излучения, и точками интерференционного поля. При изменении показателя преломления в исследуемом объекте на фоне зарегистрированной на регистраторе интерференционной картины наблюдается смещение интерференционных полос на величину а, равную

Й1 Ь (1 - n){/ ,

(1)

Л где g- смещение интерференционной полосы; L - геометрическая длина пути пучка излучения через исследуемый объект; Д - длина волны пучка излучения ; , п - показатель преломления исследуемого объекта (f - расстояние между максимумом интерференционных полос. Для определения количественного значения изменений показателя преломления измеряют положение некоторой характерной точки в системе интерференционных полос. Для этого два зондирующих пучка, образованных вторым- и третьим полупрозрачными зеркалами 3 и б, направляются в определенную точку исследуемого объекта. Этой точкой может быть локаль ная неоднородность в исследуемом объекте. При .пересечении два зондирующих пучка интерферируют, при этом интер ференционная картина вбзникает за счет разности оптических путей двух зондирующих пучков излучения, преше ших через исследуемый объект. Приче если на пути одного из этих пучков оказывается оптическая неоднородность, то смещения полос интерфере ционной картины обусловлены отличи показателя преломления оптической неоднородности от показателя прело ления исследуемого объекта. Оптическая система 11, сфокусированная в точку пересечения, двух зондирующих пучков излучения, выде ляет интерференционную картину, об зовавшуюся в точке пересечения пуч ков. Выделенная интерференционная картина с помощью этой же системы проецируется на фотоприемник 13.. Причем перед фотоприемником устано лена диафрагма 12, с помощью квТОрой из интерференционной картины вырезается часть интерференционной полосы, интенсивность которой и преобразуется фотоприемником 13 в электрический сигнал. Диаметр отверстия диафрагмы 12 и его расположение в поле интерференционной полосы выбирается исходя из условия наиболее точной регистрации смещения интерференционной полосы относительно диафрагмы 12. При, изменении показателя преломления в о.птической неоднородности происходит смеб{ение интерференционной полоса относительно отверстия диафрагмы 12 и соответственно изменение интенсивности излучения, поступающего на фотоприемник 13. С вязав количественное значение изменение показателя, преломления в точке пересечения зондирующих пучков излучения с системой интерференционных полос которая имеется на регистраторе 10, получаем не только качественную картину распределения изменений показателя преломления в исследуемом объекте, но и точное количественное значение этого распределения. При этом возможность вращения второго и третьего полупрозрачных зеркал 3 и б позволяет измерять относительные изменения зателя преломления в любой точке исследуемого объекта, что очень существенно при различных исследованиях. аэродинамических потоков, плазмы, неоднородных прозрачных сред. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность изменения показателя преломления в исследуемом объекте за счет использования фотоэлектронной регистрации изменений показателя преломления в определенной локальной точке, которая используется в качестве точки отсчета при определении изменений показателя преломления во всем исследуемом объекте RO интерферограг1е(1е этого объекта.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, содержащее источник когерентного излучения) расположенные последовательно по ходу излучения полупрозрачное зеркало, первое поворотное зеркало, первый расширитель пучка и регистратор и расположенные по |ходу отраженного от полупрозрачного зеркала пучка второе поворотное зеркало, второй раониритель и рассеиватель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены второе и третье полупрозрачные зеркала, оптическая система, Д1 афрагма и фотоприемник, причем второе полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и г|ррвым поворотным зеркалом, третье полупрозрачное зеркало установлено с возможностью поворота между первым полупрозрачным зеркалом и вторым поворотным зеркалом, оптическая система расположена так, что ее фокальная плоскость проходит через точку пересечения отраженных от второго и третьего-полупрозрачных зеркал пучков, а диафрагма и фотоприемник рас-. S положены последовательно, за оптиче ской системой. 00 ийи 00 00