Автоматический интерфференционный рефрактометр Советский патент 1984 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к измерите ной технике, в частности к устройст вам для измерения абсолютного показателя преломления жидкости, и може быть использовано для определения химических и теплофизических параме ров жидких веществ. Известен рефрактометр для измерен разности показателей преломления ве ществ, содержащий немонохроматический источник света, расширяющую си схему, четыре кюветы, одна из которых содержит исследуемое вещество, три другие - контрольное веиэство, диафрагму, собирающую и цилиндрическую линзы. Механический компенсато оптической разности хода и окуляр. Измерение производится путем визуального наблюдения величины относительно сдвига двух интерференционных картин С13. Недостаток известного ус.тройства .заключается в невозможности точного определения абсолютного показателя преломления жидкости вследствие отсутствия точной информации о показа теле преломления контрольной жидкости и низкой точности метода регистрации сдвига интерференционных картин. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является авто матический интерференционный рефрак тетлетр, содержащий последовательно расположенные лазер, телескопическую систему, включающую две линзы, между которыми установлен интерференционный модулятор, блок, кювет, включгиощий рабочую и три контрольные вакуумиро ванные кюветы и ориентированный параллельно оптической оси лазера, диафрагму, собиргиощую линзу, цилинд рическую линзу и два блока фотореги страции, а также блок измерения и блок управления модуляторе L21 , Ословной недостаток данного устройства состоит твкже в невозможноети точного определения абсолютного показателя преломления жидкостей, обусловленной отсутствием эталонных жидкостей с известными с высокой точностью показателями преломления. Цель изобретения - повышение точ.ности измерения абсолютного показателя преломления жидкостей. Поставленная цель достигается тем, что в автоматический интерферен ционный рефрактометр, содержащий последовательно расположенные лазер телескопическую систему, включакнцую две линзы, между которыми установлен интерференционный модулятор, блок кювет, включающий рабочую и три конт рольные вакуумированные кюветы и ори ентированный параллельно оптической оси лазера, диафрагму, собирающую линзу, цилиндрическую линзу, и два блока фоторегистрации, а также блок измерения и блок управления модулятором, введен третий блок фоторегистрации , выход которого соединен с входом блока измерения, а блок кювет помещен в вакуумированную кювету с двумя прозрачными боковымистенками, снабжен устройством для поворота кювет в одной или двух плоскостях и в него дополнительно введены эталонная и четвертая контрольная вакуумированная кюветы. На чертеже показана оптическая схема предлагаемого устройства. Оптическая часть автоматического интерференциёшьного рефрактометра содержит лазер 1, телескопическую систему, включающую линзы 2 и 3, диафрагму 4, блок кювет, включающий шесть кювет 5-10, собирающую линзу 11, цилиндрическую линзу 12, три блока фоторегистрации 13-15, интерференционный модулятор 16 оптической разности хода, устройство для поворота кювет 17, и вакуумированную камеру 18 с двумя прозрачными стенками. Кювета 5 содержит исследуемое жидкое вещество, кювета 7 содержит эталонное.газообразное вещество, кюветы 6, 8, 9 и 10 вакуумируются;. Устройство работает следующим образом. Луч лазера 1 расширяется телескопической системой линз 2 и 3 так, чтобы распределение интенсивности fi Пределах щелей диафрагмы 4 было возмож-. но более рав.нс 1ерным. При прохождении света через кюветы 5-10 (кюветы 7 и 9 на чертеже не видны ) образуются шесть когерентных лучей, которые, проходя через узкие щели диафрагмы 4, дифрагируют на них и. собираются линзой 11 в ее фокальной плоскости с образованием трех интерференционных картин. Пространственное положение полос в интерференционных картинах определяется характером отличия показателей преломления исследуемого и эталонного веществ. Изобретение каждой интерференционной картины растягивается по горизонтали цилиндрической линзой 12 и проектируется на плоскость анализа соответствующих блоков фоторегистрации 13-15. Интерференционный модулятор 16 осуществляет модуляцию оптической разности хода лучей по периодическому, например, синусоидальному закону, устройство 17 служит для поворота системы кювет в одной или двух плоскостях и может организовываться на базе обычных микрометрических устройств, обеспечивающих поступательное перемещение. Вакуумированная камера 18 позволяет исключить влияние нестабильности показателя преломления воздуха на точность измерений. Измерения с помощью предлагаемого устройства основаны на следующем. Оптическая разность хода uL для лучей, проходящих через кюветы в исходном состоянии, составляет д1, . e.fn-ll, где i - длина кювет; ю - показатель преломления вещ ства. После поворота кювет на угол «х оптическая разность хода &i2 для лу чей равна 1 лГИ . SivCot-,. п l-a S5ji где J - угол преломления. Изменение оптической разности хода X 1 для упомянутых лучей равно (hЧsk -CbsoL nv1l Аналогично для лучей, проходящих чер1вз этёшоиное вещество и вакуум, изменение оптической разности хода равно t Whg-slnci-COS - a 1 где 1; - показатель преломления эта-лонного газообразного вещества. Из формул (21 и 31 можно получить выражение .для определения п ( Х2е(Е-У4-ьХг)-Спэ-1)ЬЧХ.Xi . Экспериментальные исследования показывсшэт, что существующие рефрактометры, в частности устройство-прототип , не могут обеспечить точность измерения показателя преломления жидкостей лучше 10 - 10 , тогда как предлагаемое устройство позволяет проводить измерения с точностью порядка 10 . Применение предложенного рефрактометоа позволяет почти на попядок повысить точность определения показателя преломления жидкости, что позволяет повысить качественный уровень теплофизических исследований.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ РЕФРАКТОМЕТР, содержа&сий пос- ледодательно расположенные лазер, телескопическую систему, включающую две линзы, между которыми установлен .интерференционный модулятор, блок кювет, включающий рабочую и три контрольные вакуумированные кюветы и ориентированный параллельно оптической оси лазера, диафрагму, собиргиощую линзу, цилиндрическую линзу и два блока фоторегистрации, а также блок измерения и блок управления модулятором, отличающийся тем, что,с целью повьваения точности определения абсолютного показателя преАомления жидкостей, в устройство введен третий блок фоторегистрации, выход которого соединен с входом блока измерения, а блок кювет помещен в вакуумированную камеру с двумя прозрачными боковыми стенками, снабжен | устройством для поворота кювет в М одной или двух плоскостях и в него дополнительно введены эталонная и С четвертая контрольная вакуумированная кюветы.