Способ измерения величины двойного лучепреломления полимерных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N21/23 

1 2 J

67 8

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической промышленности, в частности при производстве химических .пленок и волокон.

Известен способ измерения оптической разности фаз между обыкновенными и необыкновенными лучами, поляризованными в двух взаимно перпендикулярных направленияхJ возникающих при двойном лучепреломлении 1.

Однако измерение величины двойного лучепреломления осуществляется с помощью компенсаторов оптической разности фаз, применение которых существенно снижает точность измерения за счет дополнительных погрешностей связанных с изготовлением, юстировкой и установкой в оптическом тракте прибора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения величины двойного лучепреломления полимерных материалов, заключающийся в фотоэлектрическом измерении интенсивности света, проходящего через образец, помещенный между двумя скрещенными поляроидами. Величина оптической разности фаз определяется по интенсивности прошедшего светового потока, на основании чего определяется двойное лучепреломление 2.

Недостатком известного способа является дополнительная погрешность измерения, обусловленная неоднозначностью определения величины двойного лучепреломления за счет различия величины и направления ориентации молекулярной структуры.

Цель изобретения - повышение точности измерений оптической разности фаз полимерных материалов и обеспечение возможности выявления главных направлений полиориентаций полимерных материалов.

I

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения величины двойного лучепреломления, заключающемуся в фотозлектрическом измерении оптической разности фаз по интенсивности света, проходящего через образец полимерного материала, помещенньй между двумя скрещенными поляроидами, перед измерением оптической разности фаз ориен ируют плоскость поляризации падаюш их лучей вдоль главных направлений анизотропи

152

исследуемого материала путем синхронного вращения системы поляроидов, ( после чего устанавливают плоскость

поляризации падающего света под уг/ с о

лом чЬ к главному направлению анизотропии исследуемого материала.

Предварительная ориентация положения анализатора и поляризатора вдоль главных направлений анизотропии связана с наличием в полимерных материалах отклонений от заданной ориентации, частичной дезориентации, которая приводит к рассеиванию света, т.е. возникают волны, плоскость поляризации которых расположена произвольно. Рассеянный свет не. вступает в интерференцию с основной волной, поэтому при измерении интенсивности прошедшего света через полимерный материал по известному способу накладывается фон, на котором менее четко или совсем не видны его экстремальные положения.

Общая интенсивность света поступающая на фотоприемник, складывается из интенсивностн J , поступающей на фотоприемник вследствие интерференции волн, распространяюш 1хся вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала,, и интенсивности J рассеянных волн, т.е.

( ,

где oi- - коэффициент деполяризации, изменяющийся в пределах от О до 1 соответственно для полностью разориентированного и анизотропного полимерного материала.

При отсутствии рассеянного излучения интенсивность прошедшего света через образец имеет четкие минимумы, по которым производится отсчет оптической разности фаз. Отклонение от заданной ориентации приводит к увеличению на 20-30% общей интенсивности, при этом точность измерения уменьшается в 2-3 раза.

На чертеже схематически изображено устройство. реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит источник 1, монохроматор 2, поляризатор 3, светоделитель 4, плоское зеркало 5, четвертьволновую гшастинку 6, анализатор 7, фотоприемники 8 и 9, мостовую схему 10, усилитель 11, реверсивный двигатель 12, электронный самопишущий прибор 13. Элементы 8-13 образугот фотоэлектрическое отсчетное устройство. Способ реализуется следующим обра зом. Пучок от источника 1 света проходит монохроматор 2, линейно поляризуется поляризатором 3 и делится све тоделителем 4 йа две части, одна из которых попадает на полимерный материал (пленку) 14, четвертьволновую пластинку 6 и далее на анализатор 7 синхронно вращающийся с поляризаторо 3. При этом четвертьволновая пластин ка 6 ориентирована так, что главное ее направление совпадает с главным направлением поляризатора 3 и анализатора 7. Далее световой поток попадает на фотоприемник 8, включенный в одно из плеч мостовой схемы. Второй фотоприемник 9 включен в другое плечо мостовой схемы 10 и сигнал на него поступает от светового потока, отраженного от плоского зеркала 5 и прошедшего анализатор 7. Систему поляризатор - анализатор вращают до тех пор, пока не совпадет плоскость поляризации падающих лучей с главными осями анизотропии исследуемого полимерного материала (пленки), при этом сигнал на отсчетном устройстве равен нулю. После этого четвертьволновую пластинку 6поворачивают на 45 , при этом возникает сигнал рассогласования мостовой 15 схемы 10, приводящей в движение реверсивный двигатель 12, связанный с анализатором 7, и на электронном самопишущем приборе 13 фиксируется оптическая разность фаз. Сигнал рассогласования связан с величиной оптической разности фаз соотношением , где cf - оптическая разность фаз, связанная с величиной двойного лучепреломления Hg -и о, толщиной полимерного материала d , величиной длины волны монохроматического света Я соотношением Cf:-(ng-no) . Использование предлагаемого способа измерения двойного лучепреломления полимерных материалов обеспечивает по сравнению с известным способом более высокую надежность измерений; возможность выявления главных направлений полиориентаций молекулярной структуры полимерных материалов с последующим его анализом; автоматизацию процесса измерения с по-, вышением его точности, что значительно позволит повысить качество контроля процесса получения готового полимерного материала, повысить его сортность за счет снижения выхода в.олокна с недостаточной степенью молекулярной ориентации.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в фотоэлектрическом измерении оптической разности фаз по интенсивности света, проходящего через образец, помещенный мезвду двумя скрещенными поляроидами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности выявления главных направлений полиориентаций полимерных материалов, перед измерением оптической разности фаз ориентируют плоскость поляризации падающего на образец света вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала путем синхронного вращения системы поляроидов, после чего устанавливают плоскость поляризации падающего света под углом 45 к главноо му направлению анизотропии исследуе(Л мого материала.