Устройство для определения показателя преломления образца произвольной формы Советский патент 1988 года по МПК G01N21/41 

ю

ю

|

Изобретение относится к иммерсионной рефрактометрии и может быть использовано для определения показателя преломления стекла и других оп- тических материалов в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.

Цель изобретения - упрощение, ускорение определения и расширение спектрального диапазона измерений.

На чертеже представлена схема устройства для определения показателя преломления.

Устройство содержит источник 1 излучения и установленные по ходу излучения конденсор 2, монохроматор 3, модулятор 4, кювету 5 с входным и выходным окнами и держатель б образца 7. Регулятор 8 и манометр 9 сое- динены с кюветой 5, в которой расположены нагреватель 10 и термометр 11. За выходным окном кюветы 5 расположен детектор, выполненный в виде неселективного оптико-акустического приемниИ ка (ОАП) 12 и соединенный с блоком 13 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

До начала измерений образец 7 вводят в кювету.5, в которой постоянно находится жидкий бензол, и устанавливают его на держателе 6, после чего включают нагреватель 10 и, осуществляя контроль по термометру 11, до- водят температурус Т в кювете 5 до 300 С. Далее посредством регулятора 8, манометра 9 и блока 13 регистрации находят давление , соответствующее максимальной величине сигнала OAIi 12.

По известной зависимости показателя преломления газа п от давления Р внутри кюветы определяют показатель преломления образца п п(Ро) при температуре нагрева Т, которьй затем пересчитывают для температуры С

Показатель преломления газа или пара п связан с его давлением Р со- отношением

6 S Р/РС.С 3-25Р/Р„с

-л 1 +

С)

где Рд - атмосферное давление; S - рефракция газа (пара)

при

Р., t 20 С и длине врл1ш излучения Лг, 589 нм;

с - коэффициент сжимаемости газа (пара).

Большинство оптических материалов имеет Пд 1,4-1,8, и для их иммерсирования нужно иметь пар, у которого п 1,32 или п. 1,86 соответственно при давлении 50 или 300атм Этим требованиям соответствует бензол CgHfe, у которого 5 1,81210, а критические температура-Т и давление Р составляют 561,6 К и 47,7 атм. Дпя бензола согласно (I) .

п.

, 1,0872 10 Р/Р -с ,„. 3-3,624-10- Р/Р.с

а приведенное давление iT Р/Р выражается формулой

7 0,021Р.

(3)

При нагревании бензола до Т 573 К 300°С его приведенная температура С Т/Тц 573/561 ,6- 1 ,02. Зная iT-H Т , можно графически определить коэффициент сжимаемости газа с.

В таблице представлены значения 7 , с и п для диапазона 50-1000 атм.

Из таблицы видно, что посредством изменения Р бензола в пределах от 50 до -220 атм можно достичь иммерсирования всех используемых в оптическом приборостроении материалов. Если дпина волны излучения Л ) интервал давлений, соответствующитс иммерсированию, смещается в сторону меньших (больших) значений Р вслед- dnr dn

ствие того, что

d

0.

Графическое определение коэффициента сжимаемости с приводит к возникновению абсолютной ошибки определения показателя преломления газа йп 0,002-0,003, поэтому величину п,- следует определять экспериментально,- например методом Фраунгофера. Поскольку для Р 50-200 атм среднее значение U 0,003 , при iP 1 мм рт.ст. можно регулировать Пг с точностью до дп 4 10.

Паспортные данные на оптические материалы относят к t 20 С и поэтому полученные иммерсированием в бензоле значения п следует экстраполировать на At 300°С - 20°С 280°С, °

пользуясь коэффициентом jb un/ut, на основании которого поправка, например, для Пц составит йп (-0,000252)-0,002716, где нижний предел соответствует стеклу ЛКЗ, а верхний - ТФ10.

В комплект устройства не входят эталоны, что в сочетании с несменяемостью иммерсионной среды упрощает и ускоряет проведение измерений, сво дя их к определению давления Р при котором наступает иммерсирование образца.

Если последний представляет собой взятую из стекловаренной печи пробу, то ее достаточно охладить до что дает значительный выигрыш во вре мени. В результате весь процесс изме рений, включая подачу образца в кювету и выведение его наружу, продолжается 3-4 мин, т.е. на порядок меньше чем в прототипе.

В пределах конуса с вершиной в центре выходной щели монохроматора и образующей в виде контура проекции образца на перпендикулярную оптической оси плоскость излучение не рассеивается только в случае иммерсиро- вания образца, чему соответствует максимальная величина сигнала приемника 13лучения, если в контур его чувствительной площадки вписывается

27248

сечение конуса. Кроме того, используя САП, можно определять п в пределах области спектрального пропускания с оптической системы предлагаемого устройства. Так, в случае флюоритовой оптики можно вести измерения от« 0,2 до 8-9 мкм.

10 Формула изобретения

.

1.Устройство для определения показателя .преломления образца произвольной формы, содержащее источник

15 излучения и последовательно расположенные по ходу излучения конденсор ,

монохроматор, кювету с иммерсионной средой и детектор излучения с блоком регистрации, отличающееся

20 тем, что, с целью упрощения, ускорения определения и расширения спектрального диапазона измерений, в устройство введены регулятор давления и манометр, а в качестве иммерсионной 25 среды использован пар бензола, при- чем регулятор давления и манометр соединены с кюветой.

2.Устройство по п. 1, о т л и- 2Q чающееся тем, что, с целью

упрощения устройства, детектор вьтол- нен в виде неселективного оптико- акустического приемника.

Изобретение относится к иммерсионной рефрактометрии. Цель изобретения - упрощение,ускорение Определения и расширение спектрального диапазона измерений. Это достигается тем,что в качестве иммерсионной среды использован пар бензола, нагретьй до 300°С, показатель преломления которого для желтой линии натрия D составляет не .менее 1,32 и 1,86 при соответственно 50 и 300 атм. С кюветой соединены регулятор давления пара и манометр, внутри кюветы установлены нагреватель и термометр, перед и за кюветой - соответственно модулятор и неселективный оптико-акустический приемник, подключенньй к блоку регистр ации. Показатель преломления образца определяется по давлению пара, при котором § состоялось иммерсированне. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.

1,05 2,1 4,2 6,3 8,4

с0,30 0,34 0,57 0,80 1,02 1,24 1,46 1,68 1,90 2,12 2,35

,325 1,5621,775 1,867 1,923 1,9571,989 2,015 2,037 2,058 2,078

10,5 12,6.

14,7 16,8 18,9 21,0

13

0