Способ измерения оптических постоянных поглощающих сред Советский патент 1989 года по МПК G01N21/43 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в рефрактометрических приборах, предназначенных для исследования оптических постоянных (показателя преломления п и показателя поглощения эе) интенсивно поглощающих сред.

Цель изобретения - повышение точности измерения оптических постоянных поглощающих сред.

На фиг. 1 показаны зависимости показателя преломления п и показателя поглощения эе от длины волны К используемого излучения; на фиг. 2 - зависимости коэффициента отражения R от угла падения в излучения на границу исследуемой среды с эталонной для различных областей спектрального поглощения исследуемой среды.

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают угол падения в света на границу элемента нарушенного полного внутреннего отражения с эталонной и исследуемой средами больше критического угла

6 ьр и осуществляют калибровку начального уровня коэффициента отражения посредством выравнивания интенсивностей опорного и рабочего фотометрируемых полей путем ослабления интенсивности падающего света.

У поглощающей среды (фиг. 1) наряду с областью интенсивного поглощения всегда имеются области прозрачности. Соответственно в областях прозначности se 0 ход п(К) имеет нормальный характер, а в области поглощения - аномальный.

Зависимость /(6) для произвольной длины волны А,о в области поглощения данной среды (фиг. 2) показывает, что при коэффициент отражения К не достигает максимальной величины , а всегда меньше этого значения на величину А/, зависящую от величины 3f. Расчет показывает, что в диапазоне Ј 10+2-10 3 величина Д#о лежит в пределах 545%.

Калибровка начального уровня коэффициента отражения путем выравнивания интенсивностей референтного и рабочего фото Ј

О

со ел

со

метрируемых полей при на длине волны Ко в области поглощения среды приводила бы к погрешности калибровки на величину ДЯо. Такая же величина погрешности вводится и при дальнейшем измерении R при , так как значение R отсчитывается от зафиксированного ранее начального уровня. Такая ошибка приводит к погрешности измерения п и эв (5-10) 4, что является недопустимым. В частности, для метрологической аттестации рефрактометрии нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) требуемая погрешность измерения находится на уровне (5-10)X

хю-5.

Поэтому калибровку начального уровня коэффициента отражения производят не на рабочей длине волны Ко в области поглощения исследуемой среды, а на длине волны , причем К1 выбирают в области прозрачности среды.

Для этих областей коэффициент отражения R -100%, т. е. практически равен нулю. Отсутствие погрешности исключает соответственно и погрешность ДЯ в дальнейшем измерении R при .

Способ реализуют без конструктивных изменений на отражательной установке нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), снабженной монохроматором, выделяющим необходимые длины волн для начальной калибровки коэффициента отражения (К1) и для рабочих измерений (Ко).

Способ опробован в образцовой метрологической установке НПВО. Установка предназначена для метрологической аттестации выпускаемых промышленностью рефрактометров НПВО. На установке проводят измерения оптических постоянных п и #ряда образцовых средств в виде раствора родамина 6Ж различных концентраций. Растворы имеют полосу интенсивного поглощения света в спектральной области 0,48-0,55 мкм и практически прозрачны вне этой полосы, т. е. при А.,45 мкм и ,60 мкм.

Измерение оптических постоянных п иге производят как при калибровке и измерении R на длине волны Ко в области поглощения раствора, так и для длины находящейся в области прозрачности раствора. Измерения R в области поглощения производят на двух длинах волн: (A,o),589 мкм и (Ко),546 мкм. Погрешность определения п и 3Ј не более (1 -2) и не зависит от величины коэффициента поглощения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным повысить точность измерения п и х практически на порядок, что дает возможность существенно повысить точность метрологического аттестирования рефрактометров НПВО, а при использовании предлагаемого способа для контроля оптических постоянных проточных технологических сред улучшается

5 качество продукции за счет более точного контроля ее оптических характеристик.

Формула изобретения

Способ измерения оптических постоян0 ных поглощающих сред, включающий освещение границ раздела элемента нарушенного полного внутреннего отражения с исследуемой и эталонными средами световыми пучками под углом падения, большим кри тического угла полного внутреннего отражения, регистрацию интенсивностей отраженных пучков и выравнивание величин этих интенсивностей до некоторой величины, которую принимают за начальный уровень коэффициента отражения , путем

о изменения интенсивностей падающих пучков, и последующее измерение относительно этого начального уровня не менее двух коэффициентов отражения от указанных границ раздела на длине волны источника излучения, соответствующей области поглощения

5 исследуемой среды при углах падения, меньших критического угла полного внутреннего отражения, по которым судят об оптических постоянных поглощающих сред, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, регистрацию интенсивностей отраженных пучков при выравнивании величин этих интенсивностей производят на длине волны источника излучения, соответствующей области прозрачности исследуемой среды.

0

Л ш А

Изобретение относится к измерению оптических постоянных показателей преломления N и поглощения *98 поглощающих сред. Цель изобретения - поповышение точности измерений. Измерение производится путем калибровки начального уровня коэффициента отражения за критическим углом падения света и последующего измерения двух или более коэффициентов отражения до критического угла падения. При этом калибровку производят на длине волны, расположенной в области прозрачности исследуемой среды. 2 ил.

Фиг.1