Способ измерения дисперсии показателя преломления жидкостей и газов Советский патент 1989 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к области электронно-оптического приборостроения и может быть использовано для исследования веществ вблизи линий поглощения, для измерения спектральных характеристик, а также при диагностике плазмы.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, ультразвуковой модулятор 2 света, телескопическую систему 3, диафрагму 4, по-- лупрозрачную пластинку 5, неподвижное зеркало 6, составные призмы 7 и 8, обеспечивающие поворот зондирующих лучей в исследуемую среду и сведение

зондирующих лучей с опорньми, кювету с подвижным зеркалом 9, с помощью которого изменяют геометрическую разность хода, фотоприемные элементы 10 и 11, соединенные с блоком обработки оптического сигнала (не показан).

.Устройство работает следующим об- .разом.

Световой луч источника 1 монохроматического излучения с длиной волны Л , проходя через акустическое поле ультразвукового модулятора 2, дифрагирует и расщепляется на совокупность лучей, различающихся по частоте и углу расходимости. Общее выражение для частоты излучения в луче с порядком дифракции р имеет вид

V 0+ P4V ,

СП

: :о :о

где

л с УО- -Jf- 15

частота излучения монохроматического источника;

±1; ±2;...; с - скорость света; частота электрического сигнала, подаваемого от генератора на ультразвуковой модулятор 2. Диафрагма 4 и телескопическая система 3 вьщеляют из всей совокупности лучей лучи с , i1 и вместе с полупрозрачной пластинкой 5 и неподвижным зеркалом 6 формируют две пары параллельных лучей, соответствующих двум оптическим каналам. Призмы 7 и 8 направляют зондирующие лучи с частотами v o + AV н k c-Av в кювету с исследуемой средой, где расположено подвижное зеркало 9. После отражения от подвижного зеркала 9 зондирующие лучи сводят призмами 7 и 8 с опорными лучами и получают интерференционные картины в плоскости фотоприемных элементов 10 и 11, связанных с блоком обработки оптических сигналов. При перемещении зеркала 9 на фиксированную величину 1 геометрическая разность хода между двумя лучами в каждом канале изменяется также на величину 1 и интерференционные картины смещаются в плоскости фотоприемных элементов относительно индекса отсчета на N и N полос в первом и втором оптических каналах соответственно. В интерферометрах с подвижными отражателями число полос N интерференционной картины, сместившихся относительно индекса отсчета в результате перемещения отражателя рабочего плеча интерферометра, определяется по формуле

N

In

Д7

(и

где 1 - величина перемацения отражателя рабочего плеча интер- ферокетра;

При существующем способе измерения числа сместившхся полос с точностью 4 N, равной КГ долей интерференционной полосы, точности измере- 45 ния перемещения cTl длины волны оД - 8x10 точность измерения

дисперсии показателя преломления жидкостей и газов составляет 0,1/J, что превышает точность измерения диспер- показатель преломления среды, JQ сии с помощью существующих способов помещенной в рабочее плечо; в 10 раз.

Возможность фотоэлектронной регистрации смещения интерференционной картины повьщ1ает производительность 55 процесса измерений и позволяет производить непрерывный автоматический контроль процесса измерений.

Это позволяет широко использовать способ измерения дисперсии показатеп Л - длина волны источника излучения, используемого в интерферометре.

В случае прохождения через среду двух лучей с длинами волн Л Л + . (al(j4v )/c, причем UV )) ) , сведений их после отражения от перемещающегося отражателя с опор1513394

N,

ными лучами определяют число полос Nf и N для этих лучей по формулам 1-п/Й,)

7;72-- )

где п(Д,) - показатель преломления исследуемой среды для длины волны Л,

пг(/гр

i

,/2

(3)

где ) - показатель преломления исследуемой среды для длины волны 2,

Jn

дл

Дисперсия исследуемой среды -Гд

(4)

(5)

определяется по формуле

п )-п,(/,)

(N,-N)+d(N, +N2)

- 2DT

Если разность длин волн для обоих каналов различна, то математическая формула для расчета дисперсии показателя преломления имеет вид

ЭЛ 21 ()

где 4 Д| и Л Рззность длин волн зондирующих лучей соответственно в первом и втором оптических каналах. Подсчет числа сместившихся интерференционных полос осуществляют блоком обработки оптических сигналов. Искомая дисперсия показателя преломления определяется по формуле (4).

При существующем способе измерения числа сместившхся полос с точностью 4 N, равной КГ долей интерференционной полосы, точности измере- ния перемещения cTl длины волны оД - 8x10 точность измерения

51

ля преломления жидкостей и газов в научно-исследовательиких целях, для контроля технологических процессов, а также в таких областях как диагностика плазмы, спектроскопия и т.д.

Формула изобретения

Способ измерения дисперсии показателя преломления жидкостей и газов, включающий разделение потока излучения на два луча, зондирование первым лучом исследуемого вещества и сведение его с вторым лучом с образованием интерференционной картины, по которой судят о дисперсии показателя преломления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, разделяют на два луча монохроматический поток излучения, дополнительно формируют из монохроматического светового потока третий и четвертый

4

лучи, зондируют третьим лучом исследуемую среду, а затем сводят его с четвертым лучом с образованием второй интерференционной картины, при - чем длины волн зондирующих исследуемую среду лучей симметрично смещают Б противоположные стороны по отношению к длине волны исходного монохроматического потока излучения на величину 4 , изменяют геометрические длдны путей зондирующих лучей в исследуемой среде на одинаковую величину 1 и измеряют при этом число сместившихся полос в первой N и второй N.2 интерференционных картинах, а дисперсию показателя преломления

,5п .

исследуемого вещества определя- Э-п

ют по формуле

Я ( + J (N,

дТ 2ГЛя

где п - показатель преломления.

Изобретение относится к электронно-оптическому приборостроению и позволяет определять дисперсию показателя преломления жидкостей и газов. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений. В двух оптических каналах путем сведения двух пар лучей различных частот формируют две интерференционные картины. Изменяют геометрическую разность хода между лучами в каждом канале и в обеих интерференционных картинах подсчитывают число сместившихся в результате этого интерференционных полос, по которым вычисляют искомую дисперсию показателя преломления жидкостей и газов. 1 ил.

Редактор Н.Бобкова

Составитель С.Голубев Техред А.Кравчук

Заказ 6075/45

Тираж 785

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор Э.Лончакова

Подписное