Способ определения показателей преломления и поглощения сред Советский патент 1989 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к технической физике и предназначено для определения показателей преломления и поглощения, может быть использовано в химической, нефтехимической и электронной промьпиленности для анализа сред, поглощающих излучение.

Целью изобретения является повышение точности измерений и их производительности.

Способ осуществляется следующим образом.

Облучают границу раздела исследуемой среды с высокопреломляющей средой поляризованным излучением с плоскостью поляризации, параллельной и перпендикулярной плоскости падения излу- чения. С помощью приемной системы определяют коэффициенты отражения Rj

ляризованного перпендикулярно плоскости падения излучения и параллельно ей.

Проводят непрерывное угловое сканирование приемной системы и для каж дого угла падения 9;, величину которого измеряют, регистрируют значения коэффициентов отражения в ортогонал ных поляризациях RU; и , которые совместно с величиной угла 9 i запоми нают например засыпают в память ЭВМ. Из полученного массива измеренных ве личин определяют такие значения 0 , R и Rj , для которых справедливо соотнощение (R) R. Для этого, например, для каждого угла & постоянно вычисляют (R.) и сравнивают ег величину с R,, , при совпадении которых регистрируют значения 6 , RI и

и R,, от границы раздела сред для по- R, . Показатели преломления п и поляризованного перпендикулярно плоскости падения излучения и параллельно ей.|СД

Проводят непрерывное угловое сканирование приемной системы и для каж- JJJ дого угла падения 9;, величину кото рого измеряют, регистрируют значения коэффициентов отражения в ортогональ- ных поляризациях RU; и , которые совместно с величиной угла 9 i запоминают например засыпают в память ЭВМ. Из полученного массива измеренных величин определяют такие значения 0 , R и Rj , для которых справедливо соотнощение (R) R. Для этого, например, для каждого угла & постоянно вычисляют (R.) и сравнивают его величину с R,, , при совпадении которых регистрируют значения 6 , RI и

3

глощения исследуемой среды ляют из соотношений:

п - Re(A); % Ira(A),

.. .

где А n-4zcos 9/(l+z)J ;

Z )

R + О,25-00

arcsin

В основе способа лежат результаты теоретических исследований взаимной зависимости амплитудных 1 ээффициен- тов т и г соответственно для перпендикулярной плоскости падения и па- раллельной ей поляризаций излучения. Амплитудные коэффициенты отражения света связаны уравнением:

г„ г(г - cos29)/(l-r cos20),(

где Г|, |r,Jexp(iCf ), г

(i4);|r);

/ Гц f- амплитуды; Ср , Lf - фазы френелевских коэффици-

ентов отражения. Решая (1) относительно TJ находят

г cos20(l-r,, )±

±л|г|, + 0,25со5 20(1-г„ у. (2)

Условие вещественности г приводит к равенству

- Ки; (3)

, ,2. / li

где К„ |rj ; R / г J .

В этом случае из (2) имеют

1 ,« 4R7+0.25cos 29ilHRj, i) ,,

arc sincf - -otrco;2T()

a оптические постоянные определяются из равенства (3):

.2

(5)

п -- i )e (l-4zcos 0/(l+z) ) ;

z

Таким образом, определяя угол 0 , для которого справедливо равенство (3), из уравнения (4) находят фазу П) и, используя значения R(Q ), при помощи (5) вычисляют оптические постоянные п и 9е.

В случае, если измеряются не энергетические, а поляризационные пара- (метры: S - разность фаз, О (, и - азимут восстановленной линейной поляризации, вместо равенства (3) можно использовать

J arccos((tg% + l)cos2e/2tgV), (6) которое также следует из требования

0

°

5

0

5

0

5

0

веществечиости Г) . В этом случае сканируя по углам падения,, находят 0 , для которого справедливо (6). Так как согласно сзпределению

tgq; (R|, /Ri) %

используя (3) находят R и из (5) вычисляют п и 36.

Способ является до некоторой степени аналогом нулевых методов, в которых сканированием по какому-либо параметру эксперимента находят такое его значение, при котором обращается в нуль измеряемый сигнал. Их основное достоинство - повышение точности из-за симметрии сигнала в окрестности нуля. В данном случае путем сканирования отыскивается математический нудь, т.е. нулевое значение некоторого выражения R . - И,, О для энерг етических методов или О - -arc cospCtg + l )cos29/2tgt О для поляризационных.

При этом сохраняется указанное преимущество нулевых методов - симметричная форма сигнала. Кроме того, существенно упрощаются вычисления, для проведения которых теперь требуется лишь один измеряемый параметр.

Предлагаемый способ реализован на стандартном автоматическом рефрактометре, оснащенном ЭВМ. Измерительное устройство переводится в режим непрерывного сканирования по углам, съем показаний фотоприемников, перед которы1 1и установлены ортогонально ориентированные поляризаторы, и обработка их на ЭВМ производится с интервалом значений углов падения равным 1, что позволяет добиться точности определения п и порядка 510 при диапазонах изменениями

d, а

10 - 10 И показателя преломления Потц 0,9-0,95. На выполнение одного измерения затрачивается время 0,5 мин.

Формула изобретения

Способ определения показателей преломления и поглощения сред, вклю- чакиций облучение пучком света границы раздела исследуемой среды с другой высокопреломляющей средой, измерение коэффициентов отражения R и R,| соответственно для света, поляризованного перпендикулярно плоскости падения и параллельно ей для угла падения 0 , и определение показателя пре51516909

ломления n и поглощения ЭС среды, с т- « R , а показатели преломления n и личающиися тем, что, с це-

поглощения Эб определяют по формулам лью повьпиения точности измерении ич ov t м ч- j- .

n Re(A), их производительности, дополнительно

облучают среду под другими углами па- Эб - Ini(A),

дения, измеряют эти углы падения и. Г. / 2/,/,, il°

, .где А l+Azcos fl/(l+z) ;

коэффициенты до удовлетворения дляLI,-J

некоторого угла падения 0 соответст- z exp(icp); . „ вующих ему коэффициентов отражения |g R +0,25 COS 29(1-R) j для света, поляризованного перпенди- tf arc sin

YI tc

кулярно плоскости падения Rj и парал-0,5-cos29 (,)

2.

лельно ей R „ , соотношению (R) i мнимая единица.

Изобретение относится к технической физике и предназначено для определения показателей преломления N и поглощения @ . Цель изобретения - повышение точности измерений и их производительности. Для этого непрерывно сканируют приемную систему по углу падения Θ, измеряют коэффициенты отражения R₁² и R_II, находят значение Θ, для которого R₁²=R_II, и по значению этого угла и R_II определяют N и @ . Можно также при непрерывном сканировании приемной системы по Θ измерять азимут восстановленной линейной поляризации ψ и разность фаз δ. Находят значение δ, для которого δ=ARCCOS (TG²ψ + 1) COS 2Θ/2TGψ) и по значению этого угла и δ определяют N и @ .