Рефрактометр Советский патент 1989 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для измерения показателя преломления твердых и жидких веществ.

Целью изобретения является повьппе- ние точности измерений.

На фиг.1 представлена оптическая схема рефрактометра; на фиг.2 - оптическая схема усовершенствования рефрактометра.

Рефрактометр (фиг.I) содержит источник 1 когеретного излучения, светоделительный кубик 2, кювету 3 исследуемого вещества, зеркала 4 и 5, блок 6 перемещения, счетчики 7 и 8 интерференционных полос и синхронизатор 9.

Рефрактометр по фиг.2 содержит источник 1 когерентного излучения, све- тоделительныБ кубики 2,10 и 11, кювету 3 исследуемого вещестиа, теркалп 4,5, 12 - 14, блок 6 пе.ремещгнич, смотчики 7 и 8 интерференционны, ч мог и синхронизатор 9,

31516

Пунктирной линией показан ход лучей, попадающих в первый счетчик интерференционных полос, а сплошной - попадающих во второй чочетчик интер фе ренционных полос.

В рефрактометре (фиг.1) предметное плечо интерферометра образовано свето делительным кубиком 2, кюветой 3 исследуемого вещества и зеркалом 4, а опорное плечо - светоделительным кубиком 2 и зеркалом 5. Блок 6 перемещения связан .механически с кюветой 3. Счетчик 7 интер ференциониых полос установлен на выходе интерферо метра, а ачетчик 8 интерференционных полос оптически связан с гранью клина, расположенной нормально к опти- гЧеской оси интерферометра. Счетчики 7 и 8 соединены с синхронизатором 9.

В рефрактометре по фиг.2 предметное плечо интерферометра образовано светоделительными кубиками 2,10 и 11, кюветой 3 исследуемого вещества и зеркалами 4,12 - 14, а опорное плечо светоделительным кубиком 2 и зеркаг лом 5. Блок 6 перемещений связан ме- ханически с кюветой 3. Счетчик 7 интеференционных полос установлен на выходе интерферометра, а счетчик 8 ин- терференционных полос оптически связан с гранью клина, расположенной нормально к оптической оси интерферометра. Счетчики 7 и 8 соединены с синхронизатором 9.

Кроме того,в рефрактометр по фиг.2 дополнительно введены светоделитель 10, который установлен в опорном плече интерферометра, светоделитель 11, который установлен перед счетчи-

ком 8 интерференционных полос, зеркальная система, состоящая из зеркал 12 - 14, оптически связывающая светоделители 10 и 11 через грань клина, противоположную грани, перпендикуляр- ной оси.

В состав рефрактометров на фиг.1 и 2 входит источник 1 когерентного излучения, который может испускать свет одной или двух длин волн. Конструктивно он может быть выполнен в виде одного или двух лазеров с колли- мирующими системами.

Рефрактометр работает следующим образом.

Включают источиик 1 когерентного излучения и осуществляют юстировку рефрактометра таким образом, что на счетчик 7 интерференционных полос

попадает только два луча: один луч, отразивщийся от зеркала 4, а друг гой - отразившийся от грани АВ кюветы 3 исследуемого образца или отразивщийся от зеркала 5. Одновременно юстировкой добиваются того, что на счетчик 8 интерференционнвос полос попадает тоже только два луча: один луч, отразившийся от грани АВ кюветы 3 исследуемого образца, а другой от зеркала 5. Такая ,-юстировка возможна различными способами. Можно, например, диафрагмировать или сместить зеркала 4 и 5 таким образом, что На счетчик 7 попадает только излучение, отраженное от грани АВ клина и зеркала 4, а на счетчик 8 - отраженное от зеркала 5 и отраженное от грани АВ клина. Если источиик 1 когеренного излучения испускает излучение двух длин волн, то можно осуществ-: лять Спектральную селекцию. Для наиболее зффективного использования излучения на грань АВ кюветы 3 исследуемого вещества можно нанести свето делительное покрытие (фиг.1). Это светоделительиое покрытие состоит из отражающей (заштрихованной) и пропускающей частей. При юстировке добиваются, чтобы ось интерферометра проходила через границу отражающей и пропускающей частей. Тогда на счетчик 7 интерфереиционных полос попадает излучение, отраженное от зеркал 4 и 5, а на счетчик 8 интерференционных полос - излучение, отраженное от грани АВ клина и зеркала 5 .

После юстировки включают блок 6, который смещает кювету 3 исследуемого вещества в плоскости грани ВС. При этом происходит изменение оптической разности хода между парами лучей, попадающих на счетчики 7 и 8 интерференциоиных полос. Поскольку излучение падает на грань АВ клина нормально, то оптическая разность хода меняется следующим образом:

2(п-По)-Ь ; L2. 2 п„-Ь, (1)

и L - изменение оптической разности хода между парами лучей на счетчиках 7 и 8 интерференционных полос;

51516910

n и Пд - показатели преломления исследуемого вещества и окружающей среды;

h - изменение геометри- ческой длины пути света, возникающее вследствие перемещения клина.

омощью синхронизатора 9 одновревключают счетчики 7 и 8 интерионных полос и спустя некоторое t, выключают. Счетчики регистри10

руют следующее количество интерфе- ренцнонных полос:

2in;noi h .

ТГ

2 n.h

-А.

где N I и N

- числа интерференционных полос, зарегнстрн- рованных счетчиками 7 и 8;

А, и А- - длины волн излучения, падающего на счетчики 7 и 8. Зарегистрировав N, и N,j, находят

,N, Xj N7 к :

-t- 1).

(3)

По формуле (3) проводят расчет показателя преломления.

Отличие в работе рефрактометра на фиг.2 от рефрактометра на фиг.1 заключается только в процессе юстировки. На стадии юстировки добиваются, чтобы на счетчик 8 интерференционных полос попадали два луча: один отразившийся от зеркала 5, а другой - отразившийся от грани АВ клина, светоделителей 2 и 11 зеркал 14 и 13, грани ВС клина, зеркала 12, светоделителя 10. Дпя исключения интерференционных помех целесообразно использовать источник 1 когерентного излучения с небольшой (5-20 см) длиной когерентности и выравнивать разность ;;1ода между попадающими на счетчик 8 лучами. В остальном юстировка и работа рефрактометра на фиг.2 совпадает с юстировкой и работой рефракто- метра на фиг.1.

Однако в рефрактометре на фиг.2 снижена погрешность измерений, обусловленная некотролируемыми смещениями и разворотами кюветы исследуемого вещества относительно направления движения. Погрешность измерения в рефрактометре на фиг.1 составляет 1,5-10, а в рефрактометре иа фиг.2

4-10

-7

Таким образом, совокупность отличительных признаков позволяет peaлизJO- вать высокоточное по отношению к со - временному уровню техники измерение показателя преломления твердых и жидких веществ.

Формула изобретения

35

1.Рефрактометр, содержащий двуплечий интерферометр, кювету для исследуемого вещества, установленную в предметном плече интерферометра и ме25 ханически связанную с блоком перемещений, а также счетчик интерференционных полос на выходе интерферометра, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений,

JQ в него введены второй счетчик интерференционных полос и синхронизатор, соединенный с первым и вторым счетчиками, а кювета выполнена в виде клина и установлена с возможностью поступательного перемещения в плоскости одной из граней клина , прилежащих к его ребру, таким образом, что другая грань клина, прилежащая к ребру, расположена нормально к оптичесдд кой оси интерферометра, причем эта грань клина оптически связана с вто- рьм счетчиком интерференционных полос.

2. Рефрактометр по п.1, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что в него введены два дополнительных светоделителя и зеркальная система, оптически связьтающая их между собой через грань кюветы, противоположную грани, расположенной нормально к оси, при этом один дополнительный светоделитель установлен в опорном плече, а другой - на выходе интерферометра перед вторым счетчиком интерференционных полос.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для высокоточного измерения показателя преломления твердых сред. Цель изобретения - повышение точности измерений. Двуплечий интерферометр содержит кювету исследуемого вещества, установленную в предметном плече интерферометра и механически связанную с блоком перемещений, а также первый и второй счетчики интерференционных полос на выходе интерферометра, соединенные с синхронизатором. Кювета выполнена в виде клина и установлена с возможностью поступательного перемещения в плоскости одной из граней клина, прилежащих к его ребру, таким образом, что другая грань клина, прилежащая к ребру, расположена нормально к оптической оси интерферометра, причем эта грань клина оптически связана со вторым счетчиком интерференционных полос. Для дальнейшего повышения точности измерений в рефрактометр введены два дополнительных светоделителя и зеркальная система, оптически связывающая их между собой через грань кюветы, противоположную грани, перпендикулярной оси, при этом один дополнительный светоделитель установлен в опорном плече интерферометра, а другой - на выходе интерферометра, перед вторым счетчиком интерференционных полос. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фие.1

Фие.г