Поляриметр Советский патент 1992 года по МПК G01N21/21 

Изобретение относится к области оптико-механики и преимущественно используется для контроля качества отжига хозяйственной посуды и технических изделий из стекла.

Известные поляриметры типа ПКС-125 (1), ПКС-25П (2) не нашли применения для количественных измерений двулучепреломления в хозяйственной посуде, В стекольной промышленности страны принято производить контроль качества отжига стеклянной посуды на полярископах. Это обусловлено тем, что из-за сложности конфигураций изделий происходит рассеяние света, поэтому проще производить оценку по интерференционным цветам, чем по просветлению поля на поляриметре с компенсато ром Сенармона.

Пригцип действия приборов основан на явлении двулучепреломления в анизотропных средах - в прозрачных материалах с внутренними напряжениями. Основными узлами поляриметра являются осветитель, поляризатор и компенсатор Сенармона - представляющий собой лимб, в котором последовательно расположены пластинка в I/4 и анализатор.

Метод основан на измерении угла поворота анализатора для компенсации разности хода лучей элептически поляризованного света, возникающей при прохождении поляризованного излучения через стекло, когда поляризатор и анализатор находятся в сокращенном положении и образуют угол 5° с направлениями главных напряжений.

Известный поляриметр ПКС-125 имеет следующие технические данные: световой диаметр полирязатора 125 мм, ценз деления шкалы лимба 1°, погрешность измерения двулучепреломления НО нм.

Принцип действия прибора заключз- ется в преобразовании элиптически поляризованного света, вышедшего из испытуемого образца пластинкой 1 / i - линейно поляризованный с последующим гашением его анализатором.

Основными узлами поляриметра являются осветитель, поляризатор и комi

(Я

i

о

« СЛ

ЩЯЯ&

J . 1 пенсатор Сенармона, представляющий собой лимб, в котором последовательно установлены пластинка в V и анализатор.

Свет от осветителя, проходя поляризатор, выходит плоско поляризованный. Плоско поляризованный луч, попадая на испытуемый прозрачный образец, имеющий внутренние напряжения. разлагается на два луча: обыкновенный и необыкновенный. Плоскости колебания этих лучей взаимно перпендикулярны и сдвинуты по фазе, анализатор приводит колебания их в одну плоскость. Метод основан на измерение угла поворота анализатора, при котором в середине образца наблюдается максимальное потемнение.

Между углом поворота анализатора О и разности хода Г на 1 см пути луча в образце существует зависимость

г

180N + О

нм/см,

где 1 - толщина заготовки в направлении просмотра, см; N - число полос между нейтральной полосой и серединой образ ца.

Поляриметр ПКС-125 предназначен для измерения двулучепреломления в плоских заготовках.

Хозяйственная посуда, в большинст- ве своем, имеет сложный профиль. В результате при измерениях происходит рассеяние света, что может привести к большим погрешностям.

По указанной причине качества от-- жига хозяйственной посуды определяется не на поляриметрах, а на полярископах, по интерференционным цветам.

Цель изобретения - создание прибора для измерения двулучепреяомления в хозяйственной посуде и технических изделиях до 2-х интерференционных по- рядков.

Как известно, при разности хода порядка одной длины волны U) возни- кают интерференционные цвета, которые весьма чувствительно меняются с изменением разностей .хода Дп на 10-20 нм.

Поляриметр основан на сравнении цвета, возникающего в испытуемых изделиях путем повышения или разностей хода до & п - Т , при помощи компенсатора, с последующим сраоне

Q ,

д

5

30

35

40

45 .

50

л .-.

нием цвета изделия с цветом набора эталонов цвета.

Указанная цель достигается тем, что поляриметр, содержащий расположенные на общем основании вдоль оптической оси осветитель, узел поляризатора и анализатора , дополнительно установлено после поляризатора плато с эталонами, цветов из слюды с разностью хода в пределах , а компенсатор выполнен.из двух устройств с компенсационными пластинами из слюды с разностью хода An в пределах О -7i нм, при этом компенсационные г пластины первого устройства ориентированы на спожение разностей хода Дп, а второе устройство - на вычитание Д п.

В предлагаемое устройство введены .новые узлы: составной ступенчатый компенсатор, комплект эталонов цве-:- та, шарнирная связь узла поляризатора с основанием, светорегулятор. Наличие составного ступенчатого компенсатора с разной ориентировкой компенсационных пластин позволяет при одинаковой ориентировке испытуемого изделия производить сравнение с эталонами цвета.

. Наличие комплекта эталонов цвета дает возможность производить сравнения с. испытуемым изделием.

Наличие шарнирной связи узла поляризатора с основанием с целью удобства измерений дает возможность наклона прибора под углом Ь$ , а наличие светорегулятора позволяет установить, наиболее приемлемую яркость поля зрения.

Таким образом, введение в конструкцию предлагаемого прибора новых узлов и функциональных связей позволяет производить измерение двулучепреломления в хозяйственной посуде и технических изделиях из стекла.

На фиг.1 и 2 изображен поляриметр, общий вид; на фиг.З - поляризатор, вид спереди; на фиг. - узел анализатора в одной проекции. Поляриметр представляет собой основание 1, на которое посредством корпуса и специальных стоек крепятся узел поляризатора 2 и узел анализатора 3 с компенсатором у и Y2. Узел поляризатора шарниром А связан с под- стазкой 5. Ото дает возможность наклона прибора на А5 в вертикальной плоскости. Анализатор может перемещаться относительно поляризатора по цилиндрическим направляющим 6. .

В конструкции поляризатора предусмотрена возможность регулировки светового потока осветителя при помощи светорегулятора 7. Узел поляризатора включает в себя осветитель 8, молочное стекло 9, работающее на рассеяние, матовое стекло 10, поляри.затор 11 и пять эталонов 12 цвета. Эталоны цвета закреплены в оправках и расположены в нижней части поляризатора, оправы с эталонами цвета при юстировке прибора имеют возможность поворота с последующей фиксацией. Узел анализатора (фиг:3) включает в себя компенсатор, выполненный из двух устройств с компенсационными пластинами из слюды Y и Y, и анализатора 13- Каждое устройство содержит анализаторы 1 и 15 с окулярными раковинами 16 и 18 и револьверные головки 18 и 19. В устройстве Y содержится десять компенсационных пластин 20, а в устройстве Y2 - двенадцать компенсационных пластин 21. . .Револьверные головки прономерованы, номера компенсационных пластин наблюдаются через окошки 22 и 23, в крышках 2Ц и 25. В гнездах револьвеных головок 18 и 19 отсутствуют компенсационные пластины. При вращении револьверных головок вокруг осей 26 и 2/, введенная в поле зрения компенсационная пластина фиксируется фиксаторами 28 и 7.9. Разность хода компенсадионных пластин меняет- ся в пределах 70-530 HM через 20- 70 нм. Каждая компенсационная пластина вмонтирована в свою оправку 30 и 31, которая при настройке прибора имеет возможность поворота с последующим жестким креплением. Анализатор служит для наблюдения эталонов цвета. Метрологические параметры прибора определяются путем контроля разности хода дп компенсационных пластин и эталонов цвета компенсатором Бобине КПТ-5с с точностью 5 нм,

-ориентировки компенсационных пластин и эталонов цвета компенсатором Бобиг не КПБ-5с, а также проверки правильности показаний поляриметра путем измерения аттестированного контрольного образца.

Измерение двулучепреломяения на поляриметре производится следующим образом.

5

0

Определяется порядок разностей хода в изделиях данной партии 1 . В окуляре 18 просматривают испытуемое изделие, во время просмотра поворачивают его, добиваясь наиболее интен- сивной окраски, при этом просветление или интерференционная картина должна быть ориентирована горизонтально.

Если по краю изделия наблюдается просветление или синевато-зеленый оттенок, то разность хода 1-го порядка, измерение производится устройством YJ , при зеленовато-желтом оттенке разность хода 2-го порядка, тогда измерения производятся устройством Yo.

При измерении изделий с разностью хода 1-го порядка револьверную головку устройства Y устанавливают на отсчет

МГ

через окуляр 16 просматри5

0

5

0

5

0

вают изделие, как предлагается в пункте 1-м, затем поворотом револьверной головки с компенсационными ; пластинами по часовой стрелке находят такую пластину, с которой наблюдаемый цвет по краю изделия переходит в синий или другой цвет, сходный с эталонами цвета.

В зависимости от найденного номера компенсационной пластины и эталона цвета, наблюдаемого в окуляре 13, по табл.1 находим соответствующее значение двулучепреломления.

При измерении изделий с разностью хода 2-го порядка револьверную головку устройства Yp устанавливают на отсчет 13, через окуллр 17 просматривают изделие, как предлагается в пункте 1-м, затем поворотом револьверной головки с компенсационными пластинами против часовой стрелки находят такую пластину, с которой наблюдаемый цвет по краю изделия переходит в синий или другой цвет, сходный с эталонами цвета, наблюдаемыми в окуляре 13, по табл. находим соответствующее значение двулучепреломления.

Пересчет на 1 см производится по формуле

.Дп д п.: 1

где Дп |- двулучепреломление на полную- толщину; 1 - толщина изделия в месте

промера , см,

В табл.2 приводится значение Дп эталонов цвета, а в табл.3 - значе- I

ния дп в компенсационных пластинах устройства Y.Л

Данные двойного лучепреломления в измеряемых изделиях в зависимости от используемой компенсационной пластины и эталона цвета представлены в табл.1.

При количественном измерении двулучепреломления в хозяйственной посуде и технических изделиях гарантируется качество изделий по данному параметру.

В табл.5 приводятся значения А.П в эталонах цвета, а в табл.6 - значения & п в компенсационных пластинах устройства Y4. Формула изобретения

Поляриметр, содержащий расположенные на общем основании вдоль оп

5

0

тической оси осветитель,, узел поляризатора и анализа/ор с компенсатором, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем обеспечения возможности контроля изделий сложного профиля, за поляризатором по ходу излучения осветителл с длиной волны- установлено плато с эталонами цветов из слюды с разностью хода в пределах fl , а компенсатор выполнен из двух узлов с компенсационными пластинами с разностью хода Дп в пределах , при этом компенсационные пластины первого узла ориентированы .на сложение разностей хода. An, a второго - нг вычитание Дп, причем поляризатор установлен с возможностью поворота в вертикальной плоскости в пределах 5

Т а б л и ц а 1

Таблица 3

гп

ю

LT г.

«Н% h:

4

ГП

у

иг

П

Фиг.З

22

А/.4