Поляриметр для определения разности хода методом компенсации сенармона Советский патент 1980 года по МПК G02B5/20 

(54) ПОЛЯРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ХОДА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ СЕНАРМОНА

t

Изобретение относится к области техники оптико-механических приборов, а более конкретно к приборам, измеряющим оптическую разность хода в с свете газоразрядных ламп методом компенсации Сенармона.

Газоразрядные лампы, используейые в таких приборах, дают свет нескольких длин волн. Для точного измерения Ю разности хода надо выделить свет одной, нужной длины воЛны с требуемой степенью чистоты. Это-достигается при помощи светофильтров, как правило составных.15

Сущность метода компенсации Сенармона состоит в том, что эллиптически поляризованный свет, выходящий из исследуемогообъекта, пройдя четвертьволновую пластину, определен-26 ныМ образом ириентированную, превращается в ппоскополяризованный, плос- кость пропускания которого повернута по отношению к первоначальному положению на угол пропорциональный вели- 25 чине измеряемой разности фаз. Этот угол измеряют, поворачивая анализатор до наступления темноты.. Таким образом, можно определить величину измеряемой разности фаз.3U

Если в момент компенсации в длине волны, выделенной составным светофильтром, свет других длин волн, входящих в ,спектр газоразрядной лампы, не будет достаточно погашен, то Hefльзя будет точно определить положение анализатора, дающее темноту. Поэтому качество составного светофильтра, выделяющего требуемую длину волны, очень сильно влияет .на точность компенсации.

.Известен способ выбора марок стекол и их толщин для выделения одной длины волны 1. Критерием для этого вы.бора служит коэффициент чистоты . равный отношению энергии, получаемой приемником света в выделяемой длине волны к сумме энергии, получаемой во всех длинах волн. Сорта стекол для светофильтров и их толщины выбираются так, чтобы коэффициент чистоты был как можно ближе к 100%, но чтобы при этом коэффициент пропускания в выделяемой длине волны был достаточно велик.

В научной (отечественной и зарубежной) и патентной литературе другие способы определения параметров светофильтров не описаны. Указанный способ не может быть пр менен для определения толщин светофильтров, входящих в приборы, измеря ющие разности хода методами компенса ции, положение которой определяется по наступлению темноты, так как в мо мент компенсаций энергия, получаемая приемником света в выделяемой светофильтром длине волны, доводится до нуля, благодаря чему и коэффициент тгистоты также стремится к нулю, независимо от состава светофильтров. Таким образом, известный в литературе способ выбора сортов стекла светофильтров и их толщин не может обёс печить получение точных измерений ме тодом компенсации. Целью изобретения является устранение указанного недостатка и обеспе чение возможности достижения заданно точности компенсации по методу Сенар мона при наибольшем коэффициенте про пускания в выделяемой длине волны. Поставленная цель достигается тем что в известнее способе нахождения толщины Светофильтров по измерениям спектральных коэффициентов поглощения, известным спектральным яркостям источйика света и,спектральной чувст вительности приемника света, предварительно, по этим данным, отбирают множество толщин, которые удбвлетвЬряют новому критерию качества светофильтров и затем, в отобранном множестве, находят толщины оптимального светофильтра по наибольшему значению коэффициента пропускан1 й. В качестве нового критерия принимается отношение суммы энергий, получаемых приемником света -В момент 1сб1Шёнсации во всех длинах волн к энергии, получаемой -приемнико1м в дли не волны, в которой производится ком пенсация, на пределе заданной точности измерений. Для того,чтобы мож но было получить заданную точность компенсации О, нужно чтобы это отношение было меньше единицы. В против.ном случае фон будет больше, чем наименьшая величина, которую мы хотим измерить . Поэтому измерение с та кой точностью будет невозможным Пр компенсации по методу Сенармона указанный критерий имеет следующий вид 0(WV(X)ir(A.)(A. - jU(A.c,.o- CrCXo--C t oHin © где D (Л.) - энергия излучения источника света в длине волны Л , V (Л.) - чувствительность приемника света в той же длине ..Х (.- -коэффициенты пропускания. в длине волны X светофильт ров, входящих в составной; 3(A.oXV(Ao), - те же величины,относящиt(.Q.:C(o) еся к выделяем9й длине волны Л.О ;. 9 - точность компенсации методом Сенар мона; - измеряемая разность хода. Измерив спектральные коэффициент поглощения выбранных сортов стекла, нужно определить толщины этих стекол :так, чтобы удовлетворяя критерию. качества светофильтров L 1, обеспечить требуемую точность компенсации. Для данных сортов стекла светофильтров, входящих в составной, может существовать множество комбинаций их толщин, удовлетворяющих указанному критерию качества. Оптимальным будет составной светофильтр из числа удовлетворяющих этому критерию, у которого будет наибольший коэффициент пропускания в выделяемой длине волны. На чертеже представлена оптическая схема поляриметра. Схема содержит источник света 1, (газоразрядная лампа); составной светофильтр 2, определенный указанным выше способом, выделяющий свет нужной длины волны с заданным значением коэффициента качества; конденсор 3, создающий пучок параллельного света, освещающего объект 5; поляризатор 4; исследуемый объект 5 , пластинка 6 Л/4 соответствующим образом ориентированная по отношению к поляризатору; анализатор 7; объектив 8, создающий на сетке 9 изображение исследуемого объекта и интерференционной картины; сетка 9; окуляр 10. Проводимые на поляриметрах исследования поляризационнооптическим методом, в котором компенсация по методу Сенармона является основным спо-. . собом измерений, позволяют определять размеры и конфигурации деталей машин и сооружений, обеспечивающие их прочность при минимальных размерах и весе. В качестве примера применения предлагаемого поляриметра приводится следующий. В указанном выше прототипе рекомендуется для селенового фотоэлемента в качестве приемника энергии ряд комбиниройанных светофильтров для выделения из спектра ртути линии в S46 нм. Из числа рекомендованных наибольший коэффициент частоты (99,1%) дает светофильтр, состоящий из стекол ОС-11, ПС-7 и СЗС-21, каждый толщиной в 5 мм. Указано, что такой светофильтр дает коэффициент пропускания в выделяемой длине волны в 40,1%. Для рекомендованных прототипом толщин точности разности хода в 9 порядков и, используя известные коэффициенты спектрального поглощения, получается коэффициент качества Ь, равный вместо величины меньшей, чем единица. Таким образом такой светофильтр не дает возможности компенсировать с точностью в 10. Можно показать.

что он позволяет компенсировать мегодом Сенармона только с точностью в 230/ что в большинстве случаев совершенно недостаточно.

Применив предлагаемый способ, мы получили другие толщины тех же сортов светофильтров (ОС-11-1 мм, ПС-7-10,8 мм, СЗС-3,8 мм), которые дают для Э 10 и разности хода в 9 порядков, 1 . 0,97. При этом коэффициент пропускания в выделяемой длине волны равен 51,4% вместо 40,1% по Каталогу.

Таким образом, благодаря изменению составного светофильтра,предлагаемый поляриметр даст чувствительность в 15 раз большую, чем прототип

Формула изобретения

Поляриметр для определения разности хода методом компенсации Сенармона, содержащий источник света, составной светофильтр, конденсор, четвертьволновую пластинку, анализатор, объектив, сетку и окуляр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, составной светофильтр выполнен из выбранных сортов стекла с толщинами его элементов, удовлетворяющимиследующим условиям.

Коэффициент качества L должен быть меньше единицы

, -J 3(A)V( .т (x)sinVrf(

а(А,оЖХо ((Хо-)

где О {X) - энергия измерения источника света в длине волМыХ;

V {) - чувствительность приемника света в той же длине , волны; t (AV-.t (Л-Укоэффициенты пропускания

в длине волны Л светофильтров, входящих в составной; те же величины относящиСЧЛо -. ) еся к выделяемой длине

I волны Ло

& - чувствительность компен. сации методом Сенармона; О - измеряемая разность хода; а коэффициент пропускания

М в выделенной длине волны A(((Xpr..C(A,)

максимален.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Каталог цветного стекла. М., Машиностроение, 1967, с. 16 (прототип). .

-2 J «