Рефрактометр полного внутреннего отражения Советский патент 1981 года по МПК G01N21/43 

(54) РЕФРАКТОМЕТР ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к техничес;|кой физике, а именно к рефрактометрам для определения показателя преломле- . НИН жидких и твердых сред в различных областях науки и техники, например для контроля жидких продуктов в химической, фармацевтической и пищевой промьшшенностях, для анализа состава рабочих жидкостей механических гидрокрепей в горнорудной промышленности и т.д.

Известен рефрактометр полного внутреннего отражения, предназначенный для специализированных измерений .конкретных продуктов (жиров, сахара, томатных паст и т.д.), который (имеет узкий диапазон измерения показателя преломления (менее 0,1) и состоит из ,рефрактометрического блока и неподвижной телескопической наблюдательной системы, включающей объектив,- отсчетную шкалу и окулярfl.

Наиболее близким к предлагаемому является рефрактометр полного внутраннего отражения С2, включающий рефрактометрический блок, состоящий из осветительной и измерительной призм, между которыми помещается исследуемая жидкость, объектив и отсчетную шкалу, градуированную в единицах показателя преломления и концентрации (в процентах) исследуемого продукта. Градуировка шкалы производится в зависимости от показателей преломления измерительной призмы N и исследуемой жидкости п по формуле

n sinrfVN -siri p ±coso(-sinp П) где of- преломляющий угол измери тельной призмы; Р- угол выхода света из измерительной призмы.

Недостатком известного рефрактометра является сравнительно высокая себестоимость при крупносерийном производстве .

Отдельные плавки (плиты) стекла, из которого изготавливаются измерительные блоки рефрактометра, имеют ограниченные размеры, определяемые технологией варки и отжига однородного стекла. Из одной плавки стекла возможно изготовление лишь нескольких десятков измерительных блоков. Однако годовая программа при крупносерийном производстве составляет до десяти тысяч приборов. Поэтому для годовой программы приходится использовать большое количество плавок (плит)стекла. Эти плавки по технологическим причинам имеют не номинальный показатель преломления, а несколько отличное от него значение AN (вариация показателя преломления} Для каждого конкретного значения N плавки производится пересчет шкалы показателя преломления, изготовление новой шкалы-матрицы и копирование с нее шкал приборов для стекла конкрет ной плавки. Такая сложная и трудоемкая технология изготовления шкал рефрактометра приводит к увеличению его себестоимости . Цель изобретения - снижение себе стоимости рефрактометра при крупносерийном производстве. Указанная цель достигается тем, что в рефрактометре полного внутренн го отражения, содержащем объектив и измерительный блок с отсчетной шкало объектив выполнен из двух компонентов с воздушным промежутком, величина которого связана с вариациями показателя преломления измерительного блока зависимостью i. 2 cOspt ein p-coSoL)AH-AN . JVKi it-siH f oeobcos fi )Neind f.t; и - фокусные расстоя ния компонентов объектива и сумм ное фокусное рас стояние объектив n п - диапазон шкалы показателей преломления с начал ной точкой п. и конечной точкой п of, N - преломляющий уго и номинальное зн чение показателя преломления изме рительного блока д N - вариации показателя преломления измерительного блока; |Ъ - угол выхода пучка света из измерительного блока для среднего значения показателя в диапазоне измерения; d - ширина воздушного промежутка между компонентами: объектива. На чертеже представлена схема рефрактометра. Рефрактометр содержит источник 1 света, осветительную 2 и измерительную 3 призмы рефрактометрического блока, зеркало 4, компенсатор 5 дисперсии (призма Амичи), компоненты 6, 7 объектива с воздушным промежутком 8, отсчетную шкалу 9 и окуляр 10. Рефрактометр работает следующим образом. Свет от источника 1 направляется на рефрактометрический блок, состоящий из призм 2 и 3, далее световые пучки зеркалом 4 направляются в наблюдательную систему, состоящую из призм Амичи 5, компонентов 6 и 7 объектива, отсчетной шкалы 9 и окуля.ра 10. Изображение границы света и тени строится в плоскости отсчетной шкалы, оцифрованной в единицах показателя преломления и в единицах KQHцентрации исследуемой среды. При изменении показателя преломления измерительной призмы рефрактометрического блока (изготовление призмы из стекла иной плавки) угол вькода fi для фиксированного значения показателя преломления исследуемой среды изменяется, при этом изображение границы света и тени перемещается относительно номинального отсчета по шкале. I Для восстановления номинального положения границы света и тени относительно шкалы объектив вьтолнен состоящим из двух компонентов с воздушным промежутком между ними. При изменении ширины воздушного промежутка изменяется фокусное расстояние объектива. Выбирая подходящее значение величины воздушного промежутка (путем установки между компонентами объектива прокладки расчетной толщины) изменяют фокусное расстояние объек тива ui таким образом, что это изм нение компенсирует изменение угла выхода для критических лучей Д р и за вариаций показателя преломления измерительного блока uN. Расчет показывает, что ширина воздушного промежутка между компон тами объектива и вариацией показат ля преломления измерительного блок связаны соотношением (2) Формула (2) выведена из условия fu 6Uvi)-coii -b, где Е() - длина шкалы, т. Ct-Д лмHлi v, при всех изменениях AN, д дц - изменение объекти для компенсации Д N Преобразуя (З), получаем В формуле (4) для двухкомпонен ного объектива 2VN -siM -«-co5a со5(ъ N biHcL coejbC5inp)-cosdL) Подставляя (5) в (4), получаем выражение (2). Однако компенсация ЛМ за счет и менения фокуса объективаЛ$ возмож только для малого Дп, где вклад в шка-лу за счет ДМ и л практическ линеен. Из вышеизложенного следует , чт отсчетная шкала остается неизменно при всех изменениях показателя преломления рефрактометрического блока. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить себестоимость рефрактометра в услови крупносерийного производства. Формула изобретения Рефрактометр полного внутреннего ажения, содержащий об-ьектив и ерительный блок с отсчетной шка, отличающийся тем, , с целью снижения себестоимости рактометра при крупносерийном изводстве, объектив выполнен из х компонентов с воздушным промеком, величина которого связана с иациями показателя преломления ерительного блока зависимостью C05ip(%ih(b-coSol) N +co5ctco 3pVsinol , и f - фокусные расстояния компонентов объектива и суммарное фокусное расстояние объектива;диапазон шкалы 1- V показателей преломления с начальной точкой Pj и конечной точкой cjj N - преломляющий угол .и номинальное значение показателя преломления измерительно ij-o блока; uN - вариации показателя преломления измерительного блока J. угол выхода пучка света из измерительного блока для среднего значения показателя преломления в диапазоне измерения;ширина воздушного промежутка между компонентами объектива. Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1.Иоффе Б.В. Рефрактометрические оды химии. Л., Химия, 1974, 204-210. 2.Техническое описание рефрактора RR-I1 PZO (Польша,1978 ототип).

Ж

10