Способ контроля главных показателей преломления одноосных кристаллов Советский патент 1983 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для прецизионного одновременного контроля обыкновенного п и необыкновенного П0 показателей преломления одноосных кристаллов непосредственно в процессе синтеза и может быть использовано в производстве искусственных кристаллов для контроля их оптических свойств.

Известны способы измерения главных показателей преломления одноос ных кристаллов, основанные на использовании нарушенного полного внутреннего отражения и измерении отклонения луча в призме, изготовленной из кристалла. Призма для измерения показателя преломления одноосного кристалла изготовляется так, чтобы ее .преломляющее ребро было параллельно оптической оси кристалла flj и 2J.

Этот способ является весьма трудоемким и практически не поддается автоматизации. Кроме того, он применим только для измерений кристаллов высокого оптического качества.

У измеряемого кристалла полируют одну .плоскую поверхность,-помещают на полусферу кристаллорефрактометра и освещают через полусферу сходящимся пучком света от монохроматического источника. В отраженном (или преломленном) свете наблюдаются две границы, соответствующие предельным углам для п., и Og. При этом необходимо проводить измерения двух углов и .измерения ограничиваются высокопреломляющими (п72,5) кристаллами. Снижение оптического качества кристаллов

10 приводит к снижению точности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля главных показателей преломления одноосных крис15таллов, заключающийся в том, что из сходящегося пучка света, направленного на поверхность кристалла, выделяют два луча, идущих под различными

20 углами, после отражения от кристалла лучи разводят по двум каналам, измеряют коэффициенты отражения кристалла в каждом канале и по измеренным коэффициентам отражения вычисляют искомые показатели преломления иссле25 дуемых кристаллов 33. .

Недостатком известного способа является ограниченность его использования для прецизионного измерения 30 и контроля главных показателей пре ломления одноосных кристаллов в про цессе их синтеза. Цель изобретения - повышение качества прецизионного контроля главн показателей преломления одноосных кристаллов в процессе их синтеза. Поставленная цель достигается те что согласно способу контроля глав ных показателей преломления одноосных кристаллов, заключающемуся в то что из сходящегося пучка света, направленного на поверхность кристал- ла, выделяют два луча, идущих под различными углами, после отражения от кристалла лучи разводят по двум каналам, измеряют коэффициент отраженин кристалла в каждом канале и по измеренньзм коэффициентам отражения вычисляют искомые показатели прело1мпения исследуемых кристаллов ,после разведения по двум каналам отраженные лучи одновременно поляризуют в ортогональных направлениях. На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства, реализующего данный способ; на фиг. 2 - зависимость значений коэффициентов отражения (R) от показателя преломления (п) для различных значений угла падения &. Оптическая схема устройства содер жит осветительную систему 1, диафрагму с двумя щелями 2, снабженными механизмом изменения расстояния межд ними, измерительный блок 3 в виде высокопреломляющего сферического или цилиндрического оптического элемента с плоской рабочей поверхностью, фото приемное устройство, состоящее из разделительного оптического элемента 4, двух фотоприемников 5 и б и двух поляризаторов 7 и 8 с ортогональными направлениями плоскости поляризации. Определение главных показателей преломления одноосного кристалла осу ществляется следующим образом. Для измерения показателей преломления необходимы образцы: кристалла имеющие одну отполированную плоскость , причем оптическая ось кристалла должна быть перпендикулярна или параллельна этой плоскости. Изме ряемый кристалл приводят в контакт с измерительным блоком 3 прибора, В случае, если оптическая ось перпен дикулярна поверхности кристалла,до. полнительной ориентации кристалла не требуется, если оптическая ось ориентирована параллельно noBepxHOCти кристалла - производят вращение кристалла вокруг нормали до тех пор, пока величина коэффициента отражения для перпендикулярно поляризован ного света (R), измеряемая при помощи фотоприемника 5, достигнет максимума. При этом оптическая осн крис талла перпендикулярна плоскости паде ния. При известной зависимости коэффициента отражения R от главных показателей преломления (Пд или ng) максимальная чувствительность данного способа достигается при максимальных значениях коэффициента отражения R, т.е. вблизи критического угла &tup {угла полного внутреннего отражения). Для случая, когда оптическая ось. ориентирована перпендикулярно поверхности образца, для перпендикулярной поляризации 0,(.р , а дл параллельной поляризации Qy.p С ГС91И («(j|Hc), где п„р - показатель Jпреломления оптического элемента НПВО. Если ось ориентирована параллельно плоскости образца и, следовательно, перпендикулярно плоскости падения, для перпендикулярной поляризации ),р агС51И для параллельной поляризации 0 arc.in Установив угол. 9 в положение промежуточное между §,,ф и цр , Пр и ng могут быть измерены грубо при помощи изменения расстояния между щелями диафрагмы 2 по достижении максимальных значений R и R на фотоприемниках 5 и 6. Значения показателей преломления о е первом случае определяются по соотношениям V1npC050-Vilt-h; pSiH g . VlnpC05© -Vn -M pS1 l & д-1| VI о со S б - ч Пр -/Ир-и пр gw Vi GOee4vinpVh3-Hnp5iM e а для второго случая цо. v npCOse-Viio-nnpi.ing Mnpcose+-vns-«j p5ine 1J1. У1оЯеС05в| -ИпрУй|-ц рsin У(оИесо5е- Ипр-/и|-и р 1и 0 Разность углов падения © и колеблется от вел кчины 0,5 {о(г-кварц, слабое двулучепреломление) до 5(исладский шпат, сильное двулучепреломление) , Использование предлагаемого изобретения позволяет достигать максимальной точности одновременного определения главных показателей преломления различных кристаллов в процессе их синтеза. Формула изобретения Способ контроля главных показатеей преломления одноосных кристалов, заключающийся в том, что из схоящегося пучка света, направленногг

HS поверхность кристалла, выделяют два луча, идущих под различными углами, после отражения от кристалла лучи разводят по двум каналам, измеряют коэффициент отражения кристалла в каждом канале и по измеренньн коэффициёнтгм отражения .вычисляют показатели преломления исследуемых кристаллов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества одновременного прецизионного контроля обоих главных показателей прелсялления одноосных кристаллов в процессе синтеза, после разведения по двум каналам отраженные лучи одновременно поляризуют в ортогональных направлениях.

R,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кизель В.А. Отражение света.

Наука, 1973, с. 248, 316.

м.

2. Структура и физико-химические свойства стекол. Сборник под ред. А.Г. Власова. Л., Химия, 1974, с.43-47.

3. Молочников Б.И. Шакарян Э.С. Морозов В.Н. Золотарев В.М. Рефрактомеры : для определения оптических постоянных сред. М., ЦНИИ информации Министерства приборостроения,средств

автоматизации и систем управления, 1979, с. 36-40 (прототип).

в

Фиг./