Рефрактометр

 

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.

СОЮЗ Сожтоних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5I) y G OI N 2I/45 н .1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I, ° I i

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4341 91 О/24-25 (22) 1 2.11 .87 (46) 23. 10, 89. Бюл. Ф 39 (72) С.А, Коновалов, О.Ю,Лебедев, С. В. Мамакина, С. И. Прытков и В,M.×åðíÿêoâ (53) 535.024 (088,8) (56) Захарьевский А.Н. Интерферометры. — М.: Оборонгиэ, 1952, с.216.

Авторское свидетельство СССР

М 1017978, кл. G Ol N 21/45, 1983. (54) РЕФРАКТОМЕТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для высокоточного измерения показателя преломления твердых сред. Цель изобретения — повышение точности измерений. Двуплечий ннтерферометр содержит кювету исследуемого вещества, установленную в предметном плече интерферометра и механически связанную с блоком перемещений, а также первый и второй счетИзобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для измерения показателя преломления твердых и жидких веществ.

Целью изобретения является повьппение точности измерений, На фиг.1 представлена оптическая схема рефрак1ометра; на фиг.2 — оптическая схема усовершенствования рефрактометра.

Рефрактометр (фиг.1) содержит истпчник 1 когеретного излучения, све„„SU„„1516910 А1 чики 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, при— лежащих к его ребру, таким образом, что другая грань клина, пркпежащая к ребру, расположена нормально к оптической оси интерферометра, причем

1 эта грань клина оптически связана с 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, перел вторым счетчиком интерференционных полос, 1 s..u..ф-лы. 2 ип. тоделительный кубик 2, кювету 3 исследуемого вещества, зеркала 4 и 5, блок 6 перемещения, счетчики 7 и 8 интерференционных полос и синхронизатор 9.

Рефрактометр пп фиг . 2 содержит источник 1 когерентного излуч ения, светоделительные кубики 2, 10 и 11, кювету

3 исследуемого вещества, зеркала 4,5, 12 — 14, блок 6 перемещеннч, счетчики 7 и 8 интерференционной о, 1 ме и синхронизатор 9.

3 1516910

Пунктирной линией показан ход лучей, попадающих в первый счетчик интерференционных полос,.а сплошной— попадающих во второй чачетчик интерфе. 5 ренционных полос.

В рефрактометре (фиг.1) предметное плечо интерферометра обравовано светоделительным кубиком 2, кюветой 3 исследуемого вещества и зеркалом 4, а опорное плечо — светоделительным кубиком 2 и зеркалом 5. Блок Ь перемещения связан ;механически с кюветой 3. Счетчик 7 интерференционных полос установлен на выходе интерферо 5 метра, а пчетчик 8 интерференционных полос оптически связан с гранью клина, расположенной нормально к опти,ческой оси интерферометра. Счетчики

7 и 8 соединены с синхронизатором 9. 20

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 -25 светоделительным кубиком 2 и зерка-. лом 5. Блок 6 перемещений связан механически с кюветой 3. Счетчик 7 интер-! ференционных полос установлен на выходе интерферометра, а счетчик 8 ин-,30 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

1О, который установлен в опорном плече интерферометра, светоделитель 11, который установлен перед счетчиком 8 интерференционных полос, зеркальная система, состоящая из зеркал

12 — 14, оптически связывающая светоделители 10 и 11 через грань клина, противоположную грани, перпендикуляр- <5 ной оси.

В состав рефрактометров на фиг.1 и 2 входит источник 1 когерентного излучения, который может испускать свет одной или двух длин волн. Конст- 50 руктивно он может быть выполнен в виде одного или двух лазеров с коллимирующими системами.

Рефрактометр работает следующим образом. 55

Включают источник 1 когерентного излучения и осуществляют юстировку рефрактометра таким образом, что на счетчик 7 интерференционных полос попадает только два луча: один луч, отразившийся от зеркала 4, а друг гой — отразившийся от грани АВ кюве-. ты 3 исследуемого образца или отра"

Ф» вившийся от зеркала 5 ° Одновременно юстировкой добиваются того, что на счетчик 8 интерференционншх 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. Можно1 например, диафрагмировать или сместить зеркала 4 и 5 таким образом, что на счетчик 7 попадает только излучение, отраженное от грани AB клина и зеркала 4, а на счетчик 8 — отракенное от зеркала 5 и отраженное от грани АВ клина. Если источник 1 когерентного излучения испускает излучение двух длин волн, то можно осуществ-. лять спектральную селекцяо. Дпя наиболее эффективного использования излучения на грань АВ кюветы 3 исследуемого вещества можно нанести светоделительное покрытие (фиг.1). Это светоделительное 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 интерференционных полос попацает излучение, отраженное от зеркал 4 и 5, а на счетчик 8 интррференционных 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, попадаюших на счетчики 7 и 8 интерференционных полос. Поскольку излучение падает на грань АВ клина нормально, то оптическая разность хода меняется следующим образом:

Ь, 2(п-и ) Ь; 1 =2 и 11 (1) где Ь и Ь вЂ” изменение оптической

I разности хода между; парами лучей на счетчиках 7 и 8 интерференционных полос;

S 1516910 пип, — показатели преломления исследуемого вещества и окружающей средьц

h — изменение геометри" ческой длины пути света, возникающее вследствие перемещения клина. 10

С помощью синхронизатора 9 одновременно включают счетчики 7 и 8 интерференционных полос и спустя некоторое время t выключают. Счетчики регистрируют следующее количество интерференционных полос:

Ь! 2(n-ï ) h

N др д аю °

% Э (2) Ь2 2 пе11 N в. - в -- — — — ) а где N < и М,г — числа интерференционных полос, зарегистрированных счетчиками 7 и 8;

25 и h — длины волн излучения, падающего на счетчики

7и8 °

Зарегистрировав N и N находят

N< Ai и и (— ---+ 1), "г г (3) По формуле (3) проводят расчет показателяля преломления. 35

Отличие в работе рефрактометра на фиг,2 от рефрактометра на фиг. l заключается только в процессе юстировки.

На стадии юстировки добиваются, чтобы на счетчик 8 интерференционных 40 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 BC клина, зеркала 12, светоде- 45 лителя 10. Для исключения интерференционных помех целесообразно использовать источник 1 когерентного излучения с небольшой (5-20 см) длиной когерентности и выравнивать разность хода между попадающими на счетчик 8 лучами. В остальном юстировка и работа рефрактометра на фиг.2 совпадает с юстировкой и работой рефрактометра на фиг,l, Однако в рефрактометре на фиг.2 снижена погрешность измерений, обусЛовленная некотролнруемыми смещениями и разворотами кюветы исследуемого вещества относительно направления движения. Погрешность измерения в рефрактометре на фиг.l составляет

1,5 10, а в рефрактометре на фиг.2

4 10

Такыра образом, совокупность отличительных признаков позволяет реализовать высокоточное по отношению к со-> временному уровню техники измерение показателя преломления твердых и жидких веществ.

Формула изобретения

l . Рефрактометр, содержащий двуплечий интерферометр, кювету для исследуемого вещества, установленную в предметном плече интерферометра и механически связанную с блоком перемещений, а также счетчик иитерференционных полос на выходе интерферометра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены второй счетчик интерференционных полос и синхронизатор, соединенный с первьм и вторым счетчиками, а кювета выполнена в виде клина и установлена с воэможностью 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 с вторьм счетчиком интерференционных полос, 2. Рефрактометр по п.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что- в него введены два дополнительных светоделителя и зеркальная система, оптически связывающая их между собой через грань кюветы, противоположную грани, расположенной нормально к осн, при этом один дополнительный светоделйтель установлен в опорном плече, а другой — на выходе интерферометра перед вторым счетчиком интерференционных полос, l 516910

6оставитель С, Голубев

Редактор Н, Бобкова Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 6383/45 Тирах 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Прон водственно-издательский комбинат "Патент", r. Ухгород, ул. Гагарина, 101