Рефрактометр-спектрометр

 

Изобретение относится к технике оптических измерений в инфракрасной области спектра и может найти применение как в научном приборостроении и лабораторных исследованиях, так и в оптическом производстве для аттестации оптических материалов, например, в тех случаях, когда в распоряжении исследователя имеется ограниченное количество вещества. Целью изобретения является расширение класса исследуемых образцов на образцы с малыми геометрическими размерами при сохранении точности измерений. Рефрактометр-спектрометр наименьшего отклонения содержит расположенные последовательно осветитель, монохроматор, коллиматор, столик для установки образца-призмы с отсчетным углоизмерительным устройством, зрительную трубу и блок регистрации лучистого потока. Причем входная и выходная щели коллиматора и зрительной трубы сопряжены, как коллиматор, так и зрительная труба выполнены в виде пары цилиндрических зеркал, образующие которых расположены взаимно перпендикулярно. Образующие первого по ходу излучения зеркала коллиматора и второго по ходу излучения зеркала зрительной трубы расположены в меридианальной плоскости, а образующие второго по ходу излучения зеркала коллиматора и первого по ходу излучения зеркала зрительной трубы расположены в сагиттальной плоскости. Причем входная и выходная щели коллиматора и зрительной трубы расположены в фокальной плоскости зеркала с образующей в меридианальной плоскости и на двойном фокусном расстоянии по отношению к зеркалу с образующей в сагиттальной плоскости.

СС!ОЗ ССВЕТСНИХ

СО!.!ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (!!! (Я)5 С О1 N 21 4!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPM ГКНТ СССР! (21 ) 4407678/31-25 (22) 12.04.88 (46) 07.06.90. Бюл. Р 21 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Н.П.Белов, И.Г.Бронштейн, Н.Л.Герасимова, В.Т.Прокопенко и А.Д.яськов (53) 535 ° 024 (088.8) (56) Забудский И,П, и др. Инфракрасный гониометрический рефрактометр

ГСИ. ОИП, K"10, !973, с. 31 34.

Воюй N,Ь. Меазигешеп1 of. the

re1гас ive induoes of several crustals. — J. Арр1. Phus, ч. 36, N 5, 1965, р. 1674-1677. (54) РРФРАКтОМГТР-ОПЕКтРОМКтР (57) Изобретение относится к технике оптических измерений в инфракрасной области спектра и может найти применение как в научном приборостроении и лабораторных исследованиях, так и в оптическом производстве для аттестации оптических материалов, например, в тех случаях, когда в распоряжении исследователя имеется ограниченное количество вещества. Целью изобретения является расширение класса исследуемых образцов на образцы с малыми геометрическими размерами

Изобретение относится к технике оптических измерений в инфракрасной . области спектра и может найти применение как в научном приборостроении и лабораторных исследованиях,так и в оптическом производстве для ат2 при сохранении точности измерений.

Рефрактометр-спектрометр наименьшего отклонения содержит расположенные последовательно осветитель, монохроматор, коллиматор, столик для установки образца-.призмы с отсчетным углоизмерительным устройством, зрительную трубу и блок регистрации лучистого потока, Причем входная и выходная щели коллиматора и зрительной трубы сопряжены как коллиматор,так и зрительная труба выполнены в виде пари цилиндрических зеркал, образую-. щие которых расположены взаимно перпендикулярно. Образующие первого по ходу излучения зеркала коллиматора и второго по ходу излучения зеркала зрительной трубы расположены в меридиональной плоскости, а образующие второго ло ходу излучения зеркала коллиматора и первого по ходу излучения зеркала зрительной трубы расположены в сагиттальной плоскости.

Причем входная и выходная щели коллиматора и зрительной трубы расположены в фокальной плоскости зеркала с образующей в меридиональной плоскости и на двойном фокусном расстоянии по отношению к зеркалу с î6ðàэующей в сагиттальной плоскости.3 кп. тестации оптических материалов, например, в тех случаях, когда в распоряжении исследователя имеется ограниченное количество вещества.

Целью изобретения является расширение класса исследуемых образцов

1569914 на образцы с малыми размерами при сохранении точности измерений.

На фиг,1 изображена функциональ,ная схема рефрактометра; на фиг.2—

:ход лучей коллиматора в плоскости, перпендикулярной его щелям; на фиг.3— то же, s плоскости, .параллельной его щелям.

Рефрактометр-спектрометр содержит ,.расположенные последовательно осветитель 1, монохроматор 2, коллима тор 3, столик 4 для установки образца-призмы, зрительную трубу 5 и блок

6 регистрации лучистого потока. 15

В состав осветителя 1 входят ис. точник 7 света, сферическое зеркало

8, формирующее изображение рабочей области глобара на входной щели монохроматора .2 с малым увеличением, моду- 2п лятор 9 и фильтр 10.

В составе рефрактометра используется серийный дифракционный монохроматор 2, включающий плоские зеркала 11 и 1 2, внеосевые параболоиды 25

13 и 14 и дифракционную решетку 15.

Коллиматор 3 н зрительная труба

5 построены по схеме, показанной на фиг.2. Входной щель10 коллиматора 3 является выходная щель монохроматора

2. Цилиндрические зеркала 16 и 17 имеют образующую в плоскости,параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы, цилиндрические зеркала .1 8 и 19 имеют образующую в перпендикулярной этим щелям плоскости, Входная щель коллиматора, которой является выходная щель монохроматора, а также выходная щель зрительной трубы расположены в фокальной плоскости 40 зеркал 16 и 17, параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы, на двойном фокусном расстоянии по отношению к зеркалам 18 и 19.

Инверсионно-симметричное располо- 45 жение оптических элементов коллиматора и зрительной трубы относительно оси вращения образца-призмы позволяет (за счет вычитания аберраций) сформировать более качественное изоб- SO ражение входной щели коллиматора на выходе зрительной трубы, В блоке 6 регистрации потока излучения изображение выходной щели зрительной. трубы эллиптическим 20 и цлоским 21 зеркалами переносится с уменьшением на приемную площадку оптико-акустического приемника 22 излучений, Выходной сигнал, используемый нри выполнении углоизмерительных операций, снИмают с селективного усилителя 23 °

:4- - .

Рефрактометр работает следующим образом.

Осветитель 1:и монохроматор 2 формируют излучение заданного -спектрального состава, которое освещает образец-призму 24, Коллиматор 3 обеспечивает концентрацию излучения в плоскости, параллельной щепям коллиматора и зрительной трубы, и параплельного пучка в плоскости, перпендикулярной этим щелям. Так как.цилиндрическае зеркало 19 в плоскости, перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, эквивалентно плоскому зеркалу, то характер хода лучей в этой плоскости не влияет на измерения.Цилиндрическае зеркало 16 переносит иэображение входной щели каллиматора на бесконечность и в плоскости» перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, где происходит отклонение световых лучей в образцепризме и прозводятся углоизмерительные операции, призма работает в параллельном пучке света.

В плоскости, параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы,цилиндрическое зеркало 16 эквивалентно плоскому, Поэтому входная щель переносится на образец с увеличением

1, и высота освещенной области на образце-призме в первом приближении совпадает с вертикальным размером входной щели. Благодаря использованию цилиндрического зеркала 18 достигается концентрация потока излучения на образце-призме за счет сжатия пучка света в параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы плоскости.

В составе зрительной трубы цилинд-рические зеркала 17 .и 19 с образующими в перпендикулярной и параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы плоскостях, эквивалентные и расположенные эквивалентно по отношению к зеркалам 16 и 18 соответственно коллиматора, восстанавливают изображение входной щели в плоскости выходной щели., Прошедшее над и под призмой ?4 излучение регистрируется блоком 6 регистрации излучения,Зрительная труба 5 восстанавливает изображение входной щели. Устанавливая призму под углом наименьшего отк69914 6

А.

S 15 лонения (путем разворота столика), опредепяют (путем разворота зрительной трубы) в этом положении углы, под которыми наблюдается входная щель, в падающем на призму и преломленном в ней излучении, По разности этих углов (f и преломляющему углу

А призмы определяют показатель преломления и призмы расчетным путем

n = sin - - (+ А)/sin

Поставленная цель достигается за счет того, что для указанных геометрических конфигураций зеркал коллиматора и зрительной трубы, их взаимного расположения, а также расположения относительно входной щели коллиматора и выходной щели зрительной трубы в плоскости, перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, образец-призма расположен в параллельном пучке света. В плоскости, параллельной этим щелям, входная, щель передается с линейным увеличением 1 . При этом линейный размер освещенной области в плоскости, параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы, меньше соответствующего размера в плоскости, перпендикулярной этим щелям. Так как в положении наименьшего отклонения ребро основания образца призмы должно полностью перекрывать только размер освещенной области в плоскости,перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы (в противном случае. резко возрастает ошибка, определяемая дисперсией показателя преломления), высота призмы может быть сокращена при сохранении общего уровня освещенности, В то же время в известных оптических схемах коллиматоров и зрительных труб гониометрических рефрактометров, где в плоскостях,параллельной и перпендикулярной щелям коллимато а и зрительной трубы,разме" ры освещенной области в первом приближении совпадают (без учета конечных геометрических размеров, входной щели), такое ограничение высоты неосуществимо без снижения уровня освещенности на выходе зрительной трубы.

Таким образом, при прочих равных . условиях и сохранении всех метроло 25

50 гических воэможностей (в плоскости, перпендикулярной щелям каллиматора и зрительной трубы, образец располагается s параллельном пучке света) рефрактометр-спектрометр позволяет проводить измерения на образцах-призмах, высота (ребро, образованное преломляющими гранями) у которых принципиально меньше чем у известных.

Предлагаемый рефрактометр обеспечивает определение показателя преломления света в полупроводниковых оптических материалах в области спектра ф,1 16 мкм с погрешностью не хуже Дп 2 0,0001 при . уровне остаточного поглощениями(0,5 5) см .на образцах с размерами

20 х 20 мм..

Формула из о бр ет ения

Рефр акт оме тр- сп ектрометр, с одержащнй осветитель и расположенные последовательно по ходу излучения монохроматор, коллиматор, столик для установки образца с отсчетнык углоиэмерительным устройством, зрительную трубу и блок регистрации лучистого потока, причем входная щель коллиматора и выходная щель зрительной трубы оптически сопряжены, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых образцов на образцы с меньшими размерами при сохранении точности измерений, коллиматор и зрительная труба .выполнены каждый в виде пары цилиндрических зеркал, образующие которых расположены взаимно перпендикулярно, причем образующие первого по ходу излучения зеркала коллиматора и второго по ходу излучения зеркала-зрительной трубы параллельны щелям коллиматора и зрительной трубы, а обра-. зующие второго по ходу излучения зеркала коллиматора и первого по ходу излучения зеркала зрительной трубы перпендикулярны этим щелям, входная щель коллиматора и выходная щель зрительной трубы распапожены в фокальных плоскостях зеркал с образуЮщими параплепьньми щелям и на двойном фокусном расстоянии по отношению к зеркалам с образующими, перпендикулярными щелям коллиматора и зрительной трубы, 1569914

Составитель С. Голубев

Техред M,Õoäàíè÷ Корректор О.Ципле

Редактор О.Головач

Заказ 1454 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101