Рефрактометр дифференциальный портативный



Рефрактометр дифференциальный портативный
Рефрактометр дифференциальный портативный
Рефрактометр дифференциальный портативный
Рефрактометр дифференциальный портативный
Рефрактометр дифференциальный портативный
Рефрактометр дифференциальный портативный
Рефрактометр дифференциальный портативный

 


Владельцы патента RU 2488096:

Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро "Фотон" (RU)

Изобретение относится к области технической физики, а точнее к рефрактометрическим приборам, предназначенным для измерения показателя преломления и других, связанных с ним параметров веществ. Рефрактометр содержит источник квазимонохроматического света, измерительную призму с известным показателем преломления, диафрагму, объектив, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения смещения изображения границы света и тени. Между измерительной призмой и исследуемым веществом размещен клин, выполненный в виде цилиндра с входной и выходной полированными поверхностями, толстый край которого обращен к источнику света. Плоскость выходной грани измерительной призмы перпендикулярна образующей цилиндра, оправа измерительной призмы выполнена шарообразной и прижимается в трубе канавками оправы к выступам диафрагмы винтом и пружиной. Изобретение позволяет упростить конструкцию измерительной призмы, уменьшить вес и габариты рефрактометра. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к большому классу рефрактометрических приборов, предназначенных для измерения показателя преломления различных веществ.

Наибольшее распространение в мире получили простые визуальные рефрактометры Аббе, в том числе портативные для экспрессных измерений показателя преломления или связанных с ним таких параметров исследуемой среды как, например, концентрация растворенного вещества в растворителе.

Типичным представителем портативных рефрактометров является отечественный портативный рефрактометр ИРФ-470 (Авторское свидетельство СССР №1783388, от 23.12.1992 г. Бюллетень №47, 1992 г.), который содержит источник света 1 (фиг.1), измерительную призму 2 из оптического стекла СТК 19 с известным показателем преломления nDo=1,7440, закрепленную в оправе 3, осветительное устройство 4 в виде призмы из прозрачного материала с матовой диагональной гранью. Между осветительным устройством 4 и измерительной призмой 2 находится исследуемая среда 5, обладающая показателем преломления nDx. Оправа 3 измерительной призмы 2 закреплена на зрительной трубке 6, в которой установлены последовательно диафрагма 7, компенсатор дисперсии 8, объектив 9. В фокальной плоскости объектива 9 установлено устройство в виде шкалы 10 и окуляра 11 для определения величины смещения ±Δx построенного объективом 9 изображения границы света и тени. Для подъюстировки рефрактометра оправа объектива 9 снабжена винтовым устройством 12.

Портативный рефрактометр ИРФ-470 имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, в рефрактометре ИРФ-470 в качестве измерительной призмы используется оптическое стекло СТК 19, у которого зависимость показателя преломления от температуры (∂n/∂t) в сотни раз меньше, чем у исследуемых жидкостей.

Поэтому, работая с жидкостями при температуре t≠20°C приходится пользоваться высокоточными термометрами с погрешностью измерений не более ±0,1° и вносить поправки в результат измерений показателя преломления.

Во-вторых, дисперсия стекла СТК 19 измерительной призмы рефрактометра ИРФ-470 (nF-nC=0,01476) существенно больше дисперсии исследуемых веществ, например, водных растворов (nF-nC≈0,0059). Поэтому рефрактометр ИРФ-470 не может работать без компенсатора дисперсии, роль которого выполняет призма прямого зрения Амичи 8.

В-третьих, в рефрактометре ИРФ-470, как и у всех известных рефрактометрах Аббе, первая среда, через которую проходит свет, должна иметь меньший показатель преломления по сравнению с измерительной призмой. Это обстоятельство не позволяет использовать в качестве эталона измерительные призмы из материалов подобных исследуемым веществам.

В-четвертых, пределы подъюстировки рефрактометра ИРФ-470 с помощью перемещения объектива 9 винтовым устройством 12 не могут быть большими без потери качества изображения наблюдаемой границы света и тени.

Наиболее близким к объекту заявки является рефрактометр (по патенту РФ №2.296.981 от 10.04.2007 г. Бюллетень №10, 2007 г.), схема которого показана на фиг.2. Рефрактометр содержит источник квазимонохроматического света 1 (фиг.2), измерительную призму 2 из прозрачного вещества (жидкости) в оправе 3, осветительное устройство 4 в виде окна, исследуемое вещество (жидкость) 5. Оправа 3 закреплена на зрительной трубе 6 с диафрагмой 7. Внутри трубы 6 размещена вторая внутренняя труба 8, с объективом 9, в фокальной плоскости которого установлены устройства для определения величины смещения Δx границы света и тени в виде шкалы 10 и окуляра 11, а также многоэлементный фотоприемник 13 и телекамера 14.

Для направления света в трубу 6 установлено отражающее устройство с винтом 12. Между жидкостью измерительной призмы 2 и исследуемой жидкостью 5 помещен клин 15, прямоугольной формы, например, из стекла ТФ4. Показатель преломления nK клина 15 больше показателя преломления no измерительной призмы 2 (эталонной жидкости) и больше показателя преломления nx исследуемой жидкости.

Толстый край клина 15 обращен к источнику света 1. Угол γ клина 15 удовлетворяет условию

γ = [ arcsin ( n x max n k ) arcsin ( n o n k ) ] + 0,5 °

где nxmax - максимально возможное значение показателя преломления исследуемой жидкости;

nx no - показатели преломления клина и эталонной жидкости.

Обычно угол γ клина удовлетворяет условию 0,5°<γ<1°.

Для удержания жидкости измерительной призмы 2 в оправе 3 на выходе пучка света установлена плоскопараллельная стеклянная пластинка 16, например, из стекла К8.

Известный рефрактометр работает следующим образом. Квазимонохроматический свет с максимумом спектральной плотности излучения µ(λ)max=589 нм от источника света 1 (фиг.2) проходит окно 4 и падает на границу контакта исследуемого вещества 5 с клином 15. Поскольку nx<nk, то падающие лучи преломляются, входят в клин 15, вторично преломляются на границе контакта клина 15 с эталонной жидкостью измерительной призмы 2, проходят ее, дважды преломляются на границе жидкость призмы 2 - защитное стекло 16 и стекло 16 - воздух. Далее лучи проходят отражающее устройство с винтом 12, диафрагму 7 и объективом 9 строится изображение границы света и тени в плоскости шкалы 10, а также одновременно строится в плоскости многоэлементного фотоприемника 13. Шкалу 10 и изображение границы света и тени наблюдают с помощью окуляра 11. Одновременно часть светового потока делительным кубиком отражается на многоэлементный фотоприемник 13 и с помощью телекамеры 14 происходит фотоэлектрическая регистрация местоположения границы света и тени.

Искомый показатель преломления nx, и, соответственно, иные параметры исследуемой среды 5 находят с помощью таблицы или специального программируемого устройства.

Главным преимуществом известного рефрактометра является наличие стеклянного клина 15, благодаря которому в качестве измерительной призмы можно использовать вещество, обладающее показателем преломления, температурным коэффициентом и дисперсией показателя преломления близкими или равными с теми же параметрами исследуемой среды. Благодаря этим существенным признакам рефрактометр является дифференциальным, имеет высокую точность измерений и одновременно низкие требования к контролю температуры. Дисперсия материалов измерительной призмы и исследуемого вещества практически одинаковы, а источник света излучает квазимонохроматический свет, поэтому для работы с жидкостями рефрактометр не требуются компенсаторы дисперсии, что существенно упрощает и удешевляет конструкцию известного рефрактометра.

Однако и этот известный рефрактометр имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, для закрепления и герметизации стеклянного клина 15 прямоугольной или круглой формы в оправе 3 с помощью накладок или колец без виньетирования пучка света, скользящего вдоль границы контакта исследуемой жидкости 5 и рабочей полированной поверхности клина 15, является не простой задачей. Обычно приходится увеличивать толщину клина, что приводит к уменьшению апертуры пучка света, его существенного смещения относительно оси прибора.

Во-вторых, использование отражающего устройства с винтом 12 для направления вышедшего из измерительной призмы 2 света в трубу 6 приводит к излому оптической оси прибора, что ухудшает габаритные, весовые и эргономические характеристики портативных рефрактометров.

В-третьих, известный рефрактометр не содержит надлежащей теплоизоляции исследуемой и эталонной жидкости от воздействия температуры окружающего воздуха, что для портативных рефрактометров, работающих в различных условиях, является существенным недостатком.

Предлагается рефрактометр дифференциальный портативный свободный от упомянутых выше недостатков.

Рефрактометр содержит источник квазимонохроматического света, измерительную призму из прозрачного вещества с известным показателем преломления no, закрепленную в оправе на трубе корпуса. Внутри корпуса на второй трубе закреплен объектив, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения Δx изображения границы света и тени.

Между измерительной призмой и исследуемым веществом помещен клин из прозрачного вещества, показатель преломления n которого больше показателя преломления измерительной призмы no и больше показателя преломления исследуемого вещества nx. Угол γ клина удовлетворяет условию 0,5°<γ<1°, толстый край клина обращен к источнику света. Клин выполнен в виде цилиндра с входной и выходной полированными плоскостями. Входная плоскость клина составляет угол Θ с плоскостью выходной грани измерительной призмы удовлетворяет условию:

Θ=αср=0,5(αminmax),

где α min , max = arcsin { n k л n o sin [ a r c sin ( n x min , max n o ) γ ] } - минимальное или максимальное значение предельного угла;

nxmin,max - минимальное или максимальное значение искомого показателя преломления.

Плоскость выходной грани измерительной призмы перпендикулярна образующей цилиндра.

Часть оправы измерительной призмы, которая входит в трубу корпуса, выполнена шарообразной. В оправе измерительной призмы в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью падения и преломления света, выполнены пазы, а на торце оправы в горизонтальной плоскости симметрично оси оправы выполнены две канавки. Между оправой измерительной призмы и объективом в трубе корпуса жестко закреплено кольцо - диафрагма с ответными выступами, входящими в канавки оправы измерительной призмы. Оправа прижимается к кольцу-диафрагме с одной стороны пружиной, а с другой - микрометренным винтом. Как вариант исполнения рефрактометр снабжен съемной кюветой - осветителем для исследуемого вещества в виде стакана из материала с высокой теплопроводностью, на дне которого установлено устройство для направления света от источника на границу контакта рабочей грани клина с исследуемым веществом. В верхней части стакана установлено уплотнительное кольцо. Стакан помещен в теплоизоляционный кожух, по бокам которого имеются защелки для крепления кюветы - осветителя на трубе корпуса.

На фигуре 1 показана схема известного портативного рефрактометра ИРФ-470 по Авторскому свидетельству СССР №1783388 от 23.12.1992 г.

На фигуре 2 показана схема известного рефрактометра по патенту РФ №2.296.981 от 10.04.2007 г.

На фигуре 3 показана схема предлагаемого рефрактометра дифференциального портативного (вид сбоку).

На фигуре 4 показан внешний вид предлагаемого рефрактометра (вид сверху).

На фигуре 5 показана измерительная призма в оправе с клином и выходным окном (в разрезе).

На фигуре 6 показан вид измерительной призмы в оправе со стороны источника света.

На фигуре 7 показан вид измерительной призмы в оправе со стороны выходного окна.

Предлагаемый рефрактометр дифференциальный содержит источник квазимонохроматического света 1 (фиг.3), измерительную призму 2 из прозрачного вещества с известным показателем преломления п0, размещенным в оправе 3, осветительное устройство 4, исследуемое вещество 5. Оправа 3 закреплена на корпусе зрительной трубы 6, которая выполнена из пластмассы и является основанием рефрактометра. Внутри трубы корпуса 6 установлено кольцо - диафрагма 7 и вторая внутренняя труба 8, на которой закреплены объектив 9 и устройство для определения смещения Δx изображения границы света и тени, например, в виде равномерной шкалы 10, содержащей 100 делений, и окуляра 11.

Объектив 9 состоит из положительной и отрицательной компоненты с регулируемым зазором между ними 12 для выставления номинального фокусного расстояния f'. К шкале 9 приклеен коллектив 13 одновременно играющий роль защитного стекла. Окуляр закреплен на оправе 14 с резьбой для измерения диоптрийности.

Между измерительной призмой 2 и исследуемым веществом 5 помещен клин 15 из прозрачного вещества, показатель преломления n которого больше показателя преломления измерительной призмы no и больше показателя преломления исследуемого вещества nx. Угол γ клина 15 удовлетворяет условию 0,5<γ<1°, толстый край клина 15 обращен к источнику света. Клин 15 выполнен в виде цилиндра с входной и выходной полированными плоскостями. Входная плоскость клина 15 составляет угол Θ (фиг.5) с плоскостью выходной гранью измерительной призмы и удовлетворяет условию:

Θ=αср=0,5(αminmax) - среднее значение предельного угла;

где: α min , max = arcsin { n k л n o sin [ a r c sin ( n x min , max n o ) γ ] } - минимальное или максимальное значение предельного угла;

nxmin,max - минимальное или максимальное значение искомого показателя преломления.

Плоскость выходной грани измерительной призмы 2, т.е. плоскопараллельной пластины 16 перпендикулярна образующей цилиндра клина 15.

Часть оправы 3 измерительной призмы, которая входит в трубу 6 (фиг.3) корпуса, выполнена шарообразной с радиусом R (фиг.5) В оправе 3 (фиг.6, 7) в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью падения и преломления света, выполнены пазы 17, а на торце оправы 3 (фиг.7) в горизонтальной плоскости симметрично оси оправы 3 выполнены две канавки 18.

Между оправой 3 (фиг.3) и объективом 9 в трубе корпуса 6 жестко закреплено кольцо-диафрагма 7 с ответными выступами 19, входящими в канавки 18 оправы 3.

Оправа 3 прижимается к кольцу-диафрагме 7 с одной стороны пружиной 20, а с другой микрометренным винтом 21.

Как разновидность исполнения, для удобства выполнения экспрессных измерений предлагаемый рефрактометр снабжен съемной кюветой в виде стакана 22 из материала с высокой теплопроводностью. На дне стакана 22 установлено осветительное устройство в виде призмы 4 для направления света от источника 1 на границу контакта рабочей грани клина 15 с исследуемым веществом 5. В верхней части стакана 22 установлено уплотнительное кольцо 23.

Стакан 22 помещен в теплоизоляционный кожух 24. По бокам кожуха 24 установлены защелки 25 в виде плоских пружин, которые закреплены консолью на выступах 26 кожуха 24. Для герметичности между стаканом 22 и кожухом 24 установлена прокладка 27.

Для заполнения или замены эталонной жидкости измерительной призмы 2 в оправе 3 (фиг.6) имеются два резьбовые отверстия 28 выполненные радиально под углом 40°, в которые завернуты пробки 29 (фиг.7), а в корпусе 6 (фиг.4) напротив пробок 29 проведены отверстия 30.

Работу предлагаемого рефрактометра дифференциального портативного можно проиллюстрировать на примере измерения объемной доли этилового спирта Ao в дистилляте при перегонке спиртосодержащих растворов по ГОСТ Р 52472-2005 и ГОСТ Р 52473-2005.

Квазимонохроматический свет с максимумом спектральной плотности излучения µ(x)max=589 нм от источника света 1 (фиг.3) призмой 4 направляется на границу контакта исследуемого вещества 5 (дистиллята), обладающего показателем преломления от nDmin=13330 (Ао=0) до nDmax=1,36477 (Ao=85%) с клином 15, обладающим показателем преломления nDkл=1,5688 (стекло БК10).

С целью уменьшения дисперсионных эффектов при преломлении входная плоскость клина 15 составляет угол Θ с плоскостью пластинки 16, равный среднеарифмометрическому значению предельных углов

α min = arcsin { 1,5688 1,3551 sin [ sin 1,333 1,5688 1 ° ] } = 76,627028 °

α max = arcsin { 1,5688 1,3551 sin [ arcsin ( 1,36477 1,5688 ) 1 ° ] } = 85,57248 ° , т.е.

Θ=αср=0,5(76,627+85,57248)=81,099755°.

Поскольку nDx<nDkл, то падающие на него лучи преломляются и входят в клин 15, преломляются на границе клина 15 с жидкостью измерительной призмы 2 (например, эталонный 40%-ный водный раствор этилового спирта nD=1,355104), проходит эталонный раствор, дважды преломляются на границе эталонный раствор призмы 2-стекланная пластинка 16 и стекло пластинки 16 - воздух.

Далее лучи проходят диафрагму 7, объектив 9 и попадают на шкалу 10. В фокальной плоскости объектива 9, где находится шкала 10, строится изображение границы света и тени.

Шкалу 10 и изображение границы света и тени наблюдают с помощью окуляра 11. Первоначально для настройки внутрь оправы 3 через отверстия 28 (фиг.6) и в стакан 22 заливают эталонный раствор этилового спирта крепостью Ао=40%, n D 20 = 1,355104 , т.е. n D x = n D 20 = 1,355104 . В этом случае предельные лучи преломляются в клин 15 под критическим углом

α D к р arcsin 1,355104 1,5688 = 59,744 °

После преломления на второй грани клина 15 свет выходит в эталонную жидкость 2 под углом

α D к р . э ф ф = arcsin { 1,5688 1,355104 sin [ arcsin ( 1,355104 1,5688 ) 1 ° ] } = 81,756384 °

Плоскопараллельная пластинка 16 не изменяет рассматриваемого направления лучей, поэтому предельные лучи выходят из измерительной призмы 2 под углом

β с р = arcsin { 1,355104 sin [ 81,099755 1 arcsin ( 1,5688 1,355104 ) sin ( arcsin ( 1,355104 1,5688 ) 1 ° ) ] } = 2,245167 °

В процессе первоначальной юстировки при сборке рефрактометра винтом 21 (фиг.4) устанавливают оправу 3 вместе со стаканом 22 в положение, при котором наблюдаемая в окуляре 11 граница света и тени совпадает с 50-м делением.

Искомый показатель преломления nx дистиллята 5 и соответственно объемную долю этилового спирта Ao в дистилляте 5 находят с помощью таблиц, прилагаемых к «Руководству по эксплуатации» рефрактометра, в которых используется зависимость:

n D x = 1,5688 sin { 1 + arcsin [ 1,3551 1,5688 sin ( 81,099 ° 1 ° arcsin ( 1 1,3351 ) sin ( ( 50 M ) 0,1535415 ° 2,24516 ° ) ) ] }

где M - число делений шкалы 10, находящиеся в светлой зоне изображения границы света и тени.

Так, например, если М=0дел (начало шкалы 10), то nDx=1,33013, а если М=100дел, то nDx=1,36734. Видно, что необходимый диапазон измерения от nDx=1,3330 (Ао=0%) до nDx=1,36477 (Ao=85%) обеспечивается с запасом.

Цена деления относительной шкалы 10 равна (1,36734-1,33013)·0,01=3,721·10-4. Человек способен снять отсчет с точностью 0,1 деления. Следовательно, погрешность измерения показателя преломления σnD≤4·10-5, что соответствует погрешности измерения объемной доли этилового спирта в дистилляте σАо≤0,1%. Такая точность измерения объемной доли этилового спирта, в спиртосодержащих растворах вполне удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51355-99 (σAo=±0,2%).

Выравнивание температуры между жидкостью измерительной призмы 2 и исследуемой жидкостью 5 происходит благодаря оправе 3 и стакану 22, которые выполнены из материала с высокой теплопроводностью (латунь), а также надлежащей теплоизоляции всего рефрактометрического блока, в том числе и всего рефрактометра.

Если температурные коэффициенты показателя преломления (∂n/∂t)x исследуемой жидкости 5 и (∂n/∂t)o эталонной жидкости 2 равны, например, водка крепостью Ao=40%, то независимо от величины установившейся температуры происходит взаимная компенсация влияния температуры на измеряемый показатель преломления. Если температурные коэффициенты показателя преломления исследуемой 5 и эталонной 2 жидкостей не одинаковы, то происходит не полная компенсация влияния температуры. Например, если измерительной призмой 2 является водка Ао=40%, у которой (∂n/∂t)o=2,7·10-4 1/град, а внутри стакана 22 находится водка крепостью Ao=56%, у которой (∂n/∂t)x=3,2·10-4 1/град, то при установившейся внутри теплоизоляционного кожуха 24 температуре t≠20°C в измерения показателя преломления nx вносится погрешность Δnt согласно формулы:

Δnt=[(∂n/∂t)x-(∂n/∂t)o]·(t-20°)=(3,2-2,7)·10-41/град·(t-20)°=5·10-51/град·(t-20°C).

При (t-20°)>1°C погрешностью Δnt учитывают с помощью таблиц или графиков. При температуре (20±1)°C никаких поправок не требуется, т.е. точность контроля температуры может быть низкой (±1°C).

Вместо шкалы 10 и окуляра 11 в фокальную плоскость объектива 9 можно поместить многоэлементный ПЗС-приемник с телекамерой. В этом случае показания рефрактометра с учетом температурной поправки могут индицироваться на табло и транслироваться по интерфейсу на внешние устройства, например компьютер.

Предлагаемый рефрактометр может использоваться для измерения показателя преломления различных прозрачных жидкостей, например, моторных и реактивных топлив, пищевых продуктов (воды, соки, сиропы, напитки), лекарств, химических продуктов. Для этого в оправу 3 заливают другие жидкости. Соответственно для каждого продукта рассчитываются свои таблицы.

Предлагаемый рефрактометр дифференциальный портативный имеет ряд существенных преимуществ перед существующими рефрактометрами.

Во-первых, клин 15 (фиг.3) и оправа 3 имеют цилиндрическую форму. Поэтому несмотря на наличие у клина 15 входной и выходной плоскополированных граней, благодаря их симметричному расположению относительно оси цилиндра, клин 15 надежно фиксируется в оправе 3, например, с помощью герметика без дополнительных прижимных устройств (планок, колец и т.д.), что предельно упрощает и удешевляет конструкцию измерительной призмы.

Во-вторых, плоскость выходной грани измерительной призмы 2, т.е. плоскость пластинки 16, перпендикулярна образующей цилиндра, а угол Θ между входной грани клина 15 и пластинкой 16 соответствует среднему значению предельного угла. Это позволяет при малом угле у клина 15 минимизировать дисперсионные эффекты и отказаться от сложной в изготовлении призмы прямого зрения Амичи.

В-третьих, в отличие от известных рефрактометров в предлагаемом рефрактометре дифференциальном портативном подъюстировка положения границы света и тени (величины угла β) осуществляется наклоном оправы 3 измерительной призмы 2 и закрепленных на ней деталей относительно оптической оси рефрактометра вокруг канавки 18 оправы 3 и выступов 19 кольца-диафрагмы 7. Такое новое техническое решение позволяет упростить конструкцию, добиться большого диапазона регулирования угла β, уменьшить вес и габариты рефрактометра.

В-четвертых, сочетание равномерной (относительной) шкалы 10 и большого диапазона юстировки угла β наклоном оправы 3 позволяет переходить от одной группы решаемых задач, например, измерение объемной доли спирта в растворах, к другой, например, определение качества моторного топлива, без изменения конструкции рефрактометра. При этом меняют только эталонную жидкость 2 и пользуются, соответственно другими таблицами.

В-пятых, наличие в рефрактометре съемной кюветы - осветителя в виде стакана упрощает задачи отбора контролируемого вещества, выравнивания температуры между веществом 5 и эталоном 2, а также обеспечения защиты рабочей поверхности клина 15 от повреждений.

В-шестых, корпус 6, оправа окуляра 14 и стакан 24 выполнены из пластмассы, имеющей низкую теплопроводность, что благоприятно сказывается на температурном балансе в процессе работы с рефрактометром, особенно в полевых условиях.

Сочетание всех перечисленных преимуществ позволило создать точный, малогабаритный, легкий дифференциальный рефрактометр, который найдет широкое применение в пищевой промышленности для контроля напитков, сырья, качества воды, в машиностроении и в военном деле для контроля качества моторных, реактивных топлив, в медицине для анализа биопроб, в том числе для военно-полевых госпиталей, в фармации для контроля качества лекарств.

Следует подчеркнуть особую актуальность применения предлагаемого рефрактометра дифференциального портативного в автосервисах и автолюбителями для экспрессного анализа качества моторных топлив, а также пилотами качества заправляемого топлива в лайнеры.

1. Рефрактометр дифференциальный портативный, содержащий источник квазимонохроматического света, измерительную призму из прозрачного вещества с известным показателем преломления nо, закрепленную в оправе на трубе корпуса, внутри корпуса на второй трубе закреплены объектив, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения Δх изображения границы света и тени, между измерительной призмой и исследуемым веществом помещен клин из прозрачного вещества с показателем преломления nкл больше показателей преломления измерительной призмы nо и исследуемого вещества nх, угол γ клина удовлетворяет условию 0,5°<γ<1°, толстый край клина обращен к источнику света, отличающийся тем, что клин выполнен в виде цилиндра, который имеет входную и выходную полированные плоскости, составляющие между собой угол γ, входная плоскость клина составляет угол θ с выходной плоскостью измерительной призмы, удовлетворяющий условию: Θ=αср=0,5(αminmax) - среднее значение предельного угла; где α min , max = arcsin { n к л n o sin [ a r c sin ( n x min , max n o ) γ ] } - минимальное или максимальное значение предельного угла;
nx min,max - минимальное или максимальное значение искомого показателя преломления; плоскость выходной грани измерительной призмы перпендикулярна образующей цилиндра, часть оправы измерительной призмы, которая входит в трубу корпуса, выполнена шарообразной, в ней в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью падения и преломления света, выполнены пазы, а на торце оправы в горизонтальной плоскости симметрично оси оправы выполнены две канавки, между оправой измерительной призмы и объективом в трубе корпуса жестко закреплено кольцо-диафрагма с ответными выступами, входящими в канавки оправы измерительной призмы, оправа прижимается к кольцу-диафрагме с одной стороны пружиной, а с другой - микрометренным винтом.

2. Рефрактометр дифференциальный портативный по п.1, отличающийся тем, что он снабжен съемной кюветой-осветителем для исследуемого вещества в виде стакана из материала с высокой теплопроводностью, на дне которого установлено устройство для направления света от источника на границу контакта рабочей грани клина с исследуемым веществом, в верхней части стакана установлено уплотнительное кольцо, стакан помещен в теплоизоляционный кожух, по бокам которого имеются защелки для крепления кюветы-осветителя на трубе корпуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптических измерений и предназначено для регистрации оптического показателя преломления исследуемой среды на границе с оптически прозрачным твердым телом с дополнительной возможностью регистрации толщины адсорбционного слоя на данной границе.

Изобретение относится к модуляционным способам спектральных измерений, в частности оптических постоянных, и предназначено для определения параметров поверхности и слоев тонких пленок, например, полупроводниковых гетероструктур.

Изобретение относится к спектрофотометрии и может быть использовано для исследования пространственного распределения комплексного показателя преломления по поверхности сильно поглощающих материалов.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к, микроэлектронным датчикам - химическим и биосенсорам, предназначенным для одновременных акустических на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) и оптических исследований физико-химических и (или) медико-биологических свойств тонких порядка 0.1 мкм (100 нм) и менее нанопленок.

Изобретение относится к области передачи и получения информации посредством поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) терагерцового (ТГц) диапазона (частота от 0,1 до 10 ТГц) и может найти применение в спектроскопии поверхности твердого тела, в электронно-оптических устройствах передачи и обработки информации, в инфракрасной (ИК) технике.

Изобретение относится к области технической физики, а точнее, к рефрактометрическим приборам, предназначенным для измерения показателя преломления и других связанных с ним параметров твердых и жидких сред.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам осуществления массообменных процессов с применением оптоволоконных химических датчиков.

Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а именно к способам определения оптических параметров (показателя преломления, показателя поглощения и толщины) проводящих образцов по значениям характеристик поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) и может быть использовано в металлооптике, при производстве металлодиэлектрических волноведущих структур, металлических зеркал и подложек, а также в других областях науки и техники.

Изобретение относится к технике оптико-физических измерений, а именно к способам и устройствам для определения показателя преломления окружающей среды, находящейся в жидкой или газовой фазе, по изменению характеристик поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ).

Изобретение относится к области технической физики, к оптическому приборостроению, а точнее к рефрактометрическим приборам, которые используются для анализа нефтяных фракций и моторных топлив. Способ экспрессной оценки качества моторных топлив состоит в том, что измеряют показатель преломления и дисперсию топлива, по величине дисперсии находят долю ароматических углеводородов в топливе. Показатель преломления и дисперсию измеряют относительно толуола. Долю ароматических углеводородов как функцию средней дисперсии определяют по шкале компенсатора дисперсии Амичи. По доли ароматических углеводородов и показателю преломления с помощью идентификационной карты судят о классе смеси топлива и, в частности, о детонационной стойкости товарных бензинов. В качестве вещества измерительной призмы в устройстве используется толуол, между исследуемым топливом и толуолом установлен клин с большим показателем преломления, толстый край которого расположен со стороны падения света. Устройство содержит также компенсатор дисперсии в виде призмы Амичи и объектив, в фокальной плоскости которого установлено устройство для определения величины смещения изображения границы света и тени. Оправа с призмой Амичи соединена с подвижным кольцом со шкалой в долях ароматических углеводородов. Изобретение позволяет проводить контроль качества топлива без термостатирования кюветы, а также измерять дисперсию. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение предназначено для измерения показателя преломления жидких и пастообразных веществ методом предельного угла. В способе измерения щелевой диафрагмой формируют расходящийся пучок света от нескольких монохроматических источников света различных длин волн, светорассеивателем преобразуют в единый расходящийся пучок света и направляют на многоспектральное матричное фотоприемное устройство (МФПУ). Получают раздельные спектральные видеосигналы, по которым вычисляют показатели преломления и дисперсию анализируемых веществ. Перед измерениями измеряют показатель преломления воздуха, значение которого принимают за начало отсчета. Устройство содержит микропроцессор с дисплеем, который измеряет средние значения длительностей импульсов от строчного импульса до переднего фронта импульсов для каждой длины волны, пропорциональные показателям преломления, и по ним вычисляет дисперсию вещества. Изобретение позволяет повысить точность измерений, ускорить и автоматизировать процесс измерения, а также упростить конструкцию устройства. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технической физике, к области оптического приборостроения, а точнее к рефрактометрическим приборам, предназначенным для измерения показателя преломления и дисперсии различных веществ. В способе на входную грань измерительной призмы рефрактометра направляют квазимонохроматический пучок света рабочей длины волны λD, в фокальной плоскости объектива определяют координату положения границы света и тени XD, находят конструктивные коэффициенты A и B, меняют длину волны света с λD на λ1, которая существенно отличается от λD по смещению границы света и тени ΔXDλ, определяют общую угловую дисперсию, а затем находят искомую среднюю дисперсию. Устройство содержит стакан-осветитель, измерительную призму с известным показателем преломления nDo и средней дисперсией (ΔFC)о, основной источник квазимонохроматического света с длиной волны λD и вспомогательный с длиной волны λ1, которые подключены к источнику питания последовательно через переключающее устройство. Стакан-осветитель содержит датчик температуры, подключенный к терморегулятору, между стаканом-осветителем и металлическим основанием-радиатором установлен элемент Пельтье, который подключен к источнику постоянного тока через контакт переключающего реле терморегулятора так, что через нормально закрытые контакты реле на элемент Пельтье подается, например, потенциал «минус» и стакан-осветитель охлаждается, а после срабатывания реле - потенциал «плюс» для нагревания. Изобретение позволяет упростить конструкцию устройства и процесс выполнения измерений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области измерения показателя преломления жидких и пастообразных веществ с использованием явления полного внутреннего отражения (метод предельного угла). Сущность способа состоит в том, что весь диапазон измерений показателя преломления с помощью многощелевой диафрагмы с индивидуальной подсветкой каждой щели разбивают на ряд поддиапазонов, в том числе на поддиапазон измерения показателя преломления воздуха. Перед измерениями других веществ измеряют показатель преломления воздуха, значение которого принимают за начало отсчета. Устройство содержит микропроцессор с дисплеем, который измеряет среднее значение длительностей импульсов от строчного импульса до переднего фронта импульсов в каждой строке, вычисляет отношение этого среднего значения к строчному периоду. Полученное отношение за вычетом отношения, полученного для воздуха пропорционален коэффициенту преломления исследуемого вещества. Изобретение позволяет расширить диапазон и повысить точность измерений показателя преломления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх