Элемент нарушенного полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления поглощающих сред

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н792106

"7. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 041276 (21) 2691690/16-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликована 301280 Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 391280 (51)М. Кл.З

G N 21/43

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3) УДК 535. 322, 4. (088. 8) Б. И.Молочников, N. В. Лейкин, И. С. Васильева, В.Н.Морозов, Н.Н.Губель и Э,С.Шакарян

t (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕМЕНТ НАРУШЕННОГО ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО

ОТРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД и-и

-„— „ - а6, о

Изобретение относится к области технической физики и предназначено для измерения показателя преломления и поглощающих сред. Изобретение может быть использовано в химической, 5 пищевой и других отраслях промышленности

Известные устройства для иэмер ния и поглошающих сред (1) включают в себя в качестве основной части 10 измерительный элемент нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) .

Элемент НПВО представляет собой высокопреломляющую полусферу или полуцилиндр, плоская поверхность которых 15 приводится в контакт с исследуемой низкопреломляющей средой и освещается коллимированным пучком света под некоторым углом.

Наиболее близким техническим ре- 20 шением к данному изобретению являет-с ся элемент HOBO для измерения показателя преломления поглощающих сред (2), содержащий полусферу, на плоской поверхности которой размещена кювета с5 для исследуемой среды, и дйе плосковогнутые линзы на входе и выходе светового пучка, снабженные устройствами для их перемещения относительно .полусферы.

Недостатком известного элемента

HIIB0 является неизбежное ухудшение коллимации светового пучка, падающего на границу раздела; элемент НПВОисследуемая среда, что снижает точность измерения показателя преломления, а также трудность конструктивной реализации элемента.

Действительно, коллимированный пучок света, падающий на входную плосковогнутую линзу элемента, проходит далее через воздушный промежуток и входит в полусферу. Воздушный промежуток представляет собой концентрический мениск ввиду равенства радиусов кривизны линзы и полусферы. Проходя через этот воздушный промежуток, пучок получает некоторую расходимость определяемую формулой где п-показатель преломления линз и полусферы и =1-показатель преломления воздуха;

m-полуширина падающего пучка;

3d, †шири воздушного промежутка, 792106

10 формула изобретения

Из формуЛы видно, что расходимость

Э-d = 0 только в идеальном случае, когда gd = О. Для практически достижимых значений 3d©= f О, 25-0, 30) мм расходимость достигает 3 — 4) что недопустимо при точных измерениях показателя преломления. Кроме того, обеспечение такого малого промежутка при условии необходимости поворота линз относитдлф но полусферы на значительный угол (30 — 40 ) требует точного изготово б ления механических устройств перемещения линз и сложной юстировки всего элемента kIPBO.

Целью изобретения является повышение точности измерения и одновременное упрощение конструкции элемента.

Цель достигается тем, что в известном элементе НПВО радиусы кривизны смежных поверхностей линз и полусферы выбраны из условия

r =r- (n — 1)4d, где ㄠ— радиус кривизны линз;

r — радиус кривизны полусферы!

n -.показа=ель преломления линз и полусферы;

B d — ширина воздушного проме- 25 жутка между линзами и полусферой.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оп тическая схема элемента НПВО, выпол- 30 ненного согласно изобретению.

Элемент НЧВО содержит полусферу 1, кювету 2 для исследуемой среды, плосковогнутые линзы 3, 4 с сопрягаемыми поверхностями линз и полусферы 5, б 35 и 7, 8 с воздушными промежутками 9,10, Элемент НПВО работает следующим образом.

Коллимированный световой пучок 11 направляется на элемент НПВО по нор- 40 мали к плоской поверхности вхоцной плосковогнутой линзы 3, проходит воздушный промежуток 9 и входит в полусферу 1 под определенным угломв к плоской поверхности, контактирующей 4$ с исследуемой средой кюветы 2. Отраженный пучок проходит аналогичный путь через полусферу 1, воздушный промежуток 10 и выходную линзу 4.

В данном элементе НПВО сопрягаемые поверхности линз и полусферы (5, б и 7, 8) имеют радиусы кривизны не равные, как это имеет место в прототипе, а выбраны из условия г =r- (п — 1)3 d

При этом условии фокусы поверхнос-тей линзы и полусферы совпадают, поэтому коллимированный пучок без изменения степени коллимации проходит воздушный промежуток, т.е. расходимость пучка отсутствует (3d,=Î) . Причем д)нное свойство достигается не приЗЫ=О, как это имеет место в прототийе, à прис1Й, имеющем конечное и достаточно большое значение (0,5-1,0) мм. Наличие такого сравнительно большого зазора между полусферой и линзами дает также возможность упростить конструкцию элемента НЧВО, так как существенно снижаются требования к точности изготовления механических узлов для перемещения линз относительно полусферы и упрощается юстировка рлемента.

Элемент нарушенного полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления поглощающих сред, содержащий полусферу, на плоской поверхности которой размещена кювета для исследуемой среды, и две плосковогнутые линзы на входе и выходе светового пучка, снабженные устройствами для их перемещения относительно полусферы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и одновременного упрощения конструкции элемента, радиусы кривизны смежных поверхностей линз и полусферы выбраны из условия

g =х-(n-1)36, где r< -радиус кривизны линз;

r-радиус кривизны полусферы; и-показатель преломления линз и полусферы;

3d-ширина воздушного промежутка между линзами и полусферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения, М., Мир, 1970, с. 97-100.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 623143, кл. G 01 N 21/46, 1976 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 9420/41

Тираж 1019 : Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4