Гидрооптический рефрактометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистичесиик

Республик iii 928203 (5l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 08.07.80 (21) 2953444/18-25 с присоединением заявки Xt— (23) Приоритет

Опубликовано 15 ° 05 ° 82 ° Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 15 . 05 . 82 (Sl) М. Кл.

G 0l N 21/41

Государственный квинтет но аелаи нзобретеннй н открытнй (53) УДК 535 ° 322. .4(088.8) (72) Авторы (54) ГИДРООПТИЧЕСКИй РЕФРАКТОМЕТР

Изобретение относится к техничес. кой физике, а именно к рефрактометрическим приборам для анализа жидкостей, и может быть использовано, прежде всего, в гидрологии, а также в химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен автоматический проточный рефрактометр, основанный на гониометрическом методе измерения, включато ющий в себя осветительный коллиматор, проточную призматическую кювету, приемный объектив и фоторегистрирующее устройство $13.

Недостатком такого рефрактометра является обязательное наличие в проточной кювете некоторой сравнительной (эталонной) среды. l13-за этого известные рефрактометры не позволяют производить измерение протекающей жидкости в условиях быстрого изменения ее температуры, так как сравнительная (эталонная) жидкость не успевает прогреться до температуры иссле- дуемой жидкости, что приводит к существенным ошибкам измерения. В особенности это сказывается при гидрологических исследованиях показателя преломления, где имеет место быст-, рое изменение температуры исследуемой воды при погружении прибора (на 2030 С эа несколько минут) .

Наиболее близким к предлагаемому является гидрооптический рефрактометр для гидрологических исследований, содержаций источник света и последовательно установленные по ходу луча проточную кювету, образованную иллюминаторами, установленными в.металлическом корпусе прибора, а также головной объектив и фоторегистрируюцее устройство 2 .

Недостатком рефрактометра является понижение точности из-за влияния температурных изменений и флуктуаций показателя преломления веществ, находящихся между исследуемой средой и головным объективом.

3 92820

Действительно, между исследуемой" средой (водой) и объективом расположены иллюминаторы и воздух. Иллюминаторы в виде плоско-параллельных пластин, образующих проточную кювету, ус-,5 тановлены в стенке металлического кожуха, расчитанного на большие дав" ления (десятки атмосфер), возникающие при погружении. Стекло иллюминаторов и металлический корпус имеют IO значительное различие коэффициентов теплопроводности. Поэтому при быстром изменении температуры исследуемой воды (при погружении) в стекле иллюминаторов возникает близкий к сферическому градиент показателя преломле-, ния, приводящий к дополнительному ("паразитному") отклонению луча, наклонно падающего на иллюминатор, что приводит к ошибке измерения. Измене- 2р

we температуры воздуха, находящегося между иллюминатором и головным объективом, вызывает изменение его показателя преломления, что такие приводит к дополнительному отклоне- ?5 нию пучка, а следовательно к оыибке измерения.

Иллюминатор 8 установлен в металлическом корпусе рефрактометра 15 через промежуточный слой вещества 10 с низким коэффициентом теплопроводности, по крайней мере, в 5 раз ниже коэффициента теплопроводности матери>ала иллюминатора, в данном случае (2-.5) 10 кал/см с град, например, -1 резины. Обусловленное быстрым изменением температуры воды различие температуры внутри корпуса прибора t и температуры воды 1 приводит к воз никновению температурного градиента

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения тем- 3О пературных флуктуаций показателей

:преломления материала иллюминатора и пространства между иллюминатором и объективом. о

Поставленная цель достигается тем, З5 что в гидрооптическом рефрактометре, соДержащем источник света и последо вательно установленные по ходу луча проточную кювету, отделенную от внутренней полости металлического корпуса иллюминатором, расположенным в стен- ке корпуса, объектив и фоторегистрирующее устройство, иллюминатор уста( новлен в корпусе через прокладку выУ

45 полненную из материала с коэффициентом теплопроводности, llo крайней мере, в пять раэ меньшим коэффициента теплопроводности материала иллюминатора, а иллюминатор отделен от полости корпуса рефрактометра герметично установ-50 ленной стенкой, имеющей окна для вхо.да и выхода луча, причем окно для выхода луча расположено перпендикулярно лучу, а полость между иллюминатором и стенкой вакуумирована.

На фиг. 1 показана принципиальная схема рефрактометра; на фиг. 2 - вид иллюминатора в известном рефрактомет3 4 ре; на фиг. 3 вид предлагаемого иллюминатора.

Рефрактометр содержит источник света 1, входную щель 2, коллимационный объектив 3, окно 4, корпус 5 вакуумируемой полости 6, окно 7, иллюминатор 8, автоколлимационное зеркало 9, слой материала с низкой теплопроводностью 10, диафрагму 11, зеркало 12, головной объектив 13, фоторегистрирующее устройство 14, корпус рефрактометра 15. Исследуемая вода

16 протекает через проточную кювету, образованную иллюминатором 8 и зеркалом 9, На фиг. 2 и 3 показаны линии равных показателей преломления (изорефракты) 17 в иллюминаторе 8.

Рефрактометр работает следующим образом.

Источник света 1 освещает входную щель 2, находящуюся в фокальной плоскости объектива 3. Коллимированный пучок света через окно 4 и иллюминатор 8 входит в исследуемую среду (воду) 16, Отраженный автоколлимацион-! ныи зеркалом 16 пучок наклонно падает на иллюминатор, преломляется в нем, проходит через окно 7 по нормали к нему и зеркалом 12 направляется в головной объект 13, который строит в своей фокальной плоскости изображение входной щели 2. Полоиение изображения входной щели, характеризующее исследуемый показатель преломления, анализируется фоторегистрирующим устройством 14. Исследуемый показатель преломления воды определяется углом выхода Р наклонного пучка света из иллюминатора. Для исключения температурных влияний измерений и флуктуации показателя преломления стекла иллюминатора и воздуха внутри корпуса рефрактометра в предложенной конструкции предусмотрены следующие меры.

Формула изобретения

5 92820 показателя преломления внутри иллюми" натора. Однако введение между иллюминатором и металлическим корпусом реф" рактометра, имеющего высокий коэффи" циент теплопроводности, вещества с низким коэффициентом теплопроводности, приводит к тому, что градиент показателя преломления направлен перпендикулярно преломляющим поверхностям иллюминатора, т.е. линии равного по- я казателя преломления (изорефракты) 17 направлены параллельно поверхностям иллюминатора. В этом случае проходящий наклонно через иллюминатор луч света выходит из него без дополнитель- з ного отклонения, т.е.. пад таким же углом В, как и в отсутствие градиен" та (некоторые искажения температурного поля на краях иллюминатора диафрагмируются диафрагмой 11).

Отсутствие в известной конструкции промемуточного слоя вецества между иллюминатором и корпусом прибора (фиг. ?) приводит к возникновению дополнительного отклонения светового луча иллюминатором, т.е. к возникновению угловой погрешности, С целью исключения влияния температурных изменений показателя прелом- 30 ления воздуха внутри корпуса рефрактометра, между иллюминатором и головным объективом введена вакуумируемая полость 6 (Фиг. Q . Полость одной стороной примыкает к иллюминатору 8 з5 и имеет выходное окно 7, перпендикулярное оптической оси прибора. Поэтому наклонный пучок света выходит из иллюминатора в вакуум, и температурные изменения показателя преломления 40 воздуха внутри корпуса прибора не оказывают на угол никакого влияния.

Выходящий из вакуумируемой полости пучок света направлен перпендикулярно окну 7, следовательно и здесь иэ- 4s менение показателя преломления воз3 6 духа не вызывает дополнительного отклонения пучка света.

Таким образом, в предлагаемой конструкции уменьшего влияние температурных изменений и Флуктуаций показателя преломления веществ, находящихся между исследуемой средой и головным объективом (стекло иллюминатора и воздух), поэтому и повышается точность измерения. Гидрооптический рефрактометр, со@ держащий источник света и последовательно установленные по ходу луча проточную кювету, отделенную от внутренней полости металлического корпуса иллюминатором, располоменным в стенке корпуса, объектив и фоторегистрирующее устройство, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений эа счет снижения температурных Флуктуаций показателя преломления материала иллюминатора и пространства между иллюминатором и объективом, иллюминатор установ- лен в корпусе через прокладку, выпол" ненную из материала с коэффициентом теплопровсдности, по крайней мере, в пять раз меньшим коэффициента теплопроводности материала иллюминатора, а иллюминатор отделен от полости корпуса рефрактометра герметично установленной стенкой, имеюцей окна для входа и выхода луча, причем окно для вы" хода луча расположено перпендикулярно лучу, а полость между иллюминатором и стенкой вакуумирована.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иоффе Б. В. Рефрактометрические методы химии. Л., "Химия", 1974, гл. XII.

2. Патент Японии 1 50-17147, кл. 1? 1Г4. опублик. 197 (прототип) .

928203

67. 1

Составитель Н. Гусева

Редактор Н. Ромжа Техред N. Рейвес Корректор Н Сте4 акаэ 3226/ 4 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. проектная, 4