CN111795945A

CN111795945A - 折射率测定装置

Info

Publication number: CN111795945A
Application number: CN202010100251.2A
Authority: CN
Inventors: 永井彻也
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-10-20
Also published as: JP2020169857A

Abstract

本发明提供一种折射率测定装置，其可确认固体的试样与V形块棱镜之间有无空隙部，由此可更正确地测定试样的折射率。所述折射率测定装置(10、20、30、40)包括：壳体(11)；V形块棱镜(12)，被收容在所述壳体(11)内，且具有V字状的山谷(121)；以及观察机构(16、26)，配置在所述壳体(11)内的所述V形块棱镜(12)的侧方，且观察所述山谷(121)的表面(1211)。

Description

折射率测定装置

技术领域

本发明涉及一种折射率测定装置。

背景技术

测定折射率的方法有最小偏角法、临界角法、V形块法等。这些方法之中，V形块法具有比最小偏角法简便、且测定准确度比临界角法高这一优点。

在V形块法(例如参照专利文献1)中，使用具有V字状的山谷的V形块棱镜，将试样以密接在所述V字状的山谷的表面的方式安装。而且，从V形块棱镜的侧方(称为山谷的“V”字的侧方。以下相同)以贯穿所述山谷的两侧壁的方式照射光，并检测已从V形块棱镜射出的光。所述光在所述两侧壁上分别折射，其折射角对应于V形块棱镜与试样的折射率的差而变化，因此通过测定光的射入方向与射出方向之间的角度(偏角)，可根据V形块棱镜的折射率来求出试样的折射率。

此处，若在试样与V形块棱镜之间存在间隙，则存在于间隙中的介质(空气)的折射率对所述偏角产生影响，因此无法根据偏角来正确地求出试样的折射率。因此，在测定固体的试样的情况下，将具有接近试样的折射率的接触液涂布在V形块棱镜的与试样的接触面，由此尽可能减小此种影响。准备折射率不同的多种接触液，使用其中被推断为最接近试样的折射率者，由此可减小试样的折射率的测定误差。另外，接触液的量越少，对于偏角的影响变得越小，可正确地测定试样的折射率。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2006-170775号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

当使用接触液时，在其量过少的情况、或气泡已混入接触液的情况下，有时在试样与V形块棱镜之间产生不存在接触液的部分(以下，将其称为“空隙部”)。存在所述接触液的部分与空隙部因其折射率差，只要可从V形块棱镜的侧方目视，便可确认。但是，在实际的折射率测定装置中，在V形块棱镜的山谷的侧方配置有从光源朝V形块棱镜导入光的光学系统、或检测从V形块棱镜射出的光的检测器等，进而在它们的外侧，通常设置有用于防止来自外部(光源以外)的光的侵入的不透明的壳体的壁。因此，实际上无法目视作为使试样与V形块棱镜接触的面的V形块棱镜的山谷的表面，而无法确认有无间隙。

本发明所要解决的问题在于提供一种折射率测定装置，其可确认固体的试样与V形块棱镜之间有无空隙部，由此可更正确地测定试样的折射率。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题而完成的本发明的折射率测定装置包括：

壳体；

V形块棱镜，被收容在所述壳体内，且具有V字状的山谷；以及

观察机构，配置在所述壳体内的所述V形块棱镜的侧方，且观察所述山谷的表面。

[发明的效果]

根据本发明的折射率测定装置，通过配置在壳体内的V形块棱镜的侧方的观察机构来观察V形块棱镜的山谷的表面，由此可确认固体的试样与V形块棱镜之间有无空隙部，由此可更正确地测定试样的折射率。

附图说明

图1是表示第一实施方式的折射率测定装置的概略构成的正面图。

图2是表示第一实施方式的折射率测定装置的光学系统的构成的概略图。

图3是表示光导入筒、V形块棱镜与光检测器的位置关系的正面图。

图4是表示第一实施方式的折射率测定装置的V形块棱镜与镜子的位置关系的俯视图。

图5A是表示观察试样的抵接面与V形块棱镜的山谷的表面密接的状态的例子的图。

图5B是表示观察试样的抵接面与V形块棱镜的山谷的表面之间存在空隙部的状态的例子的图。

图6是表示第二实施方式的折射率测定装置的概略构成的正面图。

图7是表示在第二实施方式的折射率测定装置中，由显示部显示的图像的例子的图。

图8是表示第三实施方式的折射率测定装置的概略构成的正面图。

图9是表示第二实施方式及第三实施方式的折射率测定装置的变形例的图。

图10是表示在变形例的折射率测定装置中，显示用于试样的对位的导线的例子的图。

符号的说明

10、20、30、40：折射率测定装置

11：壳体

111：开口

112：隔离壁

113：设置在隔离壁的窗

12：V形块棱镜

121：山谷

1211：V形块棱镜的山谷的表面

13：转动板

131：马达

14：光源

140：光导入筒

141、151：反射镜

142：设置在光导入筒的窗

15：光检测器

16：镜子(观察机构)

161：反射面

21：摄像控制部

22：显示部

23：输入部

24：存储部

26：照相机(观察机构)

31：图像分析部(判定部)

32：警告显示控制部

41：试样位置基准显示控制部

91：试样

911：抵接面

92：空隙部

具体实施方式

本发明的折射率测定装置的观察机构例如可使用：(1)在所述壳体具有开口(壳体通常具有用于存取试样的开口)的情况下，配置在使所述山谷的表面的像朝所述开口的方向反射的方向的镜子；或者(2)拍摄所述山谷的表面的照相机等。以下，将使用镜子的例子作为第一实施方式进行说明，将使用照相机的例子作为第二实施方式及第三实施方式进行说明。

(1)第一实施方式

图1中以正面图来表示第一实施方式的折射率测定装置10的构成的概略。折射率测定装置10具有：壳体11、以及被收容在壳体11内的V形块棱镜12、转动板13、光源14、光导入筒140、光检测器15及镜子(观察机构)16。

壳体11在上表面的一部分及正面的一部分设置有开口111，并且设置有覆盖开口111的可开闭的盖(省略图示)。盖可以是通过将安装在壳体11的上表面的铰链作为支点跳起而将开口111打开者，也可以是通过朝侧方滑动而将开口111打开者。另外，壳体11、开口111及盖的构成在后述的第二实施方式及第三实施方式中也相同。在壳体11的两侧面及背面，遍及整体设置有壁。这些壁及盖包含不透明的材料，当已将盖关闭时防止来自光源14以外的光侵入壳体11内。

V形块棱镜12是在包含对于测定对象的光而言透明且具有规定的折射率N的光学材料的大致长方体的构件的上表面，设置有从正面看为V字状的山谷121者。山谷121的“V”字的底部的角度为90°。在山谷121的正面侧及背面侧呈板状地残留有所述光学材料的构件。

转动板13是将从正面朝背面延长的转动轴作为中心，通过马达131(图2)来转动的圆板。转动板13配置在V形块棱镜12的背后，在所述转动轴的延长上配置有V形块棱镜12。在本实施方式中，光源14使用包含多个波长的光的光谱光源，但也可以使用发出单色光的光源。光导入筒140是与转动板13的轴平行地延长的圆筒状的筒。光导入筒140的一端安装在转动板13的圆板的端部附近，在另一端附近的侧面，与V形块棱镜12相向地设置有窗142(图2、图3)。在光源14与窗142之间设置有多块反射镜141(图2、图3)，以使来自所述光源14的光在光导入筒140内穿过后从窗142射出。通过这些转动板13、光源14、反射镜141、及光导入筒140的构成，来自光源14的光从侧方射入V形块棱镜12，其射入方向通过使转动板13转动，从而使光导入筒140转动(参照图3的左端所示的箭头)而变化。

在V形块棱镜12的与光导入筒140相反侧的侧方配置有反射镜151。另外，在穿过V形块棱镜12后由反射镜151反射的光的光路上配置有光检测器15。V形块棱镜12与光检测器15之间由隔离壁112隔开，在从V形块棱镜12射出并朝向反射镜151的光路上的隔离壁112，设置有使光穿过的窗113。

另外，在本实施方式中，使射入侧的光学系统(光导入筒140)移动(不使光检测器15移动)，但也可以不使射入侧的光学系统移动而使光检测器15移动，也可以使所述两者移动。这些射入侧的光学系统及检测器的构成并非本发明的根本性的构成要件，因此可适宜变更。

如图1所示，在V形块棱镜12的两侧方，在比V形块棱镜12更下方，即V形块棱镜12的斜下方分别各配置一个镜子16。若从上方看镜子16，则如图4所示，从正面看为左侧(光导入筒140侧)的镜子16的反射面161作为整体朝向正面侧，并朝向斜上方且斜右方(V形块棱镜12侧)。同样地，从正面看为右侧(光检测器15侧)的镜子16的反射面161作为整体朝向正面侧，并朝向斜上方且斜左方(V形块棱镜12侧)。通过将镜子16配置在此种位置及方向，当从正面(壳体11的开口111)侧看镜子16时，V形块棱镜12的山谷121的表面1211的像映在镜子16中。

对第一实施方式的折射率测定装置10的使用方法进行说明。

首先，操作者将固体的试样91加工成两个平面(将它们设为“抵接面911”。参照图3)具有以角度90°交叉的角的形状。其次，操作者将接触液涂布在抵接面911。

继而，操作者将壳体11的盖打开，将试样91从开口111搬入折射率测定装置10内，以使涂布有接触液的试样91的抵接面911接触山谷121的表面1211的方式，将试样91安装在V形块棱镜12。

继而，操作者从折射率测定装置10的正面目视镜子16，观察已映在镜子16中的V形块棱镜12的山谷121的表面1211的像。若涂布有接触液的试样91的抵接面911与所述表面1211密接，则如图5A所示，以所述表面1211看上去一样的方式在镜子16中映像。相对于此，当所述抵接面911与所述表面1211未密接，在两者之间产生了无接触液的空隙部92时，如图5B所示，空隙部92以因所述抵接面911与所述表面1211密接的部位和空隙部92的折射率的差异而导致两者不同的方式映像。如此，操作者可判断有无空隙部92。

所述观察的结果，在产生了空隙部92的情况下，操作者将试样91从V形块棱镜12卸下后，在试样91的抵接面911重新涂布接触液，然后再次将试样91安装在V形块棱镜12。此时，将比最初涂布时更多的量的接触液涂布在抵接面911，由此可难以产生空隙部92。其后，再次利用镜子16进行观察。

另一方面，在未产生空隙部92的情况下，操作者将壳体11的盖关闭，并以如下方式进行折射率的测定。从光源14发出光，并如所述那样使转动板13转动，从而使光导入筒140转动，由此使光朝V形块棱镜12的射入方向变化。于是，当光朝V形块棱镜12的射入方向与光从V形块棱镜12的射出方向形成的角度，即偏角i满足由试样91的折射率n决定的数学式(1)

[数学式1]

的关系时，射入光检测器15的光的强度变成最大。因此，可根据光检测器15检测到最大的强度的光时的偏角i(可根据转动板13的转动角来求出)及V形块棱镜12的折射率N，求出试样91的折射率n。

根据第一实施方式的折射率测定装置10，利用作为观察机构的镜子16来观察V形块棱镜12的山谷121的表面1211，由此可确认固体的试样91与V形块棱镜12之间有无空隙部92，由此可正确地测定试样91的折射率。

(2)第二实施方式

图6中以正面图来表示第二实施方式的折射率测定装置20的构成的概略。折射率测定装置20具有壳体11、V形块棱镜12、转动板13、光源14、光导入筒140、光检测器15、照相机(观察机构)26、摄像控制部21、显示部22、输入部23以及存储部24。所述各构成元件之中，壳体11、V形块棱镜12、转动板13、光导入筒140、光源14及光检测器15与第一实施方式的折射率测定装置10的壳体11、V形块棱镜12、转动板13、光导入筒140、光源14及光检测器15相同，因此省略详细的说明。

在V形块棱镜12的两侧方，在比V形块棱镜12更下方(斜下方)分别各配置一个照相机26。各照相机26以包含拍摄范围的方式朝向位于配置其之侧的V形块棱镜12的山谷121的表面1211。在照相机26设置有通信线，所述通信线使照相机26接收用于拍摄的控制信号，并且使经拍摄的图像的数据从照相机26发送。照相机26可以是持续地拍摄动态图像者，也可以是当从摄像控制部21接收了规定的控制信号时拍摄静态图像者。

摄像控制部21是具有如下的功能者：通过将拍摄动态图像或静态图像的控制信号发送至照相机26来控制所述照相机26的运行，并且根据已从照相机26接收的数据，以使显示部22显示图像的方式控制所述显示部22。进而，在本实施方式中，摄像控制部21也进行按照来自输入部23的操作，使存储部24存储已从照相机26接收的图像的数据的控制。摄像控制部21通过实现这些功能的硬件(中央运算装置、存储器等)及软件来具体化。

显示部22是按照利用摄像控制部21的控制，将已由照相机26拍摄的图像显示在画面的显示器。在本实施方式中，将已由两台照相机26从V形块棱镜12的左侧方拍摄的图像(图7中显示为“左”)及从右侧方拍摄的图像(图7中显示为“右”)并排显示在显示部22。另外，图7中表示仅显示已由照相机26拍摄的图像以及“左”及“右”的词句的例子，但除这些以外，也可以使显示部22显示折射率的测定条件、操作者已从输入部23输入的与试样91相关的信息(试样的名称、对试样个别地赋予的编号等)、后述的“图像保存”的按钮等各种信息或操作按钮等。

输入部23是操作者输入使照相机26拍摄图像的指示、及使存储部24存储经拍摄的图像的数据的指示等的装置。输入部23可使用键盘、鼠标、触摸屏等输入器件。

存储部24是存储已由照相机26拍摄的图像的数据者。存储部24可使用硬盘驱动器或固态驱动器等。

对第二实施方式的折射率测定装置20的使用方法进行说明。

首先，与第一实施方式的情况同样地，操作者将试样91加工成所述形状，将接触液涂布在抵接面911后，将壳体11的盖打开而将试样91从开口111搬入折射率测定装置10内，以使试样91的抵接面911接触山谷121的表面1211的方式，将试样91安装在V形块棱镜12。

其次，操作者操作输入部23，输入使照相机26拍摄图像的指示。摄像控制部21接收来自输入部23的指示，将拍摄图像的控制信号发送至两台照相机26。两台照相机26分别接收控制信号，拍摄位于配置其之侧的V形块棱镜12的山谷121的表面1211的图像。可以仅在已接收控制信号的瞬间拍摄图像，也可以在控制信号中所包含的拍摄时间或接收指示拍摄结束的控制信号之前的期间内，持续地拍摄图像。照相机26将已拍摄的图像的数据随时发送至摄像控制部21。

摄像控制部21根据已从照相机26接收的数据，朝所述显示部22发送控制信号，以使显示部22显示图像。显示部22根据所述控制信号，显示已由照相机26拍摄的图像。操作者根据已显示在显示部22的V形块棱镜12的山谷121的表面1211的图像，进行试样91的抵接面911与所述表面1211是否密接(未产生空隙部92)的判断。

在产生了空隙部92情况下，与第一实施例的情况同样地，操作者将试样91从V形块棱镜12卸下后，在试样91的抵接面911重新涂布接触液，然后再次将试样91安装在V形块棱镜12。其后，再次利用照相机26进行拍摄，并进行所述抵接面911与所述表面1211是否密接、或两者之间是否存在空隙部92的判断。

另一方面，当判断所述抵接面911与所述表面1211已密接时，操作者利用输入部23进行规定的操作。例如，点击已显示在显示部22的“图像保存”的按钮。摄像控制部21接受所述操作，将已显示在显示部22的图像的数据存储在存储部24。此时，优选将拍摄图像的日期和时间、或操作者已从输入部23输入的与试样91相关的信息与图像的数据建立关联来存储在存储部24。

其后，利用与第一实施例的情况相同的方法来测定试样91的折射率。由此，可在固体的试样91与V形块棱镜12之间不存在空隙部92的状态下，正确地测定试样91的折射率。另外，通过将表示所述抵接面911与所述表面1211已密接的状态的图像存储在存储部24，可留下能够在测定后确认进行了适当的测定的证据。

(3)第三实施方式

图8中以正面图来表示第三实施方式的折射率测定装置30的构成的概略。折射率测定装置30具有：壳体11、V形块棱镜12、转动板13、光源14、光导入筒140、光检测器15、照相机(观察机构)26、摄像控制部21、显示部22、输入部23、存储部24、图像分析部(判定部)31以及警告显示控制部32。所述各构成元件之中，除图像分析部31及警告显示控制部32以外的各构成元件与第二实施方式的折射率测定装置20的各构成元件相同，因此省略详细的说明。

图像分析部31是从摄像控制部21接收已由照相机26拍摄的图像的数据，并对所述图像进行分析，由此判定所述抵接面911与所述表面1211是否密接、或两者之间是否存在空隙部92者。如上所述，空隙部92和所述抵接面911与所述表面1211密接的部位以互不相同的方式映像，因此可利用通常的图像分析的方法来对两者进行区分。

警告显示控制部32是当图像分析部31已判定所述抵接面911与所述表面1211之间存在空隙部92时，以使显示部22显示存在空隙部92的意思的警告的方式控制所述显示部22者。所述图像分析部31及警告显示控制部32与摄像控制部21一同通过硬件(中央运算装置、存储器等)及软件来具体化。另外，也可以发出声音或蜂鸣器等的警告声来代替利用警告显示控制部32使显示部22显示警告。

第三实施方式的折射率测定装置30的使用方法除图像分析部31根据已由照相机26拍摄的V形块棱镜12的山谷121的表面1211的图像，判定试样91的抵接面911与所述表面1211是否密接(未产生空隙部92)来代替操作者根据已由照相机26拍摄的V形块棱镜12的山谷121的表面1211的图像，判断试样91的抵接面911与所述表面1211是否密接(未产生空隙部92)这一点以外，与第二实施方式的折射率测定装置20相同。

本发明并不限定于所述实施方式。

例如，在第一实施方式中，以当从正面侧看时可看见V形块棱镜12的山谷121的表面1211的像的方式，将镜子16配置在所述方向，但也能够以当从上面侧看时可看见所述表面1211的像的方式配置镜子16。

在第二实施方式的折射率测定装置20及第三实施方式折射率测定装置30中设置有存储部24，但存储部24并非本发明的必需的构成元件，也可以省略。

作为第二实施方式的折射率测定装置20及第三实施方式折射率测定装置30的变形例，可以如下方式将照相机26也用于试样91的对位。如图9所示，此变形例的折射率测定装置40是在第二实施方式的折射率测定装置20或第三实施方式折射率测定装置30附加有试样位置基准显示控制部41者。另外，在图9中，利用虚线表示作为第三实施方式的折射率测定装置30具有，第二实施方式的折射率测定装置20不具有的构成元件的图像分析部31及警告显示控制部32。在本变形例中，也可以省略所述图像分析部31及警告显示控制部32、以及存储部24。

试样位置基准显示控制部41是以将成为试样91的位置的基准的符号重叠显示在已由照相机26拍摄的图像的方式控制显示部22者。作为此种符号的例子，在图10中表示在显示部22的画面的纵向上延长的点划线。所述点划线的位置与穿过V形块棱镜12而照射至试样91的光的光轴中心的横向(从正面看为纵深方向)的位置对应。若将试样91的中心配置在所述点划线的位置，则试样91被安装在V形块棱镜12的正确的位置。

作为成为试样91的位置的基准的符号，可以显示实线或虚线等其他线来代替点划线，也可以显示三角符号或箭头等线以外的符号来代替点划线。

在所述各实施方式及变形例中，观察机构(镜子16或照相机26)配置在V形块棱镜12的两侧方，但仅配置在V形块棱镜12的一侧方的情况也包含在本发明中。另外，也可以在折射率测定装置设置三个以上的观察机构。由此，可从多方向观察试样91的抵接面911与V形块棱镜12的山谷121的表面1211的接触状态，而可更确实地检测有无空隙部92。进而，也可以并用镜子16与照相机26。

在所述各实施方式及变形例中，从光源14至V形块棱镜12为止的光学系统包含光导入筒140，但本发明并不限定于此，可采用从以前以来所使用的光学系统。另外，从V形块棱镜12至光检测器15为止的光学系统的构成也可以采用从以前以来所使用者。进而，作为用于变更光朝V形块棱镜12的射入方向的构成，在所述各实施方式中使用转动板13，但本发明并不限定于此，可采用从以前以来所使用者。

[实施例]

所述多个例示性的实施方式为以下的实施例的具体例会被本领域从业人员理解。

(第一实施例)

第一实施例的折射率测定装置包括：

壳体；

在第一实施例的折射率测定装置中，将试样以密接在V形块棱镜的山谷的表面的方式安装，通过配置在壳体内的V形块棱镜的侧方的观察机构来观察所述山谷的表面。由此，可确认试样与V形块棱镜之间有无空隙部。而且，在无空隙部的状态下，从V形块棱镜的侧方以贯穿山谷的两表面的方式照射光并测定偏角，由此可更正确地求出试样的折射率。

另外，“V形块棱镜的侧方”如上所述是指山谷的“V”字的侧方。另外，“侧方”并不限定于所谓的正旁边，也包含斜上方或斜下方。观察机构配置在V形块棱镜的两侧方可进行更正确的测定，但仅配置在一侧方的情况也包含在本实施方式中。

(第二实施例)

第二实施例的折射率测定装置根据第一实施例的折射率测定装置，其中

所述壳体具有开口，

所述观察机构为配置在使所述山谷的表面的像朝所述开口的方向反射的方向的镜子。

根据第二实施例的折射率测定装置，利用廉价的镜子来构成观察机构，因此可抑制折射率测定装置的制造成本。

(第三实施例)

第三实施例的折射率测定装置根据第一实施例的折射率测定装置，其中所述观察机构为拍摄所述山谷的表面的照相机。

根据第三实施例的折射率测定装置，利用照相机拍摄山谷的表面，因此无需装置的使用者从壳体的开口窥视壳体内，可容易地观察山谷的表面。

(第四实施例)

第四实施例的折射率测定装置根据第三实施例的折射率测定装置，其中还包括存储部，所述存储部存储已由所述照相机拍摄的图像的数据。

根据第四实施例的折射率测定装置，将已由照相机拍摄的图像的数据存储在存储部，因此可留下表示试样与V形块棱镜之间不存在空隙部并测定了折射率的证据。

(第五实施例)

第五实施例的折射率测定装置根据第三实施例或第四实施例的折射率测定装置，其中还包括判定部，所述判定部对已由所述照相机拍摄的图像进行图像分析，由此判定试样与V形块棱镜之间有无空隙部。

根据第五实施例的折射率测定装置，判定部对已由照相机拍摄的图像进行图像分析，由此判定试样与V形块棱镜之间有无空隙部，因此无需装置的使用者进行有无所述空隙部的判定，折射率测定装置的操作变得更容易。

(第六实施例)

第六实施例的折射率测定装置根据第三实施例～第五实施例的任一实施例的折射率测定装置，其中还包括试样位置基准显示控制部，所述试样位置基准显示控制部将成为试样的位置的基准的符号重叠显示在已由所述照相机拍摄的图像。

根据第六实施例的折射率测定装置，可将用于确认试样与V形块棱镜之间有无空隙部的图像也用于确认试样设置在正确的位置。显示符号的位置例如可设为照射至试样的光的光轴中心的位置。此种符号可使用实线或虚线等线、三角符号、箭头等。

Claims

1.一种折射率测定装置，其中，包括：

壳体；

2.根据权利要求1所述的折射率测定装置，其中

所述壳体具有开口，且

所述观察机构是配置在使所述山谷的表面的像朝所述开口的方向反射的方向的镜子。

3.根据权利要求1所述的折射率测定装置，其中所述观察机构是拍摄所述山谷的表面的照相机。

4.根据权利要求3所述的折射率测定装置，还包括存储部，其中所述存储部存储已由所述照相机拍摄的图像的数据。

5.根据权利要求3或4所述的折射率测定装置，还包括判定部，其中所述判定部对已由所述照相机拍摄的图像进行图像分析，由此判定试样与V形块棱镜之间有无空隙部。

6.根据权利要求3或4所述的折射率测定装置，还包括试样位置基准显示控制部，其中所述试样位置基准显示控制部将成为试样的位置的基准的符号重叠显示在已由所述照相机拍摄的图像。