CN206531782U - 一种用于测量高温熔体折射率的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于测量高温熔体折射率的装置，包括光源、起偏器、分束器和光电探测器，所述光源经过所述起偏器与所述分束器连接，所述分束器的下部设置有用于加热所述熔体的加热系统，所述光电探测器用于测定所述熔体表面的反射光强。本实用新型通过光源经过起偏器发出光束打到分束器，开启加热系统获得待测熔体，通过光电探测器测定所述熔体表面的反射光强，该装置能够较为精确简便地实时测量熔体折射率，且由于该装置利用反射光进行测量，因此可以用于测量不透明液体折射率。
Description
【技术领域】
本实用新型属于物理测量技术、材料、化工等领域，特别涉及一种测量高温熔体和液体折射率的装置。
【背景技术】
折射率是物质的重要物理参数，它反映了物质内部的许多信息，在生产和科研领域，往往需要测定折射率。
目前，可用于测量折射率的仪器有阿贝折射仪、V棱镜折射仪、分光计、各种干涉仪如迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪、马赫-曾德干涉仪以及牛顿环等和椭圆偏振光折射仪简称“椭偏仪”等。但是这些仪器因为各种各样的原因,并不适合对高温熔体的折射率进行快速简便地在线测量。它们有的测量范围受限制，如阿贝折射仪和V棱镜折射仪对液体的测量范围为1.3～1.7；有的对被测样品加工要求高，如V棱镜折射仪和分光计所测固体材料要制成要求较高的棱镜,各种干涉仪对样品尺寸要求也较为苛刻；有的仪器装置复杂，调节和计算工作量大,如椭偏仪根据消光现象设计，可以测薄膜的厚度和复折射率，经过改造后也可以测熔体折射率，但数据处理过程需要通过计算机编程来实现，运算复杂。另外，以上方法都是通过光的透射进行测量，对于不透明物质的折射率测量问题束手无策。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种测量高温熔体和液体折射率的装置，能够较为精确简便的实时测量熔体折射率。
本实用新型采用以下技术方案：
一种用于测量高温熔体折射率的装置，包括光源、起偏器、分束器和光电探测器，所述光源经过所述起偏器与所述分束器连接，所述分束器的下部设置有用于加热所述熔体的加热系统，所述光电探测器用于测定所述熔体表面的反射光强。
进一步的，加热系统包括高温炉和坩埚，所述坩埚用于盛放熔体，所述高温炉用于加热所述熔体。
进一步的，所述坩埚上设置有石英盖，所述石英盖中央开有孔，所述孔的孔径大于所述光源发出光束的直径。
进一步的，所述孔径为5mm。
进一步的，所述石英盖上表面涂黑，用于减小光强测定过程中的背景噪声。
进一步的，所述光源为激光光源，波长范围为620nm～700nm。
进一步的，所述光源、起偏器和分束器位于同一直线上。
进一步的，所述分束器与水平方向成45°夹角。
进一步的，所述光电探测器为可移动式，能够沿x轴和y轴分别设置在所述分束器的四周。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
本实用新型一种用于测量高温熔体折射率的装置，通过光源经过起偏器发出光束打到分束器，开启加热系统获得待测熔体，通过光电探测器测定所述熔体表面的反射光强，该装置能够较为精确简便地实时测量熔体折射率，且由于该装置利用反射光进行测量，因此可以用于测量不透明液体折射率。
进一步的，加热系统包含高温炉和用于盛放熔体的坩埚，避免了测量过程中熔体污染仪器，为同时达到保温和测定反射光的目的，在坩埚上加一石英盖，并在盖中央开一直径为5mm(大于光束直径)的小孔，为减小光强测定过程中的背景噪声，将石英盖上表面涂黑。
进一步的，光源、起偏器和分束器位于同一直线上，不仅使装置简单，且符合光线传播规律。
进一步的，分束器与水平方向夹角45°，同时具有反射和透射功能，既满足了光线从正上方垂直入射于熔体表面，又可以使经熔体表面反射后的光透过分束器，方便根据分束器的透射率确定熔体表面的反射光强。
进一步的，可移动式光电探测器有四个可放置的位置，沿x轴和y轴分别设置在所述分束器的四周，而不是放置四个固定的光电探测器，这样既不会遮挡光线传播，又可以根据需要测定相应的光强。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
图1为本实用新型装置示意图。
其中：1.光源；2.起偏器；3.加热系统；4.分束器；5.光电探测器。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本实用新型公开了一种用于测量高温熔体折射率的装置，包括光源1、起偏器2、分束器4和光电探测器5，所述光源1经过所述起偏器2与所述分束器4连接，所述分束器4的下部设置有用于加热所述熔体的加热系统3，所述光电探测器5用于测定所述熔体表面的反射光强。
光源1为激光光源，波长范围为620nm～700nm，起偏器2用来产生线偏振光，其偏振化方向已知，加热系统3包含高温炉和用于盛放熔体的坩埚，为同时达到保温和测定反射光的目的，在坩埚上加一石英盖，并在盖中央开一直径为5mm大于光束直径的小孔，为减小光强测定过程中的背景噪声，将石英盖上表面涂黑，分束器4与水平方向夹角45°，同时具有反射和透射功能，既满足了光线从正上方垂直入射于熔体表面，又可以使经熔体表面反射后的光透过分束器，方便根据分束器4的透射率确定熔体表面的反射光强，光电探测器5根据测定需要，可从四个位置分别测定光强。
提出测定熔体折射率的原理：
依据菲涅尔公式，对光矢量平行于入射面P分量或垂直于入射面S分量的线偏振光而言，当光从两种介质分界面处反射时，其能量反射率分别为：
对于垂直入射的情况，入射角i1和折射角i2满足i1＝i2＝0，并设分界面上方的介质为空气，其折射率n1＝1，此时反射率R满足：
由3式可知分界面下方的介质折射率满足：
因此，通过测定垂直入射时的反射率，由4式即可算出介质折射率。
测定垂直入射时的反射率：
对于光垂直入射的情况，入射光和反射光都在竖直方向，熔体表面反射光强无法直接测量，这给反射率的测定带来困难，本实用新型利用分束器解决这一问题。如图1所示，分束器4与水平光线夹角45°，因此，水平和竖直入射到分束器4上的光入射角都是45°，对同一波长的光而言，认为分束器4在这两个方向上的透射率是相等的，设水平x、竖直y方向上入射和透过分束器4的光强分别为Ix1，Ix2，Iy1和Iy2，则分束器4的透射率其中，即为熔体表面反射光强。设入射熔体表面的光强为Iy0，而Ix1，Ix2，Iy0和Iy2均可测，则反射率
该装置充分考虑到高温熔体的特点，采用非接触式测量，不会污染仪器，且测量范围宽，测量过程及数据处理简便快捷。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：包括光源(1)、起偏器(2)、分束器(4)和光电探测器(5)，所述光源(1)经过所述起偏器(2)与所述分束器(4)连接，所述分束器(4)的下部设置有用于加热所述熔体的加热系统(3)，所述光电探测器(5)用于测定所述熔体表面的反射光强。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：加热系统(3)包括高温炉和坩埚，所述坩埚用于盛放熔体，所述高温炉用于加热所述熔体。
3.根据权利要求2所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于，所述坩埚上设置有石英盖，所述石英盖中央开有孔，所述孔的孔径大于所述光源(1)发出光束的直径。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：所述孔径为5mm。
5.根据权利要求3所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：所述石英盖上表面涂黑，用于减小光强测定过程中的背景噪声。
6.根据权利要求1所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：所述光源(1)为激光光源，波长范围为620nm～700nm。
7.根据权利要求1所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：所述光源(1)、起偏器(2)和分束器(4)位于同一直线上。
8.根据权利要求1所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：所述分束器(4)与水平方向成45°夹角。
9.根据权利要求1所述的一种用于测量高温熔体折射率的装置，其特征在于：所述光电探测器(5)为可移动式，能够沿x轴和y轴分别设置在所述分束器(4)的四周。
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| CN115308164A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-08 | 成都赛林斯科技实业有限公司 | 在线实时连续测量熔融态玻璃折射率及色散的装置及方法 |
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| CN115308164B (zh) * | 2022-10-11 | 2022-12-13 | 成都赛林斯科技实业有限公司 | 在线实时连续测量熔融态玻璃折射率及色散的装置及方法 |
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