CN206557092U - 一种材料折射率的测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种材料折射率的测量装置，包括仪器本体，所述的仪器本体由封装在仪器外壳内的可调谐激光器、光阑、偏振片、分束器、样品架、计算机、参考光探测器和测试光探测器；沿所述的可调谐激光器的输出光束方向依次是所述的光阑、偏振片和分束器，沿所述测试光的出射方向是固定在样品架上的待测样品，测试光经待测样品反射后，被测试光探测器接收，和放置于待测样品反射光传播方向的测试光探测器，沿所述参考光的出射方向是参考光探测器，所述的测试光探测器的输出端和参考光探测器的输出端分别与计算机相连，所述的可调谐激光器的输出端与计算机相连。本实用新型全自动化的实现了样品折射率的测量，测量速度快、精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料折射率的测量领域，特别是一种自动、便捷、快速、精确测量材料折射率的装置。
背景技术
折射率是表征光透明物质光学性质的基本物理量之一，折射率的测量具有重要的实际意义。目前，折射率的测量方法很多，常用的有：1)使用分光计的最小偏向角法，该方法虽然测量精度很高，但对待测样品有较高的要求，除了需将样品加工成三棱镜外，还对所加工成的三棱镜顶角及其中两个平面的平面度有较高的精度要求，这增加了测量成本，此外分光计的调整较复杂，测量最小偏向角的步骤繁多，测量工作相当繁重，测量效率较低；2)阿贝折射计临界角法，该方法一般能测到4位有效数字，但计算公式相对复杂，引起误差的因素较多，而且要求样品的折射率不得大于1.7，这限制了该方法的应用范围。
发明内容
为了解决上述现有折射率测量装置和方法中存在的问题，本实用新型提出了一种材料折射率的测量装置，能够自动、便捷、快速、精确测量材料折射率。
本实用新型的技术解决方案如下：
一种材料折射率的测量装置，包括仪器本体，其特点在于，所述的仪器本体由封装在仪器外壳内的可调谐激光器、光阑、偏振片、分束器、样品架、计算机、参考光探测器和测试光探测器；
沿所述的可调谐激光器的输出光束方向依次是所述的光阑、偏振片和分束器，该分束器将光束分为作为测试光的透射光束和作为参考光的反射光束，沿所述测试光的出射方向是固定在样品架上的待测样品，测试光经待测样品反射后，被测试光探测器接收，和放置于待测样品反射光传播方向的测试光探测器，沿所述参考光的出射方向是参考光探测器，所述的测试光探测器的输出端和参考光探测器的输出端分别与计算机相连，所述的可调谐激光器的输出端与计算机相连。
还包括探测器转盘、样品转盘和连杆，所述的样品架固定在样品转盘上，所述的测试光探测器固定在连杆上，该连杆固定在探测器转盘上，所述的探测器转盘的输出端和所述的样品转盘的输出端分别与计算机相连。
所述的测试光探测器的输出端和参考光探测器的输出端分别与计算机的第一输入端相连，所述的可调谐激光器的输出端与计算机的第二输入端相连，所述的探测器转盘的输出端与计算机的第三输入端相连，所述的样品转盘的输出端与计算机的第四输入端相连
本实用新型的工作原理：
可调谐激光器发出的单色光源，经过光阑和偏振片形成光束质量较好的P偏振光，P偏振光经过分束器后形成一束参考光和一束测试光，参考光束被参考光探测器所收集，记录的强度记为I1，测试光束经过待测样品的反射后被测试光探测器所收集，记录的强度记为I2，定义因子k为：
通过旋转探测器转盘和样品转盘，依次使待测样品处在不同入射角度下测量因子k，得到函数利用计算机处理函数拟合得到函数取极小值时的取值则待测样品的折射率可根据如下公式计算得到：
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
(1)待测样品制备简单便捷。与现有常用的折射率测量方法相比(往往需要将样品加工成三棱镜，并且对所加工成的三棱镜顶角及其中两个平面的平面度有较高的精度要求)，本实用新型提出的测量方法只需要将样品加工成平面即可，这大大简化了样品的制备流程，降低了制备成本。
(2)完全自动化的实现了样品折射率的测量，测量速度快、精度高。与现有常用的折射率测量方法相比(测量装置的调整较为复杂，测量步骤繁多，人为因素对测量结果影响较大，测量效率较低)，本实用新型专利提出的测量方法完全自动化的实现了待测样品折射率的测量，人为参与步骤较少，测量速度快，数据重复性好。
附图说明
图1是本实用新型材料折射率的测量装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
实施例1：
一种折射率测量装置，如图1所示，测量装置主要包括仪器外壳1，可调谐激光器2，光阑3，偏振片4，分束器5，探测器转盘6，样品转盘7，样品架8，待测样品9，计算机10，参考光探测器11，连杆12，测试光探测器13。可调谐激光器2用于为测量系统提供单色光源，光阑3用于过滤杂散光和调节入射光束的孔径，偏振片4用于产生测量所需要的线偏振光，分束器5用于把主光束分成一束参考光和一束测试光，参考光探测器11用于测量参考光束的光强，测试光探测器13固定在连杆12上，连杆12固定在探测器转盘6上，样品架8固定在样品转盘7上，待测样品9固定在样品架8上，测试光束经过待测样品9的反射后被测试光探测器13所收集，参考光探测器11和测试光探测器13经Port1与计算机10相连接，可调谐激光器2经Port2与计算机10相连接，探测器转盘6经Port 3与计算机10相连接，样品转盘7经Port 4与计算机10相连接。
基于如图1所示的折射率测量装置，本实用新型同时提出了一种测量折射率的方法，主要包括以下步骤：
①首先通过计算机10把可调谐激光器2的出射波长设置为测量所需要的波长，然后通过调节探测器转盘6和样品转盘7的位置，使测试光束照射在探测器转盘6和样品转盘7的旋转轴上；
②旋转探测器转盘6，使测试光束直接照射在测试光探测器13的中心位置上，设置旋转探测器转盘6此时的角度位置为0°，然后旋转探测器转盘6的角度位置到90°；
③在样品架8上安装待测样品9，通过调节样品架8的位置，使待测样品反射表面位于样品转盘7的旋转轴上；
④通过旋转样品转盘7和调节样品架8，使待测样品9的反射光束照射在测试光探测器13的中心位置上，设置样品转盘7此时的角度位置为0°；
⑤旋转样品转盘7的角度位置到45°，设置旋转探测器转盘6此时的角度位置为0°，旋转探测器转盘6的角度位置到0°；
⑥首先旋转样品转盘7到5°的位置，接着旋转探测器转盘6到10°的位置，然后同时采集参考光探测器11和测试光探测器13的光强，分别记为和按照如下公式计算
⑦通过旋转样品转盘7和探测器转盘6，依次在入射角为10°、15°、20°···80°的位置，重复步骤⑥，计算得到
⑧根据利用计算机10拟合得到曲线并估计曲线取极小值时入射角所处的大致范围
⑨首先旋转样品转盘7到的位置，接着旋转探测器转盘6到的位置，然后同时采集参考光探测器11和测试光探测器13的光强，分别记为和按照如下公式计算
⑩通过旋转样品转盘7和探测器转盘6，依次在入射角为 和的位置，重复步骤⑨，并计算得到 和
根据 和拟合得到曲线并利用计算机10计算出曲线取极小值时入射角的取值
根据如下公式，计算待测样品9在待测波长位置处的折射率：
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种材料折射率的测量装置，包括仪器本体，其特征在于，所述的仪器本体由封装在仪器外壳(1)内的可调谐激光器(2)、光阑(3)、偏振片(4)、分束器(5)、样品架(8)、计算机(10)、参考光探测器(11)和测试光探测器(13)；
沿所述的可调谐激光器(2)的输出光束方向依次是所述的光阑(3)、偏振片(4)和分束器(5)，该分束器(5)将光束分为作为测试光的透射光束和作为参考光的反射光束，沿所述测试光的出射方向是固定在样品架(8)上的待测样品(9)，测试光经待测样品(9)反射后，被测试光探测器(13)接收，和放置于待测样品(9)反射光传播方向的测试光探测器(13)，沿所述参考光的出射方向是参考光探测器(11)，所述的测试光探测器(13)的输出端和参考光探测器(11)的输出端分别与计算机(10)相连，所述的可调谐激光器(2)的输出端与计算机(10)相连。
2.根据权利要求1所述的材料折射率的测量装置，其特征在于，还包括探测器转盘(6)、样品转盘(7)和连杆(12)，所述的样品架(8)固定在样品转盘(7)上，所述的测试光探测器(13)固定在连杆(12)上，该连杆(12)固定在探测器转盘(6)上，所述的探测器转盘(6)的输出端和所述的样品转盘(7)的输出端分别与计算机(10)相连。
3.根据权利要求2所述的材料折射率的测量装置，其特征在于，所述的测试光探测器(13)的输出端和参考光探测器(11)的输出端分别与计算机(10)的第一输入端(Port1)相连，所述的可调谐激光器(2)的输出端与计算机(10)的第二输入端(Port2)相连，所述的探测器转盘(6)的输出端与计算机(10)的第三输入端(Port3)相连，所述的样品转盘(7)的输出端与计算机(10)的第四输入端(Port4)相连。
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| CN (1) | CN206557092U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114414502A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-04-29 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种变角度透过率测量装置、测量系统及测量方法 |
| 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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2017
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