JPH02227636A - 屈析率測定装置 - Google Patents
屈析率測定装置Info
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- JPH02227636A JPH02227636A JP4719289A JP4719289A JPH02227636A JP H02227636 A JPH02227636 A JP H02227636A JP 4719289 A JP4719289 A JP 4719289A JP 4719289 A JP4719289 A JP 4719289A JP H02227636 A JPH02227636 A JP H02227636A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、物買の屈折率の変化が該物買を伝搬する光の
光路長変化に対応することを利用し、光路長変化を測定
することにより屈折率を精密に求めることを可能にした
屈折率測定装置に関する。
光路長変化に対応することを利用し、光路長変化を測定
することにより屈折率を精密に求めることを可能にした
屈折率測定装置に関する。
［従来の技術］
屈折率の測定方法としては、従来から読取顕微鏡による
方法、プルフリツヒ（Ｐｕｒｕｆｒｉｃｈ ）屈折率計
による方法、分光計による方法、ジャミン（Ｊａｌｌｌ
ｉｎ ）の干渉計による方法等が周知である。
方法、プルフリツヒ（Ｐｕｒｕｆｒｉｃｈ ）屈折率計
による方法、分光計による方法、ジャミン（Ｊａｌｌｌ
ｉｎ ）の干渉計による方法等が周知である。
また、近年においては、光ファイバの一端部のクラッド
を剥離し、コアを露出させて被測定物質中に浸すように
したものが知られている（特開昭６０−１４９９４０号
公報参照）。これは、露出させたコア内での全反射角が
被測定物質の屈折率に依存することを利用したもので、
前記コアの端面に反射膜を設けて、その反射光量を測定
することにより前記全反射角を求めて屈折率を知るもの
である。
を剥離し、コアを露出させて被測定物質中に浸すように
したものが知られている（特開昭６０−１４９９４０号
公報参照）。これは、露出させたコア内での全反射角が
被測定物質の屈折率に依存することを利用したもので、
前記コアの端面に反射膜を設けて、その反射光量を測定
することにより前記全反射角を求めて屈折率を知るもの
である。
これにより、比較的簡単な構成により屈折率を測定でき
るようにしたものである。
るようにしたものである。
［発明が解決しようとする課Ｒ］
ところで、上述の各従来例においては、装置の構成を比
教的単純にできるものは、目的によっては測定精度が十
分でなく、一方、ある程度以上の測定精度が得られるも
のは、装置の構成が著しく複雑なものになるという問題
点があった。
教的単純にできるものは、目的によっては測定精度が十
分でなく、一方、ある程度以上の測定精度が得られるも
のは、装置の構成が著しく複雑なものになるという問題
点があった。
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、比
較的簡単な構成により、屈折率を精密に求めることを可
能にした屈折率測定装置を提供することを目的としたも
のである。
較的簡単な構成により、屈折率を精密に求めることを可
能にした屈折率測定装置を提供することを目的としたも
のである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、以下の各要素を備えた構成とすることで、上
述の課題を解決したものである。
述の課題を解決したものである。
■ 被測定物質を収容する容器。
■ この容器内番こ設けられ、該容器内に入射された光
を繰返し反射して外部に射出するように配置された複数
の反射部材。
を繰返し反射して外部に射出するように配置された複数
の反射部材。
■ 前記容器内に基準の物質を収容した場合または物質
を収容しない場合における前記複数の反射部材間を反射
しながら進行する光の光路長と、被測定物質を収容した
場合における前記光の光路長との差を求める光路長差測
定手段。
を収容しない場合における前記複数の反射部材間を反射
しながら進行する光の光路長と、被測定物質を収容した
場合における前記光の光路長との差を求める光路長差測
定手段。
［作用］
上述の構成によれば、前記光路長差測定手段によって、
前記容器内に基準の物質を収容した場合または物質を収
容しない場合における前記複数の反射部材間を反射しな
がら進行する光の光路長と、被測定物質を収容した場合
における前記光の光路長との差を求めることにより、屈
折率を求めることができる。
前記容器内に基準の物質を収容した場合または物質を収
容しない場合における前記複数の反射部材間を反射しな
がら進行する光の光路長と、被測定物質を収容した場合
における前記光の光路長との差を求めることにより、屈
折率を求めることができる。
すなわち、いま、一定温度において、前記容器内に一定
圧力の基準の物質（屈折率が既知の物質）を収容した場
合または物質を収容しない場合における光路長をし、そ
のときの屈折率をｎｏ、被測定物質の屈折率をｎ、ｎ−
ｎｏ＝Δｎ、被測定物質を収容した場合における前記光
の光路長の変化をΔＬとすると、 ΔＬ＝ＬΔｎ が成立する。したがって、 ｎ＝ｎｏ＋Δｎ＝ｎｏ＋ΔＬ／Ｌ となり、Ｌは、容器及び該容器内に配置された反射部材
の配置関係によって一義的に定まる定数であるから、Δ
Ｌを求めることにより、被測定物質の屈折率ｎを求める
ことができる。
圧力の基準の物質（屈折率が既知の物質）を収容した場
合または物質を収容しない場合における光路長をし、そ
のときの屈折率をｎｏ、被測定物質の屈折率をｎ、ｎ−
ｎｏ＝Δｎ、被測定物質を収容した場合における前記光
の光路長の変化をΔＬとすると、 ΔＬ＝ＬΔｎ が成立する。したがって、 ｎ＝ｎｏ＋Δｎ＝ｎｏ＋ΔＬ／Ｌ となり、Ｌは、容器及び該容器内に配置された反射部材
の配置関係によって一義的に定まる定数であるから、Δ
Ｌを求めることにより、被測定物質の屈折率ｎを求める
ことができる。
いま、上述の構成の装置によって、波長６３３ｎｍの光
に対して、光路長Ｌ＝０．６ ｍ、 ｎｏ ＝１ （
真空）として、被測定物質として空気（１５℃、１気圧
における屈折率ｎ ＝ １．０００２７６６ ）を測定
した場合の測定精度を考える。
に対して、光路長Ｌ＝０．６ ｍ、 ｎｏ ＝１ （
真空）として、被測定物質として空気（１５℃、１気圧
における屈折率ｎ ＝ １．０００２７６６ ）を測定
した場合の測定精度を考える。
この場合に、前記光路長差測定手段によって観測される
ΔＬの値は、 ΔＬ＝０．６ ｘＯ，０Ｏ０２７６６＝１．６５９６Ｘ
１０−’ｍとなる。
ΔＬの値は、 ΔＬ＝０．６ ｘＯ，０Ｏ０２７６６＝１．６５９６Ｘ
１０−’ｍとなる。
ところが、前記光路長差測定手段として、例えば、光ヘ
テロゲインを利用したものを用いると、光路長差の測定
の分解能は、光の波長の１／４程度、すなわち、１．５
８Ｘ １０’ｍ程度得られる。したがって、前記空気の
場合のΔＬ ＝ １．６５９６Ｘ １Ｇ−’ｍと比較し
て明らかなように、極めて精密な測定が可能となる。
テロゲインを利用したものを用いると、光路長差の測定
の分解能は、光の波長の１／４程度、すなわち、１．５
８Ｘ １０’ｍ程度得られる。したがって、前記空気の
場合のΔＬ ＝ １．６５９６Ｘ １Ｇ−’ｍと比較し
て明らかなように、極めて精密な測定が可能となる。
なお、前記容器を所望の温度に保ち、収容した被測定物
質の圧力を所望の圧力に維持することにより、被測定物
質が所望の温度、圧力の場合における屈折率を測定する
ことができるごとは勿論である。
質の圧力を所望の圧力に維持することにより、被測定物
質が所望の温度、圧力の場合における屈折率を測定する
ことができるごとは勿論である。
また、被測定物質としては、気体に限られることはなく
、透光性を有するものであれば液体、半流動体であって
もよい。
、透光性を有するものであれば液体、半流動体であって
もよい。
［実施例］
第１図は本発明の一実施例にかかる屈折率測定装置の一
部分解斜視図、第２図は第１図における分解部を組み付
けた様子を示す斜視図、第３図は一実施例の動作を説明
するための図である。以下、これらめ図を参照しながら
、一実施例を詳述する。
部分解斜視図、第２図は第１図における分解部を組み付
けた様子を示す斜視図、第３図は一実施例の動作を説明
するための図である。以下、これらめ図を参照しながら
、一実施例を詳述する。
第１図において、符号１は被測定物質が収容可能とされ
た容器、符号１ａは前記容器１の底板を構成する基台、
符号１ｂは前記底板１ａに取り付けて容器１を形成する
カバー、符号ＩＣは前記容器１内に被測定物質を出し入
れする被測定物質出入口、符号２，３．４．５はそれぞ
れ反射部材たる第１、第２、第３及び第４の全反射鏡、
符号６は光路長差測定装置、符号７は入射光用光ファイ
バ、符号８は出射光用光ファイバ、符号９．１０はそれ
ぞれ集束レンズである。・ 前記容器１は、略長方形状をなしたものであり、内部に
被測定物質を収容し、あるいは、この被測定物質を排除
して真空に保持できるように気密に形成されている。前
記基台１ａは、略長方形状をなした金属、ガラスあるい
はセラミックス等からなる板状体である。
た容器、符号１ａは前記容器１の底板を構成する基台、
符号１ｂは前記底板１ａに取り付けて容器１を形成する
カバー、符号ＩＣは前記容器１内に被測定物質を出し入
れする被測定物質出入口、符号２，３．４．５はそれぞ
れ反射部材たる第１、第２、第３及び第４の全反射鏡、
符号６は光路長差測定装置、符号７は入射光用光ファイ
バ、符号８は出射光用光ファイバ、符号９．１０はそれ
ぞれ集束レンズである。・ 前記容器１は、略長方形状をなしたものであり、内部に
被測定物質を収容し、あるいは、この被測定物質を排除
して真空に保持できるように気密に形成されている。前
記基台１ａは、略長方形状をなした金属、ガラスあるい
はセラミックス等からなる板状体である。
前記第１、第２、第３及び第４の全反射＃ｉ２゜３．４
及び５は、略直角二等辺三角柱状をなしたガラスで構成
されており、各斜面２ａ、３ａ、４ａ、５ａが全反射面
とされているものである。
及び５は、略直角二等辺三角柱状をなしたガラスで構成
されており、各斜面２ａ、３ａ、４ａ、５ａが全反射面
とされているものである。
これら各全反射！２，３．４及び５は、前記基板１の四
隅に、それぞれの直交する面が基板１の２つの辺に平行
になるように配置されている。かつ、前記第１の全反射
鏡２と第２の全反射鏡３とは、前記基板１の中心を通り
長辺に平行な基準線に対して線対象となるように配置さ
れている。
隅に、それぞれの直交する面が基板１の２つの辺に平行
になるように配置されている。かつ、前記第１の全反射
鏡２と第２の全反射鏡３とは、前記基板１の中心を通り
長辺に平行な基準線に対して線対象となるように配置さ
れている。
一方、前記第３の全反射鏡４と第４の全反射鏡５とは、
前記基準線に対して僅かに非対称となるように配置され
ている。
前記基準線に対して僅かに非対称となるように配置され
ている。
そして、これら各全反射鏡２，３，４．５は、前記基板
１に１点または複数点で固定されている。
１に１点または複数点で固定されている。
したがって、前記基板１の長辺に平行な方向から前記全
反射鏡１の一端部に対して入射光ｒｉが入射した場合、
第１図に示されるように、この入射光ｒｉは、前記各全
反射鏡２，３，４．５の全反射面２ａ、３ａ、４ａ、５
ａによってその反射位置を少しずつ変えられながら繰返
し反射された後、出射光ｒＯとなって出射する。
反射鏡１の一端部に対して入射光ｒｉが入射した場合、
第１図に示されるように、この入射光ｒｉは、前記各全
反射鏡２，３，４．５の全反射面２ａ、３ａ、４ａ、５
ａによってその反射位置を少しずつ変えられながら繰返
し反射された後、出射光ｒＯとなって出射する。
前記光路長差測定装置６は、前記入射光用光ファイバ７
から出て出射光用光ファイバ８に戻って゛くる光の光路
長の変化を測定するもので、例えば、周知の光へテロダ
イン法を利用したもので構成される。すなわち、僅かに
異なる２つの波長（周波数）成分を含むコヒーレント光
をビームスプリッタによって２途に分けて一方を測定光
、他方を参照光とし、これらのビートを収ることにより
、２途に分けた光の位相ずれを求め、この位相ずれから
測定光の光路長変化を求めるものである（光へテロダイ
ン法ニツイテは、ＯＰ丁ＲＯＮＩＣ３１９８３Ｖｏ１３
Ｐ２Ｂ〜２１参照）、ここで、前記入射光ｒｉ （出
射光ｒＯ）が測定光である。
から出て出射光用光ファイバ８に戻って゛くる光の光路
長の変化を測定するもので、例えば、周知の光へテロダ
イン法を利用したもので構成される。すなわち、僅かに
異なる２つの波長（周波数）成分を含むコヒーレント光
をビームスプリッタによって２途に分けて一方を測定光
、他方を参照光とし、これらのビートを収ることにより
、２途に分けた光の位相ずれを求め、この位相ずれから
測定光の光路長変化を求めるものである（光へテロダイ
ン法ニツイテは、ＯＰ丁ＲＯＮＩＣ３１９８３Ｖｏ１３
Ｐ２Ｂ〜２１参照）、ここで、前記入射光ｒｉ （出
射光ｒＯ）が測定光である。
なお、前記集束レンズ９及び１０は、それぞれ前記入射
光ｒ１及び出射光ｒｏを集束するものである。また、前
記入射光用光ファイバ７及び出射光用光ファイバ８は、
前記光路長差測定装置６から光ヘテロダイン法における
測定光（入射光ｒｉ ）を前記第１の全反射鏡２に導き
、この測定光が前記各全反射鏡２．３，４．５によって
反射を繰り返された後に、前記光路長差測定装置６に導
くもので、前記基板１に各々の光出射端及び光入射端が
固定されているものである。
光ｒ１及び出射光ｒｏを集束するものである。また、前
記入射光用光ファイバ７及び出射光用光ファイバ８は、
前記光路長差測定装置６から光ヘテロダイン法における
測定光（入射光ｒｉ ）を前記第１の全反射鏡２に導き
、この測定光が前記各全反射鏡２．３，４．５によって
反射を繰り返された後に、前記光路長差測定装置６に導
くもので、前記基板１に各々の光出射端及び光入射端が
固定されているものである。
上述の構成において、前記光路長差測定装置６から前記
入射光用光ファイバ７を通じて測定光（入射光ｒｉ ）
を入射させると、この入射光ｒ１は、前記第１、第２、
第３及び第４の全反射鏡２゜３．４及び５の全反射面２
ａ、３ａ、４ａ及び５ａによって次々と反射を繰り返さ
れた後、出射光ｒＯとなって前記出射光用光ファイバ８
を通じて再び前記光路長差測定装置６に戻る。
入射光用光ファイバ７を通じて測定光（入射光ｒｉ ）
を入射させると、この入射光ｒ１は、前記第１、第２、
第３及び第４の全反射鏡２゜３．４及び５の全反射面２
ａ、３ａ、４ａ及び５ａによって次々と反射を繰り返さ
れた後、出射光ｒＯとなって前記出射光用光ファイバ８
を通じて再び前記光路長差測定装置６に戻る。
いま、一定の温度において前記容器１内を真空にした場
合における前記入射光用光ファイバ７の出射点から出射
光用光ファイバ８の入射点までの光路長をし、そのとき
の屈折率をｎＯ１被測定物質の屈折率をｎ、ｎ−ｎｏ＝
Δｎ、被測定物質を収容した場合における前記光の光路
長の変化をΔＬとすると、 ΔＬ＝ＬΔｎ が成立する。したがって、 ｎ＝ｎ０＋Δｎ＝ｎ０＋ΔＬ／Ｌ となり、Ｌは、容器１及び該容器内に配置された複数の
全反射鏡の配置関係によって一義的に定まる定数である
から、ΔＬを求めることにより、被測定物質の屈折率ｎ
を求めることができる。
合における前記入射光用光ファイバ７の出射点から出射
光用光ファイバ８の入射点までの光路長をし、そのとき
の屈折率をｎＯ１被測定物質の屈折率をｎ、ｎ−ｎｏ＝
Δｎ、被測定物質を収容した場合における前記光の光路
長の変化をΔＬとすると、 ΔＬ＝ＬΔｎ が成立する。したがって、 ｎ＝ｎ０＋Δｎ＝ｎ０＋ΔＬ／Ｌ となり、Ｌは、容器１及び該容器内に配置された複数の
全反射鏡の配置関係によって一義的に定まる定数である
から、ΔＬを求めることにより、被測定物質の屈折率ｎ
を求めることができる。
例えば、波長６３３ｎｍの光に対して、光路長り一０．
６ ｍ、 ｎｏ ＝１ （真空）であるとした場合に
、前記容器１内に被測定物質（例えば、ある圧力の空気
）を入れたときに変化した光路長ΔＬを測定した結果、 ΔＬ ＝ ＝ １．６５９ Ｘ １０−４ｍであったと
すると、この物貰の屈折率ｎは、ｎ＝ｎｏ＋Δｎ＝ｎｏ
＋ΔＬ／Ｌ ＝ １ ＋１．６５９ ｘｌｏ’ｘ （１１０，８）＝
１．０Ｏ０２７７ として求めることができる。
６ ｍ、 ｎｏ ＝１ （真空）であるとした場合に
、前記容器１内に被測定物質（例えば、ある圧力の空気
）を入れたときに変化した光路長ΔＬを測定した結果、 ΔＬ ＝ ＝ １．６５９ Ｘ １０−４ｍであったと
すると、この物貰の屈折率ｎは、ｎ＝ｎｏ＋Δｎ＝ｎｏ
＋ΔＬ／Ｌ ＝ １ ＋１．６５９ ｘｌｏ’ｘ （１１０，８）＝
１．０Ｏ０２７７ として求めることができる。
上述の一実施例にあっては、前記光路長差測定装置とし
て、光へテロダインを利用したものを用いているので、
ΔＬの測定精度を光の波長の１７４程度、すなわち、１
．５８ｘ １０−７ｍ程度とすることができる。したが
って、求める屈折率の精度も１０−７オーダーの精度を
得ることができる。
て、光へテロダインを利用したものを用いているので、
ΔＬの測定精度を光の波長の１７４程度、すなわち、１
．５８ｘ １０−７ｍ程度とすることができる。したが
って、求める屈折率の精度も１０−７オーダーの精度を
得ることができる。
また、上述の一実施例においては、入射光ｒｉは前記反
射鏡２，３，４．５で次々と反射を繰り返されてから射
出される。したがって、基板１を小型にしても光路長り
を長くとることができ、これにより測定するΔＬを十分
な大きさのものとすることができるから、小型で精度の
よい測定が可能となる。
射鏡２，３，４．５で次々と反射を繰り返されてから射
出される。したがって、基板１を小型にしても光路長り
を長くとることができ、これにより測定するΔＬを十分
な大きさのものとすることができるから、小型で精度の
よい測定が可能となる。
なお、前記光路長差測定装置として、コヒーレント光を
用いた光へテロダイン法を利用したものを例に掲げたが
、これは、例えば、マイケルソン干渉計等の他の方法を
用いたものであってもよい。
用いた光へテロダイン法を利用したものを例に掲げたが
、これは、例えば、マイケルソン干渉計等の他の方法を
用いたものであってもよい。
［発明の効果］
以上詳述したように、本発明は、容器内に基準の物質を
収容した場合または物質を収容しない場合における前記
複数の反射部材間を反射しながら進行する光の光路長と
、被測定物質を収容した場合における前記光の光路長と
の差を求めることにより、屈折率を求めるようにしたも
ので、これにより、比較的簡単な構成で被測定物質の屈
折率を精密に測定することを可能とした屈折率測定装置
を得ているものである。
収容した場合または物質を収容しない場合における前記
複数の反射部材間を反射しながら進行する光の光路長と
、被測定物質を収容した場合における前記光の光路長と
の差を求めることにより、屈折率を求めるようにしたも
ので、これにより、比較的簡単な構成で被測定物質の屈
折率を精密に測定することを可能とした屈折率測定装置
を得ているものである。
第１図は本発明の一実施例にかかる屈折率測定装置の一
部分解斜視図、第２図は第１図における分解部を組み付
けた様子を示す斜視図、第３図は一実施例の動作を説明
するための図である。 １・・・容器、２・・・、３．４．５・・・反射部材を
構成する第１、第２、第３、第４の全反射鏡、６・・・
光路長差測定装置。
部分解斜視図、第２図は第１図における分解部を組み付
けた様子を示す斜視図、第３図は一実施例の動作を説明
するための図である。 １・・・容器、２・・・、３．４．５・・・反射部材を
構成する第１、第２、第３、第４の全反射鏡、６・・・
光路長差測定装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被測定物質を収容する容器と、 この容器内に設けられ、該容器内に入射された光を繰返
し反射して外部に射出するように配置された複数の反射
部材と、 前記容器内に基準の物質を収容した場合または物質を収
容しない場合における前記複数の反射部材間を反射しな
がら進行する光の光路長と、被測定物質を収容した場合
における前記光の光路長との差を求める光路長差測定手
段とを備えた屈折率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4719289A JPH02227636A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 屈析率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4719289A JPH02227636A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 屈析率測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227636A true JPH02227636A (ja) | 1990-09-10 |
Family
ID=12768250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4719289A Pending JPH02227636A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 屈析率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02227636A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009021154B3 (de) * | 2009-05-13 | 2010-11-04 | Schott Ag | Optische Brechzahldifferenzmethode, auch geeignet zur Kontrolle und Steuerung der Glasproduktion |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP4719289A patent/JPH02227636A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009021154B3 (de) * | 2009-05-13 | 2010-11-04 | Schott Ag | Optische Brechzahldifferenzmethode, auch geeignet zur Kontrolle und Steuerung der Glasproduktion |
| DE102009021154B8 (de) * | 2009-05-13 | 2011-03-31 | Schott Ag | Optische Brechzahldifferenzmethode, auch geeignet zur Kontrolle und Steuerung der Glasproduktion |
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