RU2209406C1 - Interferometer ( variants ) - Google Patents
Interferometer ( variants ) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209406C1 RU2209406C1 RU2002126962/28A RU2002126962A RU2209406C1 RU 2209406 C1 RU2209406 C1 RU 2209406C1 RU 2002126962/28 A RU2002126962/28 A RU 2002126962/28A RU 2002126962 A RU2002126962 A RU 2002126962A RU 2209406 C1 RU2209406 C1 RU 2209406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- partially transmitting
- reflecting mirror
- wedge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области измерения оптических характеристик веществ и могут быть использованы для измерения показателя преломления жидкости или газа. The invention relates to the field of measuring the optical characteristics of substances and can be used to measure the refractive index of a liquid or gas.
Классическим устройством для измерения показателя преломления газа является интерферометр Жамена, выполненный в виде двух плоскопараллельных пластин одинаковой толщины. При этом на одну из поверхностей каждой пластины нанесено зеркальное покрытие, а между упомянутыми пластинами расположены газовые кюветы (Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973, с.285-286). A classic device for measuring the refractive index of a gas is a Jamen interferometer made in the form of two plane-parallel plates of the same thickness. At the same time, one of the surfaces of each plate is coated with a mirror, and gas cells are located between the plates (Born M., Wolf E. Fundamentals of Optics. M .: Nauka, 1973, p. 285-286).
Данный интерферометр обладает высокой точностью измерения показателя преломления газа, находящегося в кюветах. This interferometer has high accuracy in measuring the refractive index of the gas in the cells.
К его недостаткам следует отнести сложность измерения абсолютного значения показателя преломления. Its disadvantages include the difficulty of measuring the absolute value of the refractive index.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является интерферометр, содержащий оптически сопряженные источник светового излучения, отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение, тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположенный на одной из поверхностей клиновидного элемента, на второй поверхности которого расположено в виде отражающего покрытия упомянутое отражающее зеркало, периодическую систему, содержащую фотоэлементы, расположенную позади отражающего зеркала, и спектроанализатор [патент РФ 2189017, по МКИ 7 G 01 J 3/00, G 01 В 9/02, G 01 R 23/17, опубл. 10.09.2002 (прототип)]. При этом клиновидный элемент выполнен в виде воздушного клина или в виде оптического клина из оптически прозрачного материала. The closest in technical essence and the achieved effect to the present invention is an interferometer containing an optically coupled light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave , and located on one of the surfaces of the wedge-shaped element, on the second surface of which is located in the form of a reflective coating mentioned e reflecting mirror periodic system containing photovoltaic cells disposed behind the reflecting mirror, and a spectrum analyzer [RF patent 2189017, IPC 7 by G 01
К его недостаткам следует отнести сложность измерения показателя преломления жидкости или газа. Its disadvantages include the difficulty of measuring the refractive index of a liquid or gas.
Задачей изобретения является измерение абсолютного значения показателя преломления жидкости или газа, в том числе и в потоке. The objective of the invention is to measure the absolute value of the refractive index of a liquid or gas, including in a stream.
Кроме того, один из предлагаемых интерферометров позволяет одновременно с измерением показателя преломления жидкости или газа в потоке измерять скорость упомянутого потока жидкости или газа. In addition, one of the proposed interferometers allows simultaneously with the measurement of the refractive index of a liquid or gas in a stream to measure the speed of said stream of liquid or gas.
Поставленная задача может быть решена за счет того, что в интерферометре, содержащем оптически сопряженные источник светового излучения, отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение, тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположенный на одной из поверхностей клиновидного элемента, на второй поверхности которого расположено в виде отражающего покрытия упомянутое отражающее зеркало, периодическую систему, содержащую фотоэлементы, расположенную позади отражающего зеркала, и спектроанализатор, упомянутый клиновидный элемент выполнен в виде жидкостной или газовой кюветы, при этом угол φ между противоположными гранями упомянутой кюветы, на которых расположены, соответственно, упомянутые тонкий частично пропускающий слой и отражающее зеркало, задан из соотношения sin φ= λ/2dn, где λ - длина световой волны; d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, n - показатель преломления жидкости или газа, заполняющего кювету. The problem can be solved due to the fact that in the interferometer containing an optically conjugated light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave, and located on one of the surfaces of the wedge-shaped element, on the second surface of which is mentioned in the form of a reflective coating said reflective mirror, a periodic system, containing photocells located behind the reflective mirror, and a spectrum analyzer, the said wedge-shaped element is made in the form of a liquid or gas cuvette, while the angle φ between the opposite faces of the said cuvette, on which, respectively, the said thin partially transmitting layer and the reflecting mirror are set, is given from the relation sin φ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength; d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmissive layer when exposed to a standing light wave, n is the refractive index of the liquid or gas filling the cuvette.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором представлена схема интерферометра. The invention is illustrated in the drawing (figure 1), which shows a diagram of an interferometer.
Интерферометр содержит оптически сопряженные источник 1 светового излучения, отражающее зеркало 2, выполненное частично пропускающим световое излучение, тонкий частично пропускающий слой 3 толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположенный на одной из поверхностей клиновидного элемента 4, на второй поверхности которого расположено в виде отражающего покрытия отражающее зеркало 2, периодическую систему 5, содержащую фотоэлементы 6, расположенную позади отражающего зеркала 2, и спектроанализатор 7. Клиновидный элемент 4 выполнен в виде жидкостной или газовой кюветы 8, при этом угол φ между противоположными гранями кюветы 8, на которых расположены, соответственно, тонкий частично пропускающий слой 3 и отражающее зеркало 2, задан из соотношения sin φ= λ/2dn, где λ - длина световой волны; d - период интерференционных полос 9, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое 3 при воздействии стоячей световой волны, n - показатель преломления жидкости или газа, заполняющего кювету 8. Заполнение и опорожнение кюветы 8 жидкостью или газом осуществляется посредством запорных кранов 10 и 11. Отражающее зеркало 2 выполнено в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50. На периодическую систему 5, содержащую фотоэлементы 6, спроецировано изображение системы интерференционных полос 9. Периодическая система 5, содержащая фотоэлементы 6, выполнена в виде линейки или матрицы приборов с зарядовой связью. The interferometer contains an optically coupled
Интерферометр работает следующим образом. The interferometer operates as follows.
Световой поток от источника 1 светового излучения поступает на отражающее зеркало 2, отражается от него и в виде стоячей световой волны поступает на тонкий частично пропускающий слой 3. За счет того, что тонкий частично пропускающий слой 3 рассеивает или поглощает энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположен наклонно, в нем образуется система интерференционных полос 9, регистрацию которой можно осуществить в виде сигнала пространственной частоты с периодом следования d. При этом период следования d задан из соотношения sin φ=λ/2dn, где λ - длина световой волны; n - показатель преломления жидкости или газа, заполняющего кювету 8. The luminous flux from the
Изображение системы интерференционных полос 9 проецируется через частично пропускающее световое излучение отражающее зеркало 2 на периодическую систему 5, содержащую фотоэлементы 6. Далее, спроецированное изображение системы интерференционных полос 9 на упомянутую систему 5, содержащую фотоэлементы 6, регистрируется в виде их зависимости от местоположения фотоэлементов 6 в периодической системе 5. Записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 7 и находят период d интерференционных полос 9. Затем, зная угол φ между противоположными гранями кюветы 8 и длину λ световой волны, находят по формуле sinφ=λ/2dn показатель преломления n жидкости или газа. An image of the
Поставленная задача - измерение абсолютного значения показателя преломления жидкости или газа в потоке с одновременным измерением скорости упомянутого потока - может быть решена за счет того, что в интерферометре, содержащем оптически сопряженные источник светового излучения, отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение, тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположенный на одной из поверхностей клиновидного элемента, на второй поверхности которого расположено в виде отражающего покрытия упомянутое отражающее зеркало, периодическую систему, содержащую фотоэлементы, расположенную позади отражающего зеркала, и спектроанализатор, упомянутый клиновидный элемент выполнен в виде проточной жидкостной или газовой кюветы, при этом угол φ между противоположными гранями упомянутой кюветы, на которых расположены, соответственно, упомянутые тонкий частично пропускающий слой и отражающее зеркало, задан из соотношения sinφ= λ/2dn, где λ - длина световой волны; d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, n - показатель преломления жидкости или газа, протекающего через кювету. The task - measuring the absolute value of the refractive index of a liquid or gas in a stream while simultaneously measuring the speed of the aforementioned stream - can be solved due to the fact that in an interferometer containing optically conjugated light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, partially partially transmitting a layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave, and located on one of the surfaces of the wedge-shaped element, on the second surface of which the reflection mirror is located, in the form of a reflective coating, a periodic system containing photocells located behind the reflection mirror, and a spectrum analyzer, the said wedge-shaped element is made in the form of a flowing liquid or gas cell, the angle φ between the opposite sides of the said cuvettes on which, respectively, are mentioned the thin partially transmissive layer and the reflecting mirror, are given from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the length of the lights oh wave; d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, n is the refractive index of a liquid or gas flowing through a cell.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.2), на котором представлена схема интерферометра. The invention is illustrated in the drawing (figure 2), which shows a diagram of an interferometer.
Интерферометр содержит оптически сопряженные источник 1 светового излучения, отражающее зеркало 2, выполненное частично пропускающим световое излучение, тонкий частично пропускающий слой 3 толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположенный на одной из поверхностей клиновидного элемента 4, на второй поверхности которого расположено в виде отражающего покрытия отражающее зеркало 2, периодическую систему 5, содержащую фотоэлементы 6, расположенную позади отражающего зеркала 2, и спектроанализатор 7. Клиновидный элемент 4 выполнен в виде проточной жидкостной или газовой кюветы 8, при этом угол φ между противоположными гранями кюветы 8, на которых расположены, соответственно, тонкий частично пропускающий слой 3 и отражающее зеркало 2, задан из соотношения sinφ=λ/2dn, где λ - длина световой волны; d - период интерференционных полос 9, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое 3 при воздействии стоячей световой волны, n - показатель преломления жидкости или газа, протекающего через кювету 8. Протекание жидкости или газа через проточную кювету 8 осуществляется посредством открытия запорных кранов 10 и 11. Отражающее зеркало 2 выполнено в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50. На периодическую систему 5, содержащую фотоэлементы 6, спроецировано изображение системы интерференционных полос 9. Периодическая система 5, содержащая фотоэлементы 6, выполнена в виде линейки или матрицы приборов с зарядовой связью. The interferometer contains an optically coupled
Интерферометр работает следующим образом. The interferometer operates as follows.
Световой поток от источника 1 светового излучения поступает на отражающее зеркало 2, отражается от него и в виде стоячей световой волны поступает на тонкий частично пропускающий слой 3. За счет того, что тонкий частично пропускающий слой 3 рассеивает или поглощает энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположен наклонно, в нем образуется система интерференционных полос 9, регистрацию которой можно осуществить в виде сигнала пространственной частоты с периодом следования d. При этом период следования d задан из соотношения sinφ=λ/2dn, где λ - длина световой волны; n - показатель преломления жидкости или газа, протекающего через кювету 8. The luminous flux from the
Изображение системы интерференционных полос 9 проецируется через частично пропускающее световое излучение отражающее зеркало 2 на периодическую систему 5, содержащую фотоэлементы 6. Далее, спроецированное изображение системы интерференционных полос 7 на упомянутую систему 5, содержащую фотоэлементы 6, регистрируется в виде их зависимости от местоположения фотоэлементов 6 в периодической системе 5. Записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 7 и находят период d интерференционных полос 9. Затем, зная угол φ между противоположными гранями кюветы 8 и длину λ световой волны, находят по формуле sinφ=λ/2dn показатель преломления n жидкости или газа. The image of the
Измерение скорости потока жидкости или газа в проточной кювете 8 осуществляется следующим образом. Так как на поток жидкости или газа в проточной кювете 8 воздействуют стоячей световой волной, то, за счет эффекта увлечения средой, на тонком частично пропускающем слое 3 наблюдается бегущая интерференционная картина и регистрацию разностной частоты двух когерентных световых волн (падающей на отражающее зеркало 2 и отраженной от него) осуществляют путем измерения частоты временной модуляции системы интерференционных полос 9. Для этого записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье по координате времени и в результате, после соответствующей математической обработки, находят скорость движения потока жидкости или газа в направлении распространения упомянутого светового излучения. The measurement of the flow rate of a liquid or gas in a
Предлагаемые интерферометры позволяют измерять с высокой точностью абсолютное значение показателя преломления жидкости или газа и могут найти применение, например, в качестве миниатюрных датчиков для жидкостных или газовых хроматографов. The proposed interferometers can measure with high accuracy the absolute value of the refractive index of a liquid or gas and can be used, for example, as miniature sensors for liquid or gas chromatographs.
Claims (2)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126962/28A RU2209406C1 (en) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Interferometer ( variants ) |
AU2003275748A AU2003275748A1 (en) | 2002-10-08 | 2003-10-06 | Interferometer (variants) |
PCT/RU2003/000432 WO2004033988A1 (en) | 2002-10-08 | 2003-10-06 | Interferometer (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126962/28A RU2209406C1 (en) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Interferometer ( variants ) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2209406C1 true RU2209406C1 (en) | 2003-07-27 |
Family
ID=29212301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126962/28A RU2209406C1 (en) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Interferometer ( variants ) |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2003275748A1 (en) |
RU (1) | RU2209406C1 (en) |
WO (1) | WO2004033988A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7623218B2 (en) | 2004-11-24 | 2009-11-24 | Carl Zeiss Smt Ag | Method of manufacturing a miniaturized device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1122931A1 (en) * | 1983-01-13 | 1984-11-07 | Ленинградский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.Ленсовета | Tray for spectral investigation of solids in medium under checking |
SU1124204A1 (en) * | 1983-04-28 | 1984-11-15 | Ворошиловградский Филиал Государственного Проектно-Конструкторского И Научно-Исследовательского Института По Автоматизации Угольной Промышленности | Through-flow type tray for photometric measurements |
US5394244A (en) * | 1992-10-06 | 1995-02-28 | Excel Precision Inc. | Ambient air refracture index measuring device |
RU2190187C1 (en) * | 2001-05-21 | 2002-09-27 | Тверской государственный технический университет | Device for checking parameters of hole key way |
-
2002
- 2002-10-08 RU RU2002126962/28A patent/RU2209406C1/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-10-06 WO PCT/RU2003/000432 patent/WO2004033988A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-10-06 AU AU2003275748A patent/AU2003275748A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛАНДСБЕРГ Г.С. Оптика. - М.: Наука, 1976, с.444-463. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004033988A1 (en) | 2004-04-22 |
AU2003275748A1 (en) | 2004-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lukosz et al. | Integrated optical interferometer as relative humidity sensor and differential refractometer | |
CN109297930B (en) | Third-order nonlinear measurement device and method based on vortex beam conjugate interference | |
US7957004B2 (en) | Interference filter | |
EP1180699A2 (en) | Jamin-type interferometers and components therefor | |
US9080990B2 (en) | Illumination subsystems of a metrology system, metrology systems, and methods for illuminating a specimen for metrology measurements | |
CN105593982B (en) | Broadband and wide visual field angle compensator | |
CN107345904A (en) | Method and device based on optical absorption and interferometry gas concentration | |
De Nicola et al. | Reflective grating interferometer for measuring the refractive index of transparent materials | |
SU1152533A3 (en) | Scanning interferometer (versions) | |
RU2209406C1 (en) | Interferometer ( variants ) | |
RU2239157C2 (en) | Interferometer | |
JPH06500636A (en) | Optical method for selectively detecting specific substances in chemical, biochemical, and biological measurement samples | |
CN109539998A (en) | A kind of nanometer gap measuring device and method based on light-intensity test | |
RU2212670C1 (en) | Procedure measuring flow velocity of liquid or gas | |
Das et al. | A Novel Thiol-Ene-Epoxy Polymer Based Optical Waveguide for Refractometric Sensing | |
JPH06288902A (en) | Attenuated total reflactance type thin film evaluating device | |
RU2075727C1 (en) | Method of measurement of angles of turn of several objects and device for its implementation | |
CN105698706B (en) | The device of automatic detection wafer substrates two-dimensional appearance | |
RU2377542C1 (en) | Device for determining optical absorption losses in thin films | |
RU2239917C2 (en) | Photodetector | |
SU1392357A1 (en) | Interferometric transducer for measuring angle of turn of object | |
RU2002133007A (en) | INTERFEROMETER | |
SU1483286A1 (en) | Interference spectral instrument | |
RU2217713C1 (en) | Interferometer | |
RU181211U1 (en) | DEVICE FOR RECORDING AND TESTING HOLOGRAPHIC VOLUME REFLECTIVE GRILLES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041009 |