SU1122940A1 - Устройство дл измерени показател преломлени поглощающих сред - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГ-ШРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОГЛ0111АЮЩИХ СРЕД, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу луча монохроматор, измерительный элемент призматической формы и приемно-регистрирующую систему, о тличающе е с  тем,- что, с целью повьшени  точности измерени , в устройство введены наблюдательна  система и полупрозрачное зеркало , установленное в монохроматоре перед его выходной щелью наклонно к оптической оси и выполненное с возможностью выведени  его из хода луча, а наблюдательна  система установлена так, что ее фокус совмещен с выходной щелью монохроматора, при этом преломл ющий Угол-измерительного элемента выполнен по величине i меньшим наименьшего значени  угла Q из рабочего диапазона углов падени  (Л света на измерительный элемент.

Description

Изобретение относитс  к техничес кой физике, предназначено дл  иэмер ни  оптических посто нных - показател  преломлени  Пи показател  поглощени  К и .может быть использовано дл  метрологических целей в области рефрактометрии полного внут реннего отражени , где требуетс  достижение предельных точностей, а также в нефтехимии, химий пиг ментов и красителей, пищевой и фарм цевтической промьцпленности дл  конт , рол  поглощающих сред, Известно устройство дл  определе ни  показател  преломлени  путем измерени  коэффициентов отражени  R света при его падении поД определенным углом 6 на .исследуемую среду со стороны измерительного эле мента, наход щегос  в оптическом контакте с исследуемой средой. Искомые .оптические посто нные П и К функционально св заны с величинами углов падени  Q и соответствующих им коэффициентов отражени , а погрешности П и К (т.е. величины ЛП и d К) определ ютс  погрешност ми 0 и R (т.е. величинами &0 и Д R) , Измерительные элементы в таких устройствах расположены в кюветном отделении спектрального прибора (перед входной щелью монохроматора) м освещаютс  сход щимс  пучком света . Недостаток данных устройств состоит Б их низкой точности, обусловленной невозможностью точной установки угла падени  света из-за существенной непараллельности пучка лучей. При использовании призматического элемента точность снижаетс  путем наложени  на рабочий пучок света паразитных бликов, отраженных плоскими гран ми элемента при норма ном падении света на них. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дп  измерени  показател преломлени  поглощающих сред, содержащее источник света и последовательно расположенные по хо луча монохроматор, измерительньй эл мент призматической формы и приемно регистрирующую систему. Установка угла падени  0 в этом рефрактометр производитс  по веществам с иавестным показателем преломлени , дп  которых находитс  критический угол, после чего из этого положени  осве . тительный коллиматор по14орачивают на малые углы 2 . Така  установка угла, хот  и более точна, чей в других известных устройствах lj,Ho тем не менее точность угла не превышает 2 - 3 , что соответствует погрешности изменени  п( 1-2) . . Кроме того, здесь также имеетс  погрешность в измерении из-за паразитных световых бликов от плоских поверхностей линз, поскольку пучки света всегда нормальны этим поверхност м. Особенно сильное вли ние оказывают при двухкратном (автоколлимационном ) ходе пучка через измерительный элемент. Цель изобретени  - повьшение точности измерени  оптических посто нных поглощающих сред. Поставленна  цель достигаетс  TeMj что в устройство дл  измерени  показател  преломлени  поглощающих сред, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу луча монохроматор, измерительньй элемент призматической формы и приемно-регистрирующую сиетему,введены наблюдательна  система и полупрозрачное зеркало, установленное в монохроматоре перед его выходной щелью наклонно к оптической оси и выполненное с возможностью выведени  его из хода Луча, а наблюдательна  система установлена так, что ее фокус совмещен с выходной щелью монохроматора, а преломл ющий угол измерительного элемента выполнен по величине меньшим наименьшего значени  угла б из рабочего диапазона углов падени  света на измерительный элемент. На фиг, 1 показана принципиальна  схема устройства, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - ход луча и паразитных обратных бликов в измерительном элементе. Устройство содержит осветитель 1, монохроматор 2, полупрозрачное выключаемое зеркало 3, выходную щель 4 монохроматора , набЛкщательную систему 5,внеосевой параболондный объектив 6,плоские зеркала 7 и 11, измерительный элемент 8, автоколлимационное зеркало 9, угломерное устройство tO, приемно регистрирую цее устройство 12, входную грань 13 измерительного элемента.

3 , II2294

Устройство работает следующим образом.

Осветитель 1 освещает входную щель дифракционного монохроматора 2 (показан пунктиром). Разложенное в спектр излучение фокусируетс  на выходной щели 4 монохроматора. Далее коллимированный зеркалом 6 световой пучок после отражени  от зеркала 7 направл етс  на призматический измерительный элемент 8 с преломл ющими углами ос , направл етс  под углом . 0 к его рабочей поверхности, контактирующей с исследуекшм веществом , отражаетс  от нее и выходит из элемента. После отражени  от, автоколлимационного зеркала 9 свет вторично отражаетс  от рабочей границы элемента под тем же углом 9 что удваивает чувствительность измерени .

Ид  в обратном направлении световой пучок фокусируетс  зеркалом 6, причём на выходной щели 4 монохроматора строит ее же перевернутое изображение , т.е. изображение верхней половины щели. Вблизи щели А, перекрва  нижнюю ее половину, установлено наклонно к оптической оси плоское зеркало 11, которое перехватывает возвращенный пучок света и направл ет 6ГО на приемно-регистрирующее устройство, измер ющее коэффициенты отражени  R, по которым рассчитваютс  значени  П и К.

9 в предлагаемом

устройстве производ т следук цим образом .

Сначала входную грань 13 измерительного элемента 8 устанавливают нормально к падак щему пучку света. Дл  этого полупрозрачное зеркало 3 1ВВОДЯТ в ход лучей, а зеркало 11 вывод т , С помощью наблюдательной системы 5 визуально.рассматриваетс  плоскость выходной щели 4. При .установке грани 13 нормально световому пучку на щели 4 наблюдаетс  автоколлимационное изображение от нее. После этой операции зеркало 3 вывод т из хода лучей, а зеркало 11 ввод т . Затем с помощью угломерного устройства 10 измерительный элемент 8 поворачиваетс  на угол if такой величины, чтобы обеспечить заданный. угол падени  9 на рабочую грань (фиг. 3). Св зь величины 1Р д,аетсв легко выводимьм вьфажением Э ti +

+ src8in(ain- ) , где сС и п - прелол ющий угол измерительного элемента и его показатель преломлени .

Дл  возвращени  рабочего пучка в обратном направлении автоксллимационное зеркало 9 поворачивают на угол 2(р. Точность установки углов б определ етс  погрешностью установки входной грани элемента нормально к пучку света и погрешностью измерени поворота измерительного элемента. Установку входной грани нормально к пучку с помощью предлагаемого устроства , включающего зеркало 3 и наблюдательную систему 5, производ т с погрешностью не более 5 - 10 , а измерение угла поворота измерительног элемента - с погрешностью не более 10 . Поэтому среднеквадратична  погрешность угла поворота измерительного элемента Afp не превосходит 14

Поскольку, погрешность угла поворота элемента btf и погрешность установки угла падени  света на элемент й6 св заны легко выводимым приближенньм соотношением Д(| пЛ9 (т.е. допустима  погрешность угломера в п раз больше допустимой погрешности установки угла падени  света), то, следовательно, погрешность в предлагаемом устройстве не превосходит 6 - 7 Это дает возможность достижени  погрешности измерени  п не более (2-5) «10, т.е. почти на пор док точнее из.честного устройства.

Предлагаемое устройство способствует более точному измерению коэффициента отражени  Rj так как не уменьшает световой поток поскольку при измерении R зеркало 3 выключаетс  из хода световых лучей.

Повьш1ение точности измерени  R в предлагаемом устройстве достигаетс  путем исключени  вли ни  паразиту ных световых бликов, отраженных плоскими нерабочими поверхност ми элемента, налагающимис  на рабочий световрй сигнал, отраженный поверхностью соприкосновени  элемента и . исследуемой среды. . , ,

Исключение вли цй  этих бликов достигаетс  выполнением угла oi измерительного элемента по величин ; меньше наименьшего б из рабочего диапазона углов падени . В этом случае при любом б пучки света не падают нормально на плоские повррхности элемента, поэтому паразитные

обратные блики от обеих граней элемента (показаны пунктщзом) не идут по пути рабочего луча (показан сплошной.линтей),. а уход т в сторону (фиг. 3). Тем самым исключаетс  имеюща с  в известном устройстве погрешность в измер емом значении

R путем наложени  на рабочий пучок  аразитных бликов.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит повысить точность измерени  путем повышени  точности установки угла падени  света и исключени  паразитных бликов.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу луча монохроматор, измеритель- ный элемент призматической формы и приемно-регистрирующую систему, о тли чающееся тем,- что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены наблюдательная система и полупрозрачное зеркало, установленное в монохроматоре перед его выходной щелью наклонно к оптической оси и выполненное с возможностью выведения его из хода луча, а наблюдательная система установлена так, что ее фокус совмещен с выходной щелью монохроматора, при этом преломляющий угол'измерительного элемента выполнен по величине меньшим наименьшего значения угла Q из рабочего диапазона углов падения света на измерительный элемент.

   11-22940..

   ί