SU701243A1 - Интерференционно-пол ризационный рефрактометр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению в области технической физики, а именно, к аппаратуре дл  измерени  разности показателей преломлени  двух сред. Изобретение может быть использовано в жидкостной хроматографии, при анализе газов, в химической, фармацевтической и других отрасл х промышленности .

Известий различные интерференционно-пол ризационные рефрактометры , содержащие источник коллимированного монохроматического линейно пол ризованного света, интерференционный узел, кювету сосравниваемым средами и устройство дл  измерени  разности хода

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл  етс  интерференционно-пол ризационный рефрактометр, содержащий источник коллимированного монохроматического света, пол ризатор,интрр-ференционный узел с двум  кристаллическими плоскопараллельными пластинами одинаковой толщины, установленную между пластинами кювету с рабочей и сравнительной  чейками и фотоэлектрическое устройство дл  измерени  разности хода Г5.

Недостатком известного рефрактометра  вл етс  значительна  нестабильность , про вл юща с  в виде дрейфа нул  рефрактометра во времени, что приводит к снижению точности измерений (прежде всего длительных и непрерывных измерений, характерных дл  жидкостной хроматографии).Эта нестабильность вызвана колебани ми температуры кристаллических пластин (температурна  нестабильность) и изменени ми их взаимной ориентации (механическа  нестабильность), которые привод т к неконтролируемому изменению разности хода.

Температурна  и механическа  настабильности  вл ютс  величинами одного пор дка и повышение точности измерений может быть обеспечено лишь при одновременном исключении указанных факторов.

Цель изобретени  повышение точности измерений за счет исключени  температурной и механизческой нестабильностей .

Это достигаетс  тем, что в интерференционно-пол ризационном рефрактометре , содержащем исто ник кол- имированного монохроматического света , пол ризатор, интерференционный узел с двум  кристаллическими плоскопараллельными пластинами одинаковой толщины, устакоеленную между ними кювету с рабочей и сравнительной  чейками и фотоэлектрическое устройство дл  измерени  разности хода,в пространстве между первой по ходу луча кристаллической пластиной интерференционного узла и кюветой, а также в пространстве между кюветой и второй по ходу луча кристаллической пластиной интерференционного узла, установлено одинаковое нечетное количество кристаллических пластин, идентичных пластинам интерференционного узла, между указанными пластинами устаноалены элементы, разворачивающие плоскость пол ризации света на угол, равный сумме угла между главными сечени ми смежных с ними кристаллических пластин и угла , при этом все дополнительно установленные до кюветы элементы жестко соединены между собой и первой пластиной интерференционного узла,, все дополнительно установленные после кюветы элементы также жестко cosflSiHeHbi между собой и второй пластиной интерференционного узла, и образованные таким образом блоки укреплены в общем дл  них держателе

При этом в качестве источника излучени  использован оптический квантовый генератор, кристаллические пластины изготовлены из кальцита,-а держатель выполнен из материала с низкой теплопроводностью и коэффициентом температурного рас(лирени  равным коэффициенту . температурного расширени  кальцитаS например из технического кальцита или оптического стекла.

На фиг, 1 показана принципиальна  схема иктерференционногпол ризационного рефрактометра на фиг« 2 приведен пример реализации изобретени .

Устройство содержит источник 1 коллимированного монохроматического света, пол ризатор 2, кристаллические пластины 3 интерференционного узла, кювету 5 с рабочей и сравнительной  нейками фотоэлектрическое устройство 6 дл  измерени  разности ходаJ од жаковое нечетное количество пластин 7 и 8, идентичных кристаллическим плаСТинам интерференционного узла и установленных , соответвующие плоскость пол ризации на угол, равный сумме угла между главными сечени ми смежных с ними кристаллических пластин и угла . Пластины 3, 7 и 9 жестко соединены между собой и образуют блок 11, аналогично жестко соединенные между собой пластины , 8 и 10 образуют блок 12. Блоки 11 и Т2 укреплены в общем дл  них держателе 13. Устройство работает следующим об разом. Пучок света от источника 1 (например , оптического квантового гене ратора) проходит через пол ризатор 2 и направл етс  на первую кристаллическую пластину 3 интерференционного узла, котора  раздел ет исходн пучок на два пучка, линейно .пол ризованных в ортогональных плоскост х и имеющих некоторую разность хода. Указанна  разность хода компенсируетс  при прохождении разделенных пу ков через систему ппастин 9 и пласт 7, установленную за пластиной 3 по ходу луца. Далее лучки проход т через рабочую и сравнительную  чейки кюветы 5, где они приобретают разно хода, пропорциональную исследуемой разности показателей преломлени  сравниваемых сред, и направл ютс  на систему пластин 10 и пластин 8, котора  компенсирует разность хода, возникающую при прохождении пластин k, свод щей пучки. В результате интерференции сведенных пластиной k п ков света образуетс  эллиптически по л ризованна  волна, компоненты которой обладают разностью хода, пропорциональной искомой разности показателей преломлени  сравниваемых сред. Измерение разности хода производитс  с помощью фотоэлектрического устройства 6 известной конструкции Ч например , с помощью компенсатора Сенармона ,в.котором модул ци  состо ни  пол  ризации света осуществл етс   чейкой Фараде  Sli Исключение температурной и механической нестабильностей осуществл етс  следующим образом. Два вышедших из пластины 3 пучка света после прохождени  пластины 9 и пластины 7, установленных непосред ственно за пластиной 3 по ходу луча, при равенстве температуры кристаллический пластин 3 к 7 будут иметь нулевую разность хода, так как разности хода, приобретаемые пучками в 34 каждой из пластин, будут равны по величине и противоположны по знаку. Плоскости пол ризации вышедших из пластины 3 пучков света разворачиваю с  пластиной 9 на такой угол, чтобы пучок, плоскость пол ризации которого в пластине 3 в плоскости главного сечени , оказалс  пол ризованным в плоскости, перпендикул рной плоскости главного сечени , пластины 7 При этом второй пучок, ПЛОС кость пол ризации которого в пластине 3 была перпендикул рна плоскости главного сечени , окажетс  пол ри зованным Б плоскости главного сечени  пластины /. Таким образом, необыкновенный и обыкновенный в пласти-не 3 пучки в рассматриваемой пластине 7 станов тс ; соответственно, обыкновенным и необыкновенным. Разности хода 5 приобретаемь:е в пластинах 3 и 7, будут соответственно равны L(nQп ) и L(ng-n,), а их сумма равна нулю , что соотаетстЕует сделанному ранее утверждению,. Если в рефрактометр устанойлено более одной пластины 7, то, повторив приведенное вьше рассуждение примаки-елLH.O к дальнейшему прохо кден ;ю лучкоа света через элементы ., сбъед1-, в блок 1 1 , нетрудно получить.:, что разность хода вышедших из блока 11 пучков света рав на нулю при любом нечетном количестве пластин 7о При этом равенство нулю разности хода будет сохран тьс  при произвольном одинаковом изменеНИИ температур пластин 3 и /,так как и температурные изменени  разности хода в каждой последующей пластине будут равно по величине м противоположны по знаку изменени м в предь ду щей пластине, а обшсе количество пластин 3 и 7 -icTHo i Одинаковость nsj-ie нени  температуры кристаллических пластин 3 и 7 в рефрактометре, вы- полненнон согласно изобретению, достигаетс  за счет возмохности установить эти плэстинь вплотную одна к другой. Дополнительным, средством обеспечени  одинаковости изменени  температуры пластин 3 и 7 может  витьс  демпфирование тепловых колебаний окружающей среды помеш ением блс5ка 11 в оболочку t-ia матеоиала с низкой теплопроводностью Зтим можно значи тельно улучшить соотношен-ле мекду скоростью выравнивани  те.мпературы пластин и скоростью изменени  температуры на ик поверхности, Омевидно , что приведенное рассмотрение вл  ни  температуры на величину разности хода интерферирующих пучков света остаетс  справедливым и блока 12, состо щего из пластин 8 и j и пластин 10. Исключение механической нестабильности достигаетс  тем, что все дополнительно установленные до кюве элементы жестко соединены между собой и пластиной 3, а дополнительно установленные после кюветы элементы также жестко соединены между собой пластиной k, и образованные таким образом блоки 11 и 12 закреплены в общем дл  них держателе 13. Наиболее высока  стабильность фи сации взаимного положени  кристаллических пластин достигаетс  при ис пользовании дл  изготовлени  держател  13.материала с коэффициентом температурного расширени  равным коэффициенту температурного расшире ни  материала пластин (например, в случае применени  кальцитовых пластин используетс  держатель, изготов ленный из технического кальцита), близким к нему (например дл  кальцитовых пластин используетс  де жатель из стекла). Держатель 13 может быть изготовлен из материала с низкой теплопров ностью, обеспечива  тем самым не то ко механическую стабильность фиксируемых в нем элементов, но и демпфи рование температурных колебаний окр жающей среды. Пример такой реализации показан на фиг, 2, где блоки, образованные жестким соединением ка цитовых пластин 3 и t интерференцион- 40

ного узла с дополнительно установленными полу волновыми фазовыми пластинаемного детектора дл  жидкостной хроматографии . 36 ми 9 и 10 и кальцитовыми пластинами 7 и8, укреплены в держателе 13, изготовленном из оптического стекла. В данном случае с каждой стороны кюветы дополнительно установлено по одной пластине 7 и 9, причем главные сечени  всех кальцитовых пластин 3, 7, 8 параллельны, а фазовые полуволновые пластины 9 и 10 разворачивают плоскости пол ризации пучков света на угол 90°. Стрелками 14 показаны направлени  оптических осей кристаллических пластин, В частном случае, когда угол между главными сечени ми кристаллических пластин равен 90°, устанавливаемые между ними пластины 9 и 10 могут не .разворачивать плоскость пол ризации света. Тогда вместо пластин 9 и 10 могут быть слои изотропного вещества , например, воздуха, оптического кле  и т.п. Предложенное в изобретении выполнение интерференционно-пол ризационного рефрактометра позвол ет повысить точность измерени  разности хода до , причем дл  этого не требуетс  трудоемкое дорогосто щее и сложное термостатирование всего рефрактометра. Достижение точности измерени  разности хода Ю Ю позвол ет получить точность измерени  разности показателей преломлени  до использовании кюветы всего 1 мм длиной (при этом объем исследуемых сред не превысит единиц микролитров ) . Указанные свойства важны при использовании интерференционно пол ризационного рефрактометра в качестве высокочувствительного микрообъ

Фие.г

Claims (2)

1. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ РЕФРАКТОМЕТР, содержащий источник коллимированного монохроматического света, поляризатор, интерференционный узел с двумя кристаллическими плоскопараллельными пластинами одинаковой толщины, установленную между пластинами кювету с рабочей и сравнительной ячейками и фотоэлектрическое устройство, для измерения разности хода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения температурной и механической нестабильностей, в пространстве между первой по ходу луча кристаллической пластиной интерференционного узла и кюветой, а также.в пространстве между кюветой и.второй по ходу луча кристаллической Пластиной интерференционного узла установлено' одинаковое нечетное количество кристаллических пластин, идентичных кристаллическим пластинам интерференционного узла, между крис+аллическими пластинами установлены элементы, разворачивающие плоскости поляризации света на угол, равный сумне угла между главными сечениями снежных с ними кристаллических g пластин и угла 90°, ^пРи этом все дополнительно установленные дс5 кюветы элементы жестко соединены между (собой и первой кристаллической пластиной интерференционного узла, все дополнительно установленные после кю веты элементы также жестко соединены между собой и второй кристаллической пластиной иН'терференционного узла, и образованные таким образом блоки укреплены в общем для них держателе.

2. Рефрактометр по о. 1, отличающийся тем, что в качестве источника излучения использован оптический квантовый генератор, кристаллические пластины изготовлены из кальцита, а держатель выполнен из материала с низкой теплопроводностью и коэффициентом температурного расширения равным коэффициенту температурного расширения кальцита, например, из технического кальцита или оптического стекла.

SU ... 701243 ί