SU800678A1 - Оптический компенсатор - Google Patents

Description

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в интерферометрических газоанализаторах с целью компенса- ции разности хода интерферирующих лучей.

Известен оптический компенсатор Лёвэ, содержащий одну неподвижную и одну подвижную прозрачные плоскопараллельные пластины. Подвижная пластина жестко закреплена на поворотном механизме [1] .

Однако компенсатор Лёвэ имеет большую величину нелинейности в диапазоне компенсации, малый угол поворо- 15 та, большие габаритные размеры при повороте, что уменьшает яркость интерференционной картины в интерферометре .

Наиболее близким к предлагаемому. *0 по технической сущности является компенсатор Жамена, содержащий поворотный механизм, на оси которого установлены с постоянным углом относи- __ тельно друг друга плоскопараллёль- ' *5 ные пластины для прохождения интерферирующих лучей [2].

Недостатком данного устройства являются большие габаритные размеры при повороте пластин, что приводит 40 к уменьшению яркости интерференционной картины. Это вызвано тем, что поворот пластин компенсатора Жамена осуществляется вокруг горизонтальной оси, параллельной плоскости интерферирующих лучей. При исследовании газов с показателями преломления меньшими или большими сравнительного газа пластины компенсатора должны поворачиваться в обе стороны от нулевого положения. Габаритные размеры компенсатора при повороте тем больше, чем больше проекции световых интерферирующих лучей на плоскость пластин. Повышение габаритных размеров компенсатора вызывает увеличение расстояния, пройденного интерферирующими лучами, что приводит к уменьшению яркости интерференционной картины.

Цель изобретения - повышение яркости интерференционной картины.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическом компенсаторе, содержащем поворотный механизм, на оси которого установлены с постоянным углом относительно друг друга плоскопараллельные пластины для прохождения интерферирующих лучей, пластины установлены так, что биссектриса постоянного угла расположена в плоскости интерферирующих лучей.

На фиг. 1 изображен компенсатор, общий вид; на фиг. '2 - то же, вид сверху, в начальном (нулевом) положении/ на фиг. 3 - то же, в рабочем положении (при компенсации).

Устройство содержит прозрачные плоскопараллельные пластины 1 и 2, ось 3 их поворота, на которой они закреплены. Пластины и ось поворота расположены перпендикулярно плоскости интерферирующих лучей 4 и 5. Апертура световых интерферирующих лучей б и 7, изображенная на плоскости пластин , определяется расположением светящегося тела (источника света)· и апертурной диафрагмой. Для упрощения рисунка ход интерферирующих лучей изображен схематически в виде прямых линий, а не пучков света.

Устройство работает следующим образом.

В начальном (нулевом) положении пластины 1 и 2 имеют с перпендикуляром АВ к направлению интерферирующих лучей одинаковый угол, равный об/2 (показан в увеличенном масштабе) . Постоянный угол между пластинами 1 и 2 равен 180-об. Биссектриса CD постоянного угла направлена параллельно интерферирующим лучам 4 и 5 и расположена совместно с перпендикуляром АВ в плоскости интерферирующих лучей.

При развороте вертикальной осью _t плоскопараллельных пластин 1 и 2 на 35 соответствующий угол (фиг. 3)в интерферирующие лучи вносится разность хода, так как для одного луча 5 геометрический путь в пластине 1 всегда бывает меньше, а для другого луча 4 -, больше.

В результате проведенных теоретических исследований определяют геометрическую разность хода (показатель преломления воздуха η принимают¹ за 1)

Я0 по формуле

Δίν где h

Нис

Vh^-Sin³· (i+Ali) Vn«-sin^aG-4./2) _50

- толщина компенсационных пластин,

- угол поворота компенсатора, oU2 - угол пластины относительно перпендикуляра к направлению интерферирующих лучей;

п_с - показатель преломления материала компенсационных пласРазность хода Ah ,· вносимая в ‘интерферирующие лучи, меняется пропорционально углу i поворота компенсатора вокруг вертикальной оси. Теоретические исследования показывают, что при изменении дЬ от 0 до 39,7 к *104 мм, что равнозначно измерению метана от 0 до 100 об.%, и при повороте компенсатора на угол 1 20° нелинейность, вносимая компенсатором, составляет 0,01. Практически это линейная шкала.

При размерах компенсационных пластин 5x25x0,5 мм, габаритные размеры оптического компенсатора, соответствующие изменению ±20 , составляют 10 мм, в то время как у компенсатора Жамена - 26 мм. Таким образом, оптический компенсатор имеет меньшие габаритные размеры при повороте, а следовательно, интерференционная картина имеет большую яркость.

Применение оптического компенсатора в интерферометрическом газоанализаторе уменьшает его размер и повышает надежность, так как с уменьшением длины интерферометра интерференционная картина имеет большую яркость, что облегчает работу фотоприемников, настроенных на интерференционную картину.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению и может бar использовано в интерферометрических газоангшизаторах с целью компенсации разности хода интерферируюцих лучей. Известен оптический компенсатор Лёвэ, содержащий одну неподвижную и одну подвижную прозрачные плоскопараллельные пластины. Подвижна  пластина жестко закреплена на поворотном механизме l . Однако компенсатор Лёвэ имеет бо шую величину нелинейности в диапазоне компенсации, малый угол поворо та, большие габаритные размерил при повороте, что уменьшает  ркость интерференционной картины в интерферометре . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  ко пенсатор Жамена, содержащий поворот ный механизм, на оси которого уста новлены с посто нным углом относительно друг друга плоскопараллёльные пластины дл  прохождени  интер ферирующих лучеп 2. Недостатком данного устройства л ютс  большие габаритные размеры при повороте пластин, что приводит к уменьшению  ркости интерференционной картины. Это вызвано тем, что поворот пластин компенсатора Жамена осуществл етс  вокруг горизонтальной оси, параллельной плоскости интерферирующих лучей. При исследовании газов с показател ми преломлени  меньшими или большими сравнительного газа пластины компенсатора должны поворачиватьс  в обе стороны от нулевого положени . Габаритные размеры компенсатора при повороте тем больше, чем больше прЬекции световых интерферирующих лучей на плоскость пластин. Повышение габаритных размеров компенсатора вызывает увеличение рассто ни , пройденного интерферирующими лучами, что приводит к уменьшению  ркости интерференционной картины. Цель изобретени  - повышение  ркости интерференционной картины. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптическом компенсаторе, содержащем поворотный механизм, на оси которого установлены с посто нным углом относительно друг друга плоскопараллельные пластины дл  прохождени  интерферирующих лучей, пластины установлены так, что биссектриса посто нного угла расположена в плоскости интерферирующих лучей. На фиг. 1 изображе компенсатор, общий вид; на фиг, 2 - то же, вид сверху, в начальном (нулевом) положении/ на фиг, 3 - то же, в рабочем положении (при компенсации), Устройство содержит прозрачные плоскопараллельные пластины 1 и 2, ось 3 их поворота, на которой они закреплены, ПластиЛл и ось поворота расположены перпендикул рно плоскости интерферирующих лучей 4 и 5, Апер тура световых интерферирующих лучей б и 7, изображенна  на плоскости пла тин , определ етс  расположением свет щегос  тела (источника света)и апертурной диафрагмой. Дл  упрощени  рисунка ход интерферирующих лучей изображен схематически в виде пр мых линий, а не пучков света. Устройство работает CJ eдyклl им образом . В начальном (нулевом) положении пластины 1 и 2 имеют с перпендикул ром АВ к направлению .интерферирующих лучей одинаковый угол, равный об/2 (показан в увеличение масштабе ) . Посто нный угол между пластинами 1 и 2 равен 180-оС. Биссектриса CD посто нного угла направлена параллельно интерферирующим лучам 4 и 5 и расположена совместно с перпен дикул ром АВ в плоскости интерферирукидих лучей. При развороте вертикальной осью 3 плоскопараллельных пластин 1 и 2 соответству1 ций угол (фиг. 3)в интерферирующие лучи вноситс  разность хода, так как дл  одного луча 5 гео метрический путь в пластине 1 всегд бывает меньше, а дл  другого луча 4 больше. В результате проведенных теорети ческих исследований определ ют геометрическую разность хода (показатель преломлени  воздуха п принимаю за 1) по формуле где h - толщина компенсационных пла тин г 1 - угол поворота компенсатора - угол пластины относительно перпендикул ра к направлению интерферирующих лучей; с показатель преломлени  материала компенсационных пласРазность хода ЛИ , вносима  в интерферирующие лучи , мен етс  пропорционально углу i поворота компенсатора вокруг вертикальной оси. Теоретические исследовани  показывают, что при изменении дЬ от О до 39,7 нЮ мм, что равнозначно измерению метана от О до 100 об.%, и при повороте компенсатора на угол i 20° нелинейность, вносима  компенсатором, составл ет 0,01. Практически это линейна  шкала. При размерах компенсационных пластин 5x25x0,5 мм, габаритные размеры оптического компенсатора, соответствующие изменению ±20 , составл ют 10 мм, в то врем  как у ксмпенсатора Жамена - 26 мм. Таким образом , оптический компенсатор имеет меньшие габаритные размеры при повороте , а следовательно, интерференционна  картина имеет большую  ркость. Применение оптического компенсатора в интерферометрическом газбанализаторе уменьшает его размер и повышает надежность, так как с уменьшением длины интерферометра интерференционна  картина имеет большую  ркость, что облегчает работу фотоприемников , настроенных на интерференционную картину. Формула изобретени  Оптический компенсатор, содержащий поворотный механизм, на оси которого установлены с посто нным углом относительно друг друга плоскопараллельные пластины дл  прохождени  интерферирующих лучей, отличающийс  тем, что, с целью повышени   ркости интерференционной картины, пластишл установлены так, что биссектриса посто нного угла расположена в плоскости интерферирукадих лучей. Источники информации , прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ; 284416,кл. G 01 N 21/46, 1970,
2. 2.Электричество и оптика. Физический практикум. М., Наука, 1968, с. 437 (прототип).

   I

   /.