Способ измерения показателя преломления

Способ измерения показателя преломления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение предназначено для измерения показателя преломления прозрачных капилляров. Целью изобретения является расширение области применения. Согласно особенностям строения капилляра создается картина рассеянного излучения, характеристики которой связаны с показателем преломления материала и отношением внутреннего и внешнего диаметров капилляра . Характеристиками, позволяющими измерять показатель преломления материала капилляра, являются экстремумы интерференционной картины. В . результате измерения положения экстремума интерференционной картины, соответствующего произведению показателя преломления на отношение внутреннего и внешнего радиусов капилляра , а также положения экстремума, соответствующего отношению внутреннего радиуса к внешнему, определяют отношение этих величин и по этому отношению находят искомую величину. 4 ил. f (Л о эо У1 ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪЬЛИН (19>SU(11>

А1 (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3958561/31-25 (22) 02.10.85 (46) 23,06,87. Бюл. Ф 23 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Ф.Гришко и Н.М.Глухенька (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 997067, кл. G 01 N 21/45, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕJI0KIE HHH (57) Изобретение предназначено для измерения показателя преломления прозрачных капилляров. Целью изобретения является расширение области применения. Согласно особенностям строения капилляра создается картина рассеянного излучения, характеристики которой связаны с покаэателем преломления материала и отношением внутреннего и внешнего диаметров капилляра. Характеристиками, позволяющими измерять показатель преломления материала капилляра, являются экстремумы интерференционной картины. В результате измерения положения экстремума интерференционной картины, соответствующего произведению показателя преломления на отношение внутреннего и внешнего радиусов капилляра, а также положения экстремума, соответствующего отношению внутреннего радиуса к внешнему, определяют отношение этих величин и по этому отношению находят искомую величину.

4 ил.

1318859

1ю

-arcs in —.

Ъ

Луч лазера 1 коллимируют оптической системой 2 и направляют на измеряемый объект — капилляр 3. Максимумы интерференционной картины после прохождения капилляра 3 фиксируют 30 фоточувствительными элементами 4 и 5, например, в виде приборов с зарядовой связью, которые устанавливают так, чтобы охватить возможные угловые перемещения этих максимумов.

Зафиксированная информация поступает в кодирующие устройства 6 и 7 °

В устройстве 6 осуществляют кодирование угла выхода 9», а в устройстве 7 — угла выхода 8, . С выхода устройств 6 и 7 закодированные значения поступают на адресные входы постоянных запоминающих устройств 8 и 9, в которых запрограммирована зависимость между величинами 8 и Х», а также

9, и Х,, соответственно,. Значения Х, и Х с информационных выходов постояннйх запоминающих устройств 8 и 9 поступают на вход делительного устройства 10. Результат деления индицируют с помощью регистратора 11.

Формование максимумов интерференцион. ной картины на фиг.1 объясняется ходом лучей через трубчатый объект.

Учитываются лучи, вносящие основной вклад в индикатриссу рассеянного впе. ред излучения в диапазоне углов, ото о меченных: на фиг.2 (от -90 до +90 ) ..

В зависимости от границ внутреннего (2) Изобретение относится к оптическим измерениям, а именно к способам измерения показателей преломления прозрачных трубчатых объектов, нап ример капилляров, Цель изобретения — расширение области применения, что позволяет определять показатель преломления трубчатых объектов.

На фиг.1 показана структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — развертка части круговой ийтерференционной картины на плоскость, отражающая зависимость интенсивности рассеянного вперед излучения от угла 8 выхода лучей из объекта; на фиг.3 — ход лучей через трубчатый объект; на фиг.4 — график зависимости угла выхода луча от отношения расстояния входа луча до оси, проходящей через центр трубчатого объекта, к его наружному радиусу.

Способ осуществляют следующим образом.

55 отверстия и показателя преломления материала объекта выделяют три основные зоны прохождения лучей, характерных для цилиндрических тел с внутренним отверстием. На фиг.3 эти зоны разделены пунктирными линиями 13 и 15 (для левой половины ход лучей симметричен показанному), Лучи первой зоны 12-13 проходят через две стенки трубчатого объекта и внутреннее отверстие и выходят под углом О, . Лучи второй зоны 13-15 входят в него, испытывают полное внутреннее отражение на границе внутреннего отверстия и выходят из под углом 6 . Лучи третьей зоны 15-16 выходят под углом 6

Углы выхода лучей из трубчатого объекта определяются соотношениями, полученными аналитически для каждой из зон:

1< li . 1i

9, =2(arcsin — — arcsin-- + arcsin— а па (1) ly 1э

g =2(arcsin1-arcsin — + arcsin

Э па nb

13 — arcsin — ) ь

8 = 2(arcsin — — arcsin — ) % 1. у

5 пЬ Ь (3) где О а1 6 а„ a i na; na cl Ь вЂ” переменные величины, характеризующие удаление входа лучей от оси пучка излучения, проходящей через центр трубчатого объекта.

На основании соотношений (1)-(3) построен график зависимости угла 9 выхода луча от отношения величин 1/Ъ для фиксированных значений а и b.

Перегибы на графике в точках Х =

= па/Ь и Х = а/Ь свидетельствуют о . возможности фиксации этих точек. График на фиг.4 построен для узкого элементарного луча, перемещающегося параллельно от оси, проходящей через центр трубчатого объекта, к наружному краю последнего. Если рассмотрим множество элементарных лучей с учетом волновой .оптики, получим интерференционную картину, представленную на фиг. 1. При этом максимумы интерференционной картины для углов 6, и 8» связаны с перегибами кривой на

Ф фиг.3.

Таким образом, как интерференционная картина (фиг.2), полученная на основе волновой оптики, так и график

13188 на фиг,4, полученный на основе геометрической оптики, подтверждают возможность определения величин Х, и Х я а также показателя преломления материала капилляра по отношению этих величии.

Аналогично можно показать возможность определения показателя преломления материала трубчатых объектов при измерении значений углов В и fp

g соответствующих другой паре макУ симумов, показанных на фиг.1, а также при фиксации положения всех четырех максимумов интерференционной картины.

В последнем случае необходимо 15 оперировать со значениями, равными полусумме модулей углов, соответствующих первым ((/В,/ + /6,/)/2} и

BTopbIM ((/ 8 x/ + / 9 /) /2) максимумам интерференционной картины, измеренным2О относительно оси измерения.

Таким образом способ позволяет измерять показатель преломления на основе особенностей прохождения излучения через прозрачные трубчатые Z5 объекты.

Предлагаемый способ найдет применение в процессе изготовления капилляров. Одной из важнейших задач при вытяжке стеклянных капилляров явля- 30 ется получение объективной информации об их геометрических параметрах— внешнем и внутреннем диаметрах. При этом погрешность измерения в широком диапазоне (от О, 1 до 25 мм) для вытягиваемых капилляров и заготовок не должна превышать 0,5, 59 4

Существующие методы и средства измерения внутреннего диаметра прозрач. ных трубок и капилляров характеризуются зависимостью результатов измерения от показателя преломления материала измеряемого объекта, Однако допуски значений показателя преломления материала заготовок, поступающих на обработку, зачастую превышают допустимую погрешность измерения геометрических размеров капилляров,что приводит к снижению эффективности выпуска годных изделий.

Применение способа измерения показаТеля преломления позволит повысить точность измерения величин, используемых для регулировки процесса вытяжки, и улучшить качество выпускаемых капилляров.

Формула изобретения

Способ измерения показателя преломления, основанный на облучении образца с последующим измерением положения интерференционных экстремумов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, измеряют угловое положение первых и вторых экстремумов интерференционной картины относительно оси измерения, проходящей через измеряемый объект и источник излучения, и по угловому положению первого и второго экстремумов, расположенных с противоположных сторон оси измерения, судят об искомой величине. Риа7

13i8859! 3!8859

8, град

0,75

0,5 na/b фиг.М

025 а Ь

Составитель С.Голубев

Техред В.. Кадар Корректор В.Бутяга

Редактор С.Пекарь

Заказ 2501/35 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек-пан,