Элемент нарушенного полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления поглощающих сред

Элемент нарушенного полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления поглощающих сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н792106

"7. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 041276 (21) 2691690/16-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликована 301280 Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 391280 (51)М. Кл.З

G N 21/43

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (S3) УДК 535. 322, 4. (088. 8) Б. И.Молочников, N. В. Лейкин, И. С. Васильева, В.Н.Морозов, Н.Н.Губель и Э,С.Шакарян

t (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕМЕНТ НАРУШЕННОГО ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО

ОТРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД и-и

-„— „ - а6, о

Изобретение относится к области технической физики и предназначено для измерения показателя преломления и поглощающих сред. Изобретение может быть использовано в химической, 5 пищевой и других отраслях промышленности

Известные устройства для иэмер ния и поглошающих сред (1) включают в себя в качестве основной части 10 измерительный элемент нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) .

Элемент НПВО представляет собой высокопреломляющую полусферу или полуцилиндр, плоская поверхность которых 15 приводится в контакт с исследуемой низкопреломляющей средой и освещается коллимированным пучком света под некоторым углом.

Наиболее близким техническим ре- 20 шением к данному изобретению являет-с ся элемент HOBO для измерения показателя преломления поглощающих сред (2), содержащий полусферу, на плоской поверхности которой размещена кювета с5 для исследуемой среды, и дйе плосковогнутые линзы на входе и выходе светового пучка, снабженные устройствами для их перемещения относительно .полусферы.

Недостатком известного элемента

HIIB0 является неизбежное ухудшение коллимации светового пучка, падающего на границу раздела; элемент НПВОисследуемая среда, что снижает точность измерения показателя преломления, а также трудность конструктивной реализации элемента.

Действительно, коллимированный пучок света, падающий на входную плосковогнутую линзу элемента, проходит далее через воздушный промежуток и входит в полусферу. Воздушный промежуток представляет собой концентрический мениск ввиду равенства радиусов кривизны линзы и полусферы. Проходя через этот воздушный промежуток, пучок получает некоторую расходимость определяемую формулой где п-показатель преломления линз и полусферы и =1-показатель преломления воздуха;

m-полуширина падающего пучка;

3d, †шири воздушного промежутка, 792106

10 формула изобретения

Из формуЛы видно, что расходимость

Э-d = 0 только в идеальном случае, когда gd = О. Для практически достижимых значений 3d©= f О, 25-0, 30) мм расходимость достигает 3 — 4) что недопустимо при точных измерениях показателя преломления. Кроме того, обеспечение такого малого промежутка при условии необходимости поворота линз относитдлф но полусферы на значительный угол (30 — 40 ) требует точного изготово б ления механических устройств перемещения линз и сложной юстировки всего элемента kIPBO.

Целью изобретения является повышение точности измерения и одновременное упрощение конструкции элемента.

Цель достигается тем, что в известном элементе НПВО радиусы кривизны смежных поверхностей линз и полусферы выбраны из условия

r =r- (n — 1)4d, где ㄠ— радиус кривизны линз;

r — радиус кривизны полусферы!

n -.показа=ель преломления линз и полусферы;

B d — ширина воздушного проме- 25 жутка между линзами и полусферой.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оп тическая схема элемента НПВО, выпол- 30 ненного согласно изобретению.

Элемент НЧВО содержит полусферу 1, кювету 2 для исследуемой среды, плосковогнутые линзы 3, 4 с сопрягаемыми поверхностями линз и полусферы 5, б 35 и 7, 8 с воздушными промежутками 9,10, Элемент НПВО работает следующим образом.

Коллимированный световой пучок 11 направляется на элемент НПВО по нор- 40 мали к плоской поверхности вхоцной плосковогнутой линзы 3, проходит воздушный промежуток 9 и входит в полусферу 1 под определенным угломв к плоской поверхности, контактирующей 4$ с исследуемой средой кюветы 2. Отраженный пучок проходит аналогичный путь через полусферу 1, воздушный промежуток 10 и выходную линзу 4.

В данном элементе НПВО сопрягаемые поверхности линз и полусферы (5, б и 7, 8) имеют радиусы кривизны не равные, как это имеет место в прототипе, а выбраны из условия г =r- (п — 1)3 d

При этом условии фокусы поверхнос-тей линзы и полусферы совпадают, поэтому коллимированный пучок без изменения степени коллимации проходит воздушный промежуток, т.е. расходимость пучка отсутствует (3d,=Î) . Причем д)нное свойство достигается не приЗЫ=О, как это имеет место в прототийе, à прис1Й, имеющем конечное и достаточно большое значение (0,5-1,0) мм. Наличие такого сравнительно большого зазора между полусферой и линзами дает также возможность упростить конструкцию элемента НЧВО, так как существенно снижаются требования к точности изготовления механических узлов для перемещения линз относительно полусферы и упрощается юстировка рлемента.

Элемент нарушенного полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления поглощающих сред, содержащий полусферу, на плоской поверхности которой размещена кювета для исследуемой среды, и две плосковогнутые линзы на входе и выходе светового пучка, снабженные устройствами для их перемещения относительно полусферы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и одновременного упрощения конструкции элемента, радиусы кривизны смежных поверхностей линз и полусферы выбраны из условия

g =х-(n-1)36, где r< -радиус кривизны линз;

r-радиус кривизны полусферы; и-показатель преломления линз и полусферы;

3d-ширина воздушного промежутка между линзами и полусферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения, М., Мир, 1970, с. 97-100.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 623143, кл. G 01 N 21/46, 1976 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 9420/41

Тираж 1019 : Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4