Элемент нарушенного полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления поглощающих сред

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ш 792106(51)М. Кл.З 6 01 И 21/43 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЭЛЕМЕНТ НАРУШЕННОГО ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОГЛОШАЮЩИХ СРЕД и-и30 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 иэмере. ния п поглошающих сред 1 включают в себя в качестве основной части О измерительный элемент нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) . Элемент НПВО представляет собой высокопреломляющую полусферу или полу- цилиндр, плоская поверхность которых 15 приводится в контакт с исследуемой низкопреломляющей средой и освещается коллимированным пучком света под некоторым углом.Наиболее близким техническим ре шением к данному изобретению являет-с ся элемент НЧВО для измерения показателя преломления поглощающих сред 2, содержащий полусферу, на плоской поверхности которой размещена кювета Б для исследуемой среды, и дйе плоско- вогнутые линзы на входе и выходе светового пучка, снабженные устройствами для их перемещения относительнополусферы. 2Недостатком известного элемента НПВО является неизбежное ухудшение коллимации светового пучка, падающего на границу раздела; элемент НПВО- исследуемая 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 расходимостьопределяемую формулой где п-показатель преломления линзи полусферыи =1-показатель преломления воздухарщ-полуширина падающего пучка; Эс 1,-ширина воздушного промежутка,792106 0 Формула изобретения Из формуЛы видно, что расходимость Э А= 0 только в идеальном случае, когдай = О. Для практически достижимых значений дб= (0,25-0,30) мм расходимость достигает 3 - 4), что недопустимо при точных измерениях показателя преломления. Кроме того, обеспечение такого малого промежутка при условии необходимости поворота линз относитдл но полусферы на значительный угол (30 - 40 ) требует точного изготово бления механических устройств перемещения линз и сложной юстировки всего элемента НПВО.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 условияг =г-(и)4 с 1,где г - радиус кривизны линз;г - радиус кривизны полусферы и -.показа:ель преломлениялинз и полусферы;Зс - ширина воздушного промежутка между линзами и полусферой,Сущность изобретения поясняетсячертежом, на котором представлена оптическая схема элемента НПВО, выполненного согласно изобретению,Элемент НЧВО содержит полусферу 1,кювету 2 для исследуемой среды, плосковогнутые линзы 3, 4 с сопрягаемымиповерхностями линз и полусферы 5, б 35и 7, 8 с воздушными промежутками 9,10,Элемент НПВО работает следующимобразом. Коллимированный световой пучок 11 направляется на элемент НПВО по нор" 40 мали к плоской поверхности вхоцной плосковогнутой линзы 3, проходит воз" душный промежуток 9 и входит в полусФеру 1 под определенным угломв к плоской поверхности, контактирующей 45 с исследуемой средой кюветы 2, Отраженный пучок проходит аналогичный путь через полусферу 1, воздушный промежуток 10 и выходную линзу 4,50В 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 условияг =г- (и - 1)д йПри этом условии Фокусы поверхнос тей линзы и полусферы совпадают, поэтому коллимированный пучок без изменения степени коллимации проходит воздушный промежуток, т,е. расходимость пучка отсутствует 9 А=0) . Причем д)нное свойство достигается не при ЗЙ=О, как это имеет место в прототийе, а прис 1 Й, 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 кюветадля исследуемой среды, и две плосковогнутые линзы на входе и выходе светового пучка, снабженные устройствами для их перемещения относительнополусферы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения и одновременного упрощенияконструкции элемента, радиусы кривизны смежных поверхностей линз и полусФеры выбраны из условиях =г-(и)36,где гя -радиус кривизны линз;г-радиус кривизны полусферы;и-показатель преломления линз иполусферы;3 Й-ширина воздушного промежуткамежду линзами и полусферой,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения, М., Мир, 1970,с. 97-100.2. Авторское свидетельство СССРР 623143, кл, О 01 Б 21/46, 1976