Способ измерения величины двойного лучепреломления полимерных материалов

П:)СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ(54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМПЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХМАТЕРИАЛОВ, заключающийся в Фотоэлектрическом измерении оптической разности Фаз по интенсивности света, проходящего через образец, помещенный между двумя скрещенными поляроидами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности выявления главных направлений полиориентаций полимерных материалов, перед измерением оптической разности Фаз ориентируют плоскость поляризации падающего на образец света вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала путем синхронного вращения системы поляроидов, после чего уста" навливают плоскость поляризации паодающего света под углом 45 к главно- З му направлению анизотропии исследуемого материала,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической промышленности, в частности при производстве химичес 30 ких .пленок и волокон. 5Известен способ измерения оптической разности фаз между обыкновенными и необыкновенными лучами, поляризованными в двух взаимно перпендикулярных направлениях, возникающих при 1 О двойномлучепреломлении 13.Однако измерение величины двойного лучепреломления осуществляется с помощью компенсаторов оптической разности фаз, применение которых су щественно снижает точность измерения за счет дополнительных погрешностей, связанных с изготовлением, юстировкой и установкой в оптическом тракте прибора. 20Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения величины двойного лучепреломления полимерных материалов, заключающийся в фотоэлектричес ком измерении интенсивности света, проходящего через образец, помещенный между двумя скрещенными поляроидами. Величина оптической разности фаз определяется по интенсивности прошедшего светового потока, на основании чего определяется двойное лучепреломление2 1.Недостатком известного способа является дополнительная погрешность измерения, обусловленная неоднозначностью определения величины двойного лучепреломления за счет различия величины и направления ориентации молекулярной структуры.40Цель изобретения - повышение точ ности измерений оптической разности фаз полимерных материалов и обеспечение возможности выявления главныхнаправлений полиориентаций полимер ных материалов.Поставленная цель достигается , тем, что согласно способу измерения величины двойного лучепреломления, заключающемуся в фотоэлектрическом 50 измерении оптической разности фаз по интенсивности света, проходящего через образец полимерного материала, помещенный между двумя скрещенными поляроидами, перед измерением опти ческой разности фаз ориентируют плоскость поляризации падающих лучей вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала путем синхронного вращения системы поляроидов, после чего устанавливают плоскостьполяризации падающего света под уголом 45 к главному направлению анизотропии исследуемого материала,Предварительная ориентация положения анализатора и поляризатора вдольглавных направлений анизотропиисвязана с наличием в полимерных материалах отклонений от заданной ориентации, частичной дезориентации, которая приводит к рассеиванию света,т,е, возникают волны, плоскостьполяризации которых расположенапроизвольно. Рассеянный свет не вступает в интерференцию с основной волной, поэтому при измерении интенсивности прошедшего света через полимерный материал по известному способу накладывается Фон, на которомменее четко или совсем не видны егоэкстремальные положения.Общая интенсивность света ЗО,1;поступающая на Фотоприемник, складывается из интенсивности 3, поступающей на Фотоприемник вследствиеинтерференции волн, распространяющихся вдоль главных направленийанизотропии исследуемого материала,и интенсивности 3 з рассеянных волн,т,е.3 а;.=Ы 3,1Мгде М, - коэффициент деполяризации,изменяющийся в пределах от 0 до 1соответственно для полностью разориентированного и анизотропногополимерного материала.При отсутствии рассеянного излучения интенсивность прошедшего светачерез образец имеет четкие минимумы,по которым производится отсчет оптической разности Фаз. Отклонение отзаданной ориентации приводит к увеличению на 20-ЗОЖ общей интенсивности,при этом точность измерения уменьшается в 2-3 раза.На чертеже схематически изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.Устройство содержит источник 1,монохроматор 2, поляризатор 3, светоделитель 4, плоское зеркало 5,четвертьволновую пластинку 6, анализатор 7, фотоприемники 8 и 9, мостовую схему 10, усилитель 11, реверсивный двигатель 12, электронный самопишущий прибор 13. Элементы 8-13 обраЗаказ 488/32 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета С".,СР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зуют фотоэлектрическое отсчетноеустройство,Способ реализуется следующим образом.Пучок от источника 1 света проходит монохроматор 2, линейно поляризуется поляризатором 3 и делится светоделителем 4 на две части, одна изкоторых попадает на полимерный материал (пленку) 14, четвертьволновую 10пластинку 6 и далее на анализатор 7,синхронно вращающийся с поляризатором3. При этом четвертьволновая пластинка 6 ориентирована так, что главноеее направление совпадает с главным 5направлением поляризатора 3 и анализатора 7. Далее световой поток попадает на фотоприемник 8, включенныйв одно из плеч мостовой схемы. Второй фотоприемник 9 включен в другое .20плечо мостовой схемы 10 и сигнал нанего поступает от светового потока,отраженного от плоского зеркала 5и прошедшего анализатор 7.Систему поляризатор - анализатор 25вращают до тех пор, пока не совпадет плоскость поляризации падающихлучей с главными осями анизотропииисследуемого полимерного материала(пленки), при этом сигнал на отсчет-. З 0ном устройстве равен нулю. Послеэтого четвертьволновую пластинку 6.оповорачивают на 45 , при этом возникает сигнал рассогласования мостовой схемы 10, приводящей в движение реверсивный двигатель 12, связанный с анализатором 7, и на электронном самопишущем приборе 13 фиксируется оптическая разность фаз.Сигнал рассогласования связан с величиной оптической разности фаз соотношением1 рос8где с" - оптическая разность фаз, 1 связанная с величиной двойного луче- преломления пе - и толщиной полимерного материала д , величиной длины волны монохроматического света 3. соотношениемОСЬ - (ое-о )оИспользование предлагаемого способа измерения двойного лучепреломления полимерных материалов обеспечивает по сравнению с известным способом более высокую надежность измерений; возможность выявления главных направлений полиориентаций молекулярной структуры полимерных материалов с последующим его анализом; автоматизацию процесса измерения с повышением его точности, что значительно позволит повысить качество контроля процесса получения готового полимерного материала, повысить его сорт" ность за счет снижения выхода волокна с недостаточной степенью молекулярной ориентации.