Способ определения показателей преломления жидких кристаллов

) ОО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГЙЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ интерференции для любыхнных экстремумов, опреденный порядок одного из ин(56) 1, В. де Же. физическ е во ства жидкокристаллических веществ. М., фМирф, 1982.2. 1)ипвцг Р. е а 1. 1 пСегйеговегег вегЬод оГ 1 х 1 иЫ сгуяга 1 геЕгасг.хоп пйех деСегпасаг.акоп. Ио 1. Сгуа. 45, Х 1-2, с. 127-144.(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ, включающий регистрацию интерференционного спектра пропускания контролируемого слоя жидкого кристалла, и определение по интерференционному спектру искомого показателя преломления, о тл и ч а ю щ н й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений показателяпреломления, регистрацию проводят для гдеплоскопараллельного слоя, причем определяют спектральные частоты четырех првольных экстремумов интерференции, ра ность порядкдвух пар указляют прибпите рференциоДК,К: ф 1ий институтемМ, МФ,еи с йе %;е,м экстрему преломле пределяют показател частотепо форму ов, иням н 1);нный до ближайшего ачения порядок инт круглого э- д я жидкого кристалла.4 ь(3) Кйеърд= )ср Л= ) юе Изобретение относится к области исспедования и анализа физических свойствжидких кристаллов путем измерения показателя преломления опгически прозрачныхслоев и может быть использовано в электронной промышленности.Известен способ измерениа показателейпреломления жидких крисгаллов, в соответствии с которым изготавливают клиновидный образец плвнарно ориентированногожидкого кристалла, и измеряют отклонение прошедший через него лучей различной поляризации. Прв этом точность определения показателей преломления определяется, в Первую очередь, точностью измерения угла клина и составляет примеро ож 1.Однако дла достижения этой точностинеобходим монохроматичный источник света с рвсходнмостью не более 0,001 рад. оНаиболее близким по технической сущности к нзобретенао является способ определения показателей преломления жидкихкристаллов, включаюншй регистрацию интерференционного спектра пропусквнияконтролируемого слоя жидкого кристаллаи определения по ивгерференциониомуспектру искомого показателя преломления,основанный нв получении ингерференцкоиныхпопос равной толщины в клиновидном ЗОобразце Е 23 .,Па измеренному расстоянию дх междуполосами, разность порядков интерференции которых равна дс, рассчитывают показатель преломления на длине воины Л, 35й(с ЛМахгде о - угон клина. Точность определения показателей пре- И 1 ломлениа данным способом зависит от точности измерения угла клина и расстояний между интерференционными полосами н составляет примерно 0,3%И),Однако известный способ позволяет ап- ц ределягь показатели преломления жидких кристаллов с невысокой точностью по сраь нению с точностью определения показателей преиомлевия иэотропных жидкостей.Кроме того, для проведения измерений по у данному способу в инфракрасной области спектра необходимо изготовлять специальные приспособления к спектральным приборам.Белью изобретения является повышение точности измерения показателей преломления жидких кристаллов и обеспечение воэможности определения показаелей .преломления в широком частотном диапазоне беэ привлечения дополнительного обо,рудования.Поставленная цель достигаетса тем,что согласно способу определения показателей преломлениа, включающему регистрацию интерференционного спектра пропускания конгроаируемого слоя жидкого кристалла и определение по ивгерференционномуспектру искомого показателя прелсвщения,регистрацию проводят для плосжопараллельного слоя, причем определяют спектральные частоты четырех производных экстремумов для любых двух цор указанныхэкстремумов, определяют приближенныйпорядок К; одного из интерференционныхэкстремумов по формулеДК 1),Кв, -14(1 Я.,(М,4,.1/ где 4 М, 4, М - частоты четырехф (финтерференциоиных экстремумощдК ; ак 1,- разности порядков1интерференции1 с; 6 экстремумов еи определяют показатель прелоьщения ина частоте 4; по ле2 сИ;где М - округленный до бшжайшего це- лого значения порядок интерференцииед - толщина слоя жидкого кристалла.Для четырех интерференционных экстре. мумов выпсаняются следующие соотнсепения между оптической разностью хода и длиной водныЭгде д р о - толщина пленки жидкого кристалла и его показатель преломления на частоте 4К -порядок интерференции,Разложение дисперсионной формулы 5 Зельмейера дпя показателя преломления в ряд по частотам имеет видргВыражая п и о,через й, и пр и О через О с точностью до 9 р получаем10, (8)Вычитая (7) иэ (8), псаучаем формулу дпяДк дК 25 30 2 Н.где дКК.-"К,- К; йКр= К -КПоястааяяя ее в уравиейие (7 и решая полученное равенство относительно, после подстановки в формулу (4) по лучаем требуемое выражение для порядка интерференции К, т,е. формулу (1) Вследствие неточного учета дисперсии ато значение отличается от истинного, которое должно быть целым. При точности отсчета частоты, 0,1%, вполне дости-, жимой в серийных спектральных приборах, рассчитанное значение отличается от ис 45 тинного не более, чем на 0,3% и истинное значение порядка интерференции получают;округлением; приближенного значения до ближайшего целого.Таким образом, определяя частоты, 50 интерференпионных экстремумов и рассчитывая порядок интерференции дпя одного из интерференционных экстремумов, легко рассчитать покаэатепь преломления жидкого кристалла на частоте одного из ии терференционных экстремумов. Для осуществления предлагаемого способа регист рируют интерференционный спектр исследуемого слоя жидкого кристалла при помощи спектрофотометра.П р и м е р Рассмотрим реализацию спбсооа на двухлучевом спектрофотометре 5 р е с о г д 61 й ЭК. Исследуемыйслой жидкого кристалла помещают в рабочий канал кюветного отделения приборавместе с ориентированным вдоль однойиэ оптических осей жидкого кристаллапопяризатором. Излучение от имеющегосяв приборе источника с помощью системызеркал направляют в монохроматоре Затеммонохроматический пучок расщеппяют надва одинаковых пучка (рабочий и опорный),которые направляют через кюветное отде-леннее Поверхности онтропируемого спояжидкого кристалла создают два отраженных рабочих пучка, которые интерферируют.Вследствие интерференции интенсивность рабочего пучка изменяется с изменением длины волны излучения. Затемсравнивают интенсивности рабочего и опорного пучков, направляя из поочередно сопределенной частотой на приемник излучения, выделяя, усиливая и регистрируяпеременную компоненту сигнала на даннойчастоте, йредставпяюшую собой отношениекоэффициентов пропускания образца и аталона (в случае отсутствия эталона - Пропускание образца). При сканировании дпины волны излучения ато отношеиИе изменяется по периодическому закону, деваяинтерференционный спектр пленки.Толщину слоя жидкого кристалла определяют по интерференционной картине внезаполненной кювете. Затем по формуле(1) вычисляют приближенное значениепорядка интерференции для одного иэ максимумов интерференционной картины, определяют 1 истинное значение этой величиныи вычисляют по формуле (2 значениепоказателя преломления слоя жидкогокристалла. на частоте 1 г или на частотеЧ; любого другого максимума интерференции, порядок которого К; можно посчитатьзная К .Для слоя и-метоксиоензилиден-п -бутиееланилина толщиной 88,95 мкм при 22 оСн попяриэапии излучения, перпендикулярной оси жидкого кристалла на спектроф(тометре бресогд 61 ЙЭР получены следующие значенияе М= 5245 см "; ф5794 см 1, Я К = 8461 см " 4 у.9007 см, й К 15, й К 1 = 15,Рассчитанный приближенный порядокинтерференции К,= 157,82, истинное значение К 158. Величина показателя преломления о = 1,5329+ 0,0006,. Заказ 2647/38 Тир ж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Огносительная ошибка определения показателя преломления данным способом обусповлена только погрешностью измерения частоты интерференционного максимума и составляет при нспсаьзовании серий-ных спектральных приборов 0,02 - 0,06%, что в 5 - 10 раз превышает точность определения показателей преломления способом, основанным на регистрации икгерференции в клиновидном образце.оИспользование предиагаемого способа определения показателей преломпення жид. кнх кристаллов обеспечивает, по сравнению с известными, более высокую точноогь во всей области прозрачности жидких кристаллов (примерно от 3000 см "до 20000 см " ), а также снижение затрат на исследования, так как не требуется специального оборудования. Кроме того, он позволяет упростить изготовлениежидкокристаллических пленок для ис- эслеаовательских целей так как не тпредъявляет высоких требований к ихкачеству.