Способ контроля прозрачных объектов

)4 С 01 И 214 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относитсяаналитического приборострожет быть использовано при к облас-25 ния и ма- абораторБюл, 1 е 16ов, Д,В,Тихомолов,А.Е.Бабушкин8.8) дких сред и при изуч граничных явлений. С ом анализе жиии различныхелью повышен оптичес яризациюиллярнойе жидкост оля(56) Горшков М.М,Э Сов.радио, 1984, сЗаявка ФРГ М 33 кл. С 01 И 21/43, (54) СПОСОБ КОНТРО ОБЬЕКТОВ М. света в ци ячейке при ых хотя смеси оказателем бы одна обладает меньшимпреломления, чем материал1 ил еики 6(53) 535 013/27.854.87.Красиков и24 (О липсометри 67-78. 5851, кл. 983.ЛЯ ПРОЗРАЧН ия разрешения нализируют по ндрической кап омещении в не костей, из ко1 13073Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может бытьиспользовано при лабораторном анализежидких объектов, например химическихвеществ повышенной чистоты, и при изу чении различных граничных явлений всистемах газ - жидкость, жидкость -твердое тело, газ - жидкость - твердое тело, жидкость - жидкость.Цель изобретения . - повышение разре 10шения оптического контроля.На чертеже представлена схема прохождения излучения через систему,Пучок 1 параллельных лучей, идущих, например, от конденсора осветителя, входящего в комплект любогополяризационного микроскопа (не показан), попадает на внешнюю стенку 2стеклянного полого цилиндра, представляющего собой капилляр 3, При 20этом только луч 4 доходит до внутренней стенки 5 в точке А под углом,соответствующем предельному углу полного внутреннего отражения . Луч 4заходит внутрь объема 6 и скользитвдоль границы раздела до выхода вточке В, затем отражается от внутренней поверхности стенки 2 и движется до точки С, где может возникатькартина, подобная той, которая былав точке А. При этом точки А,С можно наблюдать в поле зрения микроскопакак световые полосы на темном фоне,еслинаблюдение ведется в скрещенныхполяроидах. 35Количество, интенсивность, неоднородность поляризационных линий определяются характером границы рассматриваемого объекта, а изменениеих характера свидетельствует о кинетике происходящих явлений, напримеро диффузии на границе несмешивающихся жидкостеи (углеводород - водаили др.) либо об адсорбции на твердой или жидкой поверхности. 45 Наблюдаемый объект, главным образом жидкой природы, помещаются в цилиндрический капилляр, выполненный из материала с большим показателем преломления, чем контролируемый объект. При этом на границе внутренней стенки капилляра и предмета в определенных точках возникает полное внутреннее отражение, когда луч скользит, заходя на расстояние порядка длины световой волны в пределы объекта. Это приводит к четкой фиксации границы объекта и ее однород 13 2ностей из-за поляризации выходящеголуча. Особенности поляризации луча(степень и плоскость поляризации,интенсивность, количество и особенности полос поляризации) усиливаютразрешение при контроле прозрачныхобъектов, Поляризация в этом случаепроисходит при рассеянии луча светана молекулярных неоднородностях граничного слоя в процессе полного внутреннего отражения,Для цилиндрическойповерхности из-за выбора диаметракапилляра, существенно (на 2 порядка) превышающего длину световой волны, и толщины стенки капиллярнойячейки, в 3-6 раз меньшей внутреннего диаметра., полосы не накладываютсяи не перекрывают друг друга, Прозрачный объект освещается пучком параллельных лучей, например от лазера либо от осветителя с конденсором.Из-за цилиндрической поверхности лучи этого пучка имеют разные углы падения. Из этих лучей только определенные попадают на границу под предельным углом полного внутреннего пеотражения Я.п . = - и создают поп;ляризационную картину, т.е, используются при контроле объекта (пе, и - показатели преломления материалов капилляра и контролируемого объекта соответственно). Наблюдение и фотографирование возникающей картины можно осуществлять через тубус микроскопа, когда объектив сфокусирован на объект или отдельные его детали, где происходит внутреннее отражение.Варьирование размером толщины стенки ячейки показывает, что при малой толщине поляризационные полосы взаимно перекрывают друг друга, создавая дифракционные нарушения, из-за чего интерпретация картины усложняется.В то же время слишком толстая стенка искажает сам ход луча в стекле, способствуя возникновению добавочных бликов. Выбор соотношения внутренний диаметр/толщина стенки в пределах 3-6 является экспериментально обоснованным.Подготовку жидкого объекта осуществляют следующим образом. Предварительно запаянный капилляр помещают в жидкость и в ней надламывают. Жид-. кость заполняет капилляр под действием капиллярных сил. Жидкость в капилляре не контактирует с окружаю 13073щей средой, при необходимости торцыкапилляра могут быть запаяны снова,Подготовленный таким образом образецпомещают на столик микроскопа, наблюдают, фотографируют и при необходимос ти фотометрируют.Способ реализован на базе микроскопа МИН, в качестве осветителя .применены входящий в комплект микроскопа осветитель и газовый лазер 10ЛГ. Цилиндрические капиллярныеячейки вытягивали при нагреве изтрубОк, выполненных из стекла "Пирекс"с показателем преломления п=1,476.После этого капилляры запаивали. Диаметр ячейки составлял 100-200 мкм,толщина стенки изменялась в пределах15-50 мкм,Ячейки заполняли исследуемымиобъектами жидкой природы путем калиллярного поднятия после надлома краякапилляра. При этом полностью исключалось попадание в ячейку посторонних веществ, кроме контролируемыхобъектов. Жидкости - вода (п=1,333),октан (п=1,397), декан (п=1,411),монобромнафталин (п=1,658) - вводиликак отдельно, так и последовательнодруг эа другом во всех случаях засчет капиллярных сил. Последнее осуществляли при контроле явлений диффузионного характера на границахстекло - жидкость, а также жидкость -жидкость (жидкости являются несмешиваемыми). Время подготовки объектовдля контроля не превышало 40-60 с.Наблюдения выполняли в проходящемсвете при увеличениях 9 8 " и 9 " 1 О"(увеличение объектива 9 ). Установлены в скрещенных поляроидах светлые 40полосы вдоль внутренней стенки, расположенные симметрично относительнооси ячейки, которые погасают при повороте объекта на 45 , На микрофотоюграфии наблюдаются такие полосы на 45границе воздух - вода, полоса отсутствует там, где находится монобромнафталин, так как он имеет показатель преломления п=1,658 против показателя п=1,333, которым характеризуется дистиллированная вода. Интенсивность этих полос, измеренная нанегативных изображениях при помощимикрофотометра ЕФ, уменьшается в 13следующей последовательности объектов: сухой воздух - октан - декан, Исследование полос при выведенном поляризаторе показало, что плоскость колебаний Е располагается перпендикулярно плоскости контакта. Изменение положения осветителя приводит к незначительному смещению положения полос в поле зрения микроскопа., Влияние увлажненного в зксикаторе (1007 влажности) канала ячейки проявилось появлением полос, имеющих разную интенсивность по длине. При контроле контакта двух несмешивающихся жидкостей вода - декан установлено проникновение в течение 5 сут поляризованной полосы в зону контакта декана и внутренней стенки на расстояние от 0,085 мм.формула изобретенияСпособ контроля прозрачных объектов, включающий зондирование объектов поляризованным светом, регистрацию его оптических характеристик, определение изменения показателя преломления и последующий контроль физико-химических свойств объектов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешения оптичесрого контроля, зондируют контролируемые объекты, помещенные в полый цилиндр с внутренним диаметром П, удовлетворяющим соотношению10 ЛР ( 1 О Лгде Л - длина волны зондирующегоизлучения,и толщиной стенки 1, удовлетворяющейсоотношению11/3 (1 И 6выполненной из прозрачного материала с показателем преломления, большим показателя преломления контролируемого объекта, а об изменении показателя преломления судят по изменению интенсивности поляриэационных полос, возникающих в местах контакта контролируемых объектов с полым цилиндром и между собой.1307313 Голубе Составитель Техред Л.Сер Редактор Корректор Л.Пилипенк ков Тираж 777 ПодпВИИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская наб аз 1624/4 исноеСССР