Рефрактометр-спектрометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19 И 5)5 0 О И 2 ИЗОБР ЕН ОПИСАН СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСК е относится к те мерений в инфрак ра и может найтинаучном приборо орных исследовани м производстве дл тестации оптмер, в тех слженки исследченное количЦелью иэо и Изобретен оптических и области спек менение как нии и лабора итроеях, так в оптичес ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТДО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский институт точной механики и оптики(56) Забудский И,П, н др. Инфракрасный гониометрический реАрактометр ГСИ. ОМП, Х"1 О, 1973, с. 31-34.Вопй И,Ь. Меаяигешеп 1 оГ 1 Ье ге 1"гас 11 че 1 пй:сея от". яечега 1 сгия 1 я.1 я. - 3, Арр 1. Раня, ч. 36, М 5, 1965, р. %74-677.(54) РЕФРАКтОМЕтР-ОПЕКтРОМЕтР (57) Изобретение относится к технике оптических измерений в инфракрасной области спектра и может найти применение как в научном приборостроении и лабораторных исследованиях, так и в оптическом производстве для аттестации оптических материалов, например, в тех случаях, когда в распоряжении исследователя имеется ограниченное количество вещества. Целью изобретения является расширение класса исследуемых образцов на образцы с малыми геометрическими размерами при сохранении точности измерений,РеЖрактометр-спектрометр наименьшего отклонения содержит расположенныепоследовательно осветитель, монохроматор, коллиматор, столик для установки образца-призмы с отсчетным углоизмерительным устройством, зрительную трубу и блок регистрации лучистого потока, Причем входная и выходная щели коллиматора и зрительнойтрубы сопряжены как коллиматор,таки зрительная труба выполнены в видепари цилиндрических зеркал, образую-,щие которых расположены взаимно перпендикулярно, Образующие первого походу излучения зеркала коллиматораи второго по ходу излучения зеркалазрительной трубы расположены в меридиональной плоскости, а образующиевторого ло ходу излучения зеркалаколлиматора и первого по ходу излучения зеркала зрительной трубы расположены в сагиттальной плоскости.Причем входная и выходная щели коллиматора и зрительной трубы расположены в Локальной плоскости зеркалас образующей в меридиональной плоскости и на двойном фокусном расстоянии по отношению к зеркалу с образующей в сагиттальной плоскости.3 кл. ических материалов, наприучаях, когда в распорявателя имеется ограни- ство вещества.ретения является раса исследуемых образцовна образцы с малыми размерами присохранении точности измерений.На фиг,1 изображена функциональ,ная схема рефрактометра; на фиг.2 -ход лучей коллиматора в плоскости,перпендикулярной его щелям; на фиг.3 -то же, в плоскости, .параллельнойего щелям.Рефрактометр-спектрометр содержит,.расположенные последовательно осветитель 1, монохроматор 2, коллиматор 3, столик 4 для установки образца-призмы, зрительную трубу 5 и блокб регистрации лучистого потока, 15В состав осветителя 1 входят ис, точник 7 света, сферическое зеркало8, формирующее изображение рабочейобласти глобара на входной щели монохроматора .2 с малым увеличением, модулятор 9 и фильтр 10.В составе рефрактометра используется серийный дифракционный монохроматор 2, включающий плоские зеркала 11 и 1 2, внеосевые параболоиды 2513 и 14 и дифракционную решетку 15.Коллиматор 3 н зрительная труба5 построены по схеме, показанной нафиг.2. Входной щель 1 о коллиматора 3является выходная щель монохроматора2. Цилиндрические зеркала 16 и 17имеют образующую в плоскости,параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы, цилиндрические зеркала.18 и 19 имеют образующую в перпендикулярной этимщелям плоскости, Входная щель коллиматора, которой является выходная щель монохроматора, атакже выходная щель зрительной трубы расположены в фокальной плоскости 40зеркал 16 и 17, параллельной щелямколлиматора и зрительной трубы, надвойном фокусном расстоянии по отношению к зеркалам 18 и 19.Инверсионно-симметричное расположение оптических элементов коллиматора и зрительной трубы относительнооси вращения образца-призмы позволяет (за счет вычитания аберраций)сформировать более качественное изображение входной щели коллиматора навыходе зрительной трубы,В блоке 6 регистрации потока излучения изображение выходной щелизрительной.трубы эллиптическим 20 ицлоским 21 зеркалами переносится суменьшением на приемную площадку оптико-акустического приемника 22 излучений, Выходной сигнал, используемый нри выполнении углоизмерительных операций, снИмают с селективного усилителя 23:ФРефрактометр работает следующим образом.Осветитель 1 и монохроматор 2 формируют излучение заданного спектраль-ного состава, которое освещает образец-призму 24 . Коллиматор 3 обеспечивает концентрацию излучения в плоскости, параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы, и параплельного пучка в плоскости, перпендикулярной этим щелям, Так как.цилиндрическае зеркало 19 вплоскости, перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, эквивалентно плоскому зеркалу, то характер хода лучей в этой плоскости не влияет на измерения.Цилиндрйческае зеркало 16 переносит изображение входной щели коллиматора на бесконечность и в плоскости перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, где происходит отклонение световых лучей в образце- призме и прозводятся углоизмерительные операции, призма работает в параллельном пучке света,В плоскости, параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы,цилиндрическое зеркало 16 эквивалентно плоскому, Поэтому входная щель переносится на образец с увеличением 1 , и высота освещенной области на образце-призме в первом приближении совпадает с вертикальным размером входной щели. Благодаря использованию цилиндрического зеркала 18 достигается концентрация потока излучения на образце-призме за счет сжатия пучка света в параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы плоскости.В составе зрительной трубы цилинд рические зеркала 17 и 19 с образующими в перпендикулярной и параллельной щелям коллнматора и зрительной трубы плоскостях, эквивалентные и расположенные эквивалентно по отношению к зеркалам 16 и 18 соответственно коллиматора, восстанавливают изображение входной щели в плоскости выходной щели, Прошедшее над и под призмой 24 изучение регистрируется блоком 6 регистрации излучения,Зрительная труба 5 восстанавливает изображение входной щели. Устанавливая призму под углом наименьшего отк1 О 15 20 А. 5 15 лонения (путем разворота столика), опредепяют (путем разворота зрительной трубы) в этом положении углы, под которыми наблюдается входная щель, в падающем на призму и преломленном в ней излучении, По разности этих углов Ч" и преломляющему углу А призмы определяют показатель преломления п призмы расчетным путем п = зю ( + А)/вп Поставленная цель достигается за счет того, что для указанных геометрических конфигураций зеркал коллиматора и зрительной трубы, их взаимного расположения, а.также расположения относительно входной щели коллиматора и выходной щели зрительной трубы в плоскости, перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, образец-призма расположен в па-раллельном пучке света. В плоскости, параллельной этим щелям, входная, щель передается с линейным увеличением 1 . При этом линейный размер освещенной области в плоскости, параллельной щелям коллиматора и зрительной трубы, меньше соответствующего размера в плоскости, перпендикулярной этим щелям, так как в положении наименьшего отклонения ребро основания образца призмы должно полностью перекрывать только размер освещенной области в плоскости,перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы (в противном случае. резко возрастает ошибка, определяемая дисперсией показателя преломления), высота призмы может быть сокращена при сохранении общего уровня освещенности, В то же время в известных оптических схемах коллиматоров и зрительных труб гониометрических рейрактометров, где в плоскостях,параллельной и перпендикулярной щелям коллиматооа и зрительной трубы,разме" ры освещенной области в первом приближении совпадают (без учета конечных геометрических размеров, входной щели), такое ограничение высоты неосуществимо без снижения уровня освещенности на выходе зрительной трубы.таким образом, при прочих равных . условиях и сохранении всех метроло 699146 гических воэможностей (в плоскости, перпендикулярной щелям коллиматора и зрительной трубы, образец располагается в параллельном пучке света) рефрактометр-спектрометр позволяет проводить измерения на образцах-призмах, высота (ребро, образованное преломляющими гранями) у которых принципиально меньше чем у известных.Предлагаемый реюрактометр обеспечивает определение показателя преломления света в полупроводниковых оптических материалах в области спектра 9 ,1 . 16 мкм с погрешностью не хуже Дп1 0,0001 при уровне остаточного поглощениями (0,5-5) см .на образцах с размерами 20 х 20 мм;Формула и з о б р е т ения Рефрактометр-спектрометр,содержащий осветитель и расположенные последовательно по ходу излучения монохроматор, коллиматор, столик для установки образца с отсчетньщ углоиэмерительным устройством зрительную трубу и блок регистрации лучистого потока, причем входная щель коллиматора и выходная щель зрительной трубы оптически сопряжены, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых образцов на образцы с меньшими размерами при сохранении точности измерений, коллиматор и зрительная труба .выполнены каждый в виде пары цилиндрических зеркал, образующие которых расположены взаимно перпендикулярно, причем образующие первого по ходу излучения .зеркала коллиматора и второго по ходу излучения зеркала зрительной трубы параллельны щелям коллиматора и зрительной трубы, а обра-. зующие второго по ходу излучения зеркала коллиматора и первого по ходу излучения зеркала зрительной трубы перпендикулярны этим щелям, входная щель коллиматора и выходная щель зрительной трубы распапожены в дюкальных плоскостях зеркал с образушщими 25 30 35 40 45 50 параплепьньми щелям и на двойном Аокусном расстоянии по отношению к зеркалам с образующими, перпендикулярными щелям коллиматора и зрительнойтрубы,1569914 МСоставитель С.Голубеведактор О.Головач Техред М,Ходанич Корректор О,Ципле оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагар ЗаказВНИИПИ 54осуда Тираж 515 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5