Устройство для измерения градиента показателя преломления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХЕСПУБЛИК 38 А 1 У) ЯЛ 21/45 5) ГОСУДАРСТВЕН 4 ь ЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О МУ С ТЕЛЬСТВУ 0 ки, физики плазмы. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности. В устройстве для измерения градиента показателя преломления, содержащем источник света, размещенный в фокальной плоскости осветительного объектива, размещенный за этим объективом приемный объектив, помещенный за ним пространственный фильтр с блоком регистрации теневой картины, лазер с дефлектором, оптически сопряженный с координатно-чувствительным фотоприемником, и средства сопряжения в виде двух полупрозрачных плоскопараллельных пластин, одна пластина размещена перед осветительным обьективом, а вторая - за приемным сбьективом, при этом дефлектор установлен так, что выходящий из него луч находится в фокусе главного осветительного объектива, а координатно-чувствительный фо;оприемник помещен в фокальной плоскости главного приемного объектива, 2 ил,показателя преломл ние полевых параме теля преломления с затруднительно,Наиболее близким к из ется устройство, содержа лучения (например, точечн осветительный объектив, точником излучения, прие связанный с пространстве (форма фильтра согласова точника излучения), ла связанный с дефлектором обретению ящее источникзй или щелгсвязанный смный обьекнным фильтна с формойэер, оптице(71) Институт проблем механики АН СССР (72) Е.В.Гуменник(56) Бажинов В.А. и др. Лазерный микрорефрактометр для измерения градиента температуры в жидкости. - Приборы и техника эксперимента, 1979, Ь 2, с. 280-282.Авторское свидетельство СССР Ь 1226195, кл. 6 01 й 21(41, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области оптических методов исследования физических свойств объектов, влияющих на параметры зондирующей световой волны, и может быть использовано в химической, электронной, оптико-механической, .пищевой промышленности, а также при проведении научных исследований в области гидроаэродинамиИзобретение относится к области оптических методов исследования объектов, содержащих прозрачные неоднородности показателя преломления, и может быть использовано для технологического контроля в различных отраслях народного хозяйства, например, в химической, оптико-механической, пищевой промышленности, а также в гидроазродинамике, теплофиэике. физике плазмы,Известны лазерные рефразволяющие получать оператиственную информацию о ения. Однако иэмеретров гргдигнта покэээпомощью таких систсл 1чуоствительный фотоприемник (КЧФ). Такая измерительная система позволяет получать информацию об исследуемом объекте одновременно в виде визуально наблюдаемой и регистрируемой теневой картины и в форме электрического сигнала лазерного рефрактометра, К недостаткам зтогр устройства относятся сложность и громоздкость конструкции, а также недостаточно высокая точность измерений. Это связано с тем, что при измерении полевых характеристик в оетви лазерного рефрактометра необходимо использовать объективы (передающий и приемный), которые по своим габаритным и оптическим параметрам аналогичны главным обьективам теневого прибора, которые, как известно, имеют большие размеры и высокую стоимость. Кроме того, для согласования оптических ветвей теневого прибора и лазерного рефрактсметра требуются плоскспараллельные полупрозрачные пластины больших раэмероо (в 2 раза больше, чем поле зрения тенеоого прибора) и высокого оптического качества. Использование этих пластин ведет к снижению точности измерений градиента показателя преломления в объеме, так как на результаты этих излерений оказывают влияние неоднородности самих пластин, Кроме того, крупногабаритные высококачественные оптические пластины имеют значительную толщину и их использооание ведет к двоению теневого изображения обь,;та и к снижению точности измерения.Цель изобретения - упрощене конструкции и псоышенис точности измерения.Псстаоленная ель достигается за счет ; гс, что о устройстве для изглсре,:, гя гради": тз псказате я преломления. с.; жгщем 1.тсч, н 1 к иолу-ения и распслсхенные пс хс, и лу гения осветительный объектив, в фо-а ланой и";. эксстистсрсгс расположен и.тсч ик излучения, приемный объектив, пространственный фильтр и бчск регистрации тенесой картины, а также лазер с дес, лектором, сптичегки сопряженный с КЧФ, и дое полупрозрачные плсскспара лельные пластины, одна из пластин расположена между источником излучения и осветитель,ч объективом, отсрая - по хсду излучения пластина - за приемным сбьектпссм, при этом дефлектор расположен в 4 скальной плоскости осоетительнсгс объектива, и через полупрозрачные пластины сопряжен с КЧО, установленным в фокальной плоскости приемного объектива,На фиг,1 предстаоленоустройство. первый оариант; на фиг. 2 - то же, второй вариант. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Первое устройство ссдеожит источник 1 излучения, осветительный сбъектив 2, исследуемый объект 3, приемный объектив 4, пропорциональный фильтр 5, блок б регистрации теневой картины, лазер 7, дефлектор 8, полупрозрачные пластины 9 и 10, КЧФ 11.Устройство работает следующим образом,С помощью источника 1 излучения, расположенного в фокальной плоскости осветительного обьектива .2, формируется широкий параллельный световой пучок, который зондирует исследуемый объект 3. Неоднородности показателя преломления в исследуемом объекте вызывают отклонения лучей широкого зондирующего пучка о местах локализации этих неоднородностей. После взаимодействия с объектом широкий световой пучок преобразуется приемным объективом 4 и осуществляется егб пространственная фильтрация с помощью пространственного фильтра 5, который располагается о фскальной плоскости приемного объектива 4. При этом, так как характеристики пространственного фильтра согласованы с характеристиками источника излучения (например, щелевой источник излучения - нож Фуко), то через пространственный фильтр проходят лишь те соетовые лучи, которые были отклонены неоднородностями объекта от направления невозмущенного распространения. Прошедшие через пространственный фильтр 5 лучипопадают о блок б регистрации теневой картины объекта, в котором происходит формирование и регистрация теневой картины объекта,Одновременно с широким световым пучком объект эснд руется узким лазерным пучком, который генерируется лазером 7, и после отклонения дефлекторсм 8 направляется о исследуемый сбьект с помощью полупрсзрачной пгастины 9. Полпрозрачная пластина 9 располагается таким образом, чтобы дефлектар 8 находился в фскальной плоскости осветительного обьектива 2. В этом случае отклонения с пслощью дефлектора 8 лазерного пучка по углу трансформируются осветительным объективом в плсскспэраллельнсе его персмещение о области исследуемого объекта 3, что сзосллет путем соответствующего управления дефлектором вывести зондирусщий лазерный пучок в любую область исследуемого объекта, предстаою.ощую интерес для исследования по результатам качестоенногэ анализа тенеоой картины, При атолл лазерный зондирующий пучок в любом рабочем положении параллелен лучам широкого соетооого пучка от источника 1 излучения. Про 1;040381 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шед.ич л врез обьек лазерный пучок с помощью полупрозрачной пластины 10 напргэляетсяа КЧФ 11. При этом пластина 10 располагается такь м образом, чтобы светочувствительная г 1 оеерхность КЧФ 11 находилась в 4 акально плоскости приемного объектива 4, При этом лазерный пучок будет отклояться на поверхность КЧФ лишь тогда, когда зондирующий пучок проходит через оптически неоднородные области объекта. Сигнал на выходе КЧФ пропорционален этим отклонениям и связан с измеряемой величиной градиента показателя преломления через электрические параметры КЧФ и оптические параметры приемной оптической системы, Часть лазерного пучка, прошедшая через пластину 10, создает метку на теневой картине, маркирующую ту область объекта, в котоэой в данный момент времени производится измерение с помощью лазерного рефргктометра.Одновременная регистрация информации об объекте с помощью лазерного рефрактометра и теневой картины с маркером области измерения лазерного рефрактометра позволяет существенно упростить процесс дальнейшей обработки теневой картины с целью получения по ней количественной информации путем фотометрирования, так как в этом случае не требуется использования эталонного фазового объекта, а привязка степени почернения на теневой картине к величине угла рефракции производится по результатам измерения лазерным ргфрактометром.Вт. рое устрсйсте. содержит источник 1 излучения, осветительную оптическую систему 12, первую согласующую оптическую систему, включающую в себя обьектив 13 и полупрозрачную пла.тину 9, лазер 1, дефлектср О, осветительный объектив 2, объект 3 исследовать, приемый обьектив 4, пространственный фильтр 5, вторую согласующую оптическую систему, включающую в себя полупрозрачную пластину 10 и объектив 14, блок б регистрации теневой картины, УЧФ 11.Устройство по второму варианту работает следующим образом.В фскальной плоскости А осветительного объектива 2 с помощью осветительной оптической системы 12 формируется изображение источника 1 излучения. Таким об-разом, объект 3 освещается широким параллельным пучком света. Взаимодейстьие этого пучка с объектом и формирование теневой картины осуществляется аналогично тому, как это происходит при работе первого устройства, Дефлектор 8 располагается таким обрэом, чтобы в плоскости А нэходилось его изображение, формируемое с помощью обьектива 13 и полупрозрачной пластины 9. Тогда при подаче на дефлектор управляющего сигнала (блок управления де 4,лектором не показан) в плоскости А происходит лишь угловое олещение лазерного пучка и не происходит изменения его пространственного положения в этой плоскости, Таким образом, пучок лазерного рефрактометра может быть установлен в требуемую точку объекта аналогично тому,. как в первом устройстве. Полупрозрачная пластина 10 и объектив 14 располагаются таким образом, что светочувствительная поверхность КЧФ 11 является оптически сопряженной с плоскостью расположения пространственного фильтра 5. Если в объекте 3 отсутствуют оптические неоднородности, то лазерный и,";ок лазерного рефрактометра, проходя через различные области обьекта, попадает в одну и ту же точку плоскости, где располагается пространственный фильтр, а далее, отражаясь от пластины 10 и проходя через объектив 14, этот пучок попадает в одну и ту же точку светочувствительной поверхности КЧФ. Если в области объекта, через которую проходит лазерный пучок, имеется оптическая неоднородность, то лазерный пучок испытывает в плоскости фильтра 5 пространственное и угловое смещение по отношению к направлению невоэмущенного распространения, а после отражения от пластины 10 и прохождения через объектив 14 отклоняется от первоначального положения на поверхности КЧФ 11, Это отклонение, несущее информацию об объекте, преобразуется с помощью КЧФ 11 в электрический сигнал и регистрируется. Формула изобретения Устройство для измерения градиента показателя преломления, содержащее источник излучения и расположенные по ходу излучения осветительный объектив, в фркальной плоскости которого расположен источник излучения, приемный объектив, пространственный фильтр и блок регистрации теневой картины, а также лазер с дефлектором, оптически сопряженный с координатно-чувствительным фотоприемником, и две полупрозрачные плоскопараллельные пластины, отл и ч а ю щееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности, одна иэ пластин расположена между источником излучения и осветительным объективом, другая по ходу излучения пластина - эа приемным объективом, при этом дефлектор расположен в фокальной плоскости осветительного17 С 4030 объектива и через полуг 1 розргчные плести- нымфотоприемником,установленным афоныы сопряжен с координатно-чувствитель- кальной плоскости приемного обьектива. ЬТ,2, Пп рявая Тисаж Подписное 1 Государственного комите 1 э га изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5