Гидрооптический рефрактометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистически кРеспублик(511 М. Кл. С 01 И 21/41 Государспкнный квинтет оо аелаи нзобретеннй и открытнй(;54) ГИДРООПТИЧЕСКИй РЕФРАКТОМЕТР 5 Изобретение относится к техничес кой Физике, а именно к рефрактометрицеским приборам для анализа жидкостей, и может быть использовано, прежде всего, в гидрологии, а также в химической, Фармацевтической и других отраслях промышленности.Известен автоматический проточный рефрактометр, основанный на гониометрицеском методе измерения, вклюцато ющий в себя осветительный коллиматор, проточную призматическую кювету, приемный объектив и Фоторегистрирующее устройство 13.Недостатком такого рефрактометра является обязательное наличие в проточной кювете некоторой сравнительной эталонной) среды, Из-за этого известные рефрактометры не позволяют производить измерение протекающей жидкости в условиях быстрого изменения ее температуры, так как сравнительная (эталонная) жидкость не успевает прогреться до температуры иссле-дуемой жидкости, что приводит к существенным ошибкам измерения, В особенности это сказывается при гидрологических исследованиях показателяпреломления, где имеет место быст-,рое изменение температуры исследуемойводы при погружении прибора )на 2030 С эа несколько минут) .Наиболее близким к предлагаемомуявляется гидрооптический рефрактометрдля гидрологических исследований, содержаций источник света и последовательно установленные по ходу луча проточную кювету, образованную иллюминаторами, установленными в,металлическом корпусе прибора, а также головнойобъектив и фоторегистрируюцее устройство 2,Недостатком рефрактометра являетсяпонижение точности из-за влияния температурных изменений и флуктуаций показателя преломления веществ, находящихся между исследуемой средой и головным объективом.3 2820Действительно, между исследуемой" средой (водой) и объективом расположены иллюминаторы и воздух. Иллюминаторы в виде плоско-параллельных пластин, образующих проточную кювету, ус-,5 тановлены в стенке металлического кожуха, расчитанного на большие дав" ления (десятки атмосФер), возникающие при погружении. Стекло иллюминаторов и металлический корпус имеют О значительное различие коэффициентов теплопроводности. Поэтому при быстром изменении температуры исследуемой воды (при погружении) в стекле иллюминаторов возникает близкий к сфери ческому градиент показателя преломле-, ния, приводящий к дополнительному ("паразитному") отклонению луча, наклонно падающего на иллюминатор, что приводит к ошибке измерения. Измене ние температуры воздуха, находящегося между иллюминатором и головным объективом, вызывает изменение его показателя преломления, что также приводит к дополнительному отклоне нию пучка, а следовательно к оыибке измерения. Иллюминатор 8 установлен в металлическом корпусе рефрактометра 15 через промежуточный слой вещества 10 с низким коэффициентом теплопроводности, по крайней мере, в 5 раз ниже коэффициента теплопроводности материала иллюминатора, в данном случае (2-5) 1 О кал/см с град, например, резины. Обусловленное быстрым изменением температуры воды различие температуры внутри корпуса прибора 1, и температуры воды 1 приводит к возникновению температурного градиента Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения тем- зв пературных флуктуаций показателей :преломления материала иллюминатораи пространства между иллюминатором и объективом.оПоставленная цепь достигается тем, З 5 что в гидрооптическом рефрактометре, содержащем источник света и последо" вательно установленные по ходу лучапроточную кювету, отделенную от внутренней полости металлического корпуса иллюминатором, расположенным в стен-ке корпуса, объектив и Фоторегистри" рующее устройство, иллюминатор установлен в корпусе через прокладку выУ45 полненную из материала с коэффициентом теплопроводности, по крайней мере, в пять раэ меньшим коэффициента теплопроводности материала иллюминатора,а иллюминатор отделен от полости корпуса рефрактометра герметично установО ленной стенкой, имеющей окна для вхо.да и выхода луча, причем окно для выхода луча расположено перпендикулярно лучу, а полость между иллюминатором и стенкой вакуумирована.55На фиг, 1 показана принципиальная схема рефрактометра; на фиг. 2 - вид иллюминатора в известном рефрактомет 3 4ре; на фиг. 3вид предлагаемогоиллюминатора.Рефрактометр содержит источниксвета 1, входную щель 2, коллимационный объектив 3, окно 4, корпус 5 вакуумируемой полости 6, окно 7, иллюминатор 8, автоколлимационное зеркало 9, слой материала с низкой теплопроводностью 10, диаФрагму 11, зеркало 12, головной объектив 13, Фоторегистрирующее устройство 14, корпусрефрактометра 15, Исследуемая вода16 протекает через проточную кювету,образованную иллюминатором 8 и зеркалом 9,На фиг. 2 и 3 показаны линии равных показателей преломления (изорефракты) 17 в иллюминаторе 8.Рефрактометр работает следующимобразом.Источник света 1 освещает входнующель 2, находящуюся в Фокальной плоскости объектива 3. Коллимированныйпучок света через окно 4 и иллюминатор 8 входит в исследуемую среду (воду) 16, Отраженный автоколлимационныи зеркалом 16 пучок наклонно падает на иллюминатор, преломляется внем, проходит через окно 7 по нормали к нему и зеркалом 12 направляетсяв головной объект 13, который строитв своей Фокальной плоскости изображение входной щели 2. Положение изображения входной щели, характеризующееисследуемый показатель преломления,анализируется фоторегистрирующим устройством 14. Исследуемый показательпреломления воды определяется угломвыхода Р наклонного пучка света изиллюминатора, Для исключения температурных влияний измерений и Флуктуации показателя преломления стеклаиллюминатора и воздуха внутри корпуса рефрактометра в предложенной конструкции предусмотрены следующие меры.Формула изобретения 5 92820показателя преломления внутри иллюми"натора. Однако введение между иллюминатором и металлическим корпусом реф"рактометра, имеющего высокий коэФФи"циент теплопроводности, вещества снизким коэффициентом теплопроводности, приводит к тому, что градиент по"казателя преломления направлен перпендикулярно преломляющим поверхностямиллюминатора, т.е. линии равного показателя преломления (изорефракты) 17направлены параллельно поверхностямиллюминатора, В этом случае проходящий наклонно через иллюминатор лучсвета выходит из него без дополнитель.зного отклонения, т.е пад таким жеуглом В, как и в отсутствие градиен"та (некоторые искажения температурного поля на краях иллюминатора диафрагмируются диафрагмой 11).20Отсутствие в известной конструкциипромежуточного слоя вещества междуиллюминатором и корпусом прибора(фиг, 2) приводит к возникновению до.полнительного отклонения светового 25,луча иллюминатором, т.е. к возникновению угловой погрешности,С целью исключения влияния температурных изменений показателя прелом ления воздуха внутри корпуса рефрактометра, между иллюминатором и головным объективом введена вакуумируемая полость 6 (Фиг. 1 ф). Полость одной стороной примыкает к иллюминатору 8 з 5 и имеет выходное окно 7, перпендикулярное оптической оси прибора. Поэтому наклонный пучок света выходит из иллюминатора в вакуум, и температурные изменения показателя преломления 40 воздуха внутри корпуса прибора не оказывают на угол Р никакого влияния. Выходящий из вакуумируемой полости пучок света направлен перпендикулярно окну 7, следовательно и здесь из.- м менение показателя преломления воз 3 6духа не вызывает дополнительного отклонения пучка света.Таким образом, в предлагаемой конструкции уменьшего влияние температурных изменений и Флуктуаций показателя преломления веществ, находящих" ся между исследуемой средой и головным объективом (стекло иллюминатора и воздух), поэтому и повышается точность измерения, Гидрооптический рефрактометр, соедержащий источник света и последовательно установленные по ходу лучапроточную кювету, отделенную от внут"ренней полости металлического корпуса иллюминатором, расположенным встенке корпуса, объектив и Фоторегист.рирующее устройство, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет сниже"ния температурных Флуктуаций показателя преломления материала иллюмина"тора и пространства между иллюминатором и объективом, иллюминатор установ-лен в корпусе через прокладку, выпол"ненную из материала с коэффициентомтеплопровсдности, по крайней мере,в пять раз меньшим коэффициента теплопроводности материала иллюминатора,а иллюминатор отделен от полости кор"пуса рефрактометра герметично установленной стенкой, имеющей окна для вхо"да и выхода луча, причем окно для вы"хода луча расположено перпендикулярно лучу, а полость между иллюминато"ром и стенкой вакуумирована.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иоффе Б, В, Рефрактометрическиеметоды химии. Л "Химия", 1974,гл. Х 11.2. Патент Японии Ю 50- 17147,кл. 111 Г 4. опублик. 3975 (прототип).1928203 Составитель Н. ГусеваТехред И, Рейвес Корректор Н. Сте 4 Редактор Н. Р исно 4/5 ектная,иэл ППП "Патент", г. Ужгород, у Заказ 3226/4 Тираж 883 . ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, РаушстетаСС крытий ая наб.