ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

Настоящее предложение относится к разделу измерительной техники, точнее к устройствам, предназначенным для определения показателя преломления прозрачных жидкостей.
Известен оптический интерферометр Фабри-Перо, который содержит две плоскопараллельные кварцевые пластины с внутренним зеркальным покрытием с высоким коэффициентом отражения. С внешней стороны пластин установлены два объектива. Параллельный пучок света, направляемый одним из объективов, в результате многократного отражения от зеркал приводит к образованию интерференционной картины в фокальной плоскости второго объектива (Физический энциклопедический словарь. - М.: Сов. Энциклопедия, 1983. - С.226.[1]) Интерферометр Фабри-Перо используется для исследования спектров в видимой и ИК диапазонах длин волн.
Наиболее близким конструктивным решением к заявляемому объекту являются оптический интерферометр Майкельсона, содержащий монохроматический источник, генерирующий узкий световой луч, тонкое полупрозрачное зеркало, развернутое под углом 45° к световому лучу, два зеркала, установленные на одинаковом расстоянии от полупрозрачного зеркала, развернутые под углом 90° относительно друг друга и детектор отраженных лучей (Мардер Л. Парадокс часов,- М.: Мир, 1974, С.33 [2]). Оптический интерферометр [2] и было выбрано в качестве прототипа.
Оптический интерферометр [2] обладает высокой измерительной точностью, однако его конструкция не обеспечивает возможности определения показателя преломления прозрачных жидкостей.
Целью нашей работы было создание оптического прибора для определения показателя преломления прозрачных жидкостей интерферометрическим методом.
t
x
t
Технический результат заявляемой полезной модели выражается в расширении арсенала технических средств для измерения показателя преломления прозрачных жидкостей. Он достигается тем, что в оптическом интерферометре, содержащем монохроматический источник, испускающий узкий световой луч, тонкое полупрозрачное зеркало, развернутое под углом 45° к световому лучу, два зеркала, установленные на одинаковом расстоянии от полупрозрачного зеркала, развернутые под углом 90° относительно друг друга и детектор отраженных лучей, между полупрозрачным зеркалом и зеркалом одного из оптических каналов введена стеклянная кювета в форме цилиндрической трубки, заполненная прозрачной эталонной жидкостью с известным показателем преломления n, геометрическая ось которой совпадает с оптической осью канала, кювета закреплена в кюветодержателе с набором кювет, заполненных прозрачной жидкостью с различными показателями.. преломления, кюветодержатель снабжен механизмом смены кювет револьверного типа, кроме того, в качестве источника света используется лазер малой мощности с длиной волны λ, а детектор отраженных лучей снабжен ПЗС-матрицей, соединенной через аналого-цифровой преобразователь с электрической схемой геометрической обработки сигнала, определяющей интерференционный сдвиг волны Δλ,, вызванный замедлением скорости светового луча в жидкой среде, подключенной к микропроцессору, определяющему показатель преломления исследуемых жидкостей по формуле , где Δλ - интерференционный сдвиг волны исследуемой жидкости, а Δλ - интерференционный сдвиг волны эталонной жидкости.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что конструкция предлагаемого устройства неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
На прилагаемом чертеже схематично показана конструкция заявляемого устройства.
1
1
1
1
1
2
3
Оптический интерферометр содержат монохроматический источник S, испускающий узкий световой луч c, в качестве которого используется лазер малой мощности, излучающий, например в зеленой области спектра. Луч света c от источника S попадает на тонкое полупрозрачное зеркало M, установленное под углом в 45° к лучу, идущему от источника S. Зеркалом M луч света c разделяется на два луча,c и c.
2
2
1
3
3
1
2
3
1
3
t
3
Луч света c идет по направлению к зеркалу M и отразившись от него проходит зеркало M и попадает в объектив детектора D. Другой луч света c попадает на зеркало M и отразившись от него возвращается обратно и перенаправляется зеркалом M в объектив детектора D. Зеркала M и M находятся на одинаковом расстоянии от полупрозрачного зеркала M и развернуты относительно друг друга на 90°. На пути светового луча c установлена стеклянная кювета 1, имеющая форму цилиндрической трубки с герметическим корпусом, заполненным прозрачной жидкостью 2 с известным показателем преломления n (эталонная жидкость). Основание кюветы 1 закреплено в кюветодержателе 3, имеющего форму диска, содержащем набор стеклянных кювет, заполненных прозрачной жидкостью с различными показателями преломления. Кюветодержатель 3 имеет механизм револьверного типа с пружинным фиксатором (на фиг. не показан), предназначенный для смены кювет. Смена кювет осуществляется путем вращения кюветодержателя 3 вокруг оси i. В рабочем положении геометрическая ось кюветы 1 совпадает с осью оптического канала, через которую проходит световой луч c.
В фокальной плоскости объектива детектора D установлена ПЗС-матрица 4, соединенная через аналого-цифровой преобразователь 5 с электрической схемой 6 обработки сигнала, которая подключена к микропроцессору 7, решающему задачу
x
t
x
t
где n - показатель преломления исследуемой жидкости, n - показатель преломления эталонной жидкости, Δλ - интерференционный сдвиг волны исследуемой жидкости, а Δλ - интерференционный сдвиг волны эталонной жидкости.
x
Результирующее значение n выводится на цифровое табло 8.
x
Электрическая схема 6 обработки сигнала автоматически определяет значение величины Δλ, а микропроцессор 7 находит искомую величину n, согласно формуле (1), которая отображается на цифровом табло 8.
Предлагаемое измерительное устройство может найти широкое применение в различных областях науки и техники, например в медицине.