[实用新型]一种固液介质折射率测量装置

说明书

本实用新型涉及光学测量技术领域，更确切的说是一种固液介质折射率测量装置。包括水平的螺杆导轨和载物槽，所述螺杆导轨的两端分别滑动连接有半导体激光器和光功率传感器，所述半导体激光器和光功率传感器分别由步进电机驱动，在螺杆导轨上运动；还包括第一导向杆和第二导向杆，所第一导向杆一端通过铰链连接载物槽，另一端与半导体激光器固定连接，所述第二导向杆一端通过铰链连接载物槽，另一端与光功率传感器固定连接。通过该测量装置就能测出介质折射率，无需破坏样品、对样品进行二次加工或处理，且实现了固、液介质的兼容测量。

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，更确切的说是一种固液介质折射率测量装置。

背景技术

折射率是介质的重要光学参数，可以反映介质浓度、纯度等特征。精确测量介质的折射率，在教学、科研和工业生产领域都有着重要意义。目前，折射率测量的常规方法主要有：最小偏向角法、衍射光栅法、迈克尔逊干涉仪法、光纤杨氏干涉法、CCD测量法、全反射法等等。这些方法都具有原理简单易懂、测量设备和操作方法简便可行的特点，但也各有局限性。衍射光栅法光斑之间距离测量的精度限制了折射率的精度。光纤杨氏干涉法用光纤作相干光源实现杨氏干涉对实验操作和装置的稳定性要求很高，无法广泛应用。

目前比较典型的固、液介质折射仪，阿贝折射仪是较为常见的一种，利用全反射原理制成。它以测量透明或半透明液体的折射率为主，具有测量精度高、操作简单等优点。然而它也逐渐暴露出一些不足之处：测量之前需要进行人工校验、调节，读数时完全依靠目视瞄准，测量精度的高低因人而异；测量范围有限，仅适用于折射率为1.300- 1.720的液体介质；对有毒、强腐蚀性、易挥发、易吸水、有刺激性气味的液体的取样测量，存在操作不便、污染较大、观察到的现象不稳定等问题。

对于不符合阿贝折射仪要求的不透明固体介质的折射率测量，一般使用分光计折射仪。测量原理基于最小偏向角法，使用分光计改变入射角，利用布儒斯特定律求得介质折射率。这种传统的固体介质折射率测量方案也存在固有限制：通常要求介质形状规则，能直接进行角度的测量；其间隔测量的最小角度为0.1度，故只能进行非连续测量；测量过程中，由于测角台重力分布不均，难以始终保持水平状态，并且玻璃面难以严格垂直于水平面，故测量仪器之间距离越大，角度测量误差就越大；周围杂光干扰也是一个重要的影响因素。

测量折射率常用方法的实质是测角法，存在量程有限、固液介质不兼容、操作不便及环境污染等问题。现有的各种测量方法大多适用于单一固态介质或者液态介质，且大多通过角度的测量实现折射率测量，需要采样等程序，并且操作复杂，仪器测量量程有限。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种固液介质折射率测量装置。该折射率测量装置，可以对固液介质的兼容测量。且折射率测量范围更大，测量精确度高，操作难度小，操作过程无损无接触。

由布儒斯特定律可知，入射角为布儒斯特角时，反射光线变为垂直线偏振光，并与折射光线垂直正交，且反射光强最弱。因此寻找光强最弱时对应的布儒斯特角，即可计算得到介质折射率。

本实用新型结合布儒斯特定律及反射光路特点，对装置进行设计。测出发生布儒斯特现象时，上方光源和光强测量仪间距L_b和光源距下方载物台的高度d，代入公式n=L_b/2d，

即可求出测量待测介质折射率。使得通过精确的距离测量，间接实现折射率的测量。依据测量公式可知折射率量程理论上可以实现无限，且可以用于液体折射率测量。

一种固液介质折射率测量装置，包括水平的螺杆导轨和载物槽，所述螺杆导轨的两端分别滑动连接有半导体激光器和光功率传感器，所述半导体激光器和光功率传感器分别由步进电机驱动，在螺杆导轨上运动；还包括第一导向杆和第二导向杆，所第一导向杆一端通过铰链连接载物槽，另一端与半导体激光器固定连接，所述第二导向杆一端通过铰链连接载物槽，另一端与光功率传感器固定连接。