[發(fā)明專利]一種數字式瑞利干涉儀

有效

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• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103293130A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 武少文
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術領域

本發(fā)明涉及干涉儀，具體是一種精確測量氣體、液體、光學材料折射率的數字式瑞利干涉儀。

背景技術

瑞利干涉儀是一種精確測量氣體、液體、光學材料的折射率的儀器。見楊之昌、馬秀芳編著的<<物理光學實驗>>第1—9頁，（復旦大學出版社出版）。當用白光進行雙縫干涉時，其干涉條紋的零級為白色條紋，而在零級白色條紋兩側分別都是彩色條紋。當用相同材料相同尺寸大小的兩個樣品容器分別放置在兩光路中時，兩束通分別過兩個樣品容器的光形成的干涉條紋與直接通過樣品容器下面空氣層形成的干涉條紋的位置沒有變，也就是說在視場里可以看到相鄰上下兩套干涉條紋的零級條紋位置保持一致。當兩個空樣品容器分別放不同的液體（或不同的氣體）時，其中一個樣品容器里的液體（或氣體）必須是已知的，這時在視場里可以看到相鄰上下兩套干涉條紋的零級條紋位置就會發(fā)生偏移，表明兩光束經過樣品容器后附加了光程差(光程差源于兩容器中的化學成分、溫度、壓力等)，旋轉補償器可使上下倆零級條紋再次對齊，根據補償器的旋轉刻度，從而計算出光程差，再代入公式算出待測的量。而補償器的旋轉刻度，與光程差并非是線性關系。因此，在使用傳統(tǒng)的瑞利干涉儀測量前必須更換鈉光燈或激光來定標，作出定標曲線表或定標曲線圖。根據補償器的旋轉刻度從定標曲線表或定標曲線圖上找出鈉光的干涉條紋移動的條數，然后,再進行計算，這樣使用起來很不方便。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種結構合理、測量精度高、使用方便（不用更換鈉光燈或激光來定標）的一種數字式瑞利干涉儀。

本發(fā)明提供的一種數字式瑞利干涉儀，是在傳統(tǒng)的瑞利干涉儀的光路中新增加了一個激光干涉光路，并通過補償器使激光干涉光路與傳統(tǒng)的瑞利干涉儀的白光干涉光路并聯(lián)使用。

本發(fā)明提供的一種數字式瑞利干涉儀，包括第一透鏡、第二透鏡、第一補償器、第二補償器，還包括激光光源、光柵、濾波器、擴束鏡、光敏探頭和顯示裝置；所述的第一透鏡和第二透鏡均為柱透鏡；激光光源發(fā)出的光經光柵、濾波器分成兩束光，并經透鏡變成兩束平行光，其中一束光經第一補償器，另一束光經第二補償器，然后兩束平行光再經透鏡匯聚成一個光點，光點經擴束鏡擴束，擴束后的光場出現干涉條紋，光敏探頭放置在能正確讀出干涉條紋數的位置，光敏探頭連接顯示裝置。

本發(fā)明提供的另一種數字式瑞利干涉儀，包括第二透鏡、第一補償器、第二補償器，還包括激光光源、分束器、第一反射鏡、第二反射鏡、直角棱鏡、擴束鏡、光敏探頭和顯示裝置；所述的第二透鏡為柱透鏡；激光光源發(fā)出的光經分束器分成兩束光，兩束光分別經第一反射鏡和第二反射鏡后，再經直角棱鏡變成兩束平行光，其中一束光經第一補償器，另一束光經第二補償器，然后兩束平行光再經透鏡匯聚成一個光點，光點經擴束鏡擴束，擴束后的光場出現干涉條紋，光敏探頭放置在能正確讀出干涉條紋數的位置，光敏探頭連接顯示裝置。

所述的激光光源是小型半導體激光器。

所述的光敏探頭是光敏電阻、光敏二極管或光敏三極管。

所述的顯示裝置是由單片機與顯示器構成，或者是計算機。

本發(fā)明是在傳統(tǒng)的瑞利干涉儀的光路中新增加一個激光干涉儀光路，并通過共用補償器使激光干涉儀光路與傳統(tǒng)的瑞利干涉儀的白光干涉光路并聯(lián)成一體。其測量精度高、使用方便（不用更換鈉光燈或激光來定標），可精確測量氣體、液體、光學材料的折射率。該儀器可用于光學元件的生產加工質量的檢測、光學材料均勻性的檢測、研究光譜的精細結構、煤礦瓦斯氣體濃度的檢測、科學研究與實驗教學等領域。

附圖說明

圖1現有技術瑞利干涉儀的結構示意圖（俯視）

圖2本發(fā)明第一種實施方式的結構示意圖

圖3本發(fā)明第二種實施方式的結構示意圖

圖4瑞利干涉儀的白光干涉條紋示意圖

圖5本發(fā)明的激光干涉光信號接收、顯示裝置示意圖

圖中1-白光源；2-單縫；3-是第一透鏡；4-是雙縫；5第一樣品容器；6-第二樣品容器；7-第一補償器；8-第二補償器；9-第二透鏡；10-小柱透鏡；11-半導體激光器；12-光柵；13-濾波器；16-擴束鏡；17-分束器；18-第一反射鏡、19-第二反射鏡；20-直角棱鏡；24-光敏探頭；25-顯示裝置。

具體實施方式

傳統(tǒng)瑞利干涉儀，如圖1所所示，是由白光源1、單縫2、第一透鏡3、雙縫4、第一樣品容器5、第二樣品容器6、第一補償器7、第二補償器與8、第二透鏡9和小柱透鏡10組成。