[發(fā)明專利]一種材料折射率的測量裝置及其測量方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810326578.4
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108344712A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王文華;梁富恒;吳偉娜;吳宗旺;陳茂添;鄭鴻鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué)
• 主分類號: G01N21/43
• 分類號: G01N21/43
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

1.一種材料折射率的測量裝置，其特征在于，包括底座（1）和PC控制端（10），所述底座（1）內(nèi)部設(shè)有電機(jī)（2），所述電機(jī)（2）的電機(jī)軸伸出到所述底座（1）的頂部，所述電機(jī)（2）的電機(jī)軸上設(shè)有載物臺（3），所述底座（1）的頂部在所述載物臺（3）相對的兩側(cè)分別設(shè)有激光器組件和線陣CCD平臺（4），所述線陣CCD平臺（4）設(shè)有線陣CCD（5），所述電機(jī)（2）和線陣CCD（5）均與所述PC控制端（10）電連接，所述激光器組件、載物臺（3）和線陣CCD（5）的位置關(guān)系滿足激光器組件射出的激光束照射在載物臺（3）上的待測材料（11）上，穿過待測材料（11）的透射光線能夠被線陣CCD（5）接收。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料折射率的測量裝置，其特征在于，所述激光器組件包括第一激光器（6）和第二激光器（7），所述第一激光器（6）和第二激光器（7）處于同一水平面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種材料折射率的測量裝置，其特征在于，所述第一激光器（6）和第二激光器（7）通過激光器調(diào)整支架（8）固定于所述底座（1）頂部，所述激光器調(diào)整支架（8）能夠調(diào)整第一激光器（6）和第二激光器（7）的激光束的射出方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料折射率的測量裝置，其特征在于，所述載物臺（3）和線陣CCD平臺（4）上均設(shè)有水平調(diào)節(jié)螺釘（9）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種材料折射率的測量裝置，其特征在于，所述載物臺（3）/線陣CCD平臺（4）上的水平調(diào)節(jié)螺釘（9）的數(shù)量為三個，所述水平調(diào)節(jié)螺釘（9）在所述載物臺（3）/線陣CCD平臺（4）的底面上呈正三角形分布。

6.一種材料折射率的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1. 首先將待測材料（11）加工成平行平板材料，然后借助水平儀將第一激光器（6）、第二激光器（7）和線陣CCD（5）調(diào)水平；

S2. 調(diào)整第一激光器（6）的激光器調(diào)整支架（8），使得第一激光器（6）射出的入射到線陣CCD（5）接收窗口的激光束反射回到第一激光器（6）的激光發(fā)射孔，即保證第一激光器（6）射出的激光束垂直入射到線陣CCD（5）的接收窗口；

S3. 調(diào)整載物臺（3）為水平狀態(tài)，將步驟S1中加工好的待測平行平板材料置于載物臺（3）上，載物臺（3）能夠360°旋轉(zhuǎn)，然后旋轉(zhuǎn)載物臺（3），直到第一激光器（6）射出的激光束經(jīng)待測平行平板材料表面反射后回到第一激光器（6）的出射孔，即保證第一激光器（6）的激光束垂直入射到待測平行平板材料的表面；

S4. 保持第一激光器（6）為打開狀態(tài)，調(diào)整第二激光器（7）的激光器調(diào)整支架（8），使第一激光器（6）和第二激光器（7）射出的激光束入射到平行平板材料表面的同一個位置，第一激光器（6）和第二激光器（7）射出的激光束之間的夾角為θ；

S5. 旋轉(zhuǎn)載物臺（3），帶動待測平行平板材料一起旋轉(zhuǎn)，直到第二激光器（7）射出的激光束入射到待測平行平板材料表面的光束反射回到它的發(fā)射孔，保證旋轉(zhuǎn)待測平行平板材料后，第二激光器（7）的激光束垂直入射到材料表面，則待測平行平板材料轉(zhuǎn)過的角度就是步驟S4中的θ，θ即為第一激光器（6）的激光束在待測平行平板材料表面的入射角；

S6. 步驟S5完成后，第一激光器（6）射出的激光束從一側(cè)進(jìn)入待測平行平板材料后出現(xiàn)多次來回反射，并且會在待測平行平板材料的另一側(cè)出現(xiàn)平行于第一激光器（6）發(fā)射光束的多束透射光束，相鄰兩束透射光束之間的距離依次記為x₁，x₂，x₃，… …，透射光束將垂直入射到線陣CCD（5）的接收窗口；

S7. x₁，x₂，x₃，… …的數(shù)值由線陣CCD（5）記錄，并由與線陣CCD（5）連接的PC控制端計算得到，同時計算x₁~x₁₀的算數(shù)平均值X，以減小相鄰兩束透射光束之間的距離測量誤差，最終提高材料折射率的測量精度；

S8. 根據(jù)光的折射原理可知：

tgr=X/(2hcosθ)

式中，r為步驟S6中第一激光器（6）射出的激光束入射到待測平行平板材料內(nèi)的折射角，h為步驟S6中待測平行平板材料在第二激光器（7）激光束的射出方向上的寬度；則待測材料（11）的折射率n即可由入射角θ和折射角r根據(jù)折射定律計算得到：

n=sinθ/ sinr。