公开了一种离散型折射计的改进元件，它允许测量样本流体与对照流体之间的差示折射率，ＤＲＩ。此外，新的元件设计允许测量一种流体相对于构成或包围该流动元件的材料的折射率的流体折射率ＲＩ。因此，一个仪器便可用于分别测量样本流体的ＲＩ和样本流体与对照流体之间的ＤＲＩ。新的流动元件包含两个室，在样本室或对照室中有一个不对称的内角。通过提供这个独特结构，本发明专利技术的一个目标是能够测量相对于构成该流动元件的材料的折射率，或相对于该流动元件周围的介质的流体折射率，任一个都可被看作为流体的ＲＩ的测量。通过增加反光镜装置来提高其灵敏度是本发明专利技术的进一步目标。本发明专利技术的另一目标是利用已经很好地被表征的对照流体，测量流动元件的不对称内角。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新的折射计元件，和应用这些折射计测量流体的折射率和差示折射率的方法。
技术介绍
样本和对照材料间折射率的差别被叫做差示折射率(differentialrefractive index)，或DRI，它是一个相当重要的物理参数。在液相色谱法中，一个由流动相和溶质组成的样本流体与一个作为纯流动相的对照流体之间的DRI，通常被用来确定溶质的浓度。另一个重要的物理参数是流体的绝对折射率(absolute refractive index)，RI。在普通化学中，RI用于鉴别流体，确定流体纯度，和测量高浓度的溶解分子，如糖溶液。在光散射测量中，流动相的RI是确定分子和颗粒的摩尔质量和大小的一个重要输入参数。至今为止，一直没有既可以测量样本流体与对照流体间的DRI，又可以测量流体的RI的一种仪器。只测量DRI的一种典型仪器是“离散(walk-off)”型差示折射计。该仪器包括一个透明元件，它包含两个流体室，具有一个隔离流体室的倾斜透明窗。一束光射入元件，通过一个室，通过隔离流体室的倾斜窗，然后通过第二个室，最后从元件射出，如附图说明图1中所描绘的。对于用该图所表示的元件，如果两个流体室中的流体具有相同的折射率，则光的透射光束在射出元件后，传播路径与入射光束平行。如果两种流体具有不同的折射率，则透射光束的传播与入射光束方向成一个角度。入射光束和透射光束间的角度与两种液体间的折射率差成一阶正比。多种既成技术可测量出光束的角偏转，因此可以测量和报告一种流体相对于另一种流体的DRI。需注意，流体通常是由连接装置引入到各自的流体室中，该连接装置提供了穿过所示平面的流动。每个室包含导入和移出其中所包含的流体的装置，它们通常在流体室的相反面上。可用来测量流体的RI的一种仪器虽然不精确，但非常简单，它包括一个仅有一个流体室的透明元件。流体室至少具有一个关于入射光束定向的壁，如图2所示。一束光射入元件，通过流体，然后通过倾斜面射出元件。发射光束将有一个角偏转，它取决于流体相对于元件周围的空气或介质的已知RI的折射率。更精确的例子包括众所周知的阿贝折射计。对于DRI仪器，那个角偏转可通过多种既定技术来测量，因此可报告流体的RI。需要注意，图1和2的结构中所使用的流体室通常用直角三角形来限定。专利技术概述本专利技术提供了一种仪器来分别测量样本流体的RI和样本流体与对照流体间的DRI。本专利技术包括一种新的类型的流动元件，该流动元件包含两个室，这在DRI仪器中是典型的，但在样本室或对照室中具有不对称的内角。通过提供这个独特结构，本专利技术的一个目标是能够测量相对于构成该流动元件的材料的折射率，或相对于该流动元件周围的介质的流体折射率，任一个都可被看作为流体的RI的测量。一般而言，本专利技术的流动元件的优选实施方案是被空气围绕。本专利技术的另外一个目标是能够测量样本流体的折射率与对照流体的折射率的差。通过增加反光镜装置来提高其灵敏度是本专利技术的进一步目标。本专利技术的另一个目标是利用已经很好地被表征的对照流体，精确测量包含流体的元件的折射率。本专利技术的另一目标是利用已经很好地被表征的对照流体，测量流动元件的不对称内角。附图简述图1示出了一种典型的差示折射计元件。图2示出了一种绝对折射计元件。图3示出了本专利技术元件的优选实施方式，该元件包括它的其中一个室中的不对称内角。图4示出了本专利技术的优选实施方式，其中一个反射装置已经加入到图3的元件中。专利技术详述对于一种典型的DRI元件，如图1中所示的，如果室4和室5充满了同种流体，n1＝n2，透射光束2离开元件的方向与入射光束1平行。需注意，这种DRI元件的优选实施方式要求包含流体的室4和室5是相似的直角三角形，它们的斜边彼此平行，它们的光透射面既彼此平行又与元件的外表面平行。当n1≠n2时，透射光束3以与入射光束方向呈某一θ角射出。在一个简单的绝对折射计中，如图2所示，当光束1穿过样本室4时，它被折射，从而出现了角度为Φ的光束3。图3示意了本专利技术的一个优选实施方式，其中室6不再是一个直角三角形，也就是说，表面13与表面10不平行。不同于图1的传统结构中的两个室都呈直角三角形，图3的第二个室腔不是直角三角形。对于两个室都充满同种流体的情形下，即n1＝n2，入射光束1偏转一个角度Φ，Φ是室6中流体n2与构成该元件的材料之间的折射率差，以及面13偏离面10的平行面的角偏离的一个函数。一般而言，这种室的优选实施方式是被空气包围的结构。理论上，周围介质可以与空气不同，在这种情形下，测定的偏转角也取决于元件周围介质的RI。因为这种情况可以容易地用与在此导出的关系所类似的关系表示出，所以假定周围的RI等于空气的RI，即1.0。改变周围介质的RI仅仅是对这里所讨论的空气的较简单情形作一个显而易见的变化。当n1≠n2时，入射光束1偏转一个附加角度θ，θ是室4中的流体n1与室6中的流体n2的折射率差的一个函数。因此，光束8以角度Φ+θ射出元件。那个附加角度变成了n1和n2间DRI的一个量度。图3中光束所通过的表面被顺次标示为面9、10、11、12、13和14。如上所述的，由室4或6中的流体与构成该元件的材料间的折射率差引起的角偏转Φ是由面10和13的不平行产生的。如图3所示，如果面9、10和14彼此平行，但与面13不平行，则角偏转Φ是由室6中的流体与构成元件的材料间的折射率差引起的。对于n1＝n2的情形，通过测量角偏转Φ和知道构成元件的材料的折射率，我们可以报告室4和6中的相同流体的RI。如果面9和10彼此平行，面13和14彼此平行，但面9和10与面13和14不平行，则角偏转Φ是由相同流体与周围介质(通常为空气)间的折射率差引起的。对于n1＝n2的情形，通过测量角偏转Φ和知道元件周围介质(通常为空气)的折射率，我们可以报告室4和6中的相同流体的RI。在本专利技术的优选实施方式中，面11和12总是平行的，与传统偏转类型的DRI检测器的情形一样。为清楚地进行说明，图1中所示的DRI元件和图3中所示的专利技术示出仅穿过元件一次的一个光束。实际上，大多数DRI仪器含有图4中所示的放在元件后面的某个位置的反射镜，它导致光束穿过元件两次，从而使一给定DRI的角偏转加倍。这种反射镜也将使一给定RI的角偏转加倍。图4示意了本专利技术的一个优选实施方式，其中光束穿过元件两次。另外，在本说明书中，为了进一步讨论和解释，重要的角度α和β已被标注出。室4包含折射率为n1的一种流体，室6包含折射率为n2的一种流体，元件材料的折射率为ng，元件周围的介质的折射率为n0。室4是一个底角为α的等腰直角三角形。室6具有角度α，β＜α，和π-β-α。如图3中所示的，面9、10和14彼此平行且不与面13平行，面11和12彼此平行。光束16以与入射光束1呈一个角度ψ射出。对于α=π4]]>的特殊情况下，周围介质的RI为给定的n0时，射出光束16的角度被发现是sin(ψ)=n12n02{]>+cos2(β)(ngn2)2f2)]12-(n2n1)}---(1)]]>其中f=sin(2β)g-cos(2β)(1-g2)12]]>和g=(n2ng){cos(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进的折射计元件，包括Ａ．折射率为ｎ↓［ｇ］的透明材料，其具有一对平面外表面，允许光束在第一个表面上射入；Ｂ．两个包含流体的室，所述两个室由位于它们中间的透明窗隔开，所述室１）呈三角形，２）在所述光束的通 过路径中的至少一个侧面与另一个的相应侧面不平行，３）其间的所述透明窗的侧面平行；Ｃ．与最靠后的外表面相邻并与所述表面平行的反射镜装置，该装置导致透射和折射光束通过所述改进的元件被反射回去，并从前外表面射出，在这里它相对于所述 入射光束方向的角偏转可被测量。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MI拉金，
申请(专利权)人：怀雅特技术公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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