透明材料折射率测量方法及其干涉测量仪技术

一种透明材料折射率的测量方法，其特征在于该方法包括下列步骤： １）将待测材料制成两块对称棱镜形成的组合平板样品； ２）将该组合平板样品置于马赫－陈德尔干涉仪一臂上，产生两路干涉，一路是马赫－陈德尔干涉，另一路是组合平板样品两通光面形成的等厚干涉； ３）组合平板样品中的一块固定，另一块沿指定方向平移的同时，精密测定移动过程中两路干涉条纹的变化量ｍ↓［１］和ｍ↓［２］； ４）利用下式计算待测材料的折射率： ｎ＝１／１－２（ｍ↓［１］／ｍ↓［２］）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与透明材料有关，特别是一种透明材料折射率的测量方法及其干涉测量仪。2.该测定仪通过转动样品改变光程差，需要转动很大角度才能得到大量的条纹变化量，以达到其测量精度。但引起光束偏转很大，可能破坏其干涉。3.该测定仪影响测量精度的因素很多，例如样品厚度、光源波长、转动角度和条纹变化量等的误差都会影响该测定仪的测量精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术在测量透明材料折射率方面的困难，提供一种透明材料折射率的测量方法，在此基础上，提供一种透明材料折射率干涉测量仪。本专利技术的技术解决方案如下本专利技术透明材料折射率测量方法包括下列步骤1).将待测材料制成两块对称棱镜组成的组合平板样品；2).将该组合平板样品置于马赫-陈德尔干涉仪一臂上，产生两路干涉，一路是马赫-陈德尔干涉，另一路是组合平板样品两通光面形成的等厚干涉；3).组合平板样品中的一块固定，另一块沿指定方向平移的同时，精密测定移动过程中两路干涉条纹的变化量m1和m2；4).利用下式计算待测材料的折射率n=11-2(m1/m2)]]>根据上述方法建立的透明材料折射率干涉测量仪包括激光光源、准直透镜、第一半透半反镜、第一光电接收器、第一光阑、第一偏振片、样品台，第一全反镜、数据采集系统、计算机、第二光电接收器、第二光阑、第二半透半反镜、第二全反镜，其位置关系如下激光光源发出的激光经准直透镜成平行光，入射到第一半透半反镜，分成两束光，其中透射光束通过组合平板样品，经第一全反镜反射到第二半透半反镜；反射光束经第二全反镜反射到第二半透半反镜上，形成马赫-陈德尔干涉，干涉条纹经孔径小于干涉条纹宽度的光阑入射到光电接收器上；透射光束入射到组合平板样品上时，分别在该样品的两通光面产生反射，两面的反射光束经第一半透半反镜产生等厚干涉，干涉条纹通过孔径小于干涉条纹宽度的第一光阑，入射到第一光电接收器上，第一光电接收器和第二光电接收器接收到的干涉条纹变化量经数据采集系统输入计算机进行数据处理。在第一半透半反镜和组合平板样品之间还设有第一偏振片，在第一半透半反镜和第二全反镜之间还设有第二偏振片，以适应利用透明材料折射率干涉测量仪测量各向异性透明材料的需要。所述的组合平板样品是由一矩形样品沿对角线切割而成的相同的两块样品，并将两切面磨光后胶成整体再加工，然后加温使样品分离而成的，而且要求两通光面的平整度＜0.5，光洁度PIII，组合后的平行度≤10″。其余面用320号砂磨光，所有棱倒角0.5mm。透明材料折射率干涉测量仪作为一个完整的测量仪器其构成可分为下列四个部分第一模块配置多波长激光的激光光源；第二模块包括上述光路的组合干涉仪、组合样品架和驱动组合平板样品运动的步进电机；第三模块光电接收器、低噪声直流放大器、数据采集和图像处理的数据采集系统；第四模块计算机及其过程控制、数据采集、图像处理和数据处理分析软件本专利技术的技术效果如下1.本专利技术装置透明材料折射率测量精度达10-5～10-6；2.本专利技术在测试过程中不用测角仪；3.在样品移动过程中，光束方向不产生变化，不会破坏干涉；4.折射率只与条纹变化量有关，影响测量精度的因素较少；5.所测折射率上限达2.7，可测量从紫外到红外的材料折射率。下面结合附图对专利技术作进一步说明。附图说明图1-本专利技术干涉测量仪的光路结构示意图。图2-本专利技术样品加工示意图。测量各向异性材料时，在干涉测量仪的两臂分别加入第一偏振片6和第二偏振片16。利用不同波长的激光光源，可以测量材料从紫外到近红外的折射率，从而得到材料的色散和阿贝尔数。组合平板样品7加工技术要求如下1、如图2所示将矩形样品沿对角线切割成相同的两块701、702，并将两切面磨光后光胶成整体再按图2技术要求加工；然后加温使样品分离。2、两通光面平整度N＜0.5，光洁度PIII，组合后平行度≤10″；3、其余面320号砂磨毛，所有棱倒角为0.5mm。本专利技术透明材料折射率干涉测量仪的构成将包括四个模块配置各种波长(如532，650，1060nm等)激光组成多波长测量系统的第一模块；包括图1所示光路的组合干涉仪、组合样品架和步进电机组成的第二模块作为仪器的主体；采用光电接收器、低噪声直流放大器、数据采集及图像处理组成仪器的第三个模块；过程控制、数据采集、图像处理和数据处理分析软件和电脑组成系统的第四模块。只要将组合平板样品放置光路中，并将干涉条纹级别调到接近零场，由计算机控制步进马达带动样品701沿702棱镜斜面缓慢移动。周期性电信号送入计算机进行条纹计数和识别，最后计算出测量结果。整个测量中只要将样品放入并微调干涉仪，其余工作可全部由电脑控制完成。权利要求1.一种透明材料折射率的测量方法，其特征在于该方法包括下列步骤1)将待测材料制成两块对称棱镜形成的组合平板样品；2)将该组合平板样品置于马赫-陈德尔干涉仪一臂上，产生两路干涉，一路是马赫-陈德尔干涉，另一路是组合平板样品两通光面形成的等厚干涉；3)组合平板样品中的一块固定，另一块沿指定方向平移的同时，精密测定移动过程中两路干涉条纹的变化量m1和m2；4)利用下式计算待测材料的折射率n=11-2(m1/m2)]]>2.根据权利要求1所述的透明材料折射率测量方法的透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于它包括激光光源(1)、准直透镜(2)、第一半透半反镜(3)、第一光电接收器(4)、第一光阑(5)、第一偏振片(6)、样品台(7)，第一全反镜(8)、数据采集系统(9)、计算机(10)、第二光电接收器(12)、第二光阑(13)、第二半透半反镜(14)、第二全反镜(15)，其位置关系如下激光光源(1)发出的激光经准直透镜(2)成平行光，入射到第一半透半反镜(3)，分成两束光，其中透射光束通过组合平板样品(7)，经第一全反镜(8)反射到第二半透半反镜(14)；反射光束经第二全反镜(15)反射到第二半透半反镜(14)上，形成马赫-陈德尔干涉，干涉条纹经孔径小于干涉条纹宽度的第二光阑(13)入射到第二光电接收器(12)上；透射光束入射到组合平板样品(7)上时，分别在该样品(7)的两通光面产生反射，两面的反射光束经第一半透半反镜(3)产生等厚干涉，干涉条纹通过孔径小于干涉条纹宽度的第一光阑(5)，入射到第二光电接收器(4)上，第一光电接收器(4)和第二光电接收器(12)接收到的干涉条纹变化量经数据采集系统(9)输入计算机(10)进行数据处理。3.根据权利要求2所述的透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于在第一半透半反镜(3)和组合平板样品(7)之间还设有第一偏振片(6)，在第一半透半反镜(3)和第二全反镜(15)之间还设有第二偏振片(16)。4.根据权利要求2所述的透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于所述组合平板样品(7)是由一矩形样品沿对角线切割而成的相同的两块样品，并将两切面磨光后胶成整体再加工，然后加温使样品分离而成的，两通光面的平整度＜0.5，光洁度PIII，组合后的平行度≤10″，其余面用320号砂磨光，所有棱倒角0.5mm。5.根据权利要求2或3或4所述的透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于其构成可分为下列四个部分第一模块配置多波长激光的激光光源；第二模块组合干涉仪、组合样品架和驱动组合平板样品运动的步进电机；第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国松，李顺光，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：