專利名稱：透明材料折射率測量方法及其干涉測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與透明材料有關(guān)，特別是一種透明材料折射率的測量方法及其干涉測量儀。
2.該測定儀通過轉(zhuǎn)動(dòng)樣品改變光程差，需要轉(zhuǎn)動(dòng)很大角度才能得到大量的條紋變化量，以達(dá)到其測量精度。但引起光束偏轉(zhuǎn)很大，可能破壞其干涉。
3.該測定儀影響測量精度的因素很多，例如樣品厚度、光源波長、轉(zhuǎn)動(dòng)角度和條紋變化量等的誤差都會(huì)影響該測定儀的測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)在測量透明材料折射率方面的困難，提供一種透明材料折射率的測量方法，在此基礎(chǔ)上，提供一種透明材料折射率干涉測量儀。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下本發(fā)明透明材料折射率測量方法包括下列步驟1).將待測材料制成兩塊對(duì)稱棱鏡組成的組合平板樣品；2).將該組合平板樣品置于馬赫-陳德爾干涉儀一臂上，產(chǎn)生兩路干涉，一路是馬赫-陳德爾干涉，另一路是組合平板樣品兩通光面形成的等厚干涉；3).組合平板樣品中的一塊固定，另一塊沿指定方向平移的同時(shí)，精密測定移動(dòng)過程中兩路干涉條紋的變化量m1和m2；4).利用下式計(jì)算待測材料的折射率n=11-2(m1/m2)]]>根據(jù)上述方法建立的透明材料折射率干涉測量儀包括激光光源、準(zhǔn)直透鏡、第一半透半反鏡、第一光電接收器、第一光闌、第一偏振片、樣品臺(tái)，第一全反鏡、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、第二光電接收器、第二光闌、第二半透半反鏡、第二全反鏡，其位置關(guān)系如下激光光源發(fā)出的激光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡成平行光，入射到第一半透半反鏡，分成兩束光，其中透射光束通過組合平板樣品，經(jīng)第一全反鏡反射到第二半透半反鏡；反射光束經(jīng)第二全反鏡反射到第二半透半反鏡上，形成馬赫-陳德爾干涉，干涉條紋經(jīng)孔徑小于干涉條紋寬度的光闌入射到光電接收器上；透射光束入射到組合平板樣品上時(shí)，分別在該樣品的兩通光面產(chǎn)生反射，兩面的反射光束經(jīng)第一半透半反鏡產(chǎn)生等厚干涉，干涉條紋通過孔徑小于干涉條紋寬度的第一光闌，入射到第一光電接收器上，第一光電接收器和第二光電接收器接收到的干涉條紋變化量經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
在第一半透半反鏡和組合平板樣品之間還設(shè)有第一偏振片，在第一半透半反鏡和第二全反鏡之間還設(shè)有第二偏振片，以適應(yīng)利用透明材料折射率干涉測量儀測量各向異性透明材料的需要。
所述的組合平板樣品是由一矩形樣品沿對(duì)角線切割而成的相同的兩塊樣品，并將兩切面磨光后膠成整體再加工，然后加溫使樣品分離而成的，而且要求兩通光面的平整度＜0.5，光潔度PIII，組合后的平行度≤10″。其余面用320號(hào)砂磨光，所有棱倒角0.5mm。
透明材料折射率干涉測量儀作為一個(gè)完整的測量儀器其構(gòu)成可分為下列四個(gè)部分第一模塊配置多波長激光的激光光源；第二模塊包括上述光路的組合干涉儀、組合樣品架和驅(qū)動(dòng)組合平板樣品運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)；第三模塊光電接收器、低噪聲直流放大器、數(shù)據(jù)采集和圖像處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；第四模塊計(jì)算機(jī)及其過程控制、數(shù)據(jù)采集、圖像處理和數(shù)據(jù)處理分析軟件本發(fā)明的技術(shù)效果如下1.本發(fā)明裝置透明材料折射率測量精度達(dá)10-5～10-6；2.本發(fā)明在測試過程中不用測角儀；3.在樣品移動(dòng)過程中，光束方向不產(chǎn)生變化，不會(huì)破壞干涉；4.折射率只與條紋變化量有關(guān)，影響測量精度的因素較少；5.所測折射率上限達(dá)2.7，可測量從紫外到紅外的材料折射率。
下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1-本發(fā)明干涉測量儀的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-本發(fā)明樣品加工示意圖。
測量各向異性材料時(shí)，在干涉測量儀的兩臂分別加入第一偏振片6和第二偏振片16。
利用不同波長的激光光源，可以測量材料從紫外到近紅外的折射率，從而得到材料的色散和阿貝爾數(shù)。組合平板樣品7加工技術(shù)要求如下1、如圖2所示將矩形樣品沿對(duì)角線切割成相同的兩塊701、702，并將兩切面磨光后光膠成整體再按圖2技術(shù)要求加工；然后加溫使樣品分離。
2、兩通光面平整度N＜0.5，光潔度PIII，組合后平行度≤10″；3、其余面320號(hào)砂磨毛，所有棱倒角為0.5mm。
本發(fā)明透明材料折射率干涉測量儀的構(gòu)成將包括四個(gè)模塊配置各種波長(如532，650，1060nm等)激光組成多波長測量系統(tǒng)的第一模塊；包括圖1所示光路的組合干涉儀、組合樣品架和步進(jìn)電機(jī)組成的第二模塊作為儀器的主體；采用光電接收器、低噪聲直流放大器、數(shù)據(jù)采集及圖像處理組成儀器的第三個(gè)模塊；過程控制、數(shù)據(jù)采集、圖像處理和數(shù)據(jù)處理分析軟件和電腦組成系統(tǒng)的第四模塊。
只要將組合平板樣品放置光路中，并將干涉條紋級(jí)別調(diào)到接近零場，由計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)馬達(dá)帶動(dòng)樣品701沿702棱鏡斜面緩慢移動(dòng)。周期性電信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行條紋計(jì)數(shù)和識(shí)別，最后計(jì)算出測量結(jié)果。整個(gè)測量中只要將樣品放入并微調(diào)干涉儀，其余工作可全部由電腦控制完成。
權(quán)利要求
1.一種透明材料折射率的測量方法，其特征在于該方法包括下列步驟1)將待測材料制成兩塊對(duì)稱棱鏡形成的組合平板樣品；2)將該組合平板樣品置于馬赫-陳德爾干涉儀一臂上，產(chǎn)生兩路干涉，一路是馬赫-陳德爾干涉，另一路是組合平板樣品兩通光面形成的等厚干涉；3)組合平板樣品中的一塊固定，另一塊沿指定方向平移的同時(shí)，精密測定移動(dòng)過程中兩路干涉條紋的變化量m1和m2；4)利用下式計(jì)算待測材料的折射率n=11-2(m1/m2)]]>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明材料折射率測量方法的透明材料折射率干涉測量儀，其特征在于它包括激光光源(1)、準(zhǔn)直透鏡(2)、第一半透半反鏡(3)、第一光電接收器(4)、第一光闌(5)、第一偏振片(6)、樣品臺(tái)(7)，第一全反鏡(8)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)、計(jì)算機(jī)(10)、第二光電接收器(12)、第二光闌(13)、第二半透半反鏡(14)、第二全反鏡(15)，其位置關(guān)系如下激光光源(1)發(fā)出的激光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡(2)成平行光，入射到第一半透半反鏡(3)，分成兩束光，其中透射光束通過組合平板樣品(7)，經(jīng)第一全反鏡(8)反射到第二半透半反鏡(14)；反射光束經(jīng)第二全反鏡(15)反射到第二半透半反鏡(14)上，形成馬赫-陳德爾干涉，干涉條紋經(jīng)孔徑小于干涉條紋寬度的第二光闌(13)入射到第二光電接收器(12)上；透射光束入射到組合平板樣品(7)上時(shí)，分別在該樣品(7)的兩通光面產(chǎn)生反射，兩面的反射光束經(jīng)第一半透半反鏡(3)產(chǎn)生等厚干涉，干涉條紋通過孔徑小于干涉條紋寬度的第一光闌(5)，入射到第二光電接收器(4)上，第一光電接收器(4)和第二光電接收器(12)接收到的干涉條紋變化量經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)輸入計(jì)算機(jī)(10)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明材料折射率干涉測量儀，其特征在于在第一半透半反鏡(3)和組合平板樣品(7)之間還設(shè)有第一偏振片(6)，在第一半透半反鏡(3)和第二全反鏡(15)之間還設(shè)有第二偏振片(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明材料折射率干涉測量儀，其特征在于所述組合平板樣品(7)是由一矩形樣品沿對(duì)角線切割而成的相同的兩塊樣品，并將兩切面磨光后膠成整體再加工，然后加溫使樣品分離而成的，兩通光面的平整度＜0.5，光潔度PIII，組合后的平行度≤10″，其余面用320號(hào)砂磨光，所有棱倒角0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的透明材料折射率干涉測量儀，其特征在于其構(gòu)成可分為下列四個(gè)部分第一模塊配置多波長激光的激光光源；第二模塊組合干涉儀、組合樣品架和驅(qū)動(dòng)組合平板樣品運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)；第三模塊光電接收器(4、12)、低噪聲直流放大器、數(shù)據(jù)采集和圖像處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)；第四模塊計(jì)算機(jī)(10)及其過程控制、數(shù)據(jù)采集、圖像處理和數(shù)據(jù)處理分析軟件。
全文摘要
一種透明材料折射率的測量方法及其干涉測量儀，主要是將待測材料制成兩塊對(duì)稱棱鏡組成的組合平板樣品，并將其置于馬赫－陳德爾干涉儀一臂上，產(chǎn)生兩路干涉，一路是馬赫－陳德爾干涉，另一路是組合平板樣品的兩通光面形成的等厚干涉，組合平板樣品中的一塊固定，另一塊沿固定塊平移的同時(shí)，精密測定移動(dòng)過程中兩路干涉條紋的變化量m
文檔編號(hào)G01N21/41GK1424571SQ02159100
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者黃國松, 李順光 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所