專利名稱：一種用于氣體、液體折射率測量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種折射率測量系統(tǒng)，特別是ー種實時折射率測量系統(tǒng)。用于精密分析與測量儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
折射率是透明材料的基本光學性質(zhì)之一。在生產(chǎn)實踐中,通過測定介質(zhì)內(nèi)折射率的空間分布和隨時間的變化，進而定性分析乃至定量確定其他的各種相關(guān)物理量，因此對折射率的精確測量具有重要的實際意義。目前，折射率的測量方法很多，常用的有(I)阿 貝折射計全反射臨界角法，該方法主要利用光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)時產(chǎn)生的衰減全反射現(xiàn)象，利用望遠成像系統(tǒng)來定量測試樣品的折射率，該方法的原理與實現(xiàn)方式使得樣品的折射率不能大于I. 7，計算公式相對復雜，引起誤差的因素較多，因此對高折射率(η > I. 7)的樣品測量無能為力；(2)使用分光計的最小偏向角法，該方法雖然測量精度很高，但對待測樣品的要求也高，除了需將樣品加工成棱鏡外，還對樣品棱鏡的加工精度提出了較高的要求，通常局限于固體透明物體的測量；(3)邁克耳遜干涉儀等傾干渉法，此法用于折射率的洲量，僅限于薄透明體，且在測量過程中，由于待測樣品和測量光路需反復調(diào)整，因而光路調(diào)整復雜，測量過程時間長，不利于實時測量，同時周圍環(huán)境振動會對折射率測量帶來很大誤差。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號1595121Α，名稱為基于自由空間耦合的光波導生化傳感器及測量系統(tǒng)，該發(fā)明專利中提出了無棱鏡耦合的生化傳感器及測試系統(tǒng)。該生化傳感器自上至下是由上層金屬膜、上層光學玻璃、下層光學玻璃、下層金屬膜構(gòu)成，待測樣品放置在導波層中，光波導生化傳感器固定在光學旋轉(zhuǎn)平臺上，準直后的激光入射光波導生化傳感器。該發(fā)明的特點是在光學平臺旋轉(zhuǎn)過程中，光學信號被光電接觸部分探測并處理，從而得到樣品的折射率信息，待測樣品處在能量密度高的波導層中，從而具有很高的測量分辨率。但是，該傳感系統(tǒng)必須在運動掃描后才能得到樣品的信息，因此不便于快速、實時樣品分析，此外對外界振動信號比較敏感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上技術(shù)中存在的缺陷，提出一種實時的大量程折射率測量系統(tǒng)，匯聚光束直接入射傳感器上，反射光通過透鏡被CCD接收。該方案能測量氣體及液體的折射率，靈敏度高，測量時間短，實用性強。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明折射率測量裝置包括折射率測量傳感器以及光電發(fā)射與信號探測模塊。所有元件的相對位置都固定不動。折射率測量傳感器包括上層金屬膜、上層玻璃片、樣品池、下層玻璃片、下層金屬膜、進樣通道、出樣通道。上層金屬膜沉積在上層光學玻璃片上，下層金屬膜沉積在下層光學玻璃片上。上層光學玻璃片的金屬膜面向上，上層光學玻璃片的金屬膜面向下。上層光學玻璃片、樣品池、下層光學玻璃片依次組裝。上層光學玻璃片、下層光學玻璃片分別被上層金屬膜、下層金屬膜夾住，是上層金屬膜、上層光學玻璃片、樣品池和下層光學玻璃、下層金屬膜構(gòu)成一光學波導，其中上層光學玻璃片、樣品池、和下層光學玻璃片構(gòu)成光波導的導波層。下層光學玻璃上開有兩個通ロ，分別是折射率測量傳感器的進樣通道和出樣通道，待測樣品通過進樣通道進入樣品池，而廢棄樣品通過出樣通道排出。光電發(fā)射與信號探測模塊包括激光器、匯聚透鏡、接受透鏡和CXD成像元件。激光器發(fā)射的平行光經(jīng)匯聚透鏡后變成匯聚光斑，折射率測量傳感器以一定入射角放置在會聚光斑的焦點處，自折射率測量傳感器反射光斑被接受透鏡投影到CCD成像元件。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點用金屬膜作為波導包覆層，作為導波層的樣品折射率范圍廣，既可以是氣體，也可以是液體，對高折射率的樣品不受限制。此外由于采用非移動方式獲得信號，能實時得知樣品的折射率，同時受外界撲面而振動的影響也比較小。


圖I本發(fā)明折射率測量系統(tǒng)示意圖
具體實施例方式如圖所示，本發(fā)明是ー種用于氣體、液體折射率測量的裝置，包括兩個模塊折射率測量傳感器I和光電發(fā)射與信號探測模塊2。折射率測量傳感器包括上層金屬膜3、上層玻璃片4、樣品池5、下層光學玻璃片6、下層金屬膜7、進樣通道8、出樣通道9。上層金屬膜3沉積在上層光學玻璃片4上,下層金屬膜7沉積在下層光學玻璃片6上。上層光學玻璃片4的金屬膜面向上,下層光學玻璃片6的金屬膜面向下。上層光學玻璃片4、樣品池5、下層光學玻璃片6依次組裝。上層光學玻璃片4、下層光學玻璃片6分別被上層金屬膜3、下層金屬膜7夾住，使上層金屬膜3、上層光學玻璃片4、樣品池5和下層光學玻璃片6、下層金屬膜7構(gòu)成一光學波導，其中上層光學玻璃片4、樣品池5、和下層光學玻璃片6構(gòu)成光波導的導波層。下層光學玻璃片6上開有兩個通ロ，分別是折射率測量傳感器的進樣通道8和出樣通道9，待測樣品通過進樣通道8進入樣品池5，而廢棄樣品通過出樣通道9排出。光電發(fā)射與信號探測模塊2包括激光器10、匯聚透鏡11、接受透鏡12和CXD成像元件13。激光器10發(fā)射的平行光經(jīng)匯聚透鏡后變成匯聚光斑，折射率測量傳感器I以一定入射角放置在匯聚光斑的焦點處，自折射率測量傳感器I反射光斑被接受透鏡12投影到CCD成像元件13。
權(quán)利要求
1.一種實時的大量程折射率測量系統(tǒng)本發(fā)明折射率測量裝置包括折射率測量傳感器I光電發(fā)射與信號探測模塊2。
2.根據(jù)權(quán)利I要求的實時的大量程折射率測量系統(tǒng)中的折射率測量傳感器1，包括上層金屬膜3、上層玻璃片4、樣品池5、下層光學玻璃片6、下層金屬膜7、進樣通道8、出樣通道9。
3.根據(jù)權(quán)利2要求的實時的大量程折射率測量系統(tǒng)中的折射率測量傳感器I具有如下特征上層金屬膜3沉積在上層光學玻璃片4上，下層金屬膜7沉積在下層光學玻璃片6上。上層光學玻璃片4的金屬膜面向上,上層光學玻璃片4的金屬膜面向下。上層光學玻璃片3、樣品池、下層光學玻璃片7依次組裝。上層光學玻璃片4、下層光學玻璃7片分別被上層金屬膜3、下層金屬膜6夾住,使上層金屬膜3、上層光學玻璃片4、樣品池5和下層光學玻璃片6、下層金屬膜7構(gòu)成一光學波導,其中上層光學玻璃片4、樣品池5、和下層光學玻璃片6構(gòu)成光波導的導波層。下層光學玻璃片6上開有兩個通ロ，分別是折射率測量傳感器I的進樣通道8和出樣通道9，待測樣品通過進樣通道8進入樣品池5，而廢棄樣品通過出樣通道9排出。
4.根據(jù)權(quán)利I要求的實時的大量程折射率測量系統(tǒng)中的光電發(fā)射與信號探測模塊2，包括激光器10、匯聚透鏡11、接受透鏡12和(XD成像兀件13。
5.根據(jù)權(quán)利I要求的實時的大量程折射率測量系統(tǒng)中的光電發(fā)射與信號探測模塊2具有如下特征激光器10發(fā)射的平行光經(jīng)匯聚透鏡11后變成匯聚光斑，折射率測量傳感器I以一定入射角放置在會聚光斑的焦點處，自折射率測量傳感器I反射光斑被接受透鏡12投影到CXD成像元件13。
全文摘要
一種用于氣體、液體大折射率范圍測量的裝置。激光器發(fā)射的平行光經(jīng)匯聚透鏡后變成匯聚光斑，折射率測量傳感器以一定入射角放置在會聚光斑的焦點處，自折射率測量傳感器反射光斑由接受透鏡投影到CCD成像元件。待測樣品通過進樣通道進入樣品池，而廢棄樣品通過出樣通道排出。本發(fā)明具有以下優(yōu)點用金屬膜作為波導包覆層，作為導波層的樣品折射率范圍廣，既可以是氣體，也可以是液體，對高折射率的樣品不受限制。此外由于采用非移動方式獲得信號，能實時得知樣品的折射率，同時受外界振動的影響也比較小。
文檔編號G01N21/41GK102692392SQ20111007458
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者曹莊琪, 陳凡, 陳開盛 申請人:上海光刻電子科技有限公司