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
技術領域：
本發明與透明材料有關，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.該測定儀通過轉動樣品改變光程差，需要轉動很大角度才能得到大量的條紋變化量，以達到其測量精度。但引起光束偏轉很大，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、轉動角度和條紋變化量等的誤差都會影響該測定儀的測量精度。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術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，在此基礎上，提供一種透明材料折射率干涉測量儀。
本發明的技術解決方案如下本發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，精密測定移動過程中兩路干涉條紋的變化量m1和m2；4).利用下式計算待測材料的折射率n=11-2(m1/m2)]]>根據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，第一全反鏡、數據采集系統、計算機、第二光電接收器、第二光闌、第二半透半反鏡、第二全反鏡，其位置關系如下激光光源發出的激光經準直透鏡成平行光，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，經第一全反鏡反射到第二半透半反鏡；反射光束經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，分別在該樣品的兩通光面產生反射，兩面的反射光束經第一半透半反鏡產生等厚干涉，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數據采集系統輸入計算機進行數據處理。
在第一半透半反鏡和組合平板樣品之間還設有第一偏振片，在第一半透半反鏡和第二全反鏡之間還設有第二偏振片，以適應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完整的測量儀器其構成可分為下列四個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、組合樣品架和驅動組合平板樣品運動的步進電機；第三模塊光電接收器、低噪聲直流放大器、數據采集和圖像處理的數據采集系統；第四模塊計算機及其過程控制、數據采集、圖像處理和數據處理分析軟件本發明的技術效果如下1.本發明裝置透明材料折射率測量精度達10-5～10-6；2.本發明在測試過程中不用測角儀；3.在樣品移動過程中，光束方向不產生變化，不會破壞干涉；4.折射率只與條紋變化量有關，影響測量精度的因素較少；5.所測折射率上限達2.7，可測量從紫外到紅外的材料折射率。
下面結合附圖對發明作進一步說明。


圖1-本發明干涉測量儀的光路結構示意圖。
圖2-本發明樣品加工示意圖。
測量各向異性材料時，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。組合平板樣品7加工技術要求如下1、如圖2所示將矩形樣品沿對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號砂磨毛，所有棱倒角為0.5mm。
本發明透明材料折射率干涉測量儀的構成將包括四個模塊配置各種波長(如532，650，1060nm等)激光組成多波長測量系統的第一模塊；包括圖1所示光路的組合干涉儀、組合樣品架和步進電機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、數據采集及圖像處理組成儀器的第三個模塊；過程控制、數據采集、圖像處理和數據處理分析軟件和電腦組成系統的第四模塊。
只要將組合平板樣品放置光路中，并將干涉條紋級別調到接近零場，由計算機控制步進馬達帶動樣品701沿702棱鏡斜面緩慢移動。周期性電信號送入計算機進行條紋計數和識別，最后計算出測量結果。整個測量中只要將樣品放入并微調干涉儀，其余工作可全部由電腦控制完成。
權利要求
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，精密測定移動過程中兩路干涉條紋的變化量m1和m2；4)利用下式計算待測材料的折射率n=11-2(m1/m2)]]>
2.根據權利要求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(7)，第一全反鏡(8)、數據采集系統(9)、計算機(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)，其位置關系如下激光光源(1)發出的激光經準直透鏡(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)，經第一全反鏡(8)反射到第二半透半反鏡(14)；反射光束經第二全反鏡(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，分別在該樣品(7)的兩通光面產生反射，兩面的反射光束經第一半透半反鏡(3)產生等厚干涉，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數據采集系統(9)輸入計算機(10)進行數據處理。
3.根據權利要求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)之間還設有第二偏振片(16)。
4.根據權利要求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號砂磨光，所有棱倒角0.5mm。
5.根據權利要求2或3或4所述的透明材料折射率干涉測量儀，其特征在于其構成可分為下列四個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、組合樣品架和驅動組合平板樣品運動的步進電機；第三模塊光電接收器(4、12)、低噪聲直流放大器、數據采集和圖像處理的數據采集系統(9)；第四模塊計算機(10)及其過程控制、數據采集、圖像處理和數據處理分析軟件。
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，精密測定移動過程中兩路干涉條紋的變化量m
文檔編號G01N21/41GK1424571SQ02159100
公開日2003年6月18日 申請日期2002年12月31日 優先權日2002年12月31日
發明者黃國松, 李順光 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所