專(zhuān)利名稱(chēng)：折射計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種用于測(cè)定溶液中糖濃度或密度的折射計(jì)。
背景技術(shù)：
眾所周知，用于測(cè)定溶液中糖濃度或密度的折射計(jì)可將光射在試樣和棱鏡的分界界面上，然后利用光電傳感器檢測(cè)出在界面上的反射光，并且從光電傳感器輸出的信號(hào)中測(cè)定出試樣的折射率(糖濃度或密度)。利用折射計(jì)進(jìn)行測(cè)定的原理在于當(dāng)棱鏡和試樣的界面發(fā)生全反射時(shí)的入射臨界角視試樣的折射率而定。
在現(xiàn)有技術(shù)，如在已審查的實(shí)用新型申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平3-26443中公開(kāi)了一種折射計(jì)，大體包括如圖1所示的光學(xué)系統(tǒng)。換言之，在棱鏡102和光源104之間設(shè)置聚光透鏡106，用以使來(lái)自光源104的光集中在焦點(diǎn)上。此外，將物鏡110設(shè)置在棱鏡102和光電傳感器108之間，該物鏡用于將棱鏡102輸出的光集中在光電傳感器108上以便獲得清晰的明/暗對(duì)比的界面位置。
然而，這樣的光學(xué)系統(tǒng)因需要多個(gè)光學(xué)元件而存在生產(chǎn)成本高的問(wèn)題。而且，該結(jié)構(gòu)中使用的元件包括光學(xué)元件，這些元件必須被彼此間隔地排列，所以需要非常精確地定位，這也增加了生產(chǎn)成本。
通常，將折射計(jì)安裝在圍繞著界面表面112的試樣臺(tái)114上，該界面表面112構(gòu)成了棱鏡102和試樣S之間的界面。試樣臺(tái)114可與各種不同的試樣材料接觸，這些試樣材料可為滴落在其上的諸如食物、化學(xué)制劑、油脂、高分子化合物等，因此，該試樣臺(tái)是由諸如不銹鋼這樣的具有高耐腐蝕的金屬來(lái)制成的。
在完成測(cè)定之后，必須將界面表面112和已經(jīng)放置了試樣S的試樣臺(tái)114徹底擦干凈，從而確保沒(méi)有以前試樣上的材料被留下來(lái)并污染了下面的測(cè)定。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)所測(cè)定的試樣是一種諸如淀粉糖漿等糊狀物質(zhì)時(shí)，很難除去已經(jīng)施加到折射計(jì)的試樣臺(tái)上的該試樣材料。擦掉以前的試樣材料需要花費(fèi)時(shí)間，就會(huì)引起降低測(cè)定操作效率的問(wèn)題。而且，當(dāng)去除試樣材料的擦拭動(dòng)作被重復(fù)多次時(shí)，試樣臺(tái)114易于受到磨損。
一個(gè)影響用于測(cè)定諸如電池液等高腐蝕性試樣物質(zhì)的折射計(jì)的問(wèn)題是試樣臺(tái)114的使用壽命非常短。此外，如果使用能牢固地粘附到試樣臺(tái)114上的諸如粘合劑等試樣，就不可能剝?nèi)ピ嚇硬牧?，并?dǎo)致不可能進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)定。
在前述的折射計(jì)操作中，其只能將界面表面112的反射光射入到光電傳感器108中，然而折射計(jì)不限于只在戶(hù)內(nèi)使用。當(dāng)測(cè)定諸如從水果或蔬菜中提取出的汁液或例如在汽車(chē)中使用的防凍劑這樣的試樣時(shí)，折射計(jì)可能要經(jīng)常在戶(hù)外使用。在這種情況下，在空間和時(shí)間中可改變的外部光線(xiàn)從試樣本身的方向穿過(guò)棱鏡102并射入到光電傳感器108中。這樣，另一個(gè)影響折射計(jì)的問(wèn)題是在戶(hù)外環(huán)境中不能精確地測(cè)定折射率。
為了在戶(hù)外也能精確地測(cè)定折射率，使用者可以在試樣S上方用手作為一個(gè)遮蓋物或者利用一個(gè)遮蓋物來(lái)遮斷外部光線(xiàn)，然而，在進(jìn)行測(cè)定時(shí)，用手作為遮蓋物或者打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)遮蓋物都很麻煩并會(huì)影響測(cè)定有效地進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述影響現(xiàn)有折射計(jì)的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種可降低生產(chǎn)成本的折射計(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種可更有效測(cè)定并能用于測(cè)定各種試樣物質(zhì)的折射計(jì)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種即使在戶(hù)外也能精確和有效地測(cè)定折射率的折射計(jì)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種用于測(cè)定試樣折射率的折射計(jì)，該折射計(jì)包括一個(gè)棱鏡，其具有與所述試樣相接觸的界面表面；一個(gè)光源，用于發(fā)光從而光通過(guò)所述棱鏡的射入表面射入所述棱鏡并且照在所述界面表面上；一個(gè)光電傳感器，用于接收在所述界面反射并通過(guò)所述棱鏡的射出表面從所述棱鏡射入的光；其中，所述光源和所述光電傳感器分別附著在棱鏡的射入表面和射出表面上。
本發(fā)明的另一方面提供了一種折射計(jì)，其包括一個(gè)棱鏡，其具有為試樣提供界面的界面表面；一個(gè)試樣臺(tái)，其配置在所述界面表面的周?chē)?；其中，所述試樣臺(tái)包括形成的非粘著性涂層。
本發(fā)明的另一方面提供了一種折射計(jì)，在該折射計(jì)中，光從光源射向?yàn)樵嚇犹峁┙缑娴睦忡R的界面表面，通過(guò)使用光電傳感器檢測(cè)所述界面表面的反射光，以便以所述光電傳感器的輸出信號(hào)為基礎(chǔ)測(cè)定試樣的折射率，該折射計(jì)包含一個(gè)濾光裝置，其配置在所述界面表面和所述光電傳感器之間，其中，所述濾光裝置包括一個(gè)波長(zhǎng)濾光器，其能夠選擇性地允許傳輸(transmit)具有在給定區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)包括光源的光的波長(zhǎng)在內(nèi)的光。
本發(fā)明的另一方面提供了一種折射計(jì)，該折射計(jì)包括一個(gè)棱鏡，其具有為試樣提供界面的界面表面；一個(gè)光源，其向所述界面表面射出光；一個(gè)光電傳感器，用于接收所述界面表面的反射光；用于比較光能的裝置(光能比較裝置)，用于當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)，將所述光電傳感器測(cè)定的光能與預(yù)先設(shè)定的容許值進(jìn)行比較；一個(gè)顯示裝置，用于當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值大于所述容許值時(shí)顯示錯(cuò)誤；光源控制裝置，用于當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值小于所述容許值時(shí)點(diǎn)亮所述的光源；以及用于計(jì)算折射率的裝置(折射率計(jì)算裝置)，用于在光源發(fā)光的情況下，從所述光電傳感器測(cè)定的光能分布中計(jì)算折射率。
本發(fā)明的另一方面提供一種使用折射計(jì)計(jì)算折射率的方法，該折射計(jì)包括一個(gè)棱鏡，其具有為試樣提供界面的界面表面；一個(gè)光源，其向所述界面表面射出光；一個(gè)光電傳感器，用于接收所述界面表面的反射光；該方法包括以下步驟當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)，利用所述光電傳感器測(cè)定光能分布；當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)，將測(cè)定的光能和預(yù)先設(shè)定的容許值進(jìn)行比較；當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值大于容許值時(shí)顯示錯(cuò)誤；當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值小于所述容許值時(shí)，點(diǎn)亮所述光源并且利用所述光電傳感器測(cè)定光能分布；以及在所述光源發(fā)光的情況下，從測(cè)定的光能分布中計(jì)算折射率。


結(jié)合附圖，通過(guò)下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明將更清楚地理解本發(fā)明的這些和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1為現(xiàn)有折射計(jì)的橫截面視圖；圖2為本發(fā)明折射計(jì)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖3為圖1中折射計(jì)的主要部件的橫截面視圖；圖4揭示了由圖1中折射計(jì)的濾光裝置允許傳輸?shù)墓獾墓鈧鬏斅剩粓D5是示意性地示出圖1中折射計(jì)的主要部件的方框圖；圖6為圖1中折射計(jì)所使用的測(cè)定折射率的方法的流程圖；圖7A和7B揭示了使用圖1中折射計(jì)測(cè)定的光能分布；以及圖8至圖10揭示了本發(fā)明的折射計(jì)的其它實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在附圖中使用相同或相似的標(biāo)記來(lái)代表相同或相似的部件。
圖2揭示了本發(fā)明折射計(jì)的一個(gè)實(shí)施例。在該圖中，折射計(jì)10包括機(jī)架12，放置試樣的試樣臺(tái)14，用于顯示在試樣中糖濃度或密度的顯示部16以及操作部18。
機(jī)架12通常是由樹(shù)脂材料制成。在機(jī)架12的上部設(shè)有圓形的開(kāi)口22。將試樣臺(tái)14配置并固定在該開(kāi)口22中。試樣臺(tái)14包含一個(gè)暴露到外面的試樣導(dǎo)向面24和一個(gè)大體上形成在該試樣導(dǎo)向面24的中心的圓形開(kāi)口26。試樣導(dǎo)向面24包含一個(gè)鄰近開(kāi)口22的圓周邊緣的平表面24a和一個(gè)從該平表面24a向開(kāi)口26對(duì)角向下朝內(nèi)延伸的圓錐形表面24b。
圖3為圖2中折射計(jì)10的試樣臺(tái)14的橫截面視圖。
試樣臺(tái)14大體上為盤(pán)形并包括一個(gè)嵌入到開(kāi)口22中的厚中心部28和一個(gè)從該中心部28向盤(pán)形的外部徑向延伸的薄邊緣部30。通過(guò)邊緣部30上的諸如螺釘?shù)染o固裝置(圖中沒(méi)有示出)使試樣臺(tái)14固定在開(kāi)口22的周?chē)?br> 試樣臺(tái)14包括一個(gè)在上表面32上形成的非粘著性涂層34(金屬鍍層)，該涂層也環(huán)繞著試樣導(dǎo)向面24。該涂層34包括金屬和均勻分布在該金屬中的氟碳聚合物微粒。尤其是，該涂層34是一種由同時(shí)沉積在金屬中的氟碳聚合物的共析化合微粒構(gòu)成的復(fù)合涂層?？蓛?yōu)選的是該涂層34的厚度約為3至5μm。
該涂層34的金屬主要包括鎳(Ni)，以及最好是包含鎳和磷的鎳磷合金。涂層34的氟碳聚合物包括PTFE(聚四氟乙烯)。可優(yōu)選的是，該涂層34包括20-26vol％(體積比)的氟碳聚合物而且該氟碳聚合物微粒直徑為0.2～0.3μm。
涂層34可以利用無(wú)電鍍處理來(lái)形成，這樣使均勻厚度的涂層適于粘附到諸如不銹鋼等金屬材料的試樣臺(tái)14上。此外，在無(wú)電鍍處理完成之后，通過(guò)進(jìn)行熱處理可以獲得較硬的涂層。
這樣，涂層34具有與氟碳聚合物相同的非粘著性、防水、防油和耐磨損(低摩擦性)性能。此外，這樣的涂層具有與化學(xué)鍍鎳層形成的正常涂層相同的抗腐蝕性能。因此，與不銹鋼等通常用作現(xiàn)有試樣臺(tái)的材料相比，該涂層34具有更優(yōu)良的性能。
將棱鏡38粘附到試樣臺(tái)14的下表面上并充滿(mǎn)開(kāi)口26。如圖3所示，該棱鏡38具有梯形的橫截面并且包括一個(gè)暴露在開(kāi)口26的外部的表面40(底面)，一個(gè)側(cè)表面(射入表面)42，從光源46發(fā)出的光Ri射入到該側(cè)表面中，以及一個(gè)側(cè)表面(射出表面)44，其將反射光Rr向外射出。外部暴露表面作為為試樣S提供界面的界面表面40。
界面表面40包括含有氟碳聚合物的涂層41。可優(yōu)選的是，該涂層41具有與涂層34相同的非粘著性和抗腐蝕性能。例如，由位于7-18-2Arakawa，Arakawa-ku，Tokyo的Nikken涂層工業(yè)有限公司(Nikken Coating Industry Co.Ltd.)生產(chǎn)的Nanoclear涂層適合用作該涂層41。
由于非粘著性涂層34位于折射計(jì)10的試樣臺(tái)14上，所以試樣S就難以粘附到試樣臺(tái)14上。同樣，當(dāng)非粘著性涂層41位于界面表面40上時(shí)，試樣S也難以粘附到界面表面40上。因此，當(dāng)完成了折射率的測(cè)定之后，能將試樣S很容易地從試樣臺(tái)14和界面表面40上去除。這縮短了擦掉試樣S所需要的時(shí)間，從而提高了測(cè)定折射率的效率。
即使是在測(cè)定諸如電池液等高腐蝕性試樣材料時(shí)，試樣臺(tái)14上涂層34的優(yōu)良抗腐蝕性能將延長(zhǎng)試樣臺(tái)14的使用壽命。此外，試樣臺(tái)14上涂層34和界面表面40上涂層41的非粘著性能可對(duì)諸如粘合劑等高粘性物質(zhì)的試樣進(jìn)行折射率測(cè)定，而這些試樣不能用現(xiàn)有的折射計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)定。
而且，試樣臺(tái)14上涂層34的防水性和防油性確保了滴落在試樣臺(tái)14的試樣導(dǎo)向面24上的試樣S被推到界面表面40上，而且能容易地聚集并保持在其上。因此，當(dāng)將要測(cè)定的試樣S滴落下來(lái)時(shí)，與現(xiàn)有的折射計(jì)相比本發(fā)明不需要將試樣非常確切地定位，從而使將要進(jìn)行的折射率的測(cè)定更容易。
再者，當(dāng)將試樣S反復(fù)擦干凈時(shí)，試樣臺(tái)14上涂層34和界面表面40上涂層41的優(yōu)良耐磨損性能避免試樣臺(tái)14和界面表面40受到磨損。將氟碳聚合物微粒均勻地分散在涂層34中，這樣，即使涂層34出現(xiàn)一些少量的磨損，在涂層被完全耗盡之前都能保持前述的性能。
可優(yōu)選的是，光源46為一個(gè)LED(發(fā)光二極管)，其射出波長(zhǎng)約為589nm的光。此外，光源46可以是一個(gè)高亮度的LED。
在本申請(qǐng)中，從光源46射向界面表面40的光Ri和界面表面40的法線(xiàn)N所構(gòu)成的平面(平行于圖3的紙面的平面)是入射平面A(a plane-of-incidentA)。
光源46包括一個(gè)扁平發(fā)光表面46a，該扁平發(fā)光表面46a粘附到射入表面42上。當(dāng)將市售的發(fā)光二極管用作光源46時(shí)，發(fā)光表面46a能通過(guò)切削由透明的樹(shù)脂構(gòu)成的頂部并拋光其切削表面來(lái)形成。直接抵靠在棱鏡38上的光源46由于入射光Ri的射入表面42上的反射而減少了光能損失。
棱鏡38的另一側(cè)為射出表面44，在該射出表面上設(shè)有濾光裝置54和光電傳感器52，其中，該濾光裝置54用于選擇例如入射光的偏振方向和波長(zhǎng)，該光電傳感器包括一個(gè)線(xiàn)路傳感器(line sensor)，該線(xiàn)路傳感器具有多個(gè)一維布置的光接收元件，如光電探測(cè)器。
濾光裝置54包括波長(zhǎng)濾光器56、58，其選擇性地允許傳輸具有在給定區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)包括光源46的光的波長(zhǎng)的光；偏光器60，其選擇性地允許傳輸給定的偏振光；以及一個(gè)減光(強(qiáng)度)濾光器62，其能減少光強(qiáng)度。
波長(zhǎng)濾光器56、58進(jìn)一步包括第一波長(zhǎng)濾光器56和第二波長(zhǎng)濾光器58，其中，該第一波長(zhǎng)濾光器選擇性地允許傳輸僅具有比較短波長(zhǎng)帶的光，該第二波長(zhǎng)濾光器選擇性地允許傳輸僅具有比較長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光。
第一波長(zhǎng)濾光器56，其遮斷從給定的波長(zhǎng)長(zhǎng)于光源46的光的波長(zhǎng)到由光電傳感器52檢測(cè)出的波長(zhǎng)的最大值的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。例如，當(dāng)光源46為一個(gè)具有中心波長(zhǎng)589nm的LED時(shí)，第一波長(zhǎng)濾光器56是一種近紅外線(xiàn)切斷濾光器，或者是一種熱光線(xiàn)切斷濾光器，其只允許傳輸較短波長(zhǎng)，并遮斷約700nm或以上的近紅外的光。尤其是例如，可將Schott Corporation制造的BG40玻璃濾光器(帶通濾光器)用作第一波長(zhǎng)濾光器56。
在圖4中，曲線(xiàn)Ta表示利用1.0mm厚度的BG40濾光器作為第一波長(zhǎng)濾光器56時(shí)光的傳輸率(the rate of light transmission)。如圖所示，第一波長(zhǎng)濾光器56允許傳輸70％以上的從約340nm至600nm包括光源46發(fā)出的具有中心波長(zhǎng)589nm的光在內(nèi)的短波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。
第二波長(zhǎng)濾光器58，其遮斷從給定的波長(zhǎng)短于光源46的光的波長(zhǎng)到由光電傳感器52檢測(cè)出的波長(zhǎng)的最小值的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。例如，當(dāng)光源46為一個(gè)具有中心波長(zhǎng)589nm的LED時(shí)，第二波長(zhǎng)濾光器58是這樣一種濾光器，其只允許傳輸較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，并遮斷可見(jiàn)區(qū)波長(zhǎng)和大約550nm或以下的紫外線(xiàn)光。尤其是例如，可將具有560nm的傳輸界限波長(zhǎng)(傳輸率5％的吸收界限波長(zhǎng)和傳輸率72％的高傳輸波長(zhǎng)的中點(diǎn)的波長(zhǎng))的銳利切斷濾光器O-56(sharp cut filter O-56)用作第二波長(zhǎng)濾光器58。
在圖4中，曲線(xiàn)Tb代表利用1.0mm厚度的O-56濾光器作為第二波長(zhǎng)濾光器58時(shí)光的傳輸率。如圖所示，第二波長(zhǎng)濾光器58允許傳輸70％以上的從約570nm或更長(zhǎng)包括光源46發(fā)出的具有中心波長(zhǎng)589nm的光在內(nèi)的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。該波長(zhǎng)濾光器58具有約560nm點(diǎn)上的一半最大值(harf-maximum value at approximately 560nm)。
在圖4中的曲線(xiàn)Tc代表用于第一波長(zhǎng)濾光器56和第二波長(zhǎng)濾光器58組合的光傳輸率。如圖4所示，波長(zhǎng)濾光器56和波長(zhǎng)濾光器58的組合允許傳輸70％以上的從約570nm至600nm波長(zhǎng)區(qū)域的光。
再參考圖3，將偏光器60設(shè)置成在入射平面A中具有一個(gè)傳輸軸，這樣阻擋S偏振光沿垂直于入射平面A的方向振蕩，而且選擇性地僅允許P偏振光傳輸。僅P偏振光的傳輸使更大部分的來(lái)自外部的入射光被遮斷。
減光(ND)濾光器62根據(jù)來(lái)自光源46的光的亮度減少光的比率。這樣，當(dāng)減光濾光器62將光源46照射光的光照度水平減少到光電傳感器52接收到的適當(dāng)?shù)墓庹斩人綍r(shí)，該濾光器62同時(shí)降低外光線(xiàn)的光照度。因此，從光源46發(fā)出的光的亮度達(dá)到很高的程度，由于減光濾光器62的操作引起的光降低的比率很高(傳輸率低)，從而降低了外光線(xiàn)在光透過(guò)減光濾光器62并進(jìn)入到光電傳感器52中的比例。
如圖3所示，可優(yōu)選的是，濾光裝置54形成一體化的主體，在該一體化的主體中，波長(zhǎng)濾光器56和58、偏光器60和減光濾光器62相互疊層在一起。此外，可優(yōu)選的是，將濾光裝置54的第一表面54a粘附到棱鏡38的射出表面44上，并且將光電傳感器52的受光表面52a粘附到濾光裝置54的第二表面54b上。這使濾光裝置54和光電傳感器52能夠容易地相對(duì)棱鏡38定位并固定在其上。由于光電傳感器52經(jīng)由濾光裝置54而粘附到棱鏡38上，所以通過(guò)在射出表面44和光電傳感器52的受光表面52a上的反射光Rr的反射而降低了光能的損失。
在本實(shí)施例中，濾光裝置54的每一個(gè)濾光器56、58、60和62都設(shè)置成能使來(lái)自界面表面40的反射光接連地傳輸(transmit)通過(guò)第一波長(zhǎng)濾光器56、偏光器60、第二波長(zhǎng)濾光器58和減光濾光器62，然而，自然地，濾光器56、58、60和62的排列次序并不重要。
如上所述，在光源46和棱鏡38之間省略了聚光透鏡及在棱鏡38和光電傳感器52之間省略了物鏡能減小折射計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸并降低生產(chǎn)成本。
通過(guò)第一步制造包括光源46、棱鏡38和光電傳感器52的光學(xué)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)能很容易地構(gòu)造出折射計(jì)10，其中該機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架12中。此外，由于光源46，棱鏡38和光電傳感器52的定位是在把棱鏡38固定在機(jī)架12之前就已完成，所以本發(fā)明折射計(jì)比現(xiàn)有折射計(jì)的制造更簡(jiǎn)單。這也是降低生產(chǎn)成本的另一個(gè)因素。
下面，結(jié)合附圖3說(shuō)明在折射計(jì)10的棱鏡38區(qū)域中的操作。
當(dāng)試樣S滴落在界面表面40上時(shí)，點(diǎn)亮光源46并使從光源46發(fā)出的光Ri射到界面表面40上。當(dāng)入射角φ小于根據(jù)試樣S的折射率n確定的臨界入射角φc(n)時(shí)，射出的光Ri的大部分傳輸具有試樣S的側(cè)壁，而當(dāng)入射角φ大于臨界入射角φc(n)時(shí)，光Ri被反射到具有光電傳感器52的側(cè)壁上。
界面表面40反射的光線(xiàn)Rr射入到濾光裝置54中。操作濾光裝置54使在含有光源46的波長(zhǎng)的給定波長(zhǎng)區(qū)域(例如550nm-600nm)內(nèi)，相對(duì)入射平面A平行振動(dòng)的P偏振光傳輸?shù)骄哂泄怆妭鞲衅?2的側(cè)壁。而且，將經(jīng)過(guò)濾光裝置54的光照度減少到適合于光電傳感器52能接收的光照度的范圍內(nèi)。
來(lái)自光源46的反射光主要包括波長(zhǎng)約為589nm的光，而外光源的入射光包括從紅外線(xiàn)到紫外線(xiàn)的全部光譜的波長(zhǎng)。因此，由于濾光裝置54的操作僅使具有波長(zhǎng)約為589nm的光傳輸(transmit)，所以遮斷住外光源進(jìn)入光的大部分，而且，使大部分來(lái)自光源46的反射光傳輸?shù)焦怆妭鞲衅?2中。此外，操作濾光裝置54僅使P偏振光被允許傳輸，而且由于傳輸光的光能減少了，所以也進(jìn)一步減少了外光與進(jìn)入到光電傳感器52的光的比率。因此，即使在外光非常強(qiáng)的場(chǎng)合中，也可以進(jìn)行測(cè)量而不會(huì)超出光電傳感器52的動(dòng)態(tài)范圍。
利用上述構(gòu)成的折射計(jì)10，基于由光電傳感器52測(cè)定的光能分布曲線(xiàn)，與試樣S的折射率(糖濃度，密度)對(duì)應(yīng)的臨界角點(diǎn)Pc(光電傳感器與臨界角對(duì)應(yīng)的位置)是根據(jù)下面的方法計(jì)算出來(lái)的。
首先，確定用于計(jì)算臨界角點(diǎn)Pc的光能分布曲線(xiàn)的范圍。該范圍是從接近光能分布曲線(xiàn)的最大微分值的位置(地址)的數(shù)據(jù)的預(yù)定數(shù)量(例如30個(gè)點(diǎn))的地址范圍?？商鎿Q的是，在折射計(jì)10的折射率的測(cè)定范圍存在一個(gè)非常有限范圍的情況下，可以使用通過(guò)參考折射率范圍而提前確定的地址范圍。
其次，利用該范圍內(nèi)的m個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過(guò)下面的表達(dá)式計(jì)算重心位置Pc′Pc′=Σi=1M{(Ii+1-Ii)×Xi}Σi=1m(Ii+1-Ii)---(1)]]>在表達(dá)式(1)中，Xi表示每一個(gè)受光元件的位置(地址)，并且Ii表示在Xi的受光能(V)。從表達(dá)式(1)中可以了解到重心位置Pc′是光能分布曲線(xiàn)的一次微分曲線(xiàn)(或一次差分曲線(xiàn))的重心位置。
最后，將常數(shù)C加到該重心位置Pc′上，計(jì)算出臨界角點(diǎn)Pc(＝Pc′+C)。常數(shù)C是利用已知的試樣折射率通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定的值。
此處，在光能分布曲線(xiàn)包括大量外光的情況下，在光傳輸區(qū)域內(nèi)光能分布曲線(xiàn)和一次微分曲線(xiàn)的形狀，隨著外光的空間和時(shí)間變化而變化，導(dǎo)致每一次重心位置Pc′的測(cè)定相對(duì)于真實(shí)的臨界角點(diǎn)有大的變動(dòng)。因此，不可能精確地獲得臨界角點(diǎn)Pc和折射率。
利用本發(fā)明折射計(jì)的實(shí)施例，可以獲得光能分布曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)由于濾光裝置54的操作，不再包含大量的外光，從而獲得穩(wěn)定的重心位置Pc′。因此，利用上述方法能精確地獲得臨界角點(diǎn)Pc，并且能精確地測(cè)定折射率。
還可利用光能分布曲線(xiàn)的二次微分或者一次微分和二次微分來(lái)進(jìn)行臨界角點(diǎn)Pc的計(jì)算。
圖5為折射計(jì)10的折射率檢測(cè)部48的示意性方框圖。如圖所示，折射率檢測(cè)部48包括與光源46和光電傳感器52相連的控制部64、與控制部64相連的顯示裝置16a、以及啟動(dòng)開(kāi)關(guān)18a和電源回路66?？刂撇?4包括受光能存儲(chǔ)器68、容許值存儲(chǔ)器70、光能比較裝置72、折射率計(jì)算裝置74、比較結(jié)果存儲(chǔ)器76、計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器78、光源控制裝置80和顯示決定裝置82。
受光能存儲(chǔ)器68存儲(chǔ)由每個(gè)光電傳感器52的受光元件接收到的光能信息。尤其是，受光能輸出作為從光電傳感器52發(fā)出的電流信號(hào)，經(jīng)I-V變換器(圖中未示)等變換成電壓信號(hào)后，被變換成數(shù)字信號(hào)，然后再存儲(chǔ)到受光能存儲(chǔ)器68中。
容許值存儲(chǔ)器70存儲(chǔ)從外部(外光)的入射光能的容許值。這些容許值是從實(shí)驗(yàn)中確定的，從而確保雖受外光的影響，折射率的誤差仍能在預(yù)定范圍之內(nèi)。
比較結(jié)果存儲(chǔ)器76存儲(chǔ)一個(gè)[N＝0]或[N＝1]值，表示是否外部的入射光能小于容許值。[N＝0]表示外部的入射光能值大于容許值，[N＝1]表示外部的入射光能值小于容許值。N的初始值設(shè)定為0。
當(dāng)[N＝0]時(shí)，光能比較裝置72將已存儲(chǔ)到受光能存儲(chǔ)器68中每個(gè)光電傳感器52的受光元件的入射光能和已存儲(chǔ)到容許值存儲(chǔ)器70中的容許值進(jìn)行比較。如果光能比較裝置72確定外部的入射光能大于容許值，則裝置72在比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中將保持初始值[N＝0]。如果外部的入射光能小于容許值，則光能比較裝置72將存儲(chǔ)在比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值改變成[N＝1]。
當(dāng)存儲(chǔ)于比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值改變成[N＝1]時(shí)，光源控制裝置80使光源46發(fā)光。
當(dāng)[N＝1]時(shí)，折射率計(jì)算裝置74利用上述方法中的表達(dá)式(1)，根據(jù)已存儲(chǔ)到受光能存儲(chǔ)器68中每個(gè)光電傳感器52的受光元件的入射光能分布(光能分布曲線(xiàn))，計(jì)算出臨界角點(diǎn)Pc，并且從該臨界角點(diǎn)Pc獲得試樣S的折射率和糖濃度或密度。
計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器78存儲(chǔ)由折射率計(jì)算裝置74計(jì)算出的折射率和糖濃度或密度。
根據(jù)存儲(chǔ)在比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值N，顯示決定裝置82使顯示裝置16a顯示“外光錯(cuò)誤”，以表示外部(外光)的入射光能過(guò)大，或者使顯示裝置16a顯示存儲(chǔ)在計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器78中的糖濃度或密度。在比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值為[N＝0]的情況下，顯示決定裝置82使顯示裝置16a顯示“外光錯(cuò)誤”。在比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值為[N＝1]的情況下，顯示決定裝置82使顯示裝置16a顯示存儲(chǔ)在計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器78中的糖濃度或密度。
顯示裝置16a，例如是一種分段顯示式的LCD(液晶顯示)，其可顯示糖濃度或密度、或者“外光錯(cuò)誤”。此外，顯示裝置16a顯示的錯(cuò)誤包括，例如當(dāng)糖濃度或密度超出測(cè)定范圍時(shí)顯示“在測(cè)定范圍以外”；當(dāng)不能確定臨界角時(shí)顯示“不能測(cè)定錯(cuò)誤”，或者當(dāng)溫度處于能進(jìn)行測(cè)定的范圍之外時(shí)顯示“溫度錯(cuò)誤”。顯示“外光錯(cuò)誤”的裝置可與顯示糖濃度或密度的裝置或顯示其它錯(cuò)誤的裝置間隔地設(shè)置。
下面，結(jié)合圖5和圖6對(duì)控制部64的操作進(jìn)行說(shuō)明。
圖6是折射計(jì)10所使用的測(cè)定折射率的方法的流程圖。
在步驟S200，將比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值設(shè)定為初始值，[N＝0]。
在步驟S201，使用者將試樣S放置在界面表面40上，然后按下啟動(dòng)按鈕18a并使電源回路66處于ON狀態(tài)。
在步驟S203，光電傳感器52測(cè)定光能分布，并將每個(gè)光電傳感器52的受光元件的入射光能的信息存儲(chǔ)在受光能存儲(chǔ)器68中。
在步驟S205，由于比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中[N＝0]，所以執(zhí)行步驟S207的操作。
在步驟S207，光能比較裝置72將已存儲(chǔ)到受光能存儲(chǔ)器68中每個(gè)光電傳感器52的受光元件的入射光能和已存儲(chǔ)到容許值存儲(chǔ)器70中的容許值進(jìn)行比較。此處，由于光源46沒(méi)有發(fā)光，所以每個(gè)受光元件的入射光只有從外部入射到界面表面40的外光。
在步驟S207，如果這些受光元件中任一個(gè)的入射光能大于容許值，則光能比較裝置72在比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中保持初始值[N＝0]并執(zhí)行步驟S209。
在步驟S209，顯示決定裝置82根據(jù)比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中[N＝0]令顯示裝置16a顯示“外光錯(cuò)誤”，而且操作返回到步驟S201。由于顯示裝置16a顯示出“外光錯(cuò)誤”，所以使用者會(huì)注意到由于外光太強(qiáng)而無(wú)法進(jìn)行折射率的測(cè)定，然后采取適當(dāng)措施，諸如用手遮蓋界面表面40來(lái)遮斷住外光。
在步驟S201，使用者再次按下啟動(dòng)按鈕18a。在步驟S203，光電傳感器52測(cè)定光能分布，并將測(cè)定的結(jié)果存儲(chǔ)在受光能存儲(chǔ)器68中。在步驟S205，光能比較裝置72根據(jù)比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中[N＝0]進(jìn)行操作，并執(zhí)行步驟S207。
在步驟S207，例如，在使用者用手遮蓋了界面表面40的情況下，所有受光元件中接收的光能小于容許值，則在步驟S210，光能比較裝置72將比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值改變成[N＝1]并執(zhí)行步驟S211。
在步驟S211，光源控制裝置80根據(jù)比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中[N＝1]而點(diǎn)亮光源46，并使操作返回到步驟S203。在步驟S203，光電傳感器52再次測(cè)定光能分布，并將測(cè)得的結(jié)果存儲(chǔ)在受光能存儲(chǔ)器68中并執(zhí)行步驟S205。
在步驟S205，折射率計(jì)算裝置74根據(jù)比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中[N＝1]操作，并執(zhí)行步驟S213。
在步驟S213，折射率計(jì)算裝置74根據(jù)已存儲(chǔ)到受光量存儲(chǔ)器68中每個(gè)光電傳感器52的受光元件的入射光能分布計(jì)算出折射率和糖濃度或密度。由于在步驟S207中已證實(shí)外部(外光)的入射光能小于容許值，所以入射到受光元件的光主要是從光源46發(fā)出并在界面表面40上反射的光。因此，從該光能分布能精確地測(cè)定出臨界角點(diǎn)Pc，并且能精確地計(jì)算出糖濃度或密度。然后，將獲得的折射率和糖濃度或密度存儲(chǔ)到計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器78中。
在步驟S215，根據(jù)比較結(jié)果存儲(chǔ)器76中的值[N＝1]，顯示決定裝置82使顯示裝置16a顯示出存儲(chǔ)在計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)器78中的糖濃度或密度。
在上述進(jìn)行測(cè)定的方法中，在步驟S209顯示出“外光錯(cuò)誤”之后，就不再執(zhí)行步驟S203，直到在步驟S201將啟動(dòng)按鈕設(shè)置成ON狀態(tài)為止，然而，系統(tǒng)也能從步驟S209直接到步驟S203。這樣，直到證實(shí)外部的入射光能小于容許值[N＝1]，光電傳感器52才能繼續(xù)自動(dòng)地重復(fù)測(cè)定。
下面，結(jié)合圖7A和7B說(shuō)明進(jìn)行測(cè)定的實(shí)際例子。
圖7A和7B揭示了使用折射計(jì)10測(cè)定的光量分布。在圖7A和7B中，橫軸代表每個(gè)光電傳感器52的受光元件的位置地址，縱軸代表每個(gè)受光元件的受光能(V)。
圖7A和7B中的虛線(xiàn)代表在圖6所示的步驟S203中第一次測(cè)定的光能分布，此時(shí)光源46沒(méi)有發(fā)光。換言之，這些虛線(xiàn)代表外部入射光能的分布。圖7A和7B中的實(shí)線(xiàn)代表在光源46發(fā)光的情況下，步驟S203中測(cè)定的光能分布。此處，將外部入射光能的容許值設(shè)定為40V。
在圖7A的例子中，如虛線(xiàn)所示，在測(cè)定初始，在步驟S207判斷出外部的入射光能大于容許值，因此，在步驟S209顯示“外光錯(cuò)誤”。
如圖中實(shí)線(xiàn)所示，當(dāng)使用者采取措施遮斷了入射光線(xiàn)，在光源46點(diǎn)亮的情況下，從測(cè)定的光能分布中能進(jìn)行對(duì)全反射臨界角的測(cè)定。
在圖7B的例子中，如虛線(xiàn)所示，在測(cè)定初始，在步驟S207判斷出外部的入射光能小于容許值40V。因此，不會(huì)顯示“外光錯(cuò)誤”，而且使用者也不需要采取措施來(lái)遮斷住外光。
如圖中實(shí)線(xiàn)所示，在光源46點(diǎn)亮和不遮斷外光的情況下測(cè)定出光能分布，該光能分布包括外部的入射光，然而，由于外部的入射光小于容許值，所以全反射的臨界角也能從該光能分布中被比較精確地測(cè)定。
因此，本發(fā)明折射計(jì)的實(shí)施例具有以下特征1.一種用于測(cè)定試樣S折射率的折射計(jì)10，其包括一個(gè)棱鏡38，其具有與所述試樣S相接觸的界面表面40；
一個(gè)光源46，用于發(fā)光從而光通過(guò)所述棱鏡38的射入表面42射入所述棱鏡并且照在所述界面表面40上；一個(gè)光電傳感器52，用于接收在所述界面表面40反射并通過(guò)所述棱鏡38的射出表面44從所述棱鏡38射入的光；其中，所述光源46和所述光電傳感器52分別附著在棱鏡38的射入表面42和射出表面44上。
2.光源46包括扁平發(fā)光表面46a，扁平發(fā)光表面46a粘附到棱鏡38的射入表面42，將狹長(zhǎng)切口50插入在它們之間。
3.將光電傳感器52粘附到該棱鏡的射出表面44上。
4.折射計(jì)10有一個(gè)狹長(zhǎng)切口50，其沿與入射平面相垂直的方向延伸，并配置在光源46和棱鏡38的射入表面42之間。
5.一種折射計(jì)，其包括一個(gè)棱鏡38，其具有為試樣S提供界面的界面表面40；一個(gè)試樣臺(tái)14，其配置在所述界面表面40的周?chē)?；該試樣臺(tái)14包括非粘著性涂層。
6.涂層34的材質(zhì)包括金屬和其中均勻分布著氟碳聚合物的微粒。
7.氟碳聚合物是聚四氟乙烯。
8.涂層材質(zhì)包括20-26vol％的氟碳聚合物。
9.氟碳聚合物微粒的直徑為0.2至0.3μm。
10.界面表面40有含有氟碳聚合物的涂層41。
11.一種折射計(jì)10，其包括一個(gè)機(jī)架，其上設(shè)有一個(gè)開(kāi)口；一個(gè)棱鏡38，其配置在該開(kāi)口中并具有為試樣S提供界面的界面表面40；一個(gè)光源46，其向界面表面40射出光；以及一個(gè)傳感器52，用于接收從光源46發(fā)出并在界面40反射的光；該機(jī)架包括一個(gè)位于該開(kāi)口周?chē)@界面表面40的試樣導(dǎo)向面24；該試樣導(dǎo)向面24包括含有鎳和其中均勻分布著氟碳聚合物的微粒的涂層34；
該氟碳聚合物是聚四氟乙烯；該涂層34的材質(zhì)含有20-26vol％的氟碳聚合物；該氟碳聚合物微粒的直徑為0.2至0.3μm；以及該涂層34利用無(wú)電鍍處理來(lái)形成。
12.在該折射計(jì)10中，光從光源46射向?yàn)樵嚇覵提供界面的棱鏡38的界面表面40，通過(guò)使用光電傳感器52檢測(cè)所述界面表面40的反射光，以便以所述光電傳感器52的輸出信號(hào)為基礎(chǔ)測(cè)定試樣S的折射率，該折射計(jì)包含濾光裝置54，其配置在所述界面表面40和所述光電傳感器52之間，所述濾光裝置54進(jìn)一步包括波長(zhǎng)濾光器56和58，其能夠選擇性地允許傳輸(transmit)具有在給定區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)包括光源46的光的波長(zhǎng)在內(nèi)的光。
13.該波長(zhǎng)濾光器56和58包括第一波長(zhǎng)濾光器56，其選擇性地遮斷從長(zhǎng)于光源46的光波長(zhǎng)的波長(zhǎng)即波長(zhǎng)50nm到由光電傳感器52檢測(cè)出的波長(zhǎng)的最大值的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光，以及第二波長(zhǎng)濾光器58，其選擇性地遮斷從短于光源46的光波長(zhǎng)的波長(zhǎng)即30nm波長(zhǎng)到由光電傳感器52檢測(cè)出的波長(zhǎng)的最小值的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。
14.該濾光裝置54包括可選擇性地允許傳輸直線(xiàn)偏振光的偏光器60。
15.該濾光裝置54通過(guò)將波長(zhǎng)濾光器56和58以及偏光器60彼此層疊結(jié)合而一體形成。
16.該濾光裝置54通過(guò)第一表面54a粘附到棱鏡38上，光電傳感器52粘附到該濾光裝置54的第二表面54b上。
17.濾光裝置54包括減光濾光器62。
18.一種折射計(jì)10，該折射計(jì)包括一個(gè)棱鏡38，其具有為試樣S提供界面的界面表面40；一個(gè)光源46，其向所述界面表面40射出光；一個(gè)光電傳感器52，用于接收所述界面表面40的反射光；光能比較裝置72，用于當(dāng)所述光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)，將所述光電傳感器52測(cè)定的光能與預(yù)先設(shè)定的容許值進(jìn)行比較；
顯示裝置16a，用于當(dāng)所述光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值大于所述容許值時(shí)顯示錯(cuò)誤；光源控制裝置80，用于當(dāng)所述光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值小于所述容許值時(shí)點(diǎn)亮所述光源46；折射率計(jì)算裝置74，用于在光源46發(fā)光的情況下，從所述光電傳感器52測(cè)定的光能分布中計(jì)算折射率。
19.顯示裝置16a顯示由折射率計(jì)算裝置74檢測(cè)出的折射率。
20.一種使用折射計(jì)10計(jì)算折射率的方法，該折射計(jì)10包括一個(gè)棱鏡38，其具有為試樣S提供界面的界面表面40；一個(gè)光源46，其向所述界面表面40射出光；一個(gè)光電傳感器52，用于接收所述界面表面40的反射光；該方法包括以下步驟步驟S203，用于當(dāng)所述光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)，利用所述光電傳感器52測(cè)定光能分布；步驟S07，用于當(dāng)所述光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)，將測(cè)定的光能與預(yù)先設(shè)定的容許值進(jìn)行比較；步驟S09，用于當(dāng)所述光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值大于容許值時(shí)顯示錯(cuò)誤；步驟S211和S03，用于當(dāng)所述46沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值小于容許值時(shí)，點(diǎn)亮所述光源46并且利用光電傳感器52測(cè)定光量分布；以及步驟S213，用于當(dāng)所述光源46發(fā)光時(shí)，從測(cè)定的光能分布中計(jì)算折射率。
本發(fā)明的折射計(jì)具有以下效果(1)聚光透鏡和物鏡的省略能降低生產(chǎn)成本。
(2)在將棱鏡安裝在機(jī)架中之前，進(jìn)行光源、光電傳感器和棱鏡的定位，使得折射計(jì)易于制造并能降低生產(chǎn)成本。
(3)減少光能損失。
(4)能將折射計(jì)本身制得更小。
(5)能容易地從試樣臺(tái)和界面表面上去除試樣。
(6)縮短了擦干凈試樣所需要的時(shí)間從而提高了測(cè)定折射率的效率。
(7)能測(cè)定具有高腐蝕性或高粘附性物質(zhì)的試樣的折射率。
(8)試樣臺(tái)和界面表面不易受到磨損從而延長(zhǎng)了折射計(jì)的使用壽命。
(9)能將試樣容易和確實(shí)地保持在界面表面上。
(10)即使是在戶(hù)外明亮的場(chǎng)所中，由于降低了外光的影響，所以在戶(hù)外也能進(jìn)行高精度的折射率測(cè)定。
(11)能容易和有效地進(jìn)行折射率的測(cè)定。
本發(fā)明上述優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明僅是示例性的而不具有限定性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不偏離權(quán)利要求書(shū)的范圍和本發(fā)明精神情況下可以容易地進(jìn)行各種其它的改變。
例如，本發(fā)明的第一實(shí)施例結(jié)合一種桌上型折射計(jì)進(jìn)行說(shuō)明，然而，本發(fā)明的這種應(yīng)用可用于各種不同的折射計(jì)中，例如便攜式和Abbe折射計(jì)等。
如圖8所示，將光源46粘附到射入表面42上，在光源和射入表面之間夾設(shè)有狹長(zhǎng)切口(針孔)50。作為選擇，如圖9所示，光源46和棱鏡的射入表面42以一個(gè)設(shè)置在中間的狹長(zhǎng)切口50而間隔配置。狹長(zhǎng)切口50的寬度(或針孔的直徑)可以設(shè)置成，例如0.3到0.5mm。該狹長(zhǎng)切口50可使光源46的光Ri以比較小的擴(kuò)散角θ入射到棱鏡38上。這樣，能將足夠光能的光照射到界面表面40的希望區(qū)域上而不需要在光源46和棱鏡38之間的光路上設(shè)置諸如聚光透鏡等光學(xué)元件。而且，在棱鏡38和光電傳感器52之間的光路上也不需要設(shè)置諸如聚光透鏡等光學(xué)元件，這樣，在光電傳感器52的希望區(qū)域上也能接收到足夠光能的反射光Rr。因此，由于在本發(fā)明折射計(jì)的結(jié)構(gòu)中省略了物鏡和聚光透鏡，所以能降低制造成本。
如圖10所示，上述試樣臺(tái)14，濾光裝置54和控制裝置64也能用在具有聚光透鏡49和物鏡51的折射計(jì)上。
作為上述計(jì)算臨界角點(diǎn)Pc方法的一種替代，也可以根據(jù)從光源46點(diǎn)亮?xí)r所測(cè)定的光能分布曲線(xiàn)中減去光源46沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能分布曲線(xiàn)之后獲得的光能分布曲線(xiàn)計(jì)算出臨界角點(diǎn)Pc。這樣會(huì)較好地排除外光的影響，從而即使是在非常強(qiáng)光的戶(hù)外場(chǎng)所也能比較精確地進(jìn)行折射率的測(cè)定。
為了證實(shí)本發(fā)明實(shí)施例中折射計(jì)10的涂層34的效果，作為實(shí)驗(yàn)品的折射計(jì)10和現(xiàn)有的折射計(jì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。
作為現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)例子，可以使用一個(gè)現(xiàn)有的折射計(jì)，其利用了SUS316制造的試樣臺(tái)。與現(xiàn)有的折射計(jì)一樣，實(shí)驗(yàn)品的復(fù)合涂層34形成于到試樣臺(tái)的外表面上。尤其是，該實(shí)驗(yàn)品中涂層34的組成為，Ni82-84wt％(重量百分比)，P8-10wt％，PTFE20-26vol％(體積百分比)。包含在涂層34中的PTFE微粒的直徑為0.2～0.3μm。
在比較實(shí)驗(yàn)中，將每種類(lèi)型的試樣滴落在圍繞界面表面40的試樣導(dǎo)向面24的圓錐形表面24b上，而且可以進(jìn)行比較來(lái)說(shuō)明每種滑落到界面表面40上的各試樣的好壞和將滑落到界面表面40上的各試樣擦干凈的容易性。使用的試樣包括水、濃度10％、30％和50％的糖液，牛乳、番茄醬、濃縮牛乳、蛋黃醬和黑蜜。使用Kimwipe毛巾來(lái)擦凈試樣物質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下試樣滑落情況當(dāng)在現(xiàn)有的折射計(jì)中施加水作為試樣時(shí)，該試樣能非常好地滑落到界面表面上，然而，當(dāng)使用10％的糖液時(shí)，會(huì)有水滴殘留在圓錐形表面上。30％和50％的糖液以及牛乳試樣滑落下來(lái)就有一些困難，番茄醬、濃縮牛乳、蛋黃醬和黑蜜試樣就很難滑落到界面表面上。
與此相比，使用本發(fā)明的折射計(jì)10時(shí)，水試樣和10％、30％和50％的糖液都能很好地滑落下來(lái)。此外，牛乳試樣滑落下來(lái)有些困難，而番茄醬、濃縮牛乳、蛋黃醬和黑蜜試樣就很難滑落到界面表面上。
擦凈試樣的容易性使用現(xiàn)有的折射計(jì)時(shí)，水和10％糖液通過(guò)1或2次擦拭就能很容易地擦凈，當(dāng)使用所有其它的試樣時(shí)，即使加水擦拭也會(huì)殘留一定量的試樣。
與此相比，使用本發(fā)明的折射計(jì)10時(shí)，水和10％糖液通過(guò)1或2次擦拭就能很容易地擦凈，當(dāng)使用所有其它的試樣時(shí)，與利用現(xiàn)有折射計(jì)情況相比，加水擦拭能更容易地擦凈這些試樣。
權(quán)利要求
1.一種折射計(jì)，其包括一個(gè)棱鏡，其具有為試樣提供界面的界面表面；一個(gè)試樣臺(tái)，其配置在所述界面表面的周?chē)?；其中，所述試樣臺(tái)包含非粘著性涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的折射計(jì)，其特征在于，所述涂層的材質(zhì)包括金屬和其中均勻分布著氟碳聚合物的微粒。
3.如權(quán)利要求2所述的折射計(jì)，其特征在于，所述氟碳聚合物是聚四氟乙烯。
4.如權(quán)利要求1或2所述的折射計(jì)，其特征在于，所述涂層的材質(zhì)包括20-26vol％的氟碳聚合物。
5.如權(quán)利要求1至4的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的折射計(jì)，其特征在于，所述氟碳聚合物微粒的直徑為0.2至0.3μm。
6.如權(quán)利要求1至5的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的折射計(jì)，其特征在于，所述界面表面有含有氟碳聚合物的涂層。
7.一種折射計(jì)，其包括一個(gè)機(jī)架，其上設(shè)有一個(gè)開(kāi)口；一個(gè)棱鏡，其配置在該開(kāi)口中并具有為試樣提供界面的界面表面；一個(gè)光源，其向界面表面射出光；以及一個(gè)傳感器，用于接收從光源發(fā)出并在界面反射的光；其中，所述機(jī)架包括一個(gè)位于該開(kāi)口周?chē)@界面表面的試樣導(dǎo)向面；所述試樣導(dǎo)向面包括含有鎳和其中均勻分布著氟碳聚合物的微粒的涂層；所述氟碳聚合物是聚四氟乙烯；所述涂層的材質(zhì)含有20-26vol％的氟碳聚合物；所述氟碳聚合物微粒的直徑為0.2至0.3μm；以及其中，所述涂層利用無(wú)電鍍處理來(lái)形成。
8.一種折射計(jì)，在該折射計(jì)中，光從光源射向?yàn)樵嚇犹峁┙缑娴睦忡R的界面表面，通過(guò)使用光電傳感器檢測(cè)所述界面表面的反射光，以便以所述光電傳感器的輸出信號(hào)為基礎(chǔ)測(cè)定試樣的折射率，在該折射計(jì)包括濾光裝置，其配置在所述界面表面和所述光電傳感器之間，其中，所述濾光裝置包括波長(zhǎng)濾光器，其能夠選擇性地允許傳輸具有在給定區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)包括所述光源的光的波長(zhǎng)在內(nèi)的光。
9.如權(quán)利要求8所述的折射計(jì)，其特征在于，所述波長(zhǎng)濾光器包括第一波長(zhǎng)濾光器，其選擇性地遮斷從長(zhǎng)于光源的光波長(zhǎng)的波長(zhǎng)即波長(zhǎng)50nm到由光電傳感器檢測(cè)出的波長(zhǎng)的最大值的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光，以及第二波長(zhǎng)濾光器，其選擇性地遮斷從短于光源的光波長(zhǎng)的波長(zhǎng)即30nm波長(zhǎng)到由光電傳感器檢測(cè)出的波長(zhǎng)的最小值的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光。
10.如權(quán)利要求8或9所述的折射計(jì)，其特征在于，所述濾光裝置包括可選擇性地允許傳輸直線(xiàn)偏振光的偏光器。
11.如權(quán)利要求10所述的折射計(jì)，其特征在于，所述濾光裝置通過(guò)將所述波長(zhǎng)濾光器以及所述偏光器彼此層疊結(jié)合而一體形成。
12.如權(quán)利要求8至11的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的折射計(jì)，其特征在于，所述濾光裝置通過(guò)第一表面粘附到棱鏡上，光電傳感器粘附到該濾光裝置的第二表面上。
13.如權(quán)利要求8至12的任何一個(gè)權(quán)利要求所述的折射計(jì)，其特征在于，所述濾光裝置包括減光濾光器。
14.一種折射計(jì)，該折射計(jì)包括一個(gè)棱鏡，其具有為試樣S提供界面的界面表面；一個(gè)光源，其向所述界面表面射出光；一個(gè)光電傳感器，用于接收所述界面表面的反射光；光能比較裝置，用于當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)，將所述光電傳感器測(cè)定的光能與預(yù)先設(shè)定的容許值進(jìn)行比較；顯示裝置，用于當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值大于所述容許值時(shí)顯示錯(cuò)誤；光源控制裝置，用于當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值小于所述容許值時(shí)點(diǎn)亮所述光源；折射率計(jì)算裝置，用于在光源發(fā)光的情況下，從所述光電傳感器測(cè)定的光能分布中計(jì)算折射率。
15.如權(quán)利要求14所述的折射計(jì)，其特征在于，所述顯示裝置顯示由折射率計(jì)算裝置檢測(cè)出的折射率。
16.一種使用折射計(jì)計(jì)算折射率的方法，該折射計(jì)包括一個(gè)棱鏡，其具有為試樣提供界面的界面表面；一個(gè)光源，其向所述界面表面射出光；一個(gè)光電傳感器，用于接收所述界面表面的反射光；該方法包括以下步驟當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)，利用所述光電傳感器測(cè)定光能分布；當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)，將測(cè)定的光能與預(yù)先設(shè)定的容許值進(jìn)行比較；當(dāng)所述光源沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值大于容許值時(shí)顯示錯(cuò)誤；當(dāng)所述沒(méi)有發(fā)光時(shí)所測(cè)定的光能值小于容許值時(shí)，點(diǎn)亮所述光源并且利用光電傳感器測(cè)定光量分布；以及當(dāng)所述光源發(fā)光時(shí)，從測(cè)定的光能分布中計(jì)算折射率。
17.一種用于測(cè)定試樣折射率的折射計(jì)，其包括一個(gè)棱鏡，其具有與所述試樣相接觸的界面表面；一個(gè)光源，用于從所述棱鏡的射入表面向所述界面表面射入光，以及一個(gè)光電傳感器，用于接收在所述界面表面反射并從所述棱鏡的射出表面向外射出的光，其中，在所述光源和所述光電傳感器之間的光路上，作為光學(xué)元件的只有所述棱鏡。
全文摘要
一種用于測(cè)定試樣折射率的折射計(jì)，其包括一個(gè)棱鏡，具有與所述試樣相接觸的界面；一個(gè)光源，用于從棱鏡的射入表面向界面射入光；以及一個(gè)光電傳感器，用于接收在所述界面反射并從棱鏡的射出表面向外射出的光。該光源和該光電傳感器固定在棱鏡上。該折射計(jì)包括一個(gè)配置在所述界面表面周?chē)脑嚇优_(tái)，該試樣臺(tái)設(shè)有在其表面上形成的非粘著性涂層。該折射計(jì)包括配置在所述界面表面和所述光電傳感器之間的濾光裝置，該濾光裝置包括一個(gè)波長(zhǎng)濾光器，其能選擇性地允許傳輸具有在給定區(qū)域內(nèi)的波長(zhǎng)包括光源的光的波長(zhǎng)在內(nèi)的光。
文檔編號(hào)G01N21/41GK1896719SQ20051002653
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月30日
發(fā)明者中島吉?jiǎng)t, 雨宮秀行, 大澤正樹(shù), 關(guān)口君則 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)宕