縫隙，菱形框架1的BC邊上設(shè)置有激光光源4 (波長 范圍為620nm~700nm)，菱形框架1的⑶邊上設(shè)置有檢偏器5和光電探測器6,其中檢偏器 5與頂點C之間的距離比光電探測器6與頂點C之間的距離小。通過調(diào)試，可使入射面過坩 堝3的豎直軸線，且平行于菱形框架1的平面，目的是當(dāng)頂點A沿Y向立柱2上下運動時， 入射角i隨邊BC的轉(zhuǎn)動而連續(xù)變化，反射角總能隨著邊CD的轉(zhuǎn)動而同步變化，從而使光電 探測器6可以實時監(jiān)測到反射光強。其中，將頂點C定為Y向立柱2的坐標(biāo)原點，當(dāng)頂點A 位置坐標(biāo)確定時，由幾何關(guān)系可方便地知道入射角i的取值。為使入射角i取到84.9°， 謝堝3深度30mm，內(nèi)徑30mm。根據(jù)布儒斯特定律可知，折射率測量范圍為1~11. 2,頂點 A坐標(biāo)讀數(shù)精度為0.0 lmm時，折射率n2的數(shù)值在常規(guī)儀器的普遍測量范圍1~1. 9內(nèi)，在 0. 0001位的變化可以明顯得到體現(xiàn)。
[0025] 入射面通過坩堝3的頂蓋上的縫隙，且垂直于熔體和空氣的分界面，反射光路上 的檢偏器5和光電探測器6,分別用于檢驗反射光的偏振狀態(tài)及強度，以便快速找到布儒斯 特角，通過布儒斯特定律測得熔體的折射率。
[0026] 具體地，利用本裝置進行測量的方法是：
[0027] 1、用阿貝折射儀測出常溫下水的折射率為η = 1.3337,依此計算出自然光從空 氣入射到水的布儒斯特角ib= 53.14°。將同樣的水放于坩堝3內(nèi)，調(diào)整儀器使入射光以 53. 14°的入射角（由幾何關(guān)系可知，此時對應(yīng)的A點坐標(biāo)值為251. 942mm，）射入空氣與水 的分界面，以反射光為軸，旋轉(zhuǎn)檢偏器5的偏振片（檢偏器5固定在菱形框架1的CD邊上， 其軸線與反射光重合，但是檢偏器5的偏振片可以在垂直于反射光的平面內(nèi)繞光軸旋轉(zhuǎn)）， 觀察光電探測器6測得的反射光功率，當(dāng)功率值最小時，固定檢偏器5的偏振片，不再旋轉(zhuǎn)， 此時檢偏器5的偏振化方向平行于入射面，只允許P偏振分量通過。
[0028] 2、將樣品放于坩堝3內(nèi)，對坩堝3進行加熱，樣品熔化后即得待測熔體。熔體在坩 堝3內(nèi)可避免污染儀器。
[0029] 3、通過步進電機控制頂點A沿Y向立柱2向下運動，使入射角從45°開始（此時 A點坐標(biāo)值為296. 985_)逐漸增大。A點位置改變的同時觀察反射光功率值，當(dāng)功率值接 近0時0. 2 μ W)，A點位置每改變0.0 lmm記錄一次功率值，直到功率值呈現(xiàn)先減小后增 大的趨勢。
[0030] 4、從所記錄的反射光功率值中找出極小值以及對應(yīng)的A點坐標(biāo)值，由幾何關(guān)系可 算出光從空氣入射到待測恪體的布儒斯特角i b，由（1)式可得待測恪體折射率％= tanib。
[0031] 該裝置可使入射角在45°~84. 9°之間變化，根據(jù)布儒斯特定律可知，折射率測 量范圍為1~11. 2。與其它測量裝置相比，該方案采用非接觸式測量，不會污染儀器，且測 量范圍寬，測量過程及數(shù)據(jù)處理簡便快捷。
【主權(quán)項】
1. 一種在線測量高溫熔體和液體折射率的裝置，其特征在于，包括四個頂點依次為 ABCD的菱形框架（1)，菱形框架（1)的頂點A通過滑動裝置設(shè)置于帶有長度刻度值的Y向 立柱⑵上，菱形框架⑴的頂點C固定于與Y向立柱⑵垂直的X向水平軸上，且頂點C 位于頂點A的正下方，在頂點C下方設(shè)置有用于盛放待測量熔體的坩堝（3)，坩堝（3)的頂 蓋上沿中心開有一條縫隙，菱形框架（1)的BC邊上設(shè)置有激光光源（4)，菱形框架（1)的 ⑶邊上設(shè)置有檢偏器（5)和光電探測器（6)，其中檢偏器（5)與頂點C之間的距離比光電 探測器（6)與頂點C之間的距離小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述在線測量高溫熔體和液體折射率的裝置，其特征在于，所述菱 形框架（1)的邊長為210mm，菱形框架（1)的頂點A的有效行程為500mm，所述Y向立柱（2) 上長度刻度值的精度為0.01mm，所述激光光源（4)發(fā)射波長范圍為620nm~700nm的紅光， 所述謝堝⑶的深度為30mm，內(nèi)徑30mm〇
3. -種利用權(quán)利要求1所述裝置在線測量高溫熔體和液體折射率的方法，其特征在 于，包括如下步驟： 步驟1，用阿貝折射儀測出常溫下水的折射率，并計算出自然光從空氣入射到水的基準(zhǔn) 布儒斯特角； 步驟2,將同樣的水放于坩堝（3)內(nèi)，上下滑動所述滑動裝置使得菱形ABCD的BC邊與Y向立柱（2)的夾角為基準(zhǔn)布儒斯特角，記錄此時的頂點A的坐標(biāo)，令入射光沿BC邊從坩堝 (3)上的縫隙射入空氣與水的分界面； 步驟3,以反射光為軸，旋轉(zhuǎn)檢偏器（5)的偏振片，觀察光電探測器（6)測得的反射光功 率，當(dāng)功率值最小時，固定檢偏器（5)的偏振片，不再旋轉(zhuǎn)，此時檢偏器（5)的偏振化方向平 行于入射面，只允許P偏振分量通過； 步驟4,倒出坩堝（3)內(nèi)的水，放入待測高溫熔體或液體，當(dāng)放入高溫熔體時，加熱使其 熔化； 步驟5,上下滑動所述滑動裝置使得入射角i為45°，記錄此時的頂點A的坐標(biāo)，向下 滑動所述滑動裝置使得入射角i從45°開始逐漸增大，同時觀察反射光功率值，當(dāng)功率值 < 0. 2yW時，頂點A的位置每改變0. 01mm記錄一次功率值，直到功率值呈現(xiàn)先減小后增大 的趨勢； 步驟6,從所記錄的反射光功率值中找出極小值以及對應(yīng)的頂點A的坐標(biāo)值，由幾何關(guān) 系計算出光從空氣入射到待測高溫熔體或液體的布儒斯特角ib，空氣的折射率ni= 1，由公 式tanz〗得到待測高溫熔體或液體的折射率n2=tanib。 H\
【專利摘要】一種在線測量高溫熔體和液體折射率的裝置，包括四個頂點依次為ABCD的菱形框架，菱形框架的頂點A通過滑動裝置設(shè)置于帶有長度刻度值的Y向立柱上，菱形框架的頂點C固定于與Y向立柱垂直的X向水平軸上，且頂點C位于頂點A的正下方，在頂點C下方設(shè)置有用于盛放待測量熔體的坩堝，坩堝的頂蓋上沿中心開有一條縫隙，菱形框架的BC邊上設(shè)置有激光光源，菱形框架的CD邊上設(shè)置有檢偏器和光電探測器，其中檢偏器與頂點C之間的距離比光電探測器與頂點C之間的距離小，本發(fā)明還提供了利用所述裝置在線測量高溫熔體和液體折射率的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用非接觸式測量，不會污染儀器，且測量范圍寬，測量過程及數(shù)據(jù)處理簡便快捷。
【IPC分類】G01N21-21
【公開號】CN104807758
【申請?zhí)枴緾N201510233268
【發(fā)明人】王秀峰, 朱橋, 樊小蒲
【申請人】陜西科技大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月8日