Часть 4 Применение оптико-электронных приборов
Нефелометры
Нефелометрами называются приборы, предназначенные для измерения концентрации взвешенных частиц в жидкостях и газах.
Возможны два способа измерения концентрации:
- по ослаблению проходящего потока;
- по интенсивности рассеянного потока.
Рис. 4.1. Устройство нефелометрической насадки:
1 – лампа; 2 – пластина; 3 – рассеиватель; 4 – конденсор; 5 – кювета с исследуемым раствором; 6 – камера с дистиллированной водой;
7 - объектив
Флуориметры
Имеется ряд фотометров, которые измеряют параметры излучения исследуемых объектов, получаемого в результате возбуждения в них свечения. Измеряются спектральные параметры: наличие определенных спектральных линий, интенсивность линий.
Рис. 4.2. Принципиальная оптическая схема и блоки спектроколоритметра типа СФК-601:
I – осветитиель; II – модулятор; III – флюоритмический; IV- колориметрический; V – нефелометрический; 1 – источник излучения; 2 – двухлинзовый конденсор; 3 – монохроматор; 4 – модулятор; 5 – объектив измерительного канала; 6 – регулируемая диафрагма измерительного канала; 7 – сферическое зеркало канала сравнения; 8 – регулируемая диафрагма канала сравнения;
9 – измерительная кювета; 10 – кювете сравнения; 11, 12 – световые ловушки; 13 – зеркала;
14 – избирательный светофильтр; 15 - фотоприемник
Рефрактометры
Рефрактометрами называются приборы, предназначенные для определения показателей преломления жидких, твердых и газообразных сред.
В рефрактометрах применяют:
- Дифференциальный гониометрический метод измерения показателя преломления, использующий изменение направления пучка при преломлении на границе двух сред;
- Метод, использующий явление полного внутреннего отражения на границе двух сред;
- Инетрференционный метод, основанный на измерении интерференционных полос;
- Фотометрический метод, в котором определяется зависимость коэффициента отражения на границе двух сред от соотношения их показателей преломления.
Рис. 4.3. Методы измерения коэффициентов преломления:
а). Дифференциальный гониометрический;
б). Полного внутреннего отражения
Рефрактометры
Рис. 4.4. Упрощенная схема рефрактометра АР-1-В
Поляриметры
Многие вещества являются оптически активными. Они обладают способностью поворачивать плоскость поляризации проходящего через них поляризованного света. Имеется следующая зависимость между углом поворота плоскости поляризации и концентрацией растворов таких веществ:
,
где l – толщина слоя раствора; C – концентрация; b0 – удельное вращение плоскости поляризации
Удельное вращение зависит от длины волны. Если поместить кювету с раствором между скрещенными поляризатором и анализатором, то величина потока будет зависеть от концентрации раствора. При наличии растворенного вещества произойдет поворот плоскости полярзации и после анализатора появится световой поток, тем больший, чем больше концентрация.
В оптико-электронных поляриметрах часто используют магнитооптический эффект Фарадея. Если поляризованный свет распространяется в прозрачной среде и в ней создается продольное магнитное поле, направленное вдоль пути распространения света, то происходит поворот плоскости поляризации на угол:
В последние годы, с развитием лазерной и полупроводниковой технике, поляриметрические методы начали широко применяться для измерения дефектов оптических материалов и полупроводников.
Магнитооптический эффект пропорционален концентрации свободных носителей в полупроводниках, что позволяет контролировать однородность полупроводниковых кристаллов при отработке технологии их выращивания и изготовления изделий из них.
Рис. 4.5. Схема поляриметра для измерения концентрации
носителей заряда в полупроводниках