专利名称：一种用于气体、液体折射率测量的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种折射率測量系统，特别是ー种实时折射率測量系统。用于精密分析与測量仪器领域。
背景技术：
折射率是透明材料的基本光学性质之一。在生产实践中,通过测定介质内折射率的空间分布和随时间的变化，进而定性分析乃至定量确定其他的各种相关物理量，因此对折射率的精确测量具有重要的实际意义。目前，折射率的測量方法很多，常用的有(I)阿 贝折射计全反射临界角法，该方法主要利用光从光密介质到光疏介质时产生的衰减全反射现象，利用望远成像系统来定量测试样品的折射率，该方法的原理与实现方式使得样品的折射率不能大于I. 7，计算公式相对复杂，引起误差的因素较多，因此对高折射率(η > I. 7)的样品测量无能为力；(2)使用分光计的最小偏向角法，该方法虽然测量精度很高，但对待测样品的要求也高，除了需将样品加工成棱镜外，还对样品棱镜的加工精度提出了较高的要求，通常局限于固体透明物体的測量；(3)迈克耳逊干涉仪等倾干渉法，此法用于折射率的洲量，仅限于薄透明体，且在测量过程中，由于待测样品和測量光路需反复调整，因而光路调整复杂，測量过程时间长，不利于实时測量，同时周围环境振动会对折射率測量带来很大误差。经检索发现，中国专利公开号1595121Α，名称为基于自由空间耦合的光波导生化传感器及測量系统，该发明专利中提出了无棱镜耦合的生化传感器及测试系统。该生化传感器自上至下是由上层金属膜、上层光学玻璃、下层光学玻璃、下层金属膜构成，待测样品放置在导波层中，光波导生化传感器固定在光学旋转平台上，准直后的激光入射光波导生化传感器。该发明的特点是在光学平台旋转过程中，光学信号被光电接触部分探测并处理，从而得到样品的折射率信息，待测样品处在能量密度高的波导层中，从而具有很高的测量分辨率。但是，该传感系统必须在运动扫描后才能得到样品的信息，因此不便于快速、实时样品分析，此外对外界振动信号比较敏感。
发明内容
本发明针对以上技术中存在的缺陷，提出一种实时的大量程折射率測量系统，汇聚光束直接入射传感器上，反射光通过透镜被CCD接收。该方案能测量气体及液体的折射率，灵敏度高，測量时间短，实用性強。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明折射率測量装置包括折射率测量传感器以及光电发射与信号探測模块。所有元件的相对位置都固定不动。折射率測量传感器包括上层金属膜、上层玻璃片、样品池、下层玻璃片、下层金属膜、进样通道、出样通道。上层金属膜沉积在上层光学玻璃片上，下层金属膜沉积在下层光学玻璃片上。上层光学玻璃片的金属膜面向上，上层光学玻璃片的金属膜面向下。上层光学玻璃片、样品池、下层光学玻璃片依次组装。上层光学玻璃片、下层光学玻璃片分别被上层金属膜、下层金属膜夹住，是上层金属膜、上层光学玻璃片、样品池和下层光学玻璃、下层金属膜构成一光学波导，其中上层光学玻璃片、样品池、和下层光学玻璃片构成光波导的导波层。下层光学玻璃上开有两个通ロ，分别是折射率測量传感器的进样通道和出样通道，待测样品通过进样通道进入样品池，而废弃样品通过出样通道排出。光电发射与信号探测模块包括激光器、汇聚透镜、接受透镜和CXD成像元件。激光器发射的平行光经汇聚透镜后变成汇聚光斑，折射率测量传感器以一定入射角放置在会聚光斑的焦点处，自折射率測量传感器反射光斑被接受透镜投影到CCD成像元件。 本发明具有以下优点用金属膜作为波导包覆层，作为导波层的样品折射率范围广，既可以是气体，也可以是液体，对高折射率的样品不受限制。此外由于采用非移动方式获得信号，能实时得知样品的折射率，同时受外界扑面而振动的影响也比较小。
图I本发明折射率测量系统示意图
具体实施例方式如图所示，本发明是ー种用于气体、液体折射率测量的装置，包括两个模块折射率測量传感器I和光电发射与信号探测模块2。折射率測量传感器包括上层金属膜3、上层玻璃片4、样品池5、下层光学玻璃片6、下层金属膜7、进样通道8、出样通道9。上层金属膜3沉积在上层光学玻璃片4上,下层金属膜7沉积在下层光学玻璃片6上。上层光学玻璃片4的金属膜面向上,下层光学玻璃片6的金属膜面向下。上层光学玻璃片4、样品池5、下层光学玻璃片6依次组装。上层光学玻璃片4、下层光学玻璃片6分别被上层金属膜3、下层金属膜7夹住，使上层金属膜3、上层光学玻璃片4、样品池5和下层光学玻璃片6、下层金属膜7构成一光学波导，其中上层光学玻璃片4、样品池5、和下层光学玻璃片6构成光波导的导波层。下层光学玻璃片6上开有两个通ロ，分别是折射率測量传感器的进样通道8和出样通道9，待测样品通过进样通道8进入样品池5，而废弃样品通过出样通道9排出。光电发射与信号探测模块2包括激光器10、汇聚透镜11、接受透镜12和CXD成像元件13。激光器10发射的平行光经汇聚透镜后变成汇聚光斑，折射率測量传感器I以一定入射角放置在汇聚光斑的焦点处，自折射率測量传感器I反射光斑被接受透镜12投影到CCD成像元件13。
权利要求
1.一种实时的大量程折射率測量系统本发明折射率測量装置包括折射率測量传感器I光电发射与信号探测模块2。
2.根据权利I要求的实时的大量程折射率測量系统中的折射率測量传感器1，包括上层金属膜3、上层玻璃片4、样品池5、下层光学玻璃片6、下层金属膜7、进样通道8、出样通道9。
3.根据权利2要求的实时的大量程折射率測量系统中的折射率測量传感器I具有如下特征上层金属膜3沉积在上层光学玻璃片4上，下层金属膜7沉积在下层光学玻璃片6上。上层光学玻璃片4的金属膜面向上,上层光学玻璃片4的金属膜面向下。上层光学玻璃片3、样品池、下层光学玻璃片7依次组装。上层光学玻璃片4、下层光学玻璃7片分别被上层金属膜3、下层金属膜6夹住,使上层金属膜3、上层光学玻璃片4、样品池5和下层光学玻璃片6、下层金属膜7构成一光学波导,其中上层光学玻璃片4、样品池5、和下层光学玻璃片6构成光波导的导波层。下层光学玻璃片6上开有两个通ロ，分别是折射率測量传感器I的进样通道8和出样通道9，待测样品通过进样通道8进入样品池5，而废弃样品通过出样通道9排出。
4.根据权利I要求的实时的大量程折射率測量系统中的光电发射与信号探测模块2，包括激光器10、汇聚透镜11、接受透镜12和(XD成像兀件13。
5.根据权利I要求的实时的大量程折射率測量系统中的光电发射与信号探测模块2具有如下特征激光器10发射的平行光经汇聚透镜11后变成汇聚光斑，折射率測量传感器I以一定入射角放置在会聚光斑的焦点处，自折射率測量传感器I反射光斑被接受透镜12投影到CXD成像元件13。
全文摘要
一种用于气体、液体大折射率范围测量的装置。激光器发射的平行光经汇聚透镜后变成汇聚光斑，折射率测量传感器以一定入射角放置在会聚光斑的焦点处，自折射率测量传感器反射光斑由接受透镜投影到CCD成像元件。待测样品通过进样通道进入样品池，而废弃样品通过出样通道排出。本发明具有以下优点用金属膜作为波导包覆层，作为导波层的样品折射率范围广，既可以是气体，也可以是液体，对高折射率的样品不受限制。此外由于采用非移动方式获得信号，能实时得知样品的折射率，同时受外界振动的影响也比较小。
文档编号G01N21/41GK102692392SQ20111007458
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者曹庄琪, 陈凡, 陈开盛 申请人:上海光刻电子科技有限公司