专利名称：：一种精确测量微量液体折射率的仪器的制作方法
技术领域：
：本实用新型属于光学仪器，特别是涉及利用液体折射率来分析材料的光学测量仪器。
背景技术：
：折射率是物质的重要物理参数之一，在生物学、化学、材料物理及光学等许IP实验中都需要测量液体折射率来分析材料的性质。由于一般液体均易挥发或易受潮污染而影响测量的准确性，某些化学成分具有毒性或腐蚀性而造成测量工作极大的不便。为探索简便而准确的液体折射率的光学测量方法，2007年7月我们提出了"一种精确微量测量液体折射率的方法"(中国发明专利申请号2007100660162)，该方法调节在光学平台上各个独立部件，通过在先确定的毛细管内外直径及其折射率，人工读数和计算实验结果，它在理论上成功地提出了一种新的测量方法，并在实验室内完成了本实用新型的理论前提和条件。但作为实验装置，它尚需用显微镜单目观察，视觉面较窄，可能产生一定的偏差，而机构的各个相对运动部分还未组成单一整体机构的构件，因而还不是具有产业化生产的仪器。
发明内容本实用新型的目的旨在将"一种精确微量测量液体折射率的方法"提出的一般性测量方法进一步提高为具体的测量仪器，提供支持相对运动的光学构件的机械结构，排除非稳定因素，实现其产品化，以达到精确地和方便地测量液体折射率的目的。本实用新型目的通过以下方案实现(1)光源l、短焦透镜2、狭缝3、毛细管4依次置于可沿滑杆9平动的构件10内，构件10由螺旋测微计7拖动而沿滑杆9往复直线移动；(2)CM0S二维阵列传感器与消色差的物镜5依次固定构件11内，构件11与底板12固定连接，CMOS二维阵列传感器通过接口电路与计算机连接，将物镜前焦线的像显示在计算机屏幕上；构件10与构件11满足光学共轴条件。所述的短焦透镜2与狭缝3之间设置有45°放置的反射镜8，使光源1的光束从与构件10的轴成直角的方向射出。所述的光源1采用光镨特性峰值波长约为580nm，或与钠黄双线的光谱特性峰值波长570nm—600nm相近的发光二极管。所述的在构件10上有狭缝插入孔，狭缝3为厚度约为5mm的、具有一系列宽度的贴膜式狭缝。所述的在构件10上有毛细管4插入孔，其插入孔上下端胶合橡胶套。所述的物镜5的放大倍率10或20倍，数值孔径0.25或0.4。所述的CCD采用带USB2.O接口的640x480阵列分布、RGB制式彩色输出的CMOS二维阵列传感器。本实用新型将"一种精确微量测量液体折射率的方法"提出的一般性测量方法实现为单一整体机构，即具有支持光学构件相对运动的机械结构，用电脑完成观察和测量取得计算结果的仪器，它价格低廉，并达到了较为准确地和方便地测量液体折射率的预期目的。本实用新型具有如下有益效果1、各个运动副构件为刚性连接，光学构件的机械结构紧凑，工业化生产成本低、质量可靠、性能稳定。2、物镜与CCD组成的视频输出系统实际放大倍率远大于100倍，景深小于0.009mm，测量精度高；且选用合适参数的毛细管、愈精密的位移测量装置、愈高分辨率的CCD可以得到更高的测量精度。3、使用成本低廉的低功率、长寿命、波长580nm的发光二极管LED作为照明光源；LED采用纽扣电池，或锂离子可充电电池，或USB供电，能耗低。图1为本实用新型测量原理图。其中，图la毛细管清晰轮廓图，图lb毛细管焦线图。图2为本实用新型发光二极管光谱特性示意图，其峰值波长为580nm。。图3为本实用新型结构示意图。图4为本实用新型光路图，包括光源l、短焦透镜2、狭缝3、毛细管4、物镜5、CCD传感器6、螺旋测微仪7、反射镜8、滑杆9、构件IO、构件ll、底板12。以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步的说明。具体实施方式(一)本实用新型实施例及工作原理(1)如图3、4所示，以发光二极管为光源1、将光束通过短焦透镜2从与构件10的轴成直角的方向引出，再经过短焦透镜2与狭缝3之间设置有45度角放置的反射镜8反射后，穿过狭缝3照射在盛有待测液体的毛细管上。其中，光源l为发光二极管，这是因为物质折射率常以波长为589.Onra钠黄线I和波长为589.6nm的钠黄线II的钠黄双线测量结果作为其标准值，而发光二极管的光谱特性的峰值波长为580nm,以此测得的物质的折射率与标准值极为接近。短焦透镜2将LED发出的光准直后变成竖直方向的平行光；反射镜8以45°角固定于构件10反射镜台上。狭缝3为厚度5mm的贴膜式狭缝，其作用在于限制非近轴光，从狭缝出射的光线满足平行傍轴条件，经过盛有待测液体的毛细管后汇聚到毛细管后方，形成一条焦线，为此备有不同宽度值的一系列贴膜式狭缝3，可以根据需要调整狭缝远近宽窄通过构件10上的狭缝插入孔进行更换。毛细管4为长度20咖圆柱管，每套仪器可配带8根长度一样的毛细管。以上光源l、短焦透镜2、反射镜8、狭缝3、毛细管4设置于可沿滑杆9平动的构件10内，构件10由螺旋测微计7拖动而沿滑杆9往复直线移动。(2)消色差的物镜5与CMOS二维阵列传感器依次固定构件11内，构件11与底板12固定连接，其中，物镜为消色差结构，放大倍率10倍，数值孔径为0.25。CMOS二维阵列传感器为带USB2.0接口的640x480阵列分布、RGB制式彩色输出的传感器，并与计算机连接，从而将物镜前焦线的像显示在计算机屏幕上，如图1。(二)用本实用新型仪器测量水、乙醇、乙二醇和丙三醇液体的折射率及其结果1、调整调整光路的各元件使之满足共轴条件；调整螺旋测微计在支架上的位置，使得当螺旋测微计的读数为零时，在计算机屏幕上正好观察到毛细管外轮廓的最清晰的像(如图la所示)，即标定此时的位置《为坐标零点；2.测量旋转螺旋测微计的旋钮，使栽有毛细管的部件2远离部件1，在计算机屏幕上可以看到一条亮线逐渐形成，继续旋转螺旋测微计，直到亮线最亮最窄时(如图lb所示)，螺旋测微计的读数《，则有cZ-《-《；多次测量求得d的平均值孑和标准偏差o^，代入公式/7=-体的折射率及其标准偏差；3.测量结果及对比.和<7='l中，计算待测液<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>权利要求1.一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是光源(1)、短焦透镜(2)、狭缝(3)、毛细管(4)依次置于可沿滑杆(9)平动的构件(10)内，构件(10)由螺旋测微计(7)拖动而沿滑杆(9)往复直线移动；CMOS二维阵列传感器与消色差的物镜5依次固定构件(11)内，构件(11)与底板(12)固定连接，CMOS二维阵列传感器通过接口电路与计算机连接，将物镜前焦线的像显示在计算机屏幕上；构件(10)与构件(11)满足光学共轴条件。2.根据权利要求1所述的一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是短焦透镜(2)与狭缝(3)之间设置有45°角放置的反射镜(8)，使光源(1)的光束从与构件(10)的轴成直角的方向射出。3.根据权利要求1所述的一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是光源(1)采用光谱特性峰值波长约为580nm，或与钠黄双线的光谦特性峰值波长570nm—600nm的相近发光二极管。4.根据权利要求1所述的一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是在构件(10)上有狭缝插入孔，狭缝(3)为厚度约为5咖、具有一系列宽度的贴膜式狭缝。5.根据权利要求1所述的一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是在构件(10)上有毛细管(4)插入孔，其插入孔上下端胶合橡胶套。6.根据权利要求1所述的一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是物镜(5)的放大倍率10或20倍，数值孔径0.25或0.4。7.根据权利要求1所述的一种精确测量微量液体折射率的仪器，其特征是CCD采用带USB2.0接口的640x480阵列分布、RGB制式彩色输出的CMOS二维阵列传感器。专利摘要本实用新型涉及利用液体折射率来分析材料的光学测量仪器。它具有依次置于可沿9滑杆9平动的构件10内的光源1、短焦透镜2、狭缝3、毛细管4，构件10由螺旋测微计7拖动可沿滑杆9往复直线移动；CMOS二维阵列传感器与消色差的物镜5依次固定构件11内，构件11与底板12固定连接，CMOS二维阵列传感器通过接口电路与计算机连接，将物镜前焦线的像显示在计算机屏幕上；构件10与构件11满足光学共轴条件。本实用新型各个运动副构件为刚性连接，结构紧凑，测量精度较高、能耗低，提供了一种实用快捷的仪器设备。文档编号G01N21/41GK201277948SQ20082008130公开日2009年7月22日申请日期2008年6月4日优先权日2008年6月4日发明者普小云,强李,邢曼男,韩广辉申请人:云南大学