本實(shí)用新型屬于物理測(cè)量技術(shù)、材料、化工等領(lǐng)域，特別涉及一種測(cè)量高溫熔體和液體折射率的裝置。

背景技術(shù)：

折射率是物質(zhì)的重要物理參數(shù)，它反映了物質(zhì)內(nèi)部的許多信息，在生產(chǎn)和科研領(lǐng)域，往往需要測(cè)定折射率。

目前，可用于測(cè)量折射率的儀器有阿貝折射儀、V棱鏡折射儀、分光計(jì)、各種干涉儀如邁克爾遜干涉儀、法布里-珀羅干涉儀、馬赫-曾德干涉儀以及牛頓環(huán)等和橢圓偏振光折射儀簡(jiǎn)稱“橢偏儀”等。但是這些儀器因?yàn)楦鞣N各樣的原因,并不適合對(duì)高溫熔體的折射率進(jìn)行快速簡(jiǎn)便地在線測(cè)量。它們有的測(cè)量范圍受限制，如阿貝折射儀和V棱鏡折射儀對(duì)液體的測(cè)量范圍為1.3～1.7；有的對(duì)被測(cè)樣品加工要求高，如V棱鏡折射儀和分光計(jì)所測(cè)固體材料要制成要求較高的棱鏡,各種干涉儀對(duì)樣品尺寸要求也較為苛刻；有的儀器裝置復(fù)雜，調(diào)節(jié)和計(jì)算工作量大,如橢偏儀根據(jù)消光現(xiàn)象設(shè)計(jì)，可以測(cè)薄膜的厚度和復(fù)折射率，經(jīng)過(guò)改造后也可以測(cè)熔體折射率，但數(shù)據(jù)處理過(guò)程需要通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算復(fù)雜。另外，以上方法都是通過(guò)光的透射進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于不透明物質(zhì)的折射率測(cè)量問(wèn)題束手無(wú)策。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種測(cè)量高溫熔體和液體折射率的裝置，能夠較為精確簡(jiǎn)便的實(shí)時(shí)測(cè)量熔體折射率。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種用于測(cè)量高溫熔體折射率的裝置，包括光源、起偏器、分束器和光電探測(cè)器，所述光源經(jīng)過(guò)所述起偏器與所述分束器連接，所述分束器的下部設(shè)置有用于加熱所述熔體的加熱系統(tǒng)，所述光電探測(cè)器用于測(cè)定所述熔體表面的反射光強(qiáng)。

進(jìn)一步的，加熱系統(tǒng)包括高溫爐和坩堝，所述坩堝用于盛放熔體，所述高溫爐用于加熱所述熔體。

進(jìn)一步的，所述坩堝上設(shè)置有石英蓋，所述石英蓋中央開(kāi)有孔，所述孔的孔徑大于所述光源發(fā)出光束的直徑。

進(jìn)一步的，所述孔徑為5mm。

進(jìn)一步的，所述石英蓋上表面涂黑，用于減小光強(qiáng)測(cè)定過(guò)程中的背景噪聲。

進(jìn)一步的，所述光源為激光光源，波長(zhǎng)范圍為620nm～700nm。

進(jìn)一步的，所述光源、起偏器和分束器位于同一直線上。

進(jìn)一步的，所述分束器與水平方向成45°夾角。

進(jìn)一步的，所述光電探測(cè)器為可移動(dòng)式，能夠沿x軸和y軸分別設(shè)置在所述分束器的四周。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型至少具有以下有益效果：

本實(shí)用新型一種用于測(cè)量高溫熔體折射率的裝置，通過(guò)光源經(jīng)過(guò)起偏器發(fā)出光束打到分束器，開(kāi)啟加熱系統(tǒng)獲得待測(cè)熔體，通過(guò)光電探測(cè)器測(cè)定所述熔體表面的反射光強(qiáng)，該裝置能夠較為精確簡(jiǎn)便地實(shí)時(shí)測(cè)量熔體折射率，且由于該裝置利用反射光進(jìn)行測(cè)量，因此可以用于測(cè)量不透明液體折射率。

進(jìn)一步的，加熱系統(tǒng)包含高溫爐和用于盛放熔體的坩堝，避免了測(cè)量過(guò)程中熔體污染儀器，為同時(shí)達(dá)到保溫和測(cè)定反射光的目的，在坩堝上加一石英蓋，并在蓋中央開(kāi)一直徑為5mm(大于光束直徑)的小孔，為減小光強(qiáng)測(cè)定過(guò)程中的背景噪聲，將石英蓋上表面涂黑。

進(jìn)一步的，光源、起偏器和分束器位于同一直線上，不僅使裝置簡(jiǎn)單，且符合光線傳播規(guī)律。

進(jìn)一步的，分束器與水平方向夾角45°，同時(shí)具有反射和透射功能，既滿足了光線從正上方垂直入射于熔體表面，又可以使經(jīng)熔體表面反射后的光透過(guò)分束器，方便根據(jù)分束器的透射率確定熔體表面的反射光強(qiáng)。

進(jìn)一步的，可移動(dòng)式光電探測(cè)器有四個(gè)可放置的位置，沿x軸和y軸分別設(shè)置在所述分束器的四周，而不是放置四個(gè)固定的光電探測(cè)器，這樣既不會(huì)遮擋光線傳播，又可以根據(jù)需要測(cè)定相應(yīng)的光強(qiáng)。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本實(shí)用新型裝置示意圖。

其中：1.光源；2.起偏器；3.加熱系統(tǒng)；4.分束器；5.光電探測(cè)器。

【具體實(shí)施方式】

請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于測(cè)量高溫熔體折射率的裝置，包括光源1、起偏器2、分束器4和光電探測(cè)器5，所述光源1經(jīng)過(guò)所述起偏器2與所述分束器4連接，所述分束器4的下部設(shè)置有用于加熱所述熔體的加熱系統(tǒng)3，所述光電探測(cè)器5用于測(cè)定所述熔體表面的反射光強(qiáng)。

光源1為激光光源，波長(zhǎng)范圍為620nm～700nm，起偏器2用來(lái)產(chǎn)生線偏振光，其偏振化方向已知，加熱系統(tǒng)3包含高溫爐和用于盛放熔體的坩堝，為同時(shí)達(dá)到保溫和測(cè)定反射光的目的，在坩堝上加一石英蓋，并在蓋中央開(kāi)一直徑為5mm大于光束直徑的小孔，為減小光強(qiáng)測(cè)定過(guò)程中的背景噪聲，將石英蓋上表面涂黑，分束器4與水平方向夾角45°，同時(shí)具有反射和透射功能，既滿足了光線從正上方垂直入射于熔體表面，又可以使經(jīng)熔體表面反射后的光透過(guò)分束器，方便根據(jù)分束器4的透射率確定熔體表面的反射光強(qiáng)，光電探測(cè)器5根據(jù)測(cè)定需要，可從四個(gè)位置分別測(cè)定光強(qiáng)。

提出測(cè)定熔體折射率的原理：

依據(jù)菲涅爾公式，對(duì)光矢量平行于入射面P分量或垂直于入射面S分量的線偏振光而言，當(dāng)光從兩種介質(zhì)分界面處反射時(shí)，其能量反射率分別為：

對(duì)于垂直入射的情況，入射角i₁和折射角i₂滿足i₁＝i₂＝0，并設(shè)分界面上方的介質(zhì)為空氣，其折射率n₁＝1，此時(shí)反射率R滿足：

由3式可知分界面下方的介質(zhì)折射率滿足：

因此，通過(guò)測(cè)定垂直入射時(shí)的反射率，由4式即可算出介質(zhì)折射率。

測(cè)定垂直入射時(shí)的反射率：

對(duì)于光垂直入射的情況，入射光和反射光都在豎直方向，熔體表面反射光強(qiáng)無(wú)法直接測(cè)量，這給反射率的測(cè)定帶來(lái)困難，本實(shí)用新型利用分束器解決這一問(wèn)題。如圖1所示，分束器4與水平光線夾角45°，因此，水平和豎直入射到分束器4上的光入射角都是45°，對(duì)同一波長(zhǎng)的光而言，認(rèn)為分束器4在這兩個(gè)方向上的透射率是相等的，設(shè)水平x、豎直y方向上入射和透過(guò)分束器4的光強(qiáng)分別為I_x1，I_x2，I_y1和I_y2，則分束器4的透射率其中，即為熔體表面反射光強(qiáng)。設(shè)入射熔體表面的光強(qiáng)為I_y0，而I_x1，I_x2，I_y0和I_y2均可測(cè)，則反射率

該裝置充分考慮到高溫熔體的特點(diǎn)，采用非接觸式測(cè)量，不會(huì)污染儀器，且測(cè)量范圍寬，測(cè)量過(guò)程及數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便快捷。

以上內(nèi)容僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍之內(nèi)。