Фотометрический рефрактометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

925 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.02.81 (21) 3243192/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

21/41

Гввударетвелный квмитет

СССР

Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34

35.242

IIo делам лзабретелкй и вткрытий

Дата опубликования описания 25.09.82

И. К. Ковалев и В. А. Новиков (72) Авторы изобретения

> (71) Заявитель (54) ФОТОМЕТРИЧЕСКИй РЕФРАКТОМЕТР

Изобретение относится к технике рефрактометрии, в частности к устройствам, служащим для измерения показателей преломления жидкостей и газов.

Известен рефрактометр, служащий для измерения показателей преломления жидких и газообразных сред (1).

Однако такой рефрактометр непригоден для измерения показателей преломления сильнопоглощающих жидкостей и газов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фотометрической рефректометр, содержащий источник света и последовательно расположенные по ходу йзлучения измерительную ячейку с отражающей поверхностью и фотоприемник (2) .

Недостатком известного устройства является его блочная компоновка, что не дает возможности существенно снизить его вес и габариты, а также снижает его надежность.

Целью изобретения является уменьшение веса и габаритов, повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу излучения измерительную ячейку с отражающей поверхностью и фотоприемник, выполнено в виде монолитной интегральной схемы на полупроводниковом кристалле, имеющем форму усеченного сфероида и служащем измерительной ячейкой, причем отражающей поверхностью является криволинейная поверхность усеченного сфероида, а источник света и фотоприемник выполнены в виде р — n-переходов, расположенных на плоской поверхности усеченного сфероида.

На фиг. 1 схематически показано поперечное сечение фотометрического рефрактометра и ход лучей в нем; на фиг. 2 — топография поверхности полупроводникового кристалла в плоскости сечеНия усеченного сфероида (вид А на фиг. 1); на фиг. 3— экспериментальная кривая зависимости тока в цепи фотоприемника от показателя преломления измеряемой среды.

Устройство работает следующим образом.

В цепи источника света (излучающего р — п-перехода), включающей омический

958925

Формула изобретения

Фиг. 2 контакт 1, р-область 2, и-область 3 (измерительная ячейка) и второй омический контакт 4, устанавливают ток 1 . При этом, генерированный р-и-переходом 2 — 3 свет (например, луч 5) частично отражается от отражающей поверхности 6 (луч 7) и ин- 5 дуцирует в цепи фотоприемника (второго р — п-перехода 3 — 8), (9 — контакт к робласти 8) фотосигнал 1 . Для измерения показателя преломления фотометрический рефрактометр помещают в исследуемую среду 10. Аналитическую связь 1 с показателем преломления п исследуемой среды

10 можно описать следующим выражением:

17 =- 1f, г) А К(п; п ) 4- В(п п 1 0) где q — внутренний квантовый выход излучения р — и-перехода 2 — 3; — внутренний выход фотоэффекта

p — и-перехода 3--8;

R — коэффициент отражения от отраюшей поверхности 6;

20 — показатель преломления измерительной ячейки 3;

А — коэффициент, связанный с поглощением света в объеме измерительной ячейки;

 — добавка, обусловленная зависи- 25 мостью критического угла 9 от показателей преломления и конструктивных особенностей и размеров измерительной ячейки.

В случае, когда все лучи света падают на отражающую поверхность под небольза шими углами, выражение принимает вид (п!-n)

1 = 1 Ъ А(;+йр

В соответствии с приведенным выражением фотосигнал 1 уменьшается с увеличением и, что подтверждается экспериментальной кривой на фиг. 3.

Предложенный фотометрический рефрактометр может быть изготовлен известными приемами полупроводникового приборостроения и использован для целей физикохимического контроля, а также для измерения параметров объектов окружающей среды, в том числе и в полевых условиях

Преимуществами предлагаемого устройства являются малые габариты, малый вес, простота изготовления и процесса измерений и высокая надежность.

Фотометрический рефрактометр, содержащий источник света и последовательно расположенные по хрду излучения измерительную ячейку с отражающей поверхностью и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов и повышения надежности, он выполнен в виде монолитной интегральной схемы на полупроводниковом кристалле, имеющем форму усеченного сфероида и служащем измерительной ячейкой, причем отражающей поверхностью является криволинейная поверхность усеченного сфероида, а источник света и фотоприемник выполнены в виде р — п-переходов, расположенных на плоской поверхности усеченного сфероида.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иоффе Б. В. Рефрактометрические методы химии. Л., «Химия», 1974, с. 126 — 129.

2. Там же, с. 254 — 257 (прототип).

958925 у П

13

Фиг. д

Составитель С. Бочинский

Редактор М. Дылын Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6775/58 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4