SU1141315A1 - Method of measuring polymeric material double refraction value - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийс  в фотоэлектрическом измерении оптической разности фаз по интенсивности света, проход щего через образец, помещенный мезвду двум  скрещенными пол роидами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и обеспечени  возможности вы влени  главных направлений полиориентаций полимерных материалов, перед измерением оптической разности фаз ориентируют плоскость пол ризации падающего на образец света вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала путем синхронного вращени  системы пол роидов, после чего устанавливают плоскость пол ризации падающего света под углом 45 к главноо му направлению анизотропии исследуе (Л мого материала.METHOD FOR MEASURING VALUES birefringent polymeric materials comprising the photoelectric measurement of optical phase difference in the light intensity passing through the sample placed mezvdu two crossed floor roidami, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy and permit detection of the main directions omniorientation polymer materials, before measuring the optical phase difference, orient the plane of polarization of the light incident on the sample along the main directions a lowering the studied material by synchronously rotating the system of polaroids, after which the plane of polarization of the incident light is set at an angle of 45 to the main direction of anisotropy, study (L m material.

Description

1 2 J1 2 J

67 867 8

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в химической промышленности, в частности при производстве химических .пленок и волокон.The invention relates to a measuring technique and can be used in the chemical industry, in particular in the production of chemical films and fibers.

Известен способ измерени  оптической разности фаз между обыкновенными и необыкновенными лучами, пол ризованными в двух взаимно перпендикул рных направлени хJ возникающих при двойном лучепреломлении 1.A known method for measuring the optical phase difference between ordinary and extraordinary rays, polarized in two mutually perpendicular directions, arising from double refraction 1.

Однако измерение величины двойного лучепреломлени  осуществл етс  с помощью компенсаторов оптической разности фаз, применение которых существенно снижает точность измерени  за счет дополнительных погрешностей св занных с изготовлением, юстировкой и установкой в оптическом тракте прибора.However, the measurement of birefringence is carried out using optical phase difference compensators, the use of which significantly reduces the measurement accuracy due to the additional errors associated with the manufacture, adjustment and installation in the optical path of the instrument.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ измерени  величины двойного лучепреломлени  полимерных материалов , заключающийс  в фотоэлектрическом измерении интенсивности света, проход щего через образец, помещенный между двум  скрещенными пол роидами . Величина оптической разности фаз определ етс  по интенсивности прошедшего светового потока, на основании чего определ етс  двойное лучепреломление 2.The closest to the invention in its technical essence is a method for measuring the birefringence value of polymeric materials, consisting in photoelectric measurement of the intensity of light passing through a sample placed between two crossed polaroid. The magnitude of the optical phase difference is determined by the intensity of the transmitted light flux, on the basis of which the birefringence 2 is determined.

Недостатком известного способа  вл етс  дополнительна  погрешность измерени , обусловленна  неоднозначностью определени  величины двойного лучепреломлени  за счет различи  величины и направлени  ориентации молекул рной структуры.The disadvantage of this method is the additional measurement error due to the ambiguity of determining the magnitude of birefringence due to the difference in the magnitude and direction of orientation of the molecular structure.

Цель изобретени  - повышение точности измерений оптической разности фаз полимерных материалов и обеспечение возможности вы влени  главных направлений полиориентаций полимерных материалов.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements of the optical phase difference of polymeric materials and to make it possible to identify the main directions of polyorientations of polymeric materials.

II

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  величины двойного лучепреломлени , заключающемус  в фотозлектрическом измерении оптической разности фаз по интенсивности света, проход щего через образец полимерного материала, помещенньй между двум  скрещенными пол роидами, перед измерением оптической разности фаз ориен ируют плоскость пол ризации падаюш их лучей вдоль главных направлений анизотропиThis goal is achieved in that according to the method of measuring the birefringence magnitude, which consists in photoelectric measurement of the optical phase difference by the intensity of light passing through a sample of polymeric material placed between two crossed polaroids, before measuring the optical phase difference, orient their polarization plane. rays along the main directions of anisotropy

152152

исследуемого материала путем синхронного вращени  системы пол роидов, ( после чего устанавливают плоскостьof the material under study by the simultaneous rotation of the system of polaroids, (after which the plane

пол ризации падающего света под уг/ с оpolarization of incident light at angles of

лом чЬ к главному направлению анизотропии исследуемого материала.Scrap to the main direction of anisotropy of the material under study.

Предварительна  ориентаци  положени  анализатора и пол ризатора вдоль главных направлений анизотропии св зана с наличием в полимерных материалах отклонений от заданной ориентации , частичной дезориентации, котора  приводит к рассеиванию света, т.е. возникают волны, плоскость пол ризации которых расположена произвольно. Рассе нный свет не. вступает в интерференцию с основной волной , поэтому при измерении интенсивности прошедшего света через полимерный материал по известному способу накладываетс  фон, на котором менее четко или совсем не видны его экстремальные положени .The preliminary orientation of the position of the analyzer and the polarizer along the main directions of anisotropy is associated with the presence in the polymer materials of deviations from a given orientation, partial disorientation, which leads to the scattering of light, i.e. waves arise, the plane of polarization of which is arbitrarily located. The scattered light is not. It interferes with the main wave; therefore, when measuring the intensity of transmitted light through a polymer material, the background is applied by a known method, on which its extreme positions are less clearly visible or not at all.

Обща  интенсивность света поступающа  на фотоприемник, складываетс  из интенсивностн J , поступающей на фотоприемник вследствие интерференции волн, распростран юш 1хс  вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала,, и интенсивности J рассе нных волн, т.е.The total intensity of the light arriving at the photodetector is summed up from the intensity J transmitted to the photodetector due to the interference of the waves, propagating 1xC along the main directions of anisotropy of the material under study, and the intensity J of the scattered waves, i.e.

( ,(,

где oi- - коэффициент депол ризации, измен ющийс  в пределах от О до 1 соответственно дл  полностью разориентированного и анизотропного полимерного материала.where oi is the depolarization coefficient, ranging from 0 to 1, respectively, for a fully misoriented and anisotropic polymeric material.

При отсутствии рассе нного излучени  интенсивность прошедшего света через образец имеет четкие минимумы, по которым производитс  отсчет оптической разности фаз. Отклонение от заданной ориентации приводит к увеличению на 20-30% общей интенсивности, при этом точность измерени  уменьшаетс  в 2-3 раза.In the absence of scattered radiation, the intensity of the transmitted light through the sample has distinct minima, from which the optical phase difference is measured. Deviation from a given orientation leads to an increase of 20-30% in the total intensity, while the measurement accuracy decreases by a factor of 2-3.

На чертеже схематически изображено устройство. реализующее предлагаемый способ.The drawing schematically shows the device. implements the proposed method.

Устройство содержит источник 1, монохроматор 2, пол ризатор 3, светоделитель 4, плоское зеркало 5, четвертьволновую гшастинку 6, анализатор 7, фотоприемники 8 и 9, мостовую схему 10, усилитель 11, реверсивный двигатель 12, электронный самопишущий прибор 13. Элементы 8-13 образугот фотоэлектрическое отсчетное устройство. Способ реализуетс  следующим обра зом. Пучок от источника 1 света проходит монохроматор 2, линейно пол ризуетс  пол ризатором 3 и делитс  све тоделителем 4 йа две части, одна из которых попадает на полимерный материал (пленку) 14, четвертьволновую пластинку 6 и далее на анализатор 7 синхронно вращающийс  с пол ризаторо 3. При этом четвертьволнова  пластин ка 6 ориентирована так, что главное ее направление совпадает с главным направлением пол ризатора 3 и анализатора 7. Далее световой поток попадает на фотоприемник 8, включенный в одно из плеч мостовой схемы. Второй фотоприемник 9 включен в другое плечо мостовой схемы 10 и сигнал на него поступает от светового потока, отраженного от плоского зеркала 5 и прошедшего анализатор 7. Систему пол ризатор - анализатор вращают до тех пор, пока не совпадет плоскость пол ризации падающих лучей с главными ос ми анизотропии исследуемого полимерного материала (пленки), при этом сигнал на отсчетном устройстве равен нулю. После этого четвертьволновую пластинку 6поворачивают на 45 , при этом возникает сигнал рассогласовани  мостовой 15 схемы 10, привод щей в движение реверсивный двигатель 12, св занный с анализатором 7, и на электронном самопишущем приборе 13 фиксируетс  оптическа  разность фаз. Сигнал рассогласовани  св зан с величиной оптической разности фаз соотношением , где cf - оптическа  разность фаз, св занна  с величиной двойного лучепреломлени  Hg -и о, толщиной полимерного материала d , величиной длины волны монохроматического света Я соотношением Cf:-(ng-no) . Использование предлагаемого способа измерени  двойного лучепреломлени  полимерных материалов обеспечивает по сравнению с известным способом более высокую надежность измерений; возможность вы влени  главных направлений полиориентаций молекул рной структуры полимерных материалов с последующим его анализом; автоматизацию процесса измерени  с по-, вышением его точности, что значительно позволит повысить качество контрол  процесса получени  готового полимерного материала, повысить его сортность за счет снижени  выхода в.олокна с недостаточной степенью молекул рной ориентации.The device contains a source 1, a monochromator 2, a polarizer 3, a beam splitter 4, a flat mirror 5, a quarter-wave Gshastinka 6, an analyzer 7, photodetectors 8 and 9, a bridge circuit 10, an amplifier 11, a reversing motor 12, an electronic self-recording device 13. Elements 8- 13 forms a photoelectric reading device. The method is implemented as follows. The beam from the light source 1 passes the monochromator 2, polarizer 3 linearly polarizes and divides 4 splitters into two parts, one of which falls on the polymer material (film) 14, the quarter-wave plate 6 and further on the analyzer 7 synchronously rotating with polarizer 3 In this case, the quarter-wave plate 6 is oriented so that its main direction coincides with the main direction of the polarizer 3 and the analyzer 7. Next, the luminous flux enters the photodetector 8, which is included in one of the arms of the bridge circuit. The second photodetector 9 is included in the other arm of the bridge circuit 10 and the signal comes from the light flux reflected from the flat mirror 5 and passed the analyzer 7. The polarizer – analyzer system is rotated until the plane of polarization of the incident beams coincides with the main axes. mi anisotropy of the studied polymeric material (film), while the signal on the reading device is zero. Thereafter, the quarter-wave plate 6 is rotated by 45, and a mismatch signal is generated from the bridge 15 of the circuit 10 driving the reversing motor 12 associated with the analyzer 7, and the optical phase difference is fixed on the electronic recording device 13. The mismatch signal is related to the magnitude of the optical phase difference by the ratio, where cf is the optical phase difference associated with the magnitude of birefringent Hg - and o, the thickness of the polymer material d, the wavelength of the monochromatic light I by the ratio Cf :-( ng-no). Using the proposed method for measuring the birefringence of polymeric materials provides, in comparison with the known method, a higher measurement reliability; the possibility of identifying the main directions of polyorientations of the molecular structure of polymeric materials with its subsequent analysis; automating the measurement process with an increase in its accuracy, which will significantly improve the quality control of the process of obtaining the finished polymer material, improve its grade by reducing the output of fiber with an insufficient degree of molecular orientation.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ' ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ /МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в фотоэлектрическом измерении оптической разности фаз по интенсивности света, проходящего через образец, помещенный между двумя скрещенными поляроидами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения возможности выявления главных направлений полиориентаций полимерных материалов, перед измерением оптической разности фаз ориентируют плоскость поляризации падающего на образец света вдоль главных направлений анизотропии исследуемого материала путем синхронного вращения системы поляроидов, после чего устанавливают плоскость поляризации падающего света под углом 45 к главному направлению анизотропии исследуемого материала.METHOD FOR MEASURING THE QUANTITY OF DUAL REFRACTION OF POLYMER / MATERIALS, which consists in photoelectric measurement of the optical phase difference by the intensity of light passing through a sample placed between two crossed polaroids, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements and make it possible to identify the main directions of polyorientations of polymeric , before measuring the optical phase difference, they orient the plane of polarization of the light incident on the sample along the main directions of the anisotr FDI test material by synchronous rotation polaroids system then sets the polarization plane of incident light at an angle of 45 to the main direction of the anisotropy of the material. 9) S U (111413159) S U (11141315