本技術(shù)涉及光學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一種折射率的測量裝置、測量設(shè)備和測量方法。

背景技術(shù)：

1、臨界角測試法、相變測量法、干涉條紋差分法和光線衍射法等都可以用于測量材料的折射率，這些測量方法往往需要在較為苛刻的條件下才能獲得精度較高的測量結(jié)果，這在一定程度上限制了使用這些測試方法的測試裝置在梯度色譜中的應(yīng)用。

2、如何提高折射率的測量精度是值得考慮的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種折射率的測量裝置、測量設(shè)備和測量方法，測量光線在經(jīng)線性波帶片衍射后可以在成像傳感器上形成包含多條線狀光斑的衍射圖案，利用該衍射圖案測量得到的待測樣品的折射率的精確度更高。本技術(shù)實(shí)施例提供的折射率的測量裝置可以應(yīng)用于hplc領(lǐng)域中的折射率測量。

2、第一方面，提供了一種折射率的測量裝置，該測量裝置包括：光源、波帶片和成像傳感器，該光源用于發(fā)出測量光線；該波帶片包括多條相互平行的棱柱；該成像傳感器用于接收經(jīng)過波帶片、參考樣品和/或參考樣品的測量光線。

3、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該折射率的測量裝置包括參考樣品，該參考樣品的折射率已知。

4、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該測量光線在該成像傳感器上形成的衍射圖案包括多條線狀光斑。

5、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該測量裝置還包括測量艙，該測量艙用于容置參考樣品和/或待測樣品，該測量艙位于該波帶片遠(yuǎn)離光源的一側(cè)。

6、波帶片也可以稱為菲涅耳波帶片，波帶片中包含的多條相互平行的棱柱也可以稱為窄帶。包含多條相互平行的棱柱的菲涅耳波帶片也可以稱為線性菲涅耳波帶片。測量光線在入射到波帶片的棱柱上時(shí)可以發(fā)生衍射，且更容易形成包含線狀光斑的衍射圖案。

7、測量艙可以用于同時(shí)容置參考樣品和待測樣品，也可以僅用于容置參考樣品或待測樣品中的一種。應(yīng)理解，參考樣品是指折射率已知的試樣。

8、相較于一般的衍射光柵，利用波帶片進(jìn)行衍射形成的衍射圖案中能形成線狀的衍射條紋，且衍射條紋更加清晰，衍射條紋的位置信息更容易確定。由于待測樣品的折射率與參考樣品的折射率的差值的精確度(或誤差)與衍射條紋的位置信息的測量精度(或誤差)正相關(guān)，因而，利用本技術(shù)提供的折射率的測量裝置測得的待測樣品的折射率的精確度更高。

9、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括移動平臺，該移動平臺位于該測量艙遠(yuǎn)離該波帶片的一側(cè)，該成像傳感器位于該移動平臺上，該成像傳感器可在該移動平臺上沿該波帶片的光軸方向移動。

10、在一些示例中，成像傳感器可以是包含ccd或cmos的相機(jī)或成像裝置。

11、相較于成像傳感器的位置固定的折射率測量裝置，本技術(shù)方案提供的折射率測量裝置的成像傳感器能夠在移動平臺上沿著波帶片的光軸方向移動，無論待測樣品引起的測量光線的偏轉(zhuǎn)角度的大小(即無論待測樣品的折射率的大小)，通過移動成像傳感器，都能夠盡可能地接收到經(jīng)過待測樣品的測量光線，從而確定待測樣品的折射率。本技術(shù)方案提供的折射率的測量裝置能夠測量的折射率的范圍更廣。一定程度上講，本技術(shù)方案提供的折射率的測量裝置在測量邊界值附近的折射率測量結(jié)果的精度更高。

12、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括第一反射鏡、第二反射鏡、分束鏡和移動平臺，該移動平臺位于該測量艙遠(yuǎn)離該波帶片的一側(cè)，該第一反射鏡位于該移動平臺上，該第一反射鏡可在該移動平臺上沿該波帶片的光軸方向移動；該第二反射鏡的光軸與該波帶片的光軸傾斜；

13、該光源和該成像傳感器分別位于該分束鏡的兩側(cè)；該測量光線沿第一光路入射至第一反射鏡，該測量光線經(jīng)該第一反射鏡反射后沿第二光路入射至該成像傳感器；

14、其中，該第一光路依次經(jīng)過：該分束鏡、該第二反射鏡、該波帶片和該測量艙，該第二光路依次經(jīng)過：該測量艙、該波帶片、該第二反射鏡和該第二分束鏡。

15、本技術(shù)方案中，通過利用第一反射鏡和第二反射鏡改變測量光線的光路，使得測量光線能夠兩次穿過參考樣品和/或待測樣品，即一次測量過程中，測量光線可以發(fā)生兩次偏轉(zhuǎn)。相對于僅通過一次偏轉(zhuǎn)來測量待測樣品的折射率的方法，兩次偏轉(zhuǎn)測量的方法有利于減小測量誤差等因素引起的相對誤差，有利于提高折射率測量裝置測量結(jié)果的精確度。另一方面，通過使用反光鏡調(diào)整測量光線的傳播路徑，一定程度上有利于提高折射率測量裝置內(nèi)部空間的利用率，縮小折射率測量裝置的體積。

16、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括第二反射鏡，該第二反射鏡靠近該波帶片設(shè)置，該測量光線沿第三光路入射至該成像傳感器，其中，該第三光路依次經(jīng)過：該第二反射鏡、該波帶片和該測量艙。

17、本技術(shù)方案中，利用第二反射鏡來改變測量光線的光路，有利于調(diào)整測量裝置內(nèi)不同器件的空間布局，有利于縮小測量裝置的體積，提高測量裝置的空間利用率。

18、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該第二反射鏡為準(zhǔn)直反射鏡。

19、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該準(zhǔn)直反射鏡可以為可調(diào)拋物面鏡。

20、本技術(shù)方案中，在測量光線的傳播光路上使用準(zhǔn)直反射鏡，將原本發(fā)散的測量光線盡可能地轉(zhuǎn)化為相互平行的光束。當(dāng)平行光束入射到波帶片上發(fā)生衍射時(shí)，形成的衍生圖案更加清晰。本技術(shù)方案的實(shí)施有利于提高折射率測量結(jié)果的精確度，減小測量誤差。

21、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該測量艙包括第一容納艙和第二容納艙，該第一容納艙和該第二容納艙用于容置該參考樣品和/或待測樣品。

22、在一些示例中，該測量艙為四棱柱狀，第一容納艙和第二容納艙為容積相等的三棱柱，第一容納艙和第二容納艙相互隔離。

23、本技術(shù)方案中，測量艙設(shè)置兩個(gè)容納艙，即可以同時(shí)容納參考樣品和待測樣品，有利于減小測量環(huán)境對于樣品污染引起的測量誤差，有利于提高折射率測量結(jié)果的精確度。

24、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該測量艙用于容置該待測樣品，該參考樣品為板狀，該參考樣品位于該波帶片和該測量艙之間；或者，該測量艙用于容置該參考樣品，該待測樣品為板狀，該待測樣品位于該波帶片和該測量艙之間。

25、本技術(shù)方案中，利用板狀參考樣品來替代容置在測量艙中的參考樣品，有利于簡化測量艙的結(jié)構(gòu)，有利于簡化折射率測量的操作過程，在一定程度上也有利于提高折射率測量結(jié)果的精確度。

26、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該測量光線為相干光，且該測量光線的波長在閾值范圍內(nèi)。

27、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該測量光線為單色相干光。

28、本技術(shù)方案中，通過控制測量光線的波長和傳播的角度，有利于提高測量光線經(jīng)波帶片衍射后形成的衍射圖案的清晰程度，有利于提高折射率測量結(jié)果的精確度。

29、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括偏振片，該偏振片靠近該光源設(shè)置。

30、經(jīng)過偏振片的測量光線，其主要的振動方向與偏振片的偏振方向一致。

31、本技術(shù)方案中，利用偏振片來調(diào)制測量光線的偏振方向，使得測量光線的偏振方向盡可能一致，這樣當(dāng)測量光線入射至波帶片發(fā)生衍射后形成的衍射圖案更加清晰，測量裝置測得的折射率的精確度更高。

32、結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括驅(qū)動控制單元，該驅(qū)動控制單元用于驅(qū)動該移動平臺。

33、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該驅(qū)動控制單元可以通過磁力、電力等方式驅(qū)動移動平臺。例如，該驅(qū)動控制單元可以為步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動控制單元的控制精度越高，移動平臺的移動距離更容易控制，相應(yīng)地，測量裝置的折射率測量結(jié)果的精度越高。

34、以下技術(shù)方案中的相關(guān)解釋和有益效果的說明可以參考第一方面中的相關(guān)描述，為了簡潔，以下不做贅述。

35、第二方面，提供了一種測量設(shè)備，該測量設(shè)備包括處理裝置和第一方面及其任意可能實(shí)現(xiàn)方式中的折射率的測量裝置，該處理裝置用于根據(jù)該測量裝置確定待測樣品的折射率。

36、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該處理裝置包括距離測量單元、監(jiān)測和分析單元，其中距離測量單元用于確定成像傳感器沿光軸方向的移動距離，監(jiān)測和分析單元用于根據(jù)測量裝置獲取的衍射圖案確定圖案中光線的偏轉(zhuǎn)距離。

37、第三方面，提供了一種折射率的測量方法，該方法包括：獲取與參考樣品對應(yīng)的第一衍射圖案，該第一衍射圖案包括第一組線狀條紋，該第一組線狀條紋包括第一條紋；獲取與待測樣品對應(yīng)的第二衍射圖案，該第二衍射圖案包括第二組線狀條紋，該第二組線狀條紋包括第二條紋；根據(jù)該第一衍射圖案、該第二衍射圖案確定和該參考樣品的折射率，確定該待測樣品的折射率；

38、其中，該第一條紋與第二條紋對應(yīng)，該參考樣品的折射率的測量精度與該第一條紋和該第二條紋之間的距離的測量精度正相關(guān)。

39、由于線狀條紋在位置的確定和距離的測量上更容易得到更加精確的結(jié)果，本技術(shù)方案通過利用與參考樣品對應(yīng)的衍射圖案中的線性條紋和與待測樣品對應(yīng)的衍射圖案中的線性條紋來確定待測樣品的折射率有利于提高折射率的測量結(jié)果的精確度。另一方面，利用本技術(shù)方案中，折射率的測量結(jié)果的精度與線性條紋之間的位移變化值的測量精度正相關(guān)，為進(jìn)一步提高折射率測量結(jié)果的精度、減小誤差，可以通過提高線性條紋之間的位移變化值的測量精度的方法實(shí)現(xiàn)，例如可以使用更高精度的距離測量裝置。

40、結(jié)合第三方面，在第三方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，獲取衍射光線穿過參考樣品后形成的第一衍射圖案，該衍射光線由測量光線經(jīng)波帶片衍射形成；獲取該衍射光線穿過待測樣品和該參考樣品后形成的該第二衍射圖案。

41、結(jié)合第三方面，在第三方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，在該波帶片光軸方向上的第一位置獲取該第一衍射圖案；在該波帶片光軸方向上的第二位置獲取該第二衍射圖案。

42、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一位置和第二位置不同。

43、結(jié)合第三方面，在第三方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)第一距離、第二距離和該參考樣品的折射率，確定該待測樣品的折射率；該第一距離為成像傳感器在獲取該第一衍射圖案和該第二衍射圖案時(shí)所處位置之間的距離，該第二距離為該第一條紋和該第二條紋在該成像傳感器上的投影之間的距離。

44、結(jié)合第三方面，在第三方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該成像傳感器包括電耦合器件ccd。

45、結(jié)合第三方面，在第三方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該第二距離根據(jù)該成像傳感器上的第一像素點(diǎn)和第二像素點(diǎn)之間的距離確定，該第一像素點(diǎn)用于指示該第一條紋的位置，該第二像素點(diǎn)用于指示該第二條紋的位置。

46、結(jié)合第三方面，在第三方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，該待測樣品的折射率根據(jù)下式確定：

47、

48、

49、其中，δx為該第二距離，α為測量光線在測量艙上的入射角，d為該測量艙的壁厚，n為該待測試樣的折射率與該參考試樣折射率的比值，δz為該第一距離，該測量艙用于容置該參考樣品和/或該待測樣品。