專利名稱：立方氧化鋯棱鏡寶石折射儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種準(zhǔn)確度高的立方氧化鋯(CZ)寶石折射儀的光學(xué)及機(jī)械結(jié)構(gòu)，屬于寶石鑒定儀器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于立方氧化鋯是一種人造晶體，它與光學(xué)玻璃準(zhǔn)確而固定的折射率不同，該材料的折射率變化范圍較大，一般為2.15+0.03。因此，用它作光學(xué)儀器關(guān)鍵元件的材料時(shí)就會(huì)對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的成像產(chǎn)生較大影響。所以，原先生產(chǎn)的CZ折射儀的成像質(zhì)量和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度要比光學(xué)材料棱鏡的折射儀差一些。這是原有CZ寶石折射儀的一個(gè)缺陷。專利號(hào)91218187，專利號(hào)93247150，美國(guó)C.S.Hurlbut于1981年制作的折射儀中均采用此材料的棱鏡。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是針對(duì)立方氧化鋯折射率變化范圍大的特點(diǎn)，提供一種立方氧化鋯棱鏡寶石折射儀，該折射儀采取對(duì)不同折射率棱鏡與不同結(jié)構(gòu)的物鏡相結(jié)合的方式，達(dá)到測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確(不準(zhǔn)確度≤±0.003)，成像質(zhì)量提高，界面基本平直，背景照明均勻的目的。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的立方氧化鋯棱鏡寶石折射儀包括立方氧化鋯棱鏡、柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘、柱面鏡架、柱面鏡、透鏡、透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘、透鏡架、透鏡間距調(diào)節(jié)槽、分劃板間距調(diào)節(jié)塊、分劃板固定塊、分劃板、分劃板固定塊調(diào)節(jié)螺釘、分劃板固定螺釘、棱鏡架、折射儀基座、檢測(cè)臺(tái)面、反射鏡；其中，分劃板位于分劃板固定塊中，并由分劃板固定螺釘將分劃板固定住，在分劃板固定塊的上面設(shè)有分劃板間距調(diào)節(jié)塊，在分劃板間距調(diào)節(jié)塊的上面設(shè)有透鏡架，在透鏡架的中間設(shè)有透鏡，透鏡架與柱面鏡架由透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘連接，在柱面鏡架的中間設(shè)有柱面鏡，柱面鏡架由柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘固定在棱鏡架上，在棱鏡架的中間設(shè)有立方氧化鋯棱鏡，棱鏡架固定在折射儀基座上，分劃板固定塊調(diào)節(jié)螺釘穿過分劃板固定塊、分劃板間距調(diào)節(jié)塊固定在透鏡架上，反射鏡位于分劃板下方的折射儀基座上；在以上的結(jié)構(gòu)中，柱面鏡、透鏡、分劃板為同軸線布置，其軸線與水平線的夾角為42°。
在透鏡架上設(shè)有透鏡間距調(diào)節(jié)槽，透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘穿過透鏡間距調(diào)節(jié)槽與柱面鏡架相連接。
工作原理寶石折射儀的工作原理是測(cè)量不同寶石對(duì)D光全反射的臨界角。
臨界角α(b)＝arcsin(N(b)/N(1))；[其中，α(b)代表寶石的臨界角；N(b)代表寶石的折射率；N(1)代表棱鏡的折射率]。所以，當(dāng)棱鏡的折射率N(1)改變時(shí)寶石的臨界角α(b)就會(huì)改變，那么測(cè)試的數(shù)據(jù)就改變。
此時(shí)若將測(cè)量物鏡的焦距做相應(yīng)的調(diào)整，即不同折射率棱鏡與不同焦距的物鏡相結(jié)合，就可以使測(cè)試的數(shù)據(jù)基本不變，從而校正由于棱鏡折射率的差別而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差。物鏡組的焦距可以通過改變透鏡的間距而實(shí)現(xiàn)。
有益效果該折射儀采取對(duì)不同折射率棱鏡與不同結(jié)構(gòu)的物鏡相結(jié)合的方式，達(dá)到測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確(不準(zhǔn)確度≤±0.003)，成像質(zhì)量提高，界面基本平直，背景照明均勻的目的。
該寶石折射儀的棱鏡采用立方氧化鋯(CZ)作為折射棱鏡。該棱鏡具有硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中A-A處的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
在以上的圖中有立方氧化鋯棱鏡1、柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘2、柱面鏡架3、柱面鏡4、透鏡5、透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘6、透鏡架7、透鏡間距調(diào)節(jié)槽71、分劃板間距調(diào)節(jié)塊8、分劃板固定塊9、分劃板10、分劃板固定塊調(diào)節(jié)螺釘11、分劃板固定螺釘12、棱鏡架13、折射儀基座14、檢測(cè)臺(tái)面15、反射鏡16、透鏡間距d4、透鏡到分劃板的距離d6。
具體實(shí)施方式
在總體結(jié)構(gòu)上，該折射儀包括立方氧化鋯棱鏡1、柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘2、柱面鏡架3、柱面鏡4、透鏡5、透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘6、透鏡架7、透鏡間距調(diào)節(jié)槽71、分劃板間距調(diào)節(jié)塊8、分劃板固定塊9、分劃板10、分劃板固定塊調(diào)節(jié)螺釘11、分劃板固定螺釘12、棱鏡架13、折射儀基座14檢測(cè)臺(tái)面15反射鏡16；其中，分劃板10位于分劃板固定塊9中，并由分劃板固定螺釘12將分劃板10固定住，在分劃板固定塊9的上面設(shè)有分劃板間距調(diào)節(jié)塊8，在分劃板間距調(diào)節(jié)塊8的上面設(shè)有透鏡架7，在透鏡架7的中間設(shè)有透鏡5，透鏡架7與柱面鏡架3由透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘6連接，在柱面鏡架3的中間設(shè)有柱面鏡4，柱面鏡架3由柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘2固定在棱鏡架13上，在棱鏡架13的中間設(shè)有立方氧化鋯棱鏡1，棱鏡架13固定在折射儀基座14上，分劃板固定塊調(diào)節(jié)螺釘11穿過分劃板固定塊9、分劃板間距調(diào)節(jié)塊8固定在透鏡架7上，反射鏡16位于分劃板10下方的折射儀基座14上；在以上的結(jié)構(gòu)中，柱面鏡4、透鏡5、分劃板10為同軸線布置，其軸線與水平線夾角為42°。在透鏡架7上設(shè)有透鏡間距調(diào)節(jié)槽71，透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘6穿過透鏡間距調(diào)節(jié)槽71與柱面鏡架3由連接。
除立方氧化鋯棱鏡1外，物鏡系統(tǒng)由一個(gè)火石玻璃柱面鏡4和一個(gè)冕牌玻璃平凸透鏡5和分劃板10組成。根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)分劃板尺寸不變時(shí)，透鏡間距d4和分劃距離d6與棱鏡折射率n是變量關(guān)系，并找出它們之間的相互規(guī)律。
機(jī)械結(jié)構(gòu)(圖1、圖2)該結(jié)構(gòu)中，透鏡間距d4可以在軸線方向調(diào)節(jié)，分劃距離d6進(jìn)行厚度調(diào)節(jié)。采用上述結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有①在光學(xué)設(shè)計(jì)中，由于弧矢方向的畸變較小(子午畸變無關(guān))故界面較平直。由于象差校正較好，界面清晰，不擺動(dòng)。
②對(duì)n≤2.15和n≥2.165的多種棱鏡用上述方法進(jìn)行調(diào)試，其測(cè)試不準(zhǔn)確度≤±0.003，從而使CZ折射儀的象質(zhì)和準(zhǔn)確度有所提高，其質(zhì)量不低于光學(xué)玻璃折射儀的質(zhì)量。而比光學(xué)玻璃折射儀要耐用。
工作過程1.初測(cè)棱鏡的折射率。
圖一是一臺(tái)已調(diào)好數(shù)據(jù)的寶石折射儀。在棱鏡架中放上待測(cè)立方氧化鋯棱鏡1，讀數(shù)。若數(shù)據(jù)較原有棱鏡的數(shù)據(jù)偏小，則該棱鏡的折射率N比已知棱鏡的折射率要大。反之，則小。
2.根據(jù)以上判斷，將透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘6松開，平行移動(dòng)柱面鏡架3和透鏡架7，調(diào)節(jié)透鏡間距d4，若所測(cè)棱鏡的折射率N(1)→大，則透鏡間距d4間距→大。N(1)→小，透鏡間距d4間距→小。調(diào)好后固定透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘6，3.更換分劃板間距調(diào)節(jié)塊8。(備有各種厚度的調(diào)節(jié)塊)調(diào)節(jié)分劃板間距d6。若所測(cè)棱鏡的折射率N(1)→大，則分劃板間距d6間距→小，選用的分劃板間距調(diào)節(jié)塊8→小。N(1)→小，分劃板間距d4間距→大，分劃板間距調(diào)節(jié)塊8→大。
4.用標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊讀取數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)有差異，用上述方法繼續(xù)調(diào)整，直到準(zhǔn)確度達(dá)到要求。
權(quán)利要求1.一種立方氧化鋯棱鏡寶石折射儀，其特征在于該折射儀包括立方氧化鋯棱鏡(1)、柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘(2)、柱面鏡架(3)、柱面鏡(4)、透鏡(5)、透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘(6)、透鏡架(7)、透鏡間距調(diào)節(jié)槽(71)、分劃板間距調(diào)節(jié)塊(8)、分劃板固定塊(9)、分劃板(10)、分劃板固定螺釘(12)、棱鏡架(13)、折射儀基座(14)檢測(cè)臺(tái)面(15)、反射鏡(16)；其中，分劃板(10)位于分劃板固定塊(9)中，并由分劃板固定螺釘(12)將分劃板(10)固定住，在分劃板固定塊(9)的上面設(shè)有分劃板間距調(diào)節(jié)塊(8)，在分劃板間距調(diào)節(jié)塊(8)的上面設(shè)有透鏡架(7)，在透鏡架(7)的中間設(shè)有透鏡(5)，透鏡架(7)與柱面鏡架(3)由透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘(6)連接，在柱面鏡架(3)的中間設(shè)有柱面鏡(4)，柱面鏡架(3)由柱面鏡架調(diào)節(jié)螺釘(2)固定在棱鏡架(13)上，在棱鏡架(13)的中間設(shè)有立方氧化鋯棱鏡(1)，棱鏡架(13)固定在折射儀基座(14)上，反射鏡(16)位于分劃板(10)下方的折射儀基座(14)上；在以上的結(jié)構(gòu)中，柱面鏡(4)、透鏡(5)、分劃板(10)為同軸線布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立方氧化鋯棱鏡寶石折射儀，其特征在于在透鏡架(7)上設(shè)有透鏡間距調(diào)節(jié)槽(71)，透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘(6)穿過透鏡間距調(diào)節(jié)槽(71)與柱面鏡架(3)相連接。
專利摘要立方氧化鋯棱鏡寶石折射儀是一種準(zhǔn)確度高的立方氧化鋯(CZ)寶石折射儀的光學(xué)及機(jī)械結(jié)構(gòu)，該折射儀分劃板(10)位于分劃板固定塊(9)中，在分劃板固定塊(9)的上面設(shè)有分劃板間距調(diào)節(jié)塊(8)，在分劃板間距調(diào)節(jié)塊(8)的上面設(shè)有透鏡架(7)，在透鏡架(7)的中間設(shè)有透鏡(5)，透鏡架(7)與柱面鏡架(3)由透鏡間距調(diào)節(jié)螺釘(6)連接，在柱面鏡架(3)的中間設(shè)有柱面鏡(4)，在棱鏡架(13)的中間設(shè)有立方氧化鋯棱鏡(1)，棱鏡架(13)固定在折射儀基座(14)上，反射鏡(16)位于分劃板(10)下方；在以上的結(jié)構(gòu)中，柱面鏡(4)、透鏡(5)、分劃板(10)為同軸線布置。
文檔編號(hào)G01N21/41GK2819217SQ20052007534
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者簡(jiǎn)敏榕 申請(qǐng)人:簡(jiǎn)敏榕