Способ измерения малых оптических потерь в веществах

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ВЕЩЕСТВАХ, включающий пропускание пучка оптического излучения через образец исследуемого вещества и измерение интенсивности излучения двухкратно прошедшего образец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, пучок оптического излучения пропускают через образец с непараллельными одна другой входной и выходной гранями , устанавливают образец так, что его входная грань перпендикулярна подающему пучку излучения, и измеряют интенсивность излучения отраженного от входной грани образца, устанавливают образец так, что его выходная грань перпендикулярна пучку излучения, преломленному на входной грани образца, и измеряют интенсивность излучения , 2 двухкратно прошедшего через образец за счет отражения от его выходной грани, по ходу пучка излучения за выходной гранью образца устанавливают дополнительный образец с непараллельными входной и выходной гранями так, что его входная грань перпендикулярна прошедшему через основной образец пучку излучения , измеряют интенсивность излучения Ра , двухкратно прошедшего через основной образец за счет отражения от входной грани дополнительного образца, и по результатам измерений определяют оптические потери в образце по соотношению с р . , (Л где И-р) - оптические потери на грани образца-, (х) - оптические потери в объеме вещества образца-, р - коэффициент отражения грани основного, образцаi X - коэффициент поглощения о: вещества образца, ел при этом оптические потери, на грани 00 со со образца определяют по соотношению iL . тт7 р, - ,. а оптические потери в объеме вещества по соотношению -х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) С 01 Л 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3659560/24 — 25 (22) 09. 11.83 (46) 07. 07.85; Бюл. Р 25 (72) М.А.. Бухштаб (53) 535. 24 (088. 8) (56) 1. White С. Long optical parts

of large aperture. — 0pt. Soc. Am.

1942,.v. 32, У 5, р. 285-288.

2. Авторское свидетельство СССР

II 735932, кл. С 01 J 1/04, 1976. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ NAJIbIX . ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ВЕЩЕСТВАХ, вклю чающий пропускание пучка оптичес, кого излучения через образец исследуемого вещества и измерение интенсивности излучения двухкратно прошедшего образец, о т л и ч а ю, шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, пучок оптического излучения пропускают через образец с непараллельными одна другой входной и выходной гра- нями, устанавливают образец так, что его входная грань перпендикулярна подающему пучку излучения, и измеряют интенсивность излучения ф1 отраженного от входной грани образца, устанавливают образец так, что его выходная грань перпендикулярна пучку излучения, преломленному на входной грани образца, и измеряют интенсивность излучения Р, двухкратно прошедшего через образец за счет отражения от его выходной грани, по ходу пучка излучения за выходной гранью образца устанавливают дополнительный образец с непараллельными входной и выходной гранями так, что его входная грань перпендикулярна прошедшему через. основной образец пучку излучения, измеряют интенсивность излучения, двухкратно прошедшего через основной образец за счет отражения от входной грани дополнительного образца, и по результатам измерений определяют оптические потери в образце по соотношению 1-р1 1->> 1 =

2 где (1- р) — оптические потери на грани образца; (1-x) — оптические потери в объеме вещества образца;

P — - коэффициент отражения грани основного, образца;

Х вЂ” коэффициент поглощения вещества образца, при этом оптические потери, на грани образца определяют по соотношению

1- р (Р,-(Р, (р У а оптические потери в объеме вещест" ва по соотношению

2(9 -Ф ) 1 1165

Изобретение относится к фотометрии и спектрофотометрии и может быть использовано.для определения поглощения излучения в твердых и жидких веществах, например в материалах для волоконных оптических линий связи, Известен способ. измерения оптических потерь в веществах, включающий измерения поглощения света при мно- 10 гакратном прохождении света через исследуемое вещество в многоходовой кювете Уайта P1) .

Однако измерения такими методами твердых или жидких образцов при 15 наклонном падении или в расходящихся пучках света сопровождаются ошибками, обусловленными преломлением световых лучей в образце и изменением их хода, а при нормальном паде- 20 нии и большом числе проходов слабое поглощение не может быть измерено из-за потерь на френелевское отра- жение.

Наиболее близким к издбретенню по 25 технической сущности является способ, измерения малых оптических потерь в ве, ществах1включающий пропускание пучка оптического излучения через образец исследуемого вещества и измерение ЗО интенсивности излучения, двухкратно прошедшего образец (2).

Недостатком этого способа является малая точность измерения, ограниченная точность определения оптических потерь на гранях образца.

Целью изобретения является увеличение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения малых оптических потерь в веществах, включающему пропускание пучка оптического излучения через образец исследуемого вещества и измерение интенсивности излучения двухкратно 45 прошедшего образца, пучок оптического излучения пропускают через образец с непараллельными одна другой входной и выходной гранями, устанавливают образец так, что его вход- 5О ная грань перпендикулярна подающему пучку излучению, и измеряют.интенсивность излучения,+, отраженного от входной грани образца, устанавливают образец так,что его выходная 55 грань перпендикулярна пучку излучения, преломленному на входной грани обэазца, и измеряют. интенсивность

899 2 излучения 9 двухкратно прошедшего через образец за счет отражения от его выходной грани, по ходу пучка излучения эа выходной гранью образца устанавливают дополнительный образец с непараллельными входной и выходной гранями так, что его входная грань перпендикулярна прошедшему через основной образец пучку излучения, измеряют интенсивность излучения P> двухкратно прошедшего через основной образец за счет отражения от входной грани дополнительного образца, и по результатам измерений определяют оптические потери в образце по соотношению ((- ) (1- х 1 =

1 2 где (5- ) - оптические потери на грани образца, (1-Wj — оптические потери в объеме вещества образца, — коэффициент отражения грани основного образца, X — коэффициент поглощения вещества образца, при этом оптические потери на грани образца определяют по соотношению

1 Р

1+ р Р а оптические потери в объеме вещест-. ва по соотношению

На чертеже изображено устройства для осуществления способа.

Устройство содержит источник 1 излучения., светоделитель 2, опорный фотоприемник 3, светоделитель 4, образец исследуемого материала 5, фотоприемник 6 и дополнительный образец 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают образец 5 исследуемого материала непараллельными друг другу входной и выходной гранями в пучках излучения таким образом, чтобы его входная грань была перпендикулярна падающему пучку излучения (схема a ) . Отраженное от входной грани образца йзлучение 1 регистрируют фотоприемником 6. Фотоприемник

3 и светоделитель 2 служат для компейсации нестабильности излучения источника 1. Затем устанавливают образец так, чтобы его выходная

1165899 грань была перпендикулярна прошедшему через образец пучку излучения (схема 3 ) и регистрируют излучение

Т

Устанавливают дополнительный образец 7 за выходным окном образца 5 таким образом, чтобы его входная грань была перпендикулярна прошедшему через образец излучению (схема b ) и регистрируют излучение .

Оптические потери определяют по приведенным соотношениям.

В данном способе измерения проводятся в отраженном свете, поэтому при двухкратном прохождении образца излучение проходит два раза одну его грань — входную, поэтому поглощение в объеме материала искажено только двухкратным значением погрешности определения коэффициента отражения грани образца. Измерение нормального отражения от разных граней образца, которые не параллельны друг к другу, позволяет раздельно измерять отражение только от одной грани и суммарные оптические потери в образце, не выводя образец из хода лучей и не изменяя йх хода.

Это исключает влияние различных систематических погрешностей — зонной неравномерности и различной чувствительности при разных углах падения на результаты измерений.

Кроме того, при измерении отражения данным способом отдельно выявляются отражения. между двумя гранями двух образцов исследуемого вещества =P з + P г.

Поэтому погрешность определения

ЦЧз/Ф 3 аР Р 2аР

Ф,/У, 1-р 1+ р 1-р и при малых (0,04-0,05) р равна а(Ф, Ю, !

2. у у

Таким образом, погрешность измерений в данном способе меньше погрешности измерений в известном способе в два раза р=Ф (Ф ю — отсчеты с образцом и без него, .которая равна и Р где

10 = Ф.„ Ч

При этих измерениях углы между первой и второй гранями контролируемого и дополнительного образцов могут быть изготовлены с большим допуском, а максимальная длина образца.лимитирована только расходимостью излучения, в котором проводится излучение, и если это излучение лазерное, расходимость излучения в котором может достигать 10 -10 рад, то длина образца при необходимости может составлять единицы и десятки метров.

При сравнительно большой погрешности измерения сигналов (такой же как в известном способе +0,005) значение показателя поглощения, которое может быть. измерено данным способом, равно 2 10 см, т.е. в 4 раза меньше чем минимально достижимое значение при измерении известным способом, которое равно 8 10

Предлагаемый способ обеспечивает повышение точности измерения малых оптических потерь в веществах. Кроме того, способ позволяет. повысить

40 точность измерения паразитных потерь на гранях образца, так как при изме.рении отражения от контролируемого и дополнительного образцов удается измерить отдеяьно потери на гранях

45 в условиях многократных отражений, что увеличивает чувствительность и точность измерений., 1165899

Составитель Г. Коломейцев

Редактор А.Шандор Техред М.Пароцай

Корректор В.Синицкая

Заказ 4299/33 ° Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4