Устройство для измерения абсолютных коэффициентов отражения

 

СОЕЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 5 21/55

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3604229/24-25 (22) 01.04.83 (46) 07.02.86. Бюл. У 5 (71) Институт прикладной физики

АН МССР (72) В.И.Донецких, В.В.Соболев и М.В.Турышев (53) 535.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 401914, кл. G 01 М 21/55, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 661312, кл, G 01 N 21/55, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АБСОЛЮТНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ, содержащее источник излучения и расположенные по ходу излучения оптическую систему для формирования опорного и измерительного с держателем образца автоколлимационных каналов, фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в измерительный автоколлимационный канал введено вогнутое зеркало, а держатель образца снабжен механизмами, обеспечивающими его вращение и перемещение вдоль оси вращения, при этом вогнутое зеркало расположено за держателем образца по ходу излучения на двойном фокусном расстоянии от держателя образца и снабжено механизмом поворота, имеющим общую с держателем образца ось вращения и связанным кинематически с механизмом, обеспечивающим вращение держателя образца.

12! 0090

Изобретение относится к обгасти исследования материалов оптическими методами и может быть использовано для автоматического измерения спектрального распределения абсолютного коэффициента зеркального отражения при различных углах падения и коэффициента прапускания в широком температурном и спектральном диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства для измерения абсолютных коэффициентов отражения, на фиг.2 — механизмы для держателя образца и вогнутого зеркала.

Устройство содержит источник 1 излучения, светоделитель 2, модулятор 3, электромотор 4, неподвижное вогнутое зеркало 5, поворотное вогнутое зеркало 6, подвижку 7 с прикрепленным к ней исследуемым образцом 8, фотаприемник 9, кинематический узел

10 и гониометр 11.

Элементы 2, 3 и 5 образуют опорную автокаллимационную систему, а элементы 2, 3, 8 и 6 — измерительную автокаллимационную систему. Обе автаколлимационные системы (опорная и измерительная) разделены во времени с помощью общего для них модулятора. 3 °

Светоделителем 2 служит тон:.ая плоскопараллельная пластина из оптического материала, прозрачного в спектральной области измерений., "оторая работает как на пропускание, так и на отражение z; двух автоколлимационных системах.

Кроме того, вогнутое зеркало 6 установлено на расстоянии, равном его двойному фокусу от исследуемого образца 8, связано при помощи кинема"ическаго узла 10 с подвижкой 7 для исследуемого образца 8 и можеи 1:зорачиваться из положения I в пол,я..;ние XI относительно оси, перпендикулярной к падающему на исследуем"тй образец 8 излучению и совпадаю",.:,ей с его отражающей поверхностью.

С помощью кинематически связанной с -,огнутым зеркалом 6 подвижки 7„ прикрепленный к ней исследуемый образец 8 может быть введен или выведен из светового луча (положение

ТХХ и ?7 соответственно).

Вогнутые зеркала 5 и 6 имеют аналогичные оптические параметры, расположены на равных оптических путях от светоделителя 2 и установлены при нулевых углах к падающему на них излучению.

5 Гониометр 11 имеет жесткую механическую связь с осью поворота кинематически связанных между собой подвижки 7 с исследуемым образцом 8 и вогнутого зеркала 6 и служит для измерения углов падения излучения на исследуемый образец 8, который во время измерений коэффициента отражения или пропускания остается неподвижным.

15 Устройство работает следующим образом..

Пучок света от источника 1 излучения с помощью светоделителя 2 расщепляется на два пучка (пропущенный

20 и отраженный лучи) и поочередно во времени с помощью модулятора 3 пропускаетея в опорную и измерительную автоколлимационные системы. В первый момент времени световой пучок попадает в опорную автоколлимавнонную систему, где, отразнвшись от неподвижного вогнутого зеркала 5, проходит светоделитель 2 и попадает на фотоприемник 9. Величина выходного

ЗО сигнала М, фотоприемника 9 для опорной автаколлимационной системы при этом равна ,М,=K3.((- 1 r(, 35 где К вЂ” коэффициент пропорциональнос1 ти сила света источника излучения, 4Π— коэффициент пропускания светоделителя",, — коэффициент отражения неподвижного вогнутого зеркала 5.

Во второй момент времени световой

Пучок попадает в измерительную автоколлимационную систему, где последовательно отражается от исследуемого образца 8, поворотного вогнутого зеркала 6, снова от исследуемого образца 8, светоделителя 2 и попадает на фотоприемник 9. Величина вых<щнаго сигнала М2 фотоприемника 9 для измерительной автоколлимационной системы при этом равна

М =КЭ (1 i) r, Й где К вЂ” коэффициент пропорциональности, 210090

Заказ 513/53

Подписное аж 778

/1л"л л л,а Я

3 — сила света источника излучения, \ коэффициент пропускания све тоделителя 2

" — коэффициент отражения поворотного вогнутого зеркала 6, « — коэффициент отражения исследуемого образца 8.

Оптические параметры вогнутых зеркал аналогичны, т.е. »» = <, = и

М = M, R, откуда R-»М ЛM, При измерении коэффициента зеркального отражения при различных углах падения Ы исследуемый образец 8 на подвижке 7 и вогнутое зеркало 6, связанные с помощью кинематического узла 10 между собой и гониометром 11, одновременно разворачиваются относительно оси, перпендикулярной к падающему на исследуемый образец 8 излучению и совпадающей с его отражающей поверхностью. При развороте исследуемого образца 8 на угол ы кинематический узел 10 обеспечивает поворот .вогнутого зеркала на необходимый угол 2 » . Диапазон изменения углов падения на исследуемый образец

8 лежит от некоторого начального угла падения м, отличного от нуля, вплоть до (90 -м). Отсчет углов падения производится с помощью гониометра 11.

Для контроля идентичности двух автоколлимационных систем вогнутое зеркало 6 разворачивается из положения I в положение II а исследуемый образец 8, прикрепленньп4 к подвижке

7, выводится последней из светового. луча и занимает положение III. В этом случае сигнал на выходе приемника 9 излучения представляет собой поправку к измеряемой зеличине, определяющую идентичность двух антоколлимационных систем оптического устройства.

Предлагаемое устройство позволяет проводить измерения коэффициента пропускания, для этого вогнутое зеркало 6 разворачивается на угол (1802м), занимая при этом положение II, а исследуемый образец 8 устананливаf0 ется нормально или под небольшим углом к падающему на него излучению.

При этом аналогично измерению коэффициента зеркального отражения выходной сигнал с фотоприемника 9 для опорной автоколлимационной системы равен д«, а для измерительной автоколлимационной системы

M X> (1-:1:, т, 2р где < — коэффициент пропорциональности, сила света источника излучения, ь — коэффициент пропускания све25 тоделителя 2; — коэффициент отражения поноротного вогнутого зеркала 6, — коэффициент пропускания исследуемого образца 8.

Оптические параметры ногнутык зеркал аналсгичнь<, т.е. г» = г,=» и

Ма =hl,ò откуда Т < ЛЛ hM, При низкотемпературных измерениях коэффициентов отражения и пропуска35 ния подвижка 7 и прикрепленный к ней исследуемый образе<1 8 располагаются н оптическом криостате, Компенсация оптической среды окон криостата осу1 ществляется установкой аналогичных

40 оптических окон в двух автоколлимационных системах.

Филиал ЩЧП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4