Устройство для измерения коэффициента зеркального отражения

 

Изобретение относится к прикладной Оптике, в частности к приборам :для исследования зеркальных.поверхностей , и может использоваться при изготовлении зеркал с высокой отражающей способностью. Цель изобретенияповышение точности измерений. Суть изобретения заключается в регистрации многократных отражений между исследуемой поверхностью и рабочими элементами фотоДетектора. Эти элементы выполняются с одинаковым коэффициентом отражения. Первый и третий элементы равны по геометрическим характеристикам и подключены к измерительной схеме. Второй элемент имеет длину больше, чем длины первого и третьего элементов. Чем больше отражений от второго элемента совершит пучок света, тем больше точность измерений интегрального коэффициенту отражения исследуемого зеркала. 2 ил. (Л СА: о со

СО1О3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ИЮ (11>

А1 (50 4. G 01 М 21!55

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3835332/24-25 (22) 02.01.85 (46) 30.04.8?. Вюл. Ю 16 (72) О.И.Щпотюкр З.O.Кушнир и Н.М.Вакив (53) 535.24 (088.8) (56) D.Keisall. Absolute Specular

Reflectance Measurements of Highly

Reflecting 0ptical Coatings at 10,6 v.

J.Àpð1 ° Optics, Calif, 1970, ч.б, 11 1, 85-90.

Заявка Великобритании

11 1502613, кл. С 01 N 21/48. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАНЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к приборам для исследования зеркальных поверхноатей, и может использоваться при изготовлении зеркал с высокой отражающей способностью. Цель изобретения-. повышение точности измерений. Суть изобретения заключается в регистрации многократных отражений между исследуемой поверхностью и рабочими элементами фотодетектора. Эти элементы выполняются с одинаковым коэффициентом отражения. Первый и третий элементы равны по геометрическим характеристикам и подключены к измерительной схеме. Второй элемент имеет длину больше, чем длины первого и третьего элементов. Чем больше отражений от второго элемента совершит пучок света, тем больше точность из- Е иеремий интегрального коэффициента й/ц отражения исследуемого зеркала. 2 ип.

С::

07314 2 мы устройства.

-50

1 13

Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к оптическим приборам для исследования спектров отражения зеркальных поверхностей, и может быть использовано для контроля качества изготовления зеркал с высокой отрая;ательной способностью.

Цель изобретения — повышение точности измерений коэффициента зеркального отражения исследуемой поверхносTH °

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — конструктивная реализация фотодетектора.

Оптическая схема устройства содержит (фиг.1) источник 1 светового монохроматического излучения, коллимирующую систему 2, входную регулируемую щель 3, фотодетектор 4 и исследуемый образец 5. В качестве источника

1 могут быть использованы как монохро маторы, так и оптические квантовые генераторы. Параллельность входного светового потока достигается за счет коллимирующей системы 2, установленной после источника 1 излучения.

Входная щель обеспечивает выделение из суммарного пучка необходимой величины светового потока и с этой целью выполнена с возможностью регулирования.

Конструктивная реализация фотодетектора 4 показана схематически в разрезе на фиг,2. К металлическому основанию 6, служащему одним общим электродом, припаивается пластинка 7 монокристалла кремния Il-òèïà.

Наружная поверхность пластинки покрывается защитным слоем 8 Si0, в котором дпя осуществления частичного отражения светового луча от внешней поверхности элемента протравливаются сквозные окна. Прогрев заготовки в атмосфере. газа, содержащего соединения бора, позволяет создать диффу" эионный слой 9 р-Si, на который напыляется электрод 10 из золота или алюминия. Используя разнообразные по форме шаблоны для протравки сквоз ных окон 10 в защитном просветляющем слое Si02, можно получить фотодетекторы с несколькими регистрирующими элементами.

10 !

30 другого вентильного фотоэлемента, работающего в фотогальваническом режиме.

Рабочим регистрирующим параметром каждого фотоэлемента детектора служит ток, протекающий в цепи нагрузки при освещении р-и-перехода (слой 7 и 9 на фиг.2). Для измерения тока можно использовать N токоизмерительных приборов (N-количество рабочих элементов фотодетектора) или один прибор, который последовательно подключается к каждому фотоэлементу.

Техническое решение данной задачи несложно и принципиального значения не имеет.

Исследуемый. образец 5 (фиг.1) устанавливается на некотором расстоянии Р от фотоприемника. Таким образом между отражающей рабочей поверхностью фотодетектора и исследуемой поверхностью образца создается пространство многократных отражений светового луча. Линейные размеры рабочих элементов фотодетектора 4 при данном угле падения светового луча подобраны таким образом, что световой луч, сканируя пространство многократных отражений, каядый раз отражается только от центрапьной части каждого регистрирующего элемента фотодетектора. Это предполагает выполнение некоторого геометрического соотношения между элементами оптической схеОптимальный режим работы устройства соответствует коэффициенту отражения рабочей поверхности каядого фотоэлемента k--50%, При этом элемент регистрирует половину падающего на него светового потока, а вторая половина направляется на исследуемую поверхность. Такая отражающая способность может быть достигнута при высоком классе обработки рабочей поверхности или путем применения металлических отражающих покрытий.

Нижний предел отражающей способности

R определяется условиями и качеством обработки поверхности, Добиться значения R=30-40% практически несложно как при ручной, так и при ме.ханической шлифовке и полировке отражающего слоя. Значение R=35% выбРегистрирующая система 11 фотодетектора, применяемого в предлагаемом устройстве, принципиально не отличается от регистрирующей системы любого рано с учетом того, что при минималь" ном количестве отражений луча от фотодетектора (т.е. при двух отражениях) световой поток не ослаблялся более, чем на порядок. Это обеспечи07314 Д ления ряда элементов квантовой электроники (лазерных зеркал, светоделителей и т.п.). Интегральный коэффициент отражения К может быть полу" чен на основании показаний первого и последнего рабочих элементов фотодетектора ю

Устройство для измерения коэффи15 циента зеркального отражения, содержащее последовательно установленные на геометрической оси источник светового излучения, коллимирующую систему и входную щель, фотодетектор, оптически связанный с источником светового излучения через измеряемый образец, а также регистрирующую систему, соединенную с фотодетектором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, фотодетектор установлен параллельно поверхности измеряемого образца и содержит три расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга независимые элементы, выпол-ненные с одинаковым коэффициентом отражения от 35 до 50Х, причем с ре-::: гистрирующей системой соединены первый и третий элементы фотодетектора, лигейные размеры второго элемента фотодетектора превышают линейные . размеры первого и третьего элементов, а геометрические параметры устройства удовлетворяют соотношению

+ h

2 = — — ——

2 tgg

2k tg0l — >z

1 n;+1

Ж1 R п1 где и — показания соответствующих приборов, подключенных к данному (i и i + 1) элементу фотодетектора;

R — - коэффициент зеркального отражения каждого из рабочих элементов фотодетектора.

Таким образом, в предлагаемом 50 устройстве осуществлена возможность измерения "локального" коэффициента зеркального отражения, .что особенно важно для контроля качества изготов55

3 1 3 вает технически приемлемый режим работы устройства даже в том случае, когда достигаемый положительный эффект минимален.

Устройство работает следующим образом.

Фотодетектор устанавливается параллельно к плоскости исследуемого образца на таком удалении от нее, что световой луч от источника 1, пройдя коллимирующую систему 2 и входную щель 3, испытывает последовательные отражения от каждого из N рабочих элементов фотодетектора и от исследуемой поверхности (см. фиг.1).

На примере, изображенном на фиг.2, выбрано N=10. Каждый из десяти рабочих элементов подключен к внешнему регистрирующему устройству, т.е. осуществлена. возможность регистрации световой энергии, поглощенной при каждом отражении луча от поверхности фотодетектора. Обозначим E — расстояние от фотодетектора до поверхI ности исследуемого образца; линейные размеры рабочих элементов фотодетектора; 3 — расстояние между рабочими элементами; о - угол падения светового луча. Для работы устройства необходимо выполнение условия

Коэффициент отражения К ; в i-ой точке падения светового луча на исследуемую поверхность может быть рассчитан по показаниям i-го и (i + 1)-го элементов фотодетектора

Формула изобретения где 3 — линейные размеры второго элемента фотодетектора:

k — - число отражений светового луча от второго элемента фотодетектора;

P — - расстояние от фотодетектора до поверхности измеряемого образца; д — угол между геометрической осью и нормалью к поверхности первого элемента фотодетектора;

11 — расстояние между элементами фотодетектора.

1307314

1

9

О фцг.2

Составитель В.Калечиц

Редактор С.Лисина Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1624/42 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4