Устройство для измерения коэффициента зеркального отражения

 

Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к приборам для исследования зеркальнь1Х поверхностей , и может использоваться при контроле и изготовлении зеркал с высокой отражающей способностью. Цель изобретения - повьппение точности измерений. Суть изобретения зак.-- лючается в формировании пространства многократных отражений между исследуемой поверхностью и рабочими элементами специально выполненного фотодетектора, содержащего N одинаковых и подобных по геометрическим характеристикам и расстоянию между ними элементов . Все рабочие элементы подключены к измерительной схеме. Устройство позволяет измерять как интегральный коэффициент отражения зеркала , так и вариации коэффициента отражения вдоль исследуемой поверхности, 2 ил. (Л 00 о со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 N 21/55

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3835332/24-25 (22) 02, О), 85 (46) 30,04,87, Бюл. N- 16 (72) О,И, Шпотюк, З.О. Кушнир и Н.M. Вакив (53) 535,24(088,8) (56) D. Keisall. Absolute Specular

- Reflectance Measurements of Highly

Reflecting Optical Coatings at 10, 6 M,I, Арр1. Optics, Calif, 1970, ч.6, У 1, 85-90.

Заявка Великобритании N 1502613, кл. С 01 N 21/48. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к приборам для исследования зеркальных по„SU 1307331 A1 верхностей, и может использоваться при контроле и изготовлении зеркал с высокой отражающей способностью.

Цель изобретения — повышение точности измерений. Суть изобретения зак.лючается в формировании пространства многократных отражений между исследуемой поверхностью.и рабочими элементами специально выполненного фотодетектора, содержащего N одинаковых и подобных по геометрический характеристикам и расстоянию между ними элементов. Все рабочие элементы подключены к измерительной схеме, Устрой- ство позволяет йэмерять как интегральный коэффициент отражения зеркала, так и вариации коэффициента отражения вдоль исследуемой поверхности, С:

l 2 ском режиме, Рабочим регистрирующим параметром каждого фотоэлемента детектора. служит ток, протекающий в цепи нагрузки при освещении р-п-перехода (слой 7 и 9 на фиг.2). Для измерения тока можно использовать 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 1 от фотоприемника 4. 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 свето-вой луч, сканируя пространство многократных отражений, каждый раз отражается только от центральной части каждого регистрирующего элемента фотодетектора, что предполагает выполнение некоторого геометрического соотношения между элементами оптической схемы устройства, Оптимальный режим работы предлагаемого устройства соответствует коэффициенту отражения рабочей поверхности каждого фотоэлемента R = 50X. При этом элемент регистрирует половину падающего на него светового потока, а вторая половина направляется на исследуемую поверхность, Такая отражающая способность может быть достигнута при высо" ком классе обработки рабочей поверхности или путем применения металли" ческих отражающих покрытий, Нижний предел отражающей способности R определяется условиями и качеством обработки поверхности, Добиться значения R = 30-40Х практически несложно как при ручной, так и при механической шлифовке и полировке отражающего слоя, Значение R = -357 выбрано с учетом того, чтобы при минимальном коли-, честве отражений луча от фотодетекI тора .т.е, при двух отражениях, све" товой поток не ослаблялся более, чем на порядок. Это обеспечивает техниче". ски приемлемый режим работы устройства даже в том случае, когда дости-. гаемый положительный эффект минимален.

1 130733

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 отражательной способностью, Цель изобретения — повышение точности измерений коэффициента зеркального отражения исследуемой поверх- 10 ности.

На фиг.l изображена оптическая схема предлагаемого устройства; на фиг,2 †.фотодетектор, конструктивная реализация. 15

Оптическая схема устройства содер-жит (фиг.l ) источник 1 светового монохроматического излучения, коплимирующую систему 2, входную регулируемую щель 3, фотодетектор 4 и иссле- 20 дуемый образец 5, В качестве источника 1 могут быть использованы как монохроматоры, так и оптические квантовые генераторы. Параллельность входного светового потока достигает-. 25 ся при помощи коллимирующей .системы

2, установленной после источника l излучения, Входная щель 3 обеспечивает выделение из суммарного пучка необходимой величины светового пото- 30 ка и с этой целью выполнена с возможностью регулирования.

Конструктивная реализация фотодетектора 4 показана схематически в разрезе на фиг.2 ° К металлическому основанию б, служащему одним общим электродом, припаивается пластинка 7 монокристалла кремния и-типа. Наруж ная поверхность пластинки покрывается защитным слоем 8 8102, в котором 4р для осуществления частичного отражения светового луча от внешней поверх- ности элемента протравливаются сквозные окна. Прогрев заготовки в атмосфере газа, содержащего соединения 45 бора, позволяют создать диффузионный слой 9 р-Si на который напыляется электрод 10 из золота или алюминия, Используя разнообразные по форме шаблоны для протравки сквозных окон 10 в защитном просветляющем слое SiO> можно получить фотодетекторы с несколькими регистрирующими элементами, Регистрирующая система 11 фотодетектора, применяемого в предлагаемом устройстве, принципиально не отличается от регистрирующей системы любого другого вентильного фотоэлемента, работающего в фотогальваниче3 13073

Устройство работает следующим образом.

Фотодетектор устанавливается параллельно к плоской поверхности исследуемого образца на таком удалении от нее, что световой луч, отразившись от первого рабочего элемента фотодетектора, последовательно проходит ряд отражений: поверхность исследуемого образца, второй рабочий элемент 10 фотодетектора, поверхность исследуемого образца, третий рабочий элемент фотодетектора, В устройстве использован фотодетектор с увеличеннными линейными размерами второго рабочего f5 элемента, После отражения от первого рабочего элемента световой луч образует не менее двух последовательных отражений между поверхностью исследуемого образца и вторым рабочим эле-20 ментом фотодетектора. Для удобства аналитического представления введем следующие обозначения: E — расстояние от фотодетектора до поверхности исследуемого образца: Rg — расстояние 25 между рабочими элементами фотодетектора; 8> - линейный размер второго рабочего элемента фотодетектора, k — число отражений светового луча от второго рабочего элемента; с - угол падения лу-30 ча. В этом случае для нормальной работы устройства необходимо выполнение

:соотношения Х = 2k2tg d-2g, Для . расчета интегрального коэффициента зеркального отражения исследуемого образца R> используются только величины световой энергии, поглощенные при отражении луча от первого и„ и третьего п рабочих элементов фото3 детектора, Формула для R с учетом 40

k отражений светового луча от второго рабочего элемента фотодетектора преобразуется к виду

111 п к

45 где R — коэффициент зеркального отражения каждого рабочего элемента фотодетектора, При повышении числа отражений све-50 тового луча от второго рабочего элемента фотодетектора точность определения интегрального коэффициента зерФ о р м ул а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения коэффициента 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 за счет учета вариации коэффициента зеркального отражения вдоль исследуемого образца, фотодетектор .содержит

N одинаковых независимых рабочих элементов, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга, соединен- . ных с регистрирующей системой И выполненных с одинаковым коэффициентом отражения от 35 до 50Х, и установлен параллельно поверхности измеряемого образца, причем геометрические параметры устройства удовлетворяют соотношению

1+ 22

2 tgQ где 2— расстояние от фотодетектора до поверхности измеряемого образца; линейные размеры рабочих элементов фотодетектора; расстояние между рабочими элементами; угол между геометрической осью и нормалью к поверхности первого элемента фотодетектора, 31 4 кального отражения возрастает. Максимально допустимое значение k ограничено техническими возможностями фотодетектора, В. разнообразных устройствах лазерной техники применяются зеркала с высокой отражательной способностью |R = 1,00) и это дает возможность получить до десяти отражений луча от второго рабочего элемента фотодетектора.

1307331

9

Составитель В. Калечиц

Редактор С, Лисина Техред Jl.CeppvKQBa Корректор M. демчик

Заказ 1624/42 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4