Устройство для измерения абсолютных коэффициентов зеркального отражения

 

Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению и может быть использовано при создании приставок к спектрофотометрам. Цель изобретения - повышение точности измерений абсолютных коэффициентов зеркального отражения. Для этого в устройство, содержащее источник излучения, расположенную по ходу излучения оптическую систему для формирования опорно-измерительного канала с держателем образца, снабженным механизмом поворота, и приемник излучения, в опорно-измерительный канал по ходу излучения за держателем образца введена система зеркал, состоящая из двух тороидальных зеркал, расположенных по П-образной схеме, и одного плоского зеркала, снабженная механизмом поворота системы зеркал, причем механизмы поворота держателя образца и системы зеркал имеют жесткую кинематическую связь с передаточным отношением 1:2 и общую пространственную ось вращения, совпадающую с оптической осью потока излучения, за плоским зеркалом системы зеркал. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 2 А1 (5ц 4 G 01 N 21/55

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4312746/25-25 (22) 05.10 ° 87 (46) 15.12.89, Бюл. У 46 (72) О.А.Куимов, В,И.Лагутин, Л.Е.Левандовская и А.В.Малый (53) 535.242(088.8) (56) Бухштаб М.А. Методы измерений малых оптических потерь. — Аналитический обзор за 1973-1983, 3768/

ЦНИИинформации и технико-экономических исследований. — N., 1985, ч. 1.

Авторское свипетельство СССР

У 1210090, кл. G 01 N 21/55, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЗЕРКАЛЬНОГО

ОТРАЖЕНИЯ (») Изобретение относится к оптическому спектральному приборостроению и может быть использовано при создании приставок к спектрофотометрам. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к, оптическому спектральному приборостроению и может быть использовано при создании спектрорефлектометров или устройств для спектрофотометров, предназначенных для измерения абсолютных значений спектральных коэффициентов зеркального отражения, а также при создании фотометрических приборов для измерения абсолютных коэффициентов зеркального отражения исследуемых материалов.

Цель изобретения — повышение точности измерений абсолютных коэффициточности измерений абсолютных коэффициентов зеркального отражения.

Для этого в устройство, содержашее источник излучения, расположенную по ходу излучения оптическую систему для формирования опорно-иэмерительного канала с держателем образца, снабженным механизмом поворота, и приемник излучения, в опорно-измерительный канал по ходу излучения за держателем образца введена система зеркал, состоящая из двух тороидальных зеркал, расположенных по П-образной схеме, и одного плоского зеркала, снабженная механизмом поворота системы зеркал, причем механизмы поворота держателя образца и системы зеркал имеют жесткую кинематическую связь с передаточным отношением 1:2 и общую пространственную ось вращения, совпадающую с оптической осью потока излучения, за плоским зеркалом системы зеркал. 3 ил. ентов зеркального отражения при значениях (50%.

На фиг. 1 иэобоажена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3то же, с дополнительными зеркалами.

Устройство содержит источник 1 излучения, держатель 2 образца с механизмом 3 поворота, систему зеркал, состояшую из двух тороидальных зеркал 4 и 5 и плоского зеркала 6, снабженную механизмом 7 поворота, приемник 8 излучения и редуктор 9 кинематической связи между механизмом 3

1529082

30

40

50

55 поворота держателя образца и механизмом 7 поворота системы зеркал.

Оси вращения механизмов 3 и 7 пространственно совмещены и совпадают с оптической осью потока излучения, отраженного от плоского зеркала 6.

На фиг. 3 устройство снабжено дополнительными зеркалами 10 — 12.

Устройство работает следующим образом.

На первом этапе осуществляется процесс калибровки устройства. Для этого механизм 7 поворота системы зеркал устанавливают в первое положение, В держателе 2 образец отсутствует. Тогда поток излучения от источника 1, минуя держатель 2 образца, поступает на тороидальное зеркало 4 и затем на тороидальное зеркало 5, которые собраны по П-образной схеме с общим увеличением 1" и входят в систему зеркал опорноизмерительного канала (при указанном увеличении обеспечивается компенсация комы и неизменность геометрических характеристик потоков, поступающих на систему зеркал и выходящего после системы зеркал). Затем поток поступает на плоское зеркало 6, отклоняющее его на фотокатод приемника 8 излучения. Полученный отсчет A принимается равным 100Х значению коэффициента зеркального отражения, На втором этапе осуществляется процесс измерения абсолютного коэффициента зеркального отражения исследуемого образца. Для этого механизм 7 поворота системы зеркал устанавливают во второе положение, которое зависит от заданного угла падения потока излучения на исследуемый образец. При этом редуктором 9 кинематической связи и механизмом

3 поворота держатель 2 образца устанавливается на заданный угол. В держатель 2 образца устанавливают исследуемый образец. Тогда поток излучения от источника 1 поступает под заданным углом на рабочую поверх ность образца и, отражаясь от нее, поступает в систему зеркал на пару тороидальных зеркал 4 и 5 и плоское зеркало 6, отклоняющее лоток излучения на фотокатод приемника 8. Полученный при этом отсчет А пропорй ционален значению абсолютного коэффициента зеркального отражения р, который вычисляется по формуле — А /А,, Если отсчетное устройство позволяет менять масштаб отсчета А и обеспечивает нормировку А = 100, то тогда P = А . !

В качестве примера конкретного выполнения можно привести устройство, выполненное в виде приставки для серийного спектрофотометра °

Структурная схема такой приставки показана на фиг. 2, Она отличается от схемы устройства на фиг. 1 системой плоских зеркал, которые изменяют направление потока излучения в спектрофотометре, направляя его плоским зеркалом 10 на исследуемую поверхность образца, а плоскими зеркалами 11 и 12 — на фотокатод приемника излучения, и заменой источника

1 излучения на монохроматор спектрофотометра с оптической системой, формирующей поток измерительного канала прибора с промежуточным изображением выходной щели монохроматора.

Плоским зеркалом 10 промежуточное изображение выходной щели монохроматора совмещено с плоскостью исследуемой поверхности образца, устанавливаемого в держатель 2. Держатель 2 образца представляет собой столик с отверстием, на который помещается исследуемый образец, фиксируемый специальным прижимом. Механизм 3 поворота держателя 2 образца представляет собой ось, установленную в подшипниках скольжения, один конец которой жестко связан с держателем 2 образца, а второй — с выходной осью редуктора 9 кинематической связи. Тороидальные зеркала 4 и 5 имеют общее увеличение 1», при этом для зеркала 4 радиус меридианального сечения 799,8 мм; радиус саггитального сечения 399,9 мм. Для зеркала 5 радиус меридианального сечения

263,6 мм; радиус саггитального сечения 134,0 мм. Тороидальные зеркала

4 и 5 закреплены на кронштейне механизма 7 поворота системы зеркал, в опорной части которого имеется от верстие для прохода потока излучения от зеркала 4 к зеркалу 5. Плоское зеркало 6 закреплено на оси вращения механизма 7 поворота системы зеркал, которая связана с входной осью кинематической связью. Редуктор

529082 где Б, и Б 1

9 кинематической связки является безлюфтовым с передаточным отношением 1:2. Плоские зеркала 11 и 12 направляют поток излучения на фотокатод приемника 8 излучения, в ка5 честве которого используется фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100.

Радиусы тороидальных зеркал 4 и

5 рассчитывают так, что промежуточное изображение щели монохроматора после системы зеркал 4 — 6 находится на таком же расстоянии от фотокатода приемника излучения, как и в спектрофотометре беэ рассматриваемой приставки. При этом расстояние между тороидальными зеркалами выбирают таким образом, чтобы обеспечить установку исследуемых образцов наибольшего заданного размера. Расчет 20 проводят по следующей системе уравнений:

Б,,и St

Задаваясь конструктивно значениf ями Й, S и Б, определением значения Б. и Б, с помощью которых рассчитываются меридианальный В„„и саггитальный R 5 радиусы тороидальных зеркал 4 и 5 из следующих формул:

1»

Бг

S, Б = Б, + а, l

2 1 1

В cos 45 S Б

2ccs 45 1

Б(12cos451 1

+ -т1 + -т

S2, RxG Бг

2 1

R г„„соя 45" Бг вого или двухлучевого типа. При этом оптическая схема устройства позволяет обеспечить неизменность геометрических характеристик потока, по40 ступаюшего на приемник излучения при установке устройства в прибор.

Формула изобретения

45 Устройство для измерения абсолютных коэффициентов зеркального отражения, содержащее источник излучения, расположенные по ходу излучепия держатель образца, снабженный механизмом врашения, и оптические системы для формирования опорного и из мерительного каналов,,приемник излучения, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений абсолютных коэффициентов зеркального отражения при значениях

<50Х, оптические системы для формирования опорного и измерительного каналов выполнены идентичными, конгде В и R s — меридианальный и саг1m гитальный соответственно радиусы зеркала 4;

R и Вгэ — меридианальный и саггм гитальный радиусы зеркала 5 соответственно, мм.

Точность при измерении абсолютных коэффициентов зеркального отражения, значения которых меньше 50%, повьппается вследствие 8-кратного уменьшения энергетических потерь потока излучения в оптической системе устройства, что позволяет испольэовать устройство в более широком спектральном диапазоне при малых энергетических потоках.

Устройство может быть выполнено в виде самостоятельного спектрального и фотометрического прибора, но может быть выполнено и в виде приставки к серийно выпускаемому спектрофотометру или фотометру однолучерасстояния от поверхности торроидального зеркала 4 до исследуемой поверхности образца и до его изоображения зеркалом 4, соответственно, мм; расстояния от поверхности тороидальноro зеркала 5 до изобра-. жения исследуемой поверхности образца зеркалом 4 и до его иэображения зеркалом 5 соответственно, мм; расстояние между центрами поверхностей тороидальных зеркал

4 и 5, мм.

1529082 структивно совмещены, снабжены механизмом поворота и содержат систему зеркал, расположенных по П-образной схеме, и одно плоское зеркало, расположенное по ходу излучения перед приемником, причем механизм поворота системы зеркал и механизмы вращения держателя образца имеют жесткую ки5 нематическую связь и общую с держателем образца ось вращения.

1529082

1 ! !

Составитель Н. Стукова

Техред Л.Сердюкова Корректор И. лароши

Редактор С. Лисина

Заказ 7632/37 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101