Установка для высокотемпературных измерений спектрального коэффициента зеркального отражения

 

Изобретение относится к фотометрии, а именно к измерениям спектрального коэффициента зеркального отражения образцов и их расплавов при высоких температурах. Целью является повышение точности и производительности измерений путем устранения влияния температурных деформаций. Для этого эталон и образцы устанавливают внутри электропечи на плоском столике, имеющем точечную опору на оси симметрии. После нагрева образцов и эталона производят юстировку, включающую вертикальное и горизонтальное перемещения столика вместе с печью и необходимые наклоны столика юстировочными рычагами, выступающими наружу из корпуса печи. Поочередно вводя в ход лучей эталон и каждый образец, горизонтальным перемещением печи осуществляют собственно измерения по точкам спектра известным отсчетным методом. 3 ил.

Изобретение относится к фотометрии и может быть использовано для измерения спектрального коэффициента зеркального отражения исследуемых образцов, а также их расплавов при высоких температурах отсчетным методом, по однолучевой схеме. Цель изобретения повышение точности и производительности измерений путем устранения влияния температурных деформаций. На фиг.1 и 2 изображены две проекции схемы осветительно-проекционной части установки; на фиг.3 пример расположения образцов и эталона на поверхности столика. Установка содержит источник 1 света, модулятор 2, сферическое зеркало 3. призму 4 с зеркальными гранями, эталон 5, сферическое зеркало 6, плоское зеркало 7, входную щель 8 монохроматора. Внутри печи 9 (фиг.2) расположен столик 10 (фиг.3) на точечной опоре 11, на котором установлены образцы 12. Со столиком жестко скреплены юстировочные рычаги 13. Установка работает следующим образом. Излучение источника 1 света, промодулированное по амплитуде модулятором 2, фокусируется с необходимым увеличением сферическим зеркалом 3 и плоскости отражающей поверхности эталона 5. Сферическое зеркало 6 проецирует промежуточное изображение тела накала источника в плоскость входной щели 8 монохроматора. Монохроматор и приемо-измерительный блок на чертеже не показаны. Зеркальные грани призмы 4 расположены под углом Θ= 100^о друг к другу, обеспечивая падение осевого луча на эталон под углом ϕ= 10^о, близким к нормальному. Плоское зеркало 7 служит для направления излучения в монохроматор. Эталон 5 и образцы 12 размещают на плоской поверхности столика 10, опирающегося на точечную опору 11, закрепленную на дне электропечи 9. Рычаги 13 служат для угловой юстировки столика и выходят наружу через корпус печи. Последнюю можно перемещать и фиксировать в вертикальном и горизонтальном направлениях по направляющим. Параметры оптической схемы осветительно-проекционной части установки, размеры электропечи, количество образцов выбирают исходя из габаритного и аберрационного расчетов. Они зависят от типа и светосилы используемого монохроматора, размеров входной щели, а также температуры нагрева образцов. Для отсечения фонового излучения от нагретых элементов печи применяют модуляцию светового пучка. Непромодулированный поток рассеянного света, попадая на фотоприемник, вызывает в нем постоянный фототок, не пропускаемый усилителем переменного тока приемно-измерительного блока установки. В качестве эталона может быть выбрано зеркало из платины или другого материала с известными характеристиками отражения, выдерживающего температуру нагрева в ходе эксперимента. Эталон и образцы должны быть одинаковой толщины. Устанавливают их по разметке на поверхности столика, как показано на фиг.3. Нижние поверхности прозрачных образцов и эталона шлифуют во изображение направленного отражения от них, а верхние полируют. При измерении коэффициентов отражения расплавов каждый образец помещают в свою керамическую кювету, состоящую из основания и бортиков, соединенных между собой жаропрочной обмазкой, наносимой с наружной стороны кюветы. Это позволяет выполнять механическую обработку ее элементов до сборки, например, обеспечение плоскостности и необходимой толщины основания. При использовании кювет должно быть также обеспечено расположение отражающих поверхностей эталона и образцов в одной плоскости. Столик выполняю легкосъемным изготавливают из керамики на основе электроплавленых оксидов корундо-муллитового состава, не склонных к температурным деформациям. Поверхность его имеет заданную плоскостность, обеспечиваемую механической обработкой, и может контролироваться до и после измерений. Для наклона столика служат два рычага, которые могут фиксироваться и снабжены отсчетной шкалой с наружной стороны корпуса печи. Измерение спектрального коэффициента зеркального отражения на предлагаемой установке выполняют следующим образом. Печь с эталоном и образцами, установленными на столик, нагревают и выдерживают при заданной температуре для стабилизации температурного поля внутри печи. Юстируют столик. Для этого горизонтальным перемещением печи в ход лучей вводят эталон. Поворачивая рычаги, сначала один, затем другой, в вертикальной плоскости, фиксируют их в положениях, соответствующих максимальным отсчетам I₁ и I₂ на произвольной длине волны по шкале измерительного прибора. Затем, поднимая или опуская печь вертикально, также фиксируют ее по максимальному отсчету I₃, обеспечивая расстояние L. При этом I₃ > I₂ > I₁. Поочередно вводя в ход лучей эталон и каждый образец горизонтальным перемещением печи на расстояние С (фиг.3), выпол- няют собственно измерения спектральных коэффициентов зеркального отражения по точкам спектра отсчетным методом. Возможным источником систематических погрешностей, помимо присущих отсчетному методу измерений, могут служить малые деформации поверхности столика. Однако сравнительно малые размеры столика, простота его конструкции, тщательный подбор материала, а также контроль качества поверхности позволяют свести возможные погрешности к минимальным, не превышающим случайных ошибок измерений. Преимущества данной установки: 1. Повышение точности измерений благодаря объединению держателей эталона и образцов в один, с общей опорной поверхностью в виде столика, установленного с возможностью поворота вокруг точечной опоры, закрепленной на дне электропечи, а также установке призмы с отражающими гранями неподвижно в ходе лучей. 2. Повышение производительности труда путем одновременного нагрева и измерения нескольких образцов. 3. Обеспечение возможности юстировки столика в процессе измерений с помощью рычагов, выходящих наружу через корпус печи.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ СПЕКТРАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ, содержащая источник излучения и расположенные по ходу излучения модулятор, сферические и плоское зеркала, призму с отражающими гранями, держатель эталона и размещенный внутри электропечи держатель образцов, монохроматор и приемно-измерительный блок, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений путем устранения влияния температурных деформаций, держатели эталона и образцов установлены на плоском столике, размещенном в печи с возможностью наклона с помощью юстировочных элементов вокруг точечной опоры, совпадающей с осью симметрии и перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем призма с отражающими гранями установлена неподвижно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3