Способ определения коэффициентаОТРАжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N21/55 

:54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к измерению фотометрических свойств материалов и может быть использовано для определе ния коэффициентов отражения образцам с зеркальным или близким к нему характером отражения в широкой спектральной области. Известен способ определения коэффициента отражения путем измерения падающего на образец и отраженного им потоков излучения. По этому способу луч света от источника излучения, например лазера, направляют вначале через систему зеркальных отражателей прямо на фотоприемник и измеряют падающий поток. Затем на пути луча помещают исследуемый образецу а зеркальный отражатель поворачивают так, чтобы отраженный дважды от исследуемого образца луч попал на фотоприемник/ и измеряют отраженный поток. Коэффициент отражения исследуемой поверхности определяют как отношение измеренных сигналов 1 Этот способ дает врзможность опре делить коэффициент отражения плоской полированной поверхности или покрытия на полированной поверхности в пучках ограниченного сечения, что является его недостатком. Кроме того,, он имеет узкую спектральную область измерений, которая ограничена спектральной чувствительностью приемного фотоэлемента. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения коэффициента отражения излучения от образцов с зеркальным или близким к нему характером отражения путем регистрации падающего и отраженного потока. По этому способу свет от источника направляют через входное окно в полый шар с белой матовой внутренней поверхностью. Сквозь другое окно измеряют яркость стенки шара в заданной точке в 2-х случаях: когда на пути лучей помещают образец и без образца. По отношению полученных величин яркости определяют коэффициент отражения образца L2. Недостатком известного способа является ограниченный спектральный диапазон используемого излучения, обусловленный тем, что коэффициент отражения покрытия шара должен быть близок к 1, что не позволяет применять его для измерения отражения излучения с произвольным спектральным составом. Кроме того, при измерениях отраж ния в пучках большого поперечного сечения он требует дорогостоящего и громоздкого оборудования и доволь но сложных вспомогательных операций для учета систематической погрешнос ти, вызванной потерями отраженного от образца потока излучения сквозь входное окно шарового фотометра. Цель изобретения - расширение спектральной области измерения в пу ках большого .поперечного сечения коэффициента отражения. Указанная цель достигается тем, что измеряют сумму падающего и отра женного образцом потоков излучения с помощью болометрической решетки, полностью перекрывающей падающий и отраженный от образца потоки излу чения, затем рассчитывают коэффицие отражения по формуле , t где N, Nj - сигналы, пропорционал ные падающему и сумме падающего и отраженного потоков соответственно Г - коэффициент пропускания бо лометрической решетки. При этом при измерении падающего на образец потока излучения обеспечивается однократное его прохождение через болометрическую решетку. Использование данного способа измерений коэффициента отражения позволяет проводить измерения в широкой спектральной области, поскольку приемник, болометрическая решетка является неселективным. Кроме того, этим способом с помощью болометрической проволочной решетки можно проводить измерения отражения пучков излучения большого поперечного сечения, так как размеры ее можно менять в широких пределах. Использование болометрической проволочной решетки позволяет проводить корректные измерения, поскол ку она является измерителем проходного типа и не влияет заметным образом на пространственные характеристики проходящего сквозь нее потока электромагнитного излучений (расходимость пучка излучения и рас пределение плотности мощности в поперечном сечекии пучка) при выполнении условия а X А. где а минимальный линейный размер, характ ризуюадий неоднородности в распреде лении плотности потока мощности в поперечном сечении пучка электромагнитного излучения, в котором заключена заметная доля энергии, переносимая всем пучком, X: - шаг решетки, А. - длина волны самой низк частотной компоненты в спектре пучк Предлагаемый способ осуществляет следующим образом. Между источником излучения и исследуемым образцом помещают болометрическую решетку. Для сведения к минимуму влияния побочных эффектов, вызванных взаимодействием исследуемого образца и электромагнитного излучения (например выброс вещества или образование факела ионизации на поверхности образца), а также передачи энергии от образца к измерительной решетке за счет конвекции иди ударной волны, расстояние между образцом и измерительной системой выбирают достаточно большим, учитывая при этом, чтобы отраженный пучок полностью пересекал измерительную систему. В этом случае сигнал от болометрической решетки можно представить в виде iSj--caDo(-n-pT), С - коэффициент пропорциональности, зависящий от чувствительности измерительной системы и свойств системы индикации , ЗЭц- падающий поток излучения. Если удалить образец, то сигнал с решетки будет пропорционален потоку падающего излучения N -CCtDp Отсюда коэффициент отражения Коэффициент пропускания болометрической решетки должен быть измерен. П р и м е р. Предлагаемым способом определяют коэффициент отражения поглотителя ледяного калориметра, представляющего собой набор медных никелированных коаксиальных цилиндров , заостренных со стороны попадания света, с отрезком калориметрического колодца060 мм, на импульсном излучении лазера ГОС 1001Я. 1,06 мкм, при диаметре пучка 50 мм. В качестве измерительной системы применяется проволочный болометр в виде соединенных последовательно скрещенных решеток, выполненных из никелевого провода050 мкм с шагом 2 мм. Диаметр окна корпуса решетчатого болометра составляет 68 мм. Болометр включают в мостовую схему, сигнал с которой регистрируется по отбросу индикатора гальванометра М 136/а. Для контроля уровня энергии лазерных импульсов применяется конусный калориметр, на который стеклянной пластиной от--; ветвляется часть пучка. Коэффициент пропускания болометрической решетки Г измеряют при помощи конусного калориметра, он равен 0,945. Результаты измерений представлены в таблице. При измерениях без образца за болометром на расстоянии 2 м устанавливается конический поглотитель, который разворачивается в сторону на

3-5 для того, чтобы отраженный от него пучок не попадал на решетку.

По показаниям контрольного кало- . Риметра отсчеты с болометрической решетки приводятся к одному и тому же уровню энергии лазерного импульса.

Коэффициент отражения, вычисленный по ранее приведенному соотношению, удовлетворительно согласуется с величиной, полученной с помощью шарового фотометра при диаметре пучка 8 мм.

Формула

изобретения

Сравнительные испытания, таким образом, показывают, что с помощью предлагаемого способа возможно проводить измерения коэффициента отражения в широкой спектральной области с высокой точностью.

Предлагаемый способ позволяет снизить стоимость и габариты применяемого оборудования при измерениях коэффициентов отражения образцов больших размеров.

ния, затем рассчитывают коэффициент отражения по формуле

t

где N-(,7 - сигналы, пропорциональные падающему и сумме падающего и отраженного потоков, соответственно;

V - коэффициент пропускания болометрической решетки.

2.Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что при измерении падающего на образец потока излучения обеспечивают однократное его прохождение через болометрическую решетку. Источники информации, принятые во внимание при эксперти 1.Авторское свидетельство СССР № 411356, кл. G 01 N 21/48,1971. 2.Тиходеев Г.М. Световые измерения в светотехнике. М-Л., Госэнергоиздат, 1962, с.361 (прототип).