Устройство для измерения абсолют-НыХ КОэффициЕНТОВ ОТРАжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N21/55 

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для автоматического измерения спектрального распределения абсолютного коэффициента зеркального отражения различных объектов при комнатной и низких температурах в широкой спектральной области.

Известно устройство для измерения абсолютных коэффициентов отражения, содержащее источник света, оптическую систему для Формирования двух световых каналов, включающую вспомогательные плоские, вогнутые зеркала и оптические зеркальные коммутаторы, Фотоприемник 11 .

Однако это устройство довольно сложно, имеет недостаточную точность поскольку требует периодического перемещения исследуемого образца.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения абсолютных коэффициентов отражения, содержащее источник света, оптическую систему для формирования двух световых каналов, разделенных во времени и включающих синхронно подвижные зеркала, (Ьотоприемник 12.

Недостатком известного устройства являются большие энергетические потери из-за наличия шести вспомогательных отражений в каждом световом канале, отсутствие полной идентичности световых пучков в этих каналах (по интенсивности), обусловленное разницей в величинах рабочих площадок оптических элементов световых каналов. Это. не дает возможность его использования для точных измерений, особенно в ультрафиолетовой области спектра, где абсолютный коэффициент отражения оптических элементов мал.

Цель изобретения - повышение точности измерения абсолютного коэффициента отражения в .широкой спектрально области.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем источник света, оптическую систему для формирования двух световых каналов, разделенных во времени и включающих синхронно подвижные зерка ла, Фотоприемник, в оптической системе световые каналы выполнены одинаковой длины и снабжены,

5 по крайней мере, двумя идентичными

парами синхронно подвижных и неподвижных плоских зеркал с попарно равными углами отражения.

На Фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на .2 - схема формирования двух идентичных световых каналов. Устройство содержит источник 1 св та, два неподвижных плоских зеркала 2 и 3 и два подвижных плоских зеркал 4 и 5, которые могут синхронно перемещаться (показано пунктиром); исследуемый образец б размещается на холодопроводе в криостате 7 с входным оптическим окном 8, для оптической компенсации которого предусмотрен компенсатор 9. Световой поток регистрируется фотоприемником 10. Устройство работает следующим образом. Монохроматический световой поток от источника 1 света попеременно во времени с помощью пары подвижных плоских зеркал 4 и 5 делится на два световых канала. При измерении интенсивности отраженного от исследуемого образца б света монохроматический световой поток с помощью подвижного плоского зеркала 5 направляется через входное оптическое окно 8 криостата 7 на исследуемый образец б, отражается под углом, близким к нормальному, проходит еще раз оптическое окно 8 и направляется на подвижное плоское зеркало 4, отражаясь от которого попадает на фотоприемник 10. При измерении интенсивности падающего на исследуемый образец б света монохроматический световой поток попадает на неподвижное зеркало 2, отражается от него, проходит компенсатор 9, отражается от неподвижного плоского зеркала 3 и далее распространяется в том же направлении, что и отраженный световой поток от исследуемого образца. Непосредственное определение величины абсолютного коэффициента зер кального отражения R (А-) IR (Л.)/ 1ц( из измеренных значений 1 (А) и Ig ( Ifj (л) - интенсивность света, отраженная исследуемьич образцом, IQ (л.) - интенсивность света, падающего на исследуемый образец, осущес твляется в электронном блоке обрабо ки сигналов (на оптической схеме не показан). Углы отражения двух пучков света от плоских зеркал 2-5 в световых ка налах попарно равны между собой,т.е угол отражения зеркал 3, 5 равен of а зеркал 2 и 4 равен /Ь .Этим достигается одинаковая степень поляризации световых потоков в каждом из св товых каналов, исключается влияние зависимости коэффициента отражения зеркал от угла отражения на интенси ность обоих световых потоков. При заданном угле отражения ТГ от исследуемого образца б угол отражения ос зеркал 3 и 5 определяется как оС 90 - Т/2 ; угол отражения fb зеркал 2 и 4 выбирается так, чтобы выполни лось неравенство . В общем лучае угол отражения может быть ыбран различным, но постоянным для анной оптической схемы. Плоские зеркала 2-5 для уменьшеия погрешности измерений алюминиуются одновременно. Одинаковая длина двух световых учков достигается при выполнении усовия AD + DE4-EA AB+BC+CF + FA. При заанных значениях длин АВ, ВС, CF иFA еличина АО определяется из выражеAB+BC+CF+FA1 +S i пЧ/s i п K+s i пУ/ tgoc+cosH де V IBO - (ОС+В) . При измерениях спектрального распределения коэффициента зеркального отражения (СРКЗО) исследуемый образец, например монокристалл германия, устанавливается на холодопровод в оптический криостат и юстируется в нем до получения на фотоприемнике одного и того же оптического изображения от двух однонаправленных световых потоков. Необходимое при автоматических измерениях периодическое синхронное перемещение двух плоских зеркал 4 и 5 (с частотой f 66 Гц) осуществлялось с помощью двух электромеханических вибраторов, которые управлялись электронным блоком. При сканировании по длинам волн, разделенные во времени электрические сигналы, пропорциональные отраженной и падающей на исследуемый образец интенсивностям (IR () и IQ (А) соответственно), полученные с фотоариемника, автоматически обрабатывались в электронном блоке с регистрацией абсолютной величины СРКЗО непосредственно в процентах. Для прецизионных измерений СРКЗО оба разделенных во времени световых канала необходимо точно отъюстировать и скомпенсировать. в случае двух вспомогательных плоских зеркал в каждом из световых каналов это можно выполнить точнее и проще. Предлагаемое изобретение позволяет увеличить точность измерений абсолютного коэффициента отражения в несколько раз за счет уменьшения потерь светового потока в двух световых каналах, особенно в ультрафиолетовой области спектра. Равенство спектральных характеристик обоих световых каналов, их идентичность по интенсивности и поляризации дает воз южность производить прямую беээталонную прецизионную регистрацию СРКЗО с высокой точностью и скоростью. Формула изобретения Устройстйо для измерения абсолютных коэффициентов отражения, содержа