Устройство для измерения коэффициентов отражения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ , содержащее источник излучения и приемник, расположенные по ходу луча с возможностью поочередного ввода между ними вдоль оптической оси пучка призменной системы сравнения, состоящей из двух призм, разделенных воздушным промежутком , и измерительной, выполненной в виде двух одинаковых симметрично расположенных относительно исследуемого образца призм, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения коэффициентов отражения близких к единице как в поляризованном, так и в естественном излучении, первая от источника излучения призма в системе сравнения выполнена с четырьмя рабочими гранями, две из которых являются гранями полного внутреннего отражения, а вторая по ходу луча грань полного внутреннего отражения перпендикулярна ее входной грани, вторая призма в системе сравнения и обе призмы измерительной системы выполнены с тремя рабочими гранями, одна из которых является гранью полного внутреннего отражения, при этом входные и выходные грани всех четырех призм перпендикулярны к оптической оси пучка, при этом i оптические длины пути в воздушных промежутках между призмами, а также между (Л соответствующими гранями призм в системах сравнения и измерительной равны между собой. со 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (21) 3758883/24-10 (22) 18.05.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (72) В. М. Ефимов и В. П. Соболь (53) 535.242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 851208,кл. G Ol N 21/55, 10.10.79. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ, содержащее источник излучения и приемник, расположенные по ходу луча с возможностью поочередного ввода между ними вдоль оптической оси пучка призменной системы сравнения, состоящей из двух призм, разделенных воздушным промежутком, и измерительной, выполненной в виде двух одинаковых симметрично расположенных относительно исследуемого образца призм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения коэф. 80„„1191786 A ау 4 G 01 N 21/55; G 02 В 17/04 фициентов отражения близких к единице как в поляризованном, так и в естественном излучении, первая от источника излучения призма в системе сравнения выполнена с четырьмя рабочими гранями, две из которых являются гранями полного внутреннего отражения, а вторая по ходу луча грань полного внутреннего отражения перпендикулярна ее входной грани, вторая призма в системе сравнения и обе призмы измерительной системы выполнены с тремя рабочими гранями, одна из которых является гранью полного внутреннего отражения, при этом входные и выходные грани всех четырех призм перпендикулярны к оптической оси пучка, при этом оптические длины пути в воздушных промежутках между призмами, а также между соответствующими гранями призм в системах сравнения и измерительной равны м е жду собой.

1191786 и Х

Зо

1

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в исследованиях и точных измерениях коэффициентов отражения не только в поляризованном, но и естественном и частично поляризованном излучении.

Целью изобретения является повышение точности измерения близких к единице коэффициентов отражения как в поляризованном, так и в естественном излучении, На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства при работе с введенной в пучок излучения призменной системой сравнения; на фиг, 2 — то же, при работе с введенной в пучок излучения измерительной призменной системой.

Схема содержит источник 1 излучения, приемник 2 излучения, призмы 3 и 4, составляюшие призменную систему трехкратного полного внутреннего отражения с воздушным промежутком, исследуемый образец 5 и призмы 6 и 7, симметрично расположенные в пучке излучения относительно исследуемого образца, образующие измерительную призменную систему.

Для исключения разницы в потерях излучения на рабочих гранях в призменной системе сравнения и измерительной призменной системе система сравнения выполнена в виде оптической призменной системы, состоящей из четырехгранной призмы 3 с двумя гранями 8 и 9 полного внутреннего отражения и двумя другими гранями, входной 10 и выходной 11, перпендикулярными к оптической оси пучка, и четырехгранной призмы 4 с одной гранью 12 полного внутреннего отражения и двумя гранями, входной 13 и выходной

14, также перпендикулярными к оптической оси пучка. Призмы 3 и 4 образуют между собой воздушный промежуток.

В измерительной призменной системе симметрично расположены в пучке излучения относительно образца 5 две одинаковые призмы 6 и 7. Призма 6 выполнена в виде четырехгранной призмы с тремя рабочими гранями. Грань 15 полного внутреннего отражения, входная 16 и выходная 17 грани перпендикулярны к оптической оси пучка. В призме 7 грань 18 полного внутреннего отражения и входная

19 и выходная 20 грани перпендикулярны к оптической оси пучка. Измеряемая отражающая плоскость исследуемого образца параллельна грани полного внутреннего отражения 9 призмы 3 в системе сравнения.

Для создания одинаковых условий работы при введении в пучок призменных систем сравнения или измерительной системы призмы 3, 4, 6 и 7 выполнены из одного и того же материала.

Одними из условий работы устройства, особенно в непараллельных пучках (в прак5

2 тике подавляющее большинство реальных источников излучения имеют непараллельные пучки излучения), являются одинаковая длина оптического пути рабочего пучка в призменных системах сравнения и измерительной при одинаковых потерях при прохождении призменных систем пучком излучения, а также формирование на приемной площадке приемника излучения одинакового по размеру изображения рабочего пучка. На входных и выходных гранях призм, перпендикулярных оптической оси, присутствуют вторичные отражения рабочего пучка и на приемной площадке приемника создаются вторичные изображения, вызывающие фототок. Поэтому условие одинаковости оптической длины пути в приз менных системах устройства должно соблюдаться и для вторичных пучков излучения, так как должны выполняться равенства оптических длин пути между гранями 10 — 11 и 16 — 17, 13 — 14, и 19 — 20, 11 — 13 и 17 — 19 и, таким образом, оптические длины пути в воздушных промежутках между призмами, а также между соответствующими гранями призм в призменных системах сравнения и измерительной должны быть равны между собой.

Устройство работает следующим образом.

В рабочий пучок вводится призменная система сравнения 3, 4. Излучение от источника проходит призмы 3 и 4 и, претерпевая три раза полное внутреннее отражение, попадает на приемник 2 излучения.

Сигнал lo, снятый с приемника излучения, соответствует полному отражению. Затем призмы 3 и 4 выводятся из пучка, а на их место устанавливается измерительная призменная система с исследуемым образцом 5 между призмами 6 и 7. Излучение от источника. 1 проходит через призму 6, испытывает одно полное внутреннее отражение и попадает на измеряемую поверхность исследуемого образца.

Отражаясь от измеряемой поверхности, пучок проходит призму 7 и, испьггывая второе полное внутреннее отражение, попадает на приемник 2 излучения. Сигнал, снятый с приемника излучения 1I, характеризует величину отражения излучения от измеряемой поверхности исследуемого образца.

Коэффициент отражения определяется по формуле

Входные и выходные грани призм в системах сравнения и измерительной перпендикулярны к оптической оси, поэтому величина потерь в призменных системах сравнения и измерительной не зависит от состояния поляризации рабочего пучка излучения и, таким образом, устраняется погрешность, вызываемая изменением величины коэффициента отражения на npef

1191786 ломляющих гранях, расположенных наклонно к пучку и на измеряемой поверхности исследуемого образца при изменении преломляющими гранями и образцом состояния поляризации рабочего пучка.

Кроме того, при расположении входных и выходных граней перпендикулярно оптической оси пучка излучения резко уменьшается погрешность, вызываемая неидеальной точностью изготовления призм по сравнению с расчетом, так как при незначительном наклоне граней призм от положения перпендикулярности к оптической

I оси пучка излучения (-1) величина изменения коэффициента отражения излуче4 ния от граней призм пренебрежимо мала (менее 0,0001%).

В данном устройстве потери энергии при отражении на гранях в системах сравнения и измерительной не зависят от состояния поляризации рабочего пучка.

Потери на поглощение в призменных системах сравнения одинаковы, так как одинаковы материал изготовления призм и оптические длины пути в обеих системах.

Погрешность измерения близких к единице коэффициентов отражения может быть доведена до 0,01%, т.е. уменьшена не менее чем в 10 раз по сравнению с известными техническими решениями.

Состав и тел ь К. М ел ь н нк о в

Редактор Н. Швыдкая Техред И. Верес Корректор Л. Потай

Заказ 7150/40 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4