Способ измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркала

 

Использование: измерительная техника , в частности измерение абсолютных значений коэффициентов отражения излучения зеркал с эллиптической или гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности . Сущность изобретения: абсолютное значение коэффициента отражения R исследуемого зеркала определяют из соотношения R - (а/b) , где а и b сигналы фотоприемников, соответствующие опорному потоку излучения и потокам излучения с исследуемым зеркалом, при этом осуществляют двукратное взаимодействие потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью исследуемого зеркала 2 з п ф-лы. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

IsIIs G 01 N 21/55

ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4933136/25 (22) 05.05.91 (46) 30.06.93. Бюл, М 24 (71) Всесоюзный научный центр "Государственный,оптический институт им, С,И. Вавилова" (72) В.Б. Знаменский (56) Шайович С.Л, Тезисы докладов на XIV

Научно-технической конференции молодых специалистов ГОИ, Л.: 1982, с. 143.

Авторское свидетельство СССР

М 1453188, кл. G 01 J 3/42, 1986. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОГО ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ЗЕРКАЛА

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к спектрофотометрии, и предназначено для измерений абсолютных значений коэффициентов отражения излучения от зеркал с эллиптической или гиперболической формой вогнутой поверхности при нормальном падении излучения, Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента отражения зеркала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркала формируют поток излучения с помощью оптической системы, измеряют его фотоприемником на выходе оптической системы в присутствии измеряемого зеркала и без него, а коэффициент отражения определяют по отношению измеренных значений, с помощью оптической системы формируют параллель„., Я „„1824546 Al (57) Использование: измерительная техника, в частности измерение абсолютных значений коэффициентов отражения излучения зеркал с эллиптической или гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности. Сущность изобретения; абсолютное значение коэффициента отражения R исследуемого зеркала определяют иэ соотношения R = (a/b), где а и b — сигналы

I/2 фотоприемников, соответствующие опорному потоку излучения и потокам излучения с исследуемым зеркалом, при этом осуществляют двукратное взаимодействие потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью исследуемого зеркала. 2 з.п. ф-лы. 1 ил. ный поток излучения, измеряют опорный поток излучения, прошедший через оптически связанные объектив и сферическое зеркало с центральной диафрагмой, при этом фокус объектива совмещен с центром кривизны сферического зеркала, измеряют объектный поток излучения, прошедший через оптически связанные объектив, сферическое зеркало и измеряемое зеркало с двукратным взаимодействием потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью измеряемого зеркала, при этом фокальные плоскости объектива и измеряемого зеркала совпадают с местоположением плоскости, касательной к центру отражающей поверхности сферического зеркала, а абсолютное значение коэффициента отражения измеряемого зеркала определяют иэ соотношения В=(— ) . где а и b— а 1уг

1824546 сиг налы фотоприемника, соответствующие объектному и опорному потокам излучения, При измерении абсолютно о значения коэффициента отражения зеркала с эллиптической формой вогнутой отражающей flOверхности двукратное взаимодействие потока излучения с отражающей поверхностью измеряемого зеркала получают путем совмещения второго фокуса измеряемого зеркала с центром кривизны сферического зеркала, При измерении абсолютного значения коэффициента отражения зеркала с гиперболическои формой вогнутой отражающей поверхности двукратное взаимодействие потока излучения с отражающей поверхностью измеряемого зеркала получают путем

Совмещения второго фокуса измеряемого зеркала с центром кривизны сферического зеркала.

Рассматриваемый способ иллюстрируется оптической схемой системы измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркал с эллиптической или гиперболической формой вогнутой поверхности (см. чертеж).

Оптическая система состоит из излучателя 1 и размещенных на его оптической оси формирующей параллельный поток излучения оптики 2, светоделителя 3, вспомогательных элементов — объектива 4 и сферического вогнутого зеркала 5 с центральной диафрагмой, — измеряемого зеркала 6, установленного в изделиедержателе 7 и фотоприемного устройства, состоящего из приемной оптики 8 и фотоприемника 9.

Позиция 1 размещения ряда элементов оптической системы соответствует их расположению при измерении зеркала с гиперболической формой отражающей поверхности, а позиция 11 при измерении зеркала с эллиптической формой поверхности. Позиция Il соответствует расположению элементов при измерении и интенсивности опорного потока излучения.

Способ измерения осуществляется следующим образом.

До начала измерений проводят юстировку оп тических элементов, входящих в состан рассматриваемой оптической системы и размещенных друг 0lносительно друга согласно их функциональным особенностям.

После проведения юстировки проводятся измерения в следующей последовательности. Измеряется сигнал а фотоприемника Q. соответствующий интенсивности потока излучения после взаимодействия с объективом

4, сферическим 5 и измеряемым 6 зеркалами, — позиция 1 или11(Фигуры I) Величина этого сигнала а=-lo тз т4 Йб Р5 гз та определяет2 2 сА интентисностью lo светового потока от излучателя 1 и прошедшего объектив 2, коэффициентами отражения (гз) и пропускания светоделителя 3 (гз) и объектива 4 (tn), отражения зеркал 5 (R5) иб (Ве). Затем с оптической оси выводится измеряемое зеркало 6 и измеряют опорный поток излучения, когда фокус объектива 4 совмещен с центром кривизны сферического зеркала 5 — позиция III (Фигуры I). Сигнал фотоприемника н этом случае b=lo Тз Т4 Нг гз <8

Абсолютное значение коэффициента от15 ражения измеряемого зеркала с эллиптической или гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности определится как (а)1уг

Ь

20 где а и Ь вЂ” сигналы фотоприемника, соответствующие объектному и опорному потокам излучения для позиций II, I и 11(фигуры расположения оптических элементов.

Пример, Формирующая оптика 2

25 создает параллельный поток излучения от источника 1. Устанавливается светоделитель 3 под углом 45 к оптической оси излучателя. Его оптическая поверхность направлена в сторону вспомогательного

30 объектива 4, фокус которого совмещается с центром диафрагмы сферического зеркала 5 и располагается как бы на продолжении отражающей поверхности сферического зеркала в его центре. Устанавливается зеркало

35 6 и в иэделиедержателе 7 и при перемещении последнего вдоль оптической оси добиваются совмещение фокуса измеряемого зеркала с центром зеркала 5 и фокусом вспомогательного объектива 4, Факт совме40 щения регистрируется визуально по появлению отраженного от зеркал 6 и 5 излучения и возвращению излучения без виньетирования через диафрагму зеркала 5, а также по сигналу фотоприемника. Отра45 женное от светоделителя 3 излучение проходит оптическую часть 8 фотоприемного устройства и создает на чувствительной площадке фотоприемника 9 изображение излуча1еля 1, промежуточное иэображение

50 которого формируется в фокальной плоскости вспомогательного объектива 4. Для измерения опорного потока измеряемое зеркало выводится с оптической оси, вспомогательное сферическое зеркало устанав55 ливается таким образом, чтобы центр его кривизны был совмещен с фокусом вспомогательного обьектива, 8 качестве источника излучения использовался лазер Не-Ме (R =

=-0.6328 мкм). Оптическая система 2 представляла телескопическую систему объекти1824546

55 вов и позволяла сформировать параллельный поток излучения диаметром 20 мм. Светоделитель 3 выполнен из плоскопараллельной стеклянной пластины диаметром 45 мм толщиной 6 мм с нанесенным на нее полупрозрачным слоем металлического титана, обеспечивающего. отношение коэффициентов отражения и пропускания слоя, близким к 1;1 (35 :28 ), Обьектив 4 имел фокус 50 мм диаметром 30 см. Приемник излучения представлял кремниевый фотодиод ФД-24К. В качестве вспомогательного сферического зеркала использовалось алюминированное стеклянное зеркало диаметром 200 мм, толщиной

15 мм и радиусом кривизны 580 мм, Диаметр центрального отверстия (диафрагмы)—

10 мм. Измеряемое зеркало и редставляло металлическое зеркало иэ алюминиевого сплава 1201 с гиперболической формой отражающей поверхности с фокусом 125 мм.

Диаметр зеркала 160 мм, толщина 15 мм.

При таком соотношении диаметров отверстия и собственно зеркала это может привести к потери около 0.3ф светового потока в измерениях при расположении элементов системы в позиции И!, Сравнение интенсивностей отраженных световых потоков излучения от вспомогательного зеркала с открытой диафрагмой и прикрытой пробкой с плоским алюминиевым зеркалом 10 не выявило различий. Это указывает, что точность и воспроиэводимость подобных сравнений интенсивностей световых потоков, по крайней мере, хуже 0,3 . Использование обычных средств регистрации предполагает, что ошибки подобных измерений потоков 1 . Это позволяет получить, что реальная точность измерений коэффициентов отражения зеркал с учетом измерения квадрата их величины близка к 0,5 . Непосредственные измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркала показали, что R=89,3% при относительной величине ошибки измерения 0,5%.

Для проведения спектральных измерений коэффициентов отражения зеркал в состав оптической схемы вводится, например, широкополосовой светофильтр е осветительную часть, а в оптическую часть фотоприемного устройства — монохроматор. Это позволяет обеспечить достаточную для измерений спектральную селекцию излучения.

Таким образом, новая последовательность операций и условия их проведения благодаря получению новых зависимостей в соотношениях измеряемых световых потоков излучения позволили вдвое повысить точность измерения коэффициентов отра5

50 жения зеркал и обеспечить возможность проведения измерений для зеркал с гиперболической формой поверхности. Исключение из рассмотрения спектрофотометрических характеристик входящих в оптическую систему элементов устранило необходимость метрологической аттестации этих вспомогагельных элементов.

Формула изобретения

1. Способ измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркала, при осуществлении которого формируют поток излучения с помощью оптической системы, измеряют его фотоприемником нв выходе оптической системы в присутствии исследуемого зеркала, измеряют опорный поток в отсутствии исследуемого зеркала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркала с эллиптической или гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности, формируют с помощью оптической системы параллельный поток излучения, измеряют опорный поток излучения с помощью оптически связанных объектива и сферического зеркала с вогнутой отражающей поверхностью и отверстием на оптической оси, закрытым крышкой, при этом фокус объектива совмещен с центром кривизны сферического зеркала, измеряют поток излучения, прошедший через оптически связанные объектив, сферическое зеркало с отверстием на оптической оси и исследуемое зеркало с двукратным взаимодействием потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью исследуемого зеркала. при этом фокальные плоскости обьектива и исследуемого зеркала совпадают с местоположением плоскости, касательной к центру вогнутой отражающей поверхности сферического зеркала, а абсолютное значение коэффициента отражения

R исследуемого зеркала определяют из соотношения R=(a/Ь), где а и Ь вЂ” сигналы

1/2 фотоприемника, соответствующие опорному потоку излучения и потокам излучения с исследуемым зеркалом.

2 Способпоп 1 отличающийся тем, что при измерении абсолютного значения коэффициента отражения зеркала с эллиптической формой вогнутой отражающей поверхности, двукратное взаимодействие потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью исследуемого зеркала осуществляют путем совмещения второго фокуса исследуемого зеркала с центром кривизны, фокусом сферического зеркала.

1824546

Составитель В.Знаменский

Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Редактор Н.Коляда

Заказ 2221 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

3, Способ по и. 1, о тл и ч э ю щи и с я тем, что при измерении абсолютного значения коэффициента отражения зеркала с гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности, двукратное взаимодей- 5 ствие потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью исследуемого зеркала осуществляют путем совмещения второго фокуса исследуемого зеркала с центром кривизны сферического зеркала,