Рефлектометр для вогнутых зеркал

 

Использование: фотометрия и спектрофотометрия. Сущность изобретения абсолютный рефлектометр для вогнутых зеркал, в котором используется переключение маленького зеркала для точного фотометрирования автоколлимационной оптической системы, составленной из плоского зеркала с известным коэффициентом отражения и испытуемого вогнутого зеркала (в держателе ) Высокая точность определения коэффициента отражения самого вогнутого зеркала обеспечивается афокальностью фотометрируемой системы, сохранением структуры и размеров световых пятен на зеркалах, двукратным отражением от этого зеркала и высокой точностью аттестации плоского зеркала Обеспечено измерение спектра абсолютного значения коэффициента отражения вогнутых зеркал с помощью современных серийных спектральных приборов , причем элементы рефлектометра вводятся в кюветное отделение и оптически сопрягаются с оптической системой прибора афокальной согласующей системой, состоящей из зеркальных объектива и коллектива одинаковой кривизны, разнесенных на двойное фокусное расстояние и вспомогательных плоских зеркал 1 з.п флы 2 ил Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ЕОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4936965/25 (22) 20.05,91 (46) 30,06.93. Бюл. № 24 (71) Всесоюзный научный центр "Государственный оптический институт им, Сергея

Ивановича Вавилова" (72) Г.П. Семенова, И.В. Новосельская и

Е.Г. Барская (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1368730, кл. G 01 N 21/55, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1193542, кл. G 01 N 21/55, 1980. (54) РЕФЛЕКТОМЕТР ДЛЯ ВОГНУТЫУ, ЗЕРКАЛ (57) Использование: фотометрия и спектрофотометрия. Сущность изобретения абсолютный рефлектометр для вогнутых зеркал, в котором используется переключение маленького зеркала для точного фотометрирования автоколлимационной оптической системы, составленной иэ плоского зеркала

Изобретение относится к области технической физики, а конкретно к фотометрии и спектрофотометрии, и может быть использовано для определения абсолютного значения коэффициента отражения вогнутых зеркал и его спектра.

Целью изобретения является повышение точности определения абсолютного значения коэффициента отражения вогнутого зеркала, а также определение абсолютного значения спектрального коэффициента отражения вогнутого зеркала, На фиг. 1 представлена оптическая схема рефлектометра для точного определения абсолютного значения коэффициента отра„„. Ж„„1824547 А1 с известным коэффициентом отражения и испытуемого вогнутого зеркала (в держателе), Высокая точность определения коэффициента отражения самого вогнутого зеркала обеспечивается афокальностью фотометрируемой системы, сохранением структуры и размеров световых пятен на зеркалах, двукратным отражением от этого зеркала и высокой точностью аттестации плоского зеркала, Обеспечено измерение спектра абсолютного значения коэффициента отражения вогнутых зеркал с помощью современных серийных спектральных приборов, причем элементы рефлектометра вводятся в кюветное отделение и оптически сопрягаются с оптической системой прибора афокальной согласующей системой, состоящей из зеркальных объектива и коллектива одинаковой кривизны, разнесенных на двойное фокусное расстояние и вспомогательных плоских зеркал. 1 э,п. флы. 2 ил. жения вогнутых зеркал; на фиг. 2 — оптическая схема рефлектометра для точного определения абсолютного значения спектрального коэффициента отражения этих зеркал путем сопряжения системы по фиг. 1 со спектральным прибором посредством согласующей оптической системы, состоящей из ьогнутых объектива, коллектива и плоских зеркал.

На фиг, 1 плоское зеркало I устанавливается в положение I или i . В положении 1 его отражающая поверхность проходит через точку пересечения отрезков 00 и PP осветительной и приемной оптических систем (не показанных на фигуре), непосредст1824547 (3! венно подключая их друг к другу. В положении 1 оно включает между этими системами афокальную автоколлиматорную вставку с держателем 2, на котором во время измерения должно быть установлено испытуемое вогнутое зеркало 3, и плоским зеркалом 4.

Держатель 2 имеет все необходимые подвижки для ориентации и фокусировки испытуемого зеркала 3 так, чтобы вставка правильно сопрягала осветительную систему с приемной системой.

Рефлектометр по схеме 1 работает следующим образом, При установке плоского зеркала в положение 1 излучение иэ осветительной системы проходит непосредственно в приемную оптическую систему, которая зафиксирует полный сигнал Ф . При установке зеркала в положение 1 излучение дополнительно претерпевает 2 отражения от испытуемого вогнутого зеркала 3 и одно от автоколлимационного зеркала 4, после чего также попадет в приемную систему. Приемная система зафиксирует ослабленный сигнал Ф. Отношение этих сигналов определяет пропускание системы зеркал 3-4-3.

Т= — —— (1)

Ф

Поставленная цель достигается тем, что переключением плоского зеркала 1 из кода лучей исключается афокальная автоколлимационная система, состоящая иэ плоского автоколлимационного зеркала и испытуемого вогнутого зеркала любого радиуса кривизны. При этом все световые пучки сохранят свою структуру и фокусировку благодаря афокальности системы зеркал 3-4-3.

Это обеспечивает большую точность измерения коэффициента пропускания T исключенной иэ хода лучей системы.

Т равно произведению коэффициента отражения йя, среднего по широкому рабочему пятну на поверхности зеркала 4, на квадрат (из-эа двукратного отражения) интересующего нас среднего по поверхности коэффициента отражения R вогнутого зеркала, Но среднее отражение поверхности плоского зеркала 4 может быть заранее измерено с очень высокой точностью абсолютным методом. Остае1ся вычислить отражение образца по формуле

R= /т/В, (2)

Общая погрешность определения абсолютного значения зависит от погрешностей измерения сигналов, погрешности аттестации зеркала 4

d = 0,5(d Ф < d©+ d R).

Если последнее слагаемое очень мало, погрешность определения соизмерима с погрешностью измерения сигналов, Фиг. 2 представляет пример конкретного выполнения сопряжения рефлектометра со спектрофотометром РЕ-580 для измерения спектрального коэффициента отражения вогнутых зеркал.

Оптические элементы 1 — 4 (те же, что 1-4 на фиг. 1) помещаются в кюветное отделение спекрофотометра, Оптическое сопряжение с ним обеспечено согласующей системой 5-9. Плоское зеркало 5 установлено напротив входного окна кюветного отделения. Коллектив 6 и объектив 7 имеют одинаковые фокусные расстояния и разнесены друг от друга на двойное фокусное расстояние, Размеры, место и поворот плоских зеркал 5,8 и 9 определяются конструктивно, Схема работает следующим образом.

Излучение в отсутствие рефлектометра проходило кюветного отделение насквозь и образовывало в центре кюветного отделения изображение ИО источника излучения (сам источник за пределами фигуры), в котором все точки образованы телецентрическим ходом лучей.

На схеме показано прохождение габаритных лучей. После установки в кюветном отделении рефлектометра с согласующей системой плоское зеркало 5 отклоняет излучение на зеркальный коллектив 6, на котором теперь образуется изображение источника И1. Коллектив 6 строит изображение зрачка в фокусе обьектива 7, формирующего изображение источника без увеличения, так что в выходной ветке системы восстановлена структура светового потока на входе кюветного отделения, но зато зеркало 8 направляет свет на зеркало 1 рефлектометра со смещением относительно исходного лучей в кюветном отделении.

Плоское зеркало рефлектометра в позиции

1 направляет его сразу на зеркало 9, после отражения от которого излучения поступает на выход кюветного отделения спектрофотометра как бы из прежнего иэображения

ИО в кюветном отделении, являющегося для зеркала 9 мнимым изображением.

Фактическое иэображение И2 зеркалами 5, 6, 7, 8 и 1 сформировано между зеркалами 1 и9, При переключении плоского зеркала в позицию 1, промежуточное иэображение формируется между зеркалами 1 и 8 в точке

И3, затем передается системой зерквл 1, 3, 4, 3 в точку И2 с сохранением исходной структуры светового потока.

1824547

В остальном система рабоает так же, как по фиг. 1 (во всем рабочем спеKтральном диапазоне спектрофотометра).

Дополнительная согласующая система

5 — 9, как и сам рефлектометр 1-4, афокальна. Поэтому это устройство целиком может быть использовано и с другими спектрометрами, в частности, имеющими иэображение на окошке кюветного отделения и не обеспечивающими телецентрический ход лучей в нем.

Благодаря использованию автоколлимационной оптики рефлектометр работает в широком диапазоне радиусов кривизны испытуемых зеркал, ограниченном только конструктивными параметрами кюветного отделения и оптики, Таким образом, достигается дополнительная цель — точное определение абсолютного значения спектрального коэффициента отражения вогнутых зеркал.

Нами изготовлен рефлектометр по схеме фиг. 2 в виде приставки к спектрофотометру РЕ-580. Он также может быть установлен в кюветных отделениях отечественных спектральных приборов типа ИКС31 и в зарубежных приборах других моделей, Испытания рефлектометра по образцам, изготовленным на прозрачных оптических материалов. для которых возможен точный расчет коэффициента отражения по формулам Френеля, показали сходимость определения коэффициента отражения с ожидаемым по расчету в пределах 0,3 (, для области 2,5 — 10 мкм.

Формула изобретения

1. Рефлектометр для вогнутых зеркал, содержащий оптически связанные осветительную систему с источником излучения и расположенные по ходу излучения плоское зеркало, установленное под острым углом к оптической оси рефлектометра, держатель для крепления и фокусировки испытуемого вогнутого зеркала, автоколлимационное зеркало и приемную оптическую систему, отличающийся тем, что. с целью повышения точности определения абсолютного значения коэффициента отражения вогнутого зеркала, плоско зеркало установлено с возможностью поочередного фиксирования в двух положениях с различными значениями острого угла с оптической осью, причем в одном из этих положений точка пересечения оптических осей осветительной и приемной оптических систем расположена на отражающей поверхности зеркала. указанные оси составляют с отражающей поверхностью равные углы, при этом осветительная и приемная оптические системы сопряжены друг с другом через плоское зеркало.

2. Рефлектометр, по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью определения абсолютного значения спектрального коэффициента отражения вогнутого зеркала, в осветительную или приемную оптическую системы введена дополнительная согласующая оптическая система, содержащая вогнутые зеркальные объектив и коллектив с равными фокусными расстояниями. расположенные на двойном фокусном расстоянии друг от друга, спектральный прибор и три вспомогательных плоских зеркала, два из которых расположены соответственно на входе и выходе кюветного отделения спектрального прибора, а третье расположено по ходу излучения за обьективом и оптически связано через объектив и коллектив с вспомогательным плоским зеркалом, расположенным на входе кюветного отделения спектрального прибора, и плоским зеркалом рефлектометра.

1824547 г фиг.1.

Фиг, 2

Составитель Е.Барская

Техред М.Моргентал Корректор М,Керецман

Редактор Н.Коляда

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

Заказ 2221 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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