Устройство для измерения обратного рассеяния

(19) 1 М 21 47 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СУДЯРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛЯМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Киевский государственный университет им. Т.Г.Шевченко(56) Бернштейн И.Л, и Степанов Р.П. Обнаружение и измерение малых обратных отражений. Известия ВУЗов. Радиофизика, т. 16, 1973, В 4.Хайруллин А.Ф. и Неверович Л.Ч. Установка для измерения рассеяния "назад" от зеркал. Препринт. Минск. ИФ АН БССР, 1974.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБРАТНОГО РАССЕЯНИЯ(57) Изобретение относится к фотометрической технике измерения интенсивности рассеянного излучения. Повышение точности измерений достигаетсятем, что информационный сигнал вустройстве приобретает дополнительный допплеровский сдвиг частоты порядка 0,5 МГц, т.е. значительно выше, чем частотный спектр шумов, илегко выделяется из регистрируемогосигнала, Допплеровский сдвиг осуществляется вращающимся диском, накотором установлен калибровочный отражатель, позволяющий за один оборот диска как минимум один раз откалибровать устройство по интенсивности отраженного сигнала. 2 ил, 1286962Изобретение относится к технике измерения интенсивности рассеянного излучения и может быть использо вано для контроля качества поверхности оптических деталей. 5Цель изобретения - повышение точности измерения степени излучения, рассеянного от образца обратно в телесный угол падающего излучения.На Фиг, 1 изображена оптическая схема устройства для измерения обратного рассеяния на фиг. 2 - схема расположения оптических деталей на диске.Устройство для измерения обратного рассеяния содержит источник излучения - лазер 1, светоделитель 2, держатель 3 исследуемого объекта, исследуемый объект 4, возвратное зеркало 5,отоприемник 6, селективный усилитель 7, измерительное устройство например вольтметр) 8, диск 9, держатель 10 калибровочного отражателя. калибровочный отражатель 11, светопоглотитель 12, Держатели жест-,25 ко связаны с диском, Исследуемый, объект и калибровочный отражатель непоцвижно укреплены в держателях. Фотоприемник электрически соединен с селективным усилителем, которыйЗО электрически соединен с вольтметром. Держатели исследуемых объектов ук" реплены на диске по окружности на одинаковом расстоянии. Частота пропускания 1 селективного усилителя определяется из соотношения= 2 г соз с й -осгде г - расстояние держателя исследуемого объекта и калибровочного отражателя от осивращения днска,Я - угол падения излучения надиск;Й - угловая частота вращения диска,"о - частота излучения лазера,с - скорость света,Устройство работает следующимобразом.lИзлучение частотой 1 от лазера 1, попадая на светоделитель 2, расщепляется на два канала: гетеродинный и измерительный. Гетеродинный канал создается с помощью возвратного зеркала 5. Излучение, проходящее через светоделитель 2 и попадающее на иссле- дуемый объект 4, отражается от него в прямом направлении и поглощается светопоглотителем 12 с целью устранения бликов.Излучение, рассеянное объектом в, обратном направлении относительно падающего луча, попадает на светоделитель 2 и, отражаясь от него, попа" дает на фотоприемник 6, на который попадает также излучение гетеродинного канала, отраженное от возвратного зеркала 5. Таким образом, на свето- делителе 2 происходит оптическое гетеродинирование (двухлучевая интерФеренция) излучений из обоих каналов.В случае неподвижного исследуемого объекта излучение, рассеянное от объекта, обладает частотой, равной частоте падающего излучения 1При вращении диска 9 излучений, рассеянное от поверхности исследуемого объекта 4, жестко укрепленного в держателе 3 на поверхности диска 9 и вращающегося совместно с диском, обладает частотойотличной от частоты падающего излуче-,ния на величину2 В 1Ч .где В,с= чсозц;ч - линейная скорость движенияисследуемого объекта 4,Для устройства, изображенного наФиг. 1, угол у = 45 , а сов с =1-Г 2Сигнал с разностной частотой ь 1выделяется из сигнала,регистрируемого Фотоприемником 6 спомощью селективного усилителя 7, иизмеряется вольтметром 8. Интенсивность сигнала с частотой И , пропорциональна величине А Ар , гдеоп Рас фА- амплитуда излучения, отраженного от возвратного зеркала 5; Арасамплитуда рассеянного излучения отисследуемого объекта,Привращении диска с частотой Г600 об/мин, что соответствует уг 12869622 п 2 л Г ловой частоте йТ 60 - 62,8 Гц, линейная скорость исследуемого объекта 4 составляет2 и г 1 5 -г Г = - г й = 2 м/с приТ 2 иУ расстоянии исследуемого объекта до оси вращения г = 02 и. Допплеровский сдвиг частоты в этом случае составляет 600 кГц, что более чем на два порядка вьппе, чем у прототипа, Такая частота значительно вьппе, чем собственные шумовые частоты устройства из-за механических колебаний элементов, и легко выделяется из помех электронной схемой (селективным усилителем 7). Таким образом, происходит смещение рабочей частоты уст- и ройства в более высокочастотную область и на измерительное устройство(вольтметр) 8 подается "чистый" сигнал без помех, т,е. отношение сигнал/ ,.шум при проведении измерений резко увеличивается,Для калибровки устройства на диск 9 устанавливают дополнительно как минимум один держатель 10 с калибровочным отражателем 11. При этом отражающая поверхность калибровочного отражателя 11 ориентирована так, что- ЗОбы излучение от лазера 1 падало на нее перпендикулярно.В качестве калибровочного отражателя можно использовать клинообразную пластинку или призму из материала с известным показателем преломления и. Тогда коэффициент отражения по интенсивности от одной поверхности пластинки (призмы) описывается 1 формулой Френеля 40 1(п)иолиьТочность определения показателяпреломления призмы весьма высокая и 45достигает 10Е, что в 100 раз вышеточности, достижимой при измеренииинтенсивности излучения.При таком положении диска, прикотором калибровочный отражатель пересекает луч лазера 1, измерительнымустройством 8 производится измерениевеличины1= А оп Акалиь55где Акалиь - амплитуда излучения, отраженного от калибровочного отражателя. При повороте диска 9 так, чтобы луч лазера 1 попадал на исследуемый образец 4, измерительным устройством 8 производится измерение величиныАоп А расс . Амплитуда рассеянного излучения определяется.по формуле12 1 расс А 1иа лип оп 1 Коэффициент обратного рассеяния по интенсивности, равный по определениюрасс расС / пад, где 1 - интенсивность рассеянногорассизлучения,1- интенсивность падающегопал,излучения,вычисляется по формуле1212расс алиьП р и м е р. Источником излучения служил лазер ЛГ, длина волны излучения 1 = 0,63 мкм. Фотоприемник ФЭУ, селективный усилитель У 2-8, вольтметр В 6-4. Точность измерений, полученная при экспериментальных исследованиях многослойных диэлектрических зеркал, оценивалась в 1 Х.Формула изобретенияУстройство для измерения обратного рассеяния, содержащее лазер, светоделитель, установленный по ходу луча, держатель исследуемого объекта, фотоприемник, оптически связанный со светоделителем и электрически с входом селективного усилителя, выход которо-го подключен к входу измерительного устройства, а также механический диск, выполненный с возможностью вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в устройство дополнительно введены возвратное зеркало и калибровочный отражатель, при этом возвратное зеркало установлено по коду луча, отраженного от светоделителя с противоположной стороны от фотоприемника, а держатель исследуемого объекта и калибровочный отражатель установлены на механическом диске, который расположен по ходу луча, проходящего светоделитель, при этом частота про-оГ =2 гсо"з йУ с где г - расстояние от держателя исследуемого объекта и калибкмисс.ез Рык 8тель 1 О.ГринеА.Кравчук Состави Коррек Сирохма Редактор Е.Копча ехр Заказ 7705 Подписноета СССРытийб., д. 475 оми т а Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5. 1286962пускания селективного усилителя Гопределяется соотношением Тираж 776 ВНИИПИ Государственног по делам изобретенийровочного отражателя от осивращения диска,угол падения излучения надиск,угловая частота вращениядиска;частота излучения лазерафскорость света.