Устройство для измерения коэффициента зеркального отражения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 07331 Ч 21/55 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВУ ТОРСНОМУ СВИ 2/24-258587. Бюл 1 Ф 16.О. Кушнир Ьво 1 ие Брес ешепйв оГ Нь.Соайхпяв ай в, Са 1 дй, 19 а анин У 1502613(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к приборам для исследования зеркальных по 2 ил(088,8ва 11.МеавцОрг.1 саОрЫ5-90.еликоб21/48. ерхностей, и может использоваться при контроле и изготовлении зеркал свысокой отражающей способностью.Цель изобретения - повышение точнос"ти измерений. Суть изобретения зак.лючается в формировании пространствамногократных отражений между исследуемой поверхностью.и рабочими элементами специально выполненного фотодетектора, содержащего Ч одинаковыхи подобных по геометрический характеристикам и расстоянию между ними элементов. Все рабочие элементы подключены к измерительной схеме, Устрой-ство позволяет йэмерять как интегральный коэффициент отражения зеркала, так и вариации коэффициента отра"жения вдоль исследуемой поверхности,1 2ском режиме, Рабочим регистрирующим параметром каждого фотоэлемента детектора. служит ток, протекающий в цепи нагрузки при освещении р-п-перехода (слой 7 и 9 на фиг.2). Для измерения тока можно использовать Н токоизмерительных приборов (М-количество рабочих элементов фотодетектора) или один прибор, который последовательно подключается к каждому Фотоэлементу. Техническое решение данной задачи несложно и принципиального значения не имеет,Исследуемый образец 5 ( фиг,1 ) устанавливается на некотором расстоянии 1 от фотоприемника 4. Таким образом между отражающей рабочей поверхностью фотодетектора и исследуемой поверхностью образца создается пространство многократных отражений светового луча. Линейные размеры рабочих элементов Фотодетектора 4 при данном угле падения светового луча подобраны таким образом, что свето-. вой луч, сканируя пространство многократных отражений, каждый раз отражается только от центральной части каждого регистрирующего элемента фотодетектора, что предполагает выполнение некоторого геометрического соотношения между элементами оптической схемы устройства, Оптимальный режим работы предлагаемого устройства соответствует коэффициенту отражения рабочей поверхности каждого фотоэлемента К = 50. При этом элемент регистрирует половину падающего на него светового потока, а вторая половина направляется на исследуемую поверхность, Такая отражающая способность может быть достигнута при высо" ком классе обработки рабочей поверхности или путем применения металли"ческих отражающих покрытий, Нижнийпредел отражающей способности Е определяется условиями и качеством обработки поверхности, Добиться значения К = 30-402 практически несложнокак при ручной, так и при механической шлифовке и полировке отражающегослоя, Значение Б. = 357 выбрано с учетом того, чтобы при минимальном коли",честве отражений луча от фотодетектора т.е, при двух отражениях , све" товой поток не ослаблялся более, чем на порядок. Это обеспечивает техниче".ски приемлемый режим работы устройства даже в том случае, когда достигаемый положительный эффект минимален . 1 130733Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к оптическим;приборам для исследования спектровотражения зеркальных поверхностей,и может быть использовано для контроля качества изготовления зеркал свысокой отражательной способностью,Цель изобретения - повышение точности измерений коэффициента зеркаль"ного отражения исследуемой поверхности.На Фиг.1 изображена оптическаясхема предлагаемого устройства; нафиг,2 в .фотодетектор, конструктивнаяреализация. 15Оптическая схема устройства содер-.жит (фиг.1 ) источник 1 светового монохроматического излучения, коплимирующую систему 2, входную регулируемую щель 3, фотодетектор 4 и исследуемый образец 5, В качестве источника 1 могут быть использованы какмонохроматоры, так и оптические квантовые генераторы. Параллельностьвходного светового потока достигает-. 25ся при помощи коллимирующей системы2, установленной после источника 1излучения, Входная щель 3 обеспечивает выделение из суммарного пучканеобходимой величины светового потока и с этой целью выполнена с возможностью регулирования,Конструктивная реализация фотодетектора 4 показана схематически вразрезе на фиг.2, К металлическомуоснованию 6, служащему одним общимэлектродом, припаивается пластинка 7монокристалла кремния и-типа. Наружная поверхность пластинки покрывается защитным слоем 8 81.02, в котором щдля осуществления частичного отражения светового луча от внешней поверх-ности элемента протравливаются сквозные окна. Прогрев заготовки в атмосфере газа, содержащего соединения 45бора, позволяют создать диффузионныйслой 9 рна который напыляетсяэлектрод 10 из золота или алюминия,Используя разнообразные по форме шаблоны для протравки сквозных окон 10в защитном просветляющем слое ЯО,можно получить Фотодетекторы с несколькими регистрирующими элементами,Регистрирующая система 11 Фотодетектора, применяемого в предлагаемом устройстве, принципиально не отличается от регистрирующей системылюбого другого вентильного Фотоэлемента, работающего в Фотогальваниче 3 13073Устройство работает следующим образом.Фотодетектор устанавливается параллельно к плоской поверхности исследуемого образца на таком удалении от нее, что световой луч, отразившись от первого рабочего элемента Фотодетектора, последовательно проходит ряд отражений: поверхность исследуемого образца, второй рабочий элемент Ю Фотодетектора, поверхность исследуемого образца, третий рабочий элемент .Фотодетектора, В устройстве использован Фотодетектор с увеличеннными линейными размерами второго рабочего 15 элемента, После отражения от первого рабочего элемента световой луч образует не менее двух последовательных отражений между поверхностью исследуемого образца и вторым рабочим элементом фотодетектора. Для удобства аналитического представления введем следующие обозначения: 1 - расстояние от фотодетектора до поверхности исследуемого образца: 02 - расстояние 25 между рабочими элементами фотодетектора; 2 з - линейный размер второго рабочего элемента фотодетектора; Е - число отражений светового луча от второго рабочего элемента; с- угол падения луча. В этом случае для нормальной работы устройства необходимо выполнение :соотношения 1 = 2 ИГд Н, Для расчета интегрального коэффициента зеркального отражения исследуемого З 5 образца К используются только величины световой энергии, поглощенные при отражении луча от первого и и третьего п рабочих элементов Фото 3детектора, Формула для К с учетом 40 1 отражений светового луча от второго рабочего элемента фотодетектора преобразуется к виду111 пХ где К - коэффициент зеркального отражения каждого рабочего элемента Фотодетектора,При повышении числа отражений светового луча от второго рабочего элемента фотодетектора точность определения интегрального коэффициента зер формула изобретения Устройство для измерения коэффициента зеркального отражения, содержащее последовательно установленные на геометрической оси источник светового излучения, коллимирующую сис" тему и входную щель, фотодетектор, оптически связанный с источником светового излучения через измеряемый образец, а также регистрирующую систему, соединенную с Фотодетектором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет учета вариации коэффициента зеркального отражения вдоль исследуемого образца, Фотодетектор .содержит М одинаковыхнезависимых рабочих элементов, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга, соединенных с регистрирующей системой И выполненных с одинаковым коэффициентом отражения от 35 до 50 Ж, и установлен параллельно поверхности измеряемого образца, причем геометрические параметры устройства удовлетворяют соот- ношению 1+ 22 2 1 Я 01 где 2 -расстояние от фотодетекторадо поверхности измеряемогообразца;линейные размеры рабочих элементов Фотодетектора;расстояние между рабочимиэлементами;угол между геометрическойосью и нормалью к поверхности первого элемента фотодетектора,31 4кального отражения возрастает. Максимально допустимое значение 1 ог" раничено техническими возможностями фотодетектора, В разнообразных устройствах лазерной техники применяются зеркала с высокой отражательной способностью= 1,00) и это дает возможность получить до десяти отражений луча от второго рабочего элемента фотодетектора,Зак Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная Тираж 777 Государственн лам изобретени Москва, Ж624/42ВНИИПИпо де 113035 Подписноео комитета СССРи открытийРаушская наб, д.4/