Способ измерения абсолютного значения коэффициента отражения зеркала

СОК)3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 1824 5(15 О 01 И 21/5 ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕН-(О ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС ЗОБР САНИ Е Я арст- ВавиЧ (х К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТ(11) Всесоюзный научный центр "Госудеенный,оптический институт им, С,И.лова(56) Шайович С.Л, Тезисы докладов наНаучно-технической конференции молспециалистов ГОИ, Л.: 1982, с. 143,Авторское свидетельство СССРМ 1453188, кл, 0 01 3 3/42, 1986. 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНГО ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРЖЕНИЯ 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(57) Использование; из ка, в частности измерен чений коэффициентов от зеркал с эллиптической ской формой вогнутой о ности. Сущность иэобре значение коэффициента дуемого зеркала опреде ния В = (а/Ь) , где фотоприемников, соотве му потоку излучения и и исследуемым зеркалом, вляют двукратное взаи излучения с вогнутой от ностью исследуемого зе ил. мерительная техниие абсолютных знаражения излученияили гиперболичетражающей поверхтения; абсолютное отражения В исслеляют иэ соотношеа и Ь - сигналы тствующие опорноотокам излучения с при этом осущестмодействие потока ражающей поверхркала. 2 з.п ф-лы, 1 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 Я=( - ) . где а и Ь -а 1 угЬсит налы фотоприемника, соответствующие объектному и опорному потокам излучения,При измерении абсолютного значения коэффициента отражения зеркала с эллиптической 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,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 111 соответствует расположению элементов при измерении и интенсивности опорного потока излучения. Способ измерения осуществляется следующим образом.До начала измерений проводят юстировку оптических элементов, входящих в состан рассматриваемой оптической системы и размещенных друг относительно друга согласно их функциональным особенностям После проведения юстировки проводятся измерения в следующей последовательности. Измеряется сигнал а фотоприемника Я, соответствующий интенсивности потока излучения после взаимодействия с объективом 4, сферическим 5 и измеряемым 6 зеркалами, - позиция 1 или 1(Фигуры 1) Величина этого сигнала а=-1 о тз гд Н 6 В 5 гз тв определяет 2 2ся интентисностью 10 светового потока от излучателя 1 и прошедшего объектив 2, коэффициентами отражения (гз) и пропускания светоделителя 3 (гэ) и объектива 4 (т 4), отражения зеркал 5 (И 5) иб (й 6). 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 11 (Фигуры 1). Сигнал фотоприемника н этом случае Ь=10 Тз Т 4 Йг",багз тв.Абсолютное значение коэффициента от ражения измеряемого зеркала с эллиптической или гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности определится как(а)дЬ20 где а и Ь - сигналы фотоприемника, соответствующие объектному и опорному потокам излучения для позиций 11, 1 и 111 фигуры расположения оптических элементов.П р и м е р, Формирующая оптика 2 25 создает параллельный поток излучения отисточника 1. Устанавливается светоделитель 3 под углом 45 к оптической оси излучателя. Его оптическая поверхность направлена в сторону вспомогательного 30 объектива 4, фокус которого совмещается сцентром диафрагмы сферического зеркала 5 и располагается как бы на продолжении отражающей поверхности сферического зеркала в его центре. Устанавливается зеркало 35 б 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 совме 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. Отра женное от светоделителя 3 излучение проходит оптическую часть 8 фотоприемного устройства и создает на чувствительной площадке фотоприемника 9 изображение излучателя 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 устанав ливается таким образом, чтобы центр егокривизны был совмещен с фокусом вспомогательного обьектива, 8 качестве источника излучения использовался лазер Не-Ме (В = =.0,6328 мкм). Оптическая система 2 представляла телескопическую систему объекти 182454655 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 о :28 ), Обьектив 4 имел фокус 50 мм диаметром 30 см. Приемник излучения представлял кремниевый фотодиод ФДК. 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 представляло 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 0,3 светового потока в измерениях при расположении элементов системы в позиции 111, 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 8=89,3% при относительной величине ошибки измерения 0,5 о .Для проведения спектральных измерений коэффициентов отражения зеркал в состав оптической схемы вводится, например, широкополосовой светофильтр в 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 отра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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 пото излучения с помощью оптической системы, измеряют его фотоприемником нв выходе оптической системы в присутствии исследуемого зеркала, измеряют опорный поток в отсутствии исследуемого зеркала, о т л и ч а ю щ и й с я 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 Й исследуемого зеркала определяют из соотношения Й=(а/Ь), где а и Ь - сигналы1/2фотоприемника, соответствующие опорному потоку излучения и потокам излучения с исследуемым зеркалом,2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я 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 фокусаисследуемого зеркала с центром кривизны,фокусом сферического зеркала,1824546 Составитель В,ЗнаменскиРедактор Н,Коляда Техред М,Моргентал орректор А,Обручар з 2221 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 3, Способ по и. 1, отл и чаю щи йс я тем, что при измерении абсолютного значения коэффициента отражения зеркала с гиперболической формой вогнутой отражающей поверхности, двукратное взаимодей ствие потока излучения с вогнутой отражающей поверхностью исследуемого зеркала осуществляют путем совмещения второго фокуса исследуемого зеркала с центром кривизны сферического зеркала,