Способ определения коэффициентаотражения

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,з 6 01 М 21/55 Государственный комитет СССР по делан изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения О.Е.Закуренко, В,М.Кузьмичев и И.А,Приз 71) Заявитель ский госуда университе Харьк Знаме твенныиим. А.М,дена Труд кого 4 С.ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИ Изобретение относится к измерению фотометрических свойств материалов и может быть использовано для определения коэффициентов отражения образцами с зеркальным или близким к нему характером отражения в широкой спектральной области.Известен способ определения коэффициента отражения путем измерения падающего на образец и отраженного им потоков излучения. По этому способу луч света от источника излучения, например лазера, направляют вначале через систему зеркальных отражателей прямо на фотоприемник и измеряют падающий поток, Затем на пути луча помещают исследуемый обра. зец а зеркальный отражатель поворачивают так, чтобы отраженный дважды от исследуемого образца луч попал на Фотоприемник, и измеряют отраженный поток, Коэффициент отражения исследуемой поверхности определяют как отношение измеренных сигналов (1Этот способ дает возможность определить коэффициент отражения плоской полированной поверхности или покрытия на полированной поверхности в пучках ограниченного сечения, что является его недостатком. Кроме того.он имеет узкую спектральную область измерений, котораяограничена спектральной чувствительностью приемного фотоэлемента,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ определения коэффициентаотражения излучения от образцов сзеркальным или близким к нему характером отражения путем регистрациипадающего и отраженного потока.По этому способу свет от источника напранляют через входное окно нполый шар с белой матовой ннутренней 15 поверхностью. сквозь другое окно измеряют яркость стенки шара н заданной точке в 2-х случаях; когда на пути лучей помещают образец и без образца, По отношению полученных вели чин яркости определяют коэффициентотражения образца 2.Недостатком известного способаявляется ограниченный спектральныйдиапазон используемого излучения,обусловленный тем, что коэффициентотражения покрытия шара долженбыть близок к 1, что не позволяетприменять его для измерения отраже"ния излучения с произвольным спект- ЗО ральным составом.Кроме того, при измерениях отражения в пучках большого поперечного сечения он требует дорогостоящего и громоздкого оборудования и довольно сложных вспомогательных операций для учета систематической погрешности, вызванной потерями отраженного от образца потока излучения сквозь входное окно шарового фотометра.Цель изобретения - расширение спектральной области измерения в пучках большого .поперечного сечения коэффициента отражения.Указанная цель достигается тем, что измеряют сумму падающего и отраженного образцом потоков излучения с помощью болометрической решетки, 5 полностью перекрывающей падающий и отраженный от образца потоки излучения, затем рассчитывают коэффициент отражения по формулеИгlйР где Й, Мг - сигналы, пропорциональные падающему и сумме падающего иотраженного потоков соответственно д 5Г - коэффициент пропускания болометрической решетки,При этом при измерении падающего наобразец потока излучения обеспечивается однократное его прохождениечерез болометрическую решетку.Использование данного способаизмерений коэффициента отраженияпозволяет проводить измерения вширокой спектральной области, поскольку приемник, болометрическаярешетка является неселективным.Кроме того, этим способом спомощью болометрической проволочной решетки можно проводить измерения отражения пучков излучения 40большого поперечного сечения, таккак размеры ее можно менять в широких пределах.Использование болометрическойпроволочной решетки позволяет проводить корректные измерения, поскольку она является измерителем проходного типа и не влияет заметным образом на пространственные характеристики проходящего сквозь нее 50потока электромагнитного излучений(расходимость пучка излучения и распределение плотности мощности в поперечном сечении пучка) при выполнении условия а ъ Х ЭА где а1минимальный линейный размер, характеризующий неоднородности в распределении плотности потока мощности впоперечном сечении пучка электромагнитного излучения, в котором заключена заметная доля энергии, пе- ф 0реносимая всем пучком, Х - шаг решетки, А - длина волны самой низко-,частотной компоненты в спектре пучка,Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом. 65 Между источником излучения и исследуемым образцом помещают боло- метрическую решетку. Для сведения к минимуму влияния побочных эффектов, вызванных взаимодействием исследуемого образца и электромагнитного излучения (например выброс вещества или образование Факела ионизации на по- верхности образца), а также передачи энергии от образца к измерительной решетке за счет конвекции иди ударной волны, расстояние между образцом и измерительной системой выбирают достаточно большим, учитывая при этом, чтобы отраженный пучок полностью пересекал измерительную систеМУ.В этом случае сигнал от болометрической решетки можно представить в виде где С - коэффициент пропорциональности, зависящий от чувствительности измерительной системы и свойств системы индикации;Оо- падающий поток излучения.Если удалить образец, то сигнал с решетки будет пропорционален потоку падающего излученияН,-сж,Отсюда коэффициент отражения 3" -"-Коэффициент пропускания болометрической решетки должен быть измерен,П р и м е р. Предлагаемым способомопределяют коэффициент отражения поглотителя ледяного калориметра,представляющего собой набор медныхникелированных коаксиальных цилиндров, заостренных со стороны попадания света, с отрезком калориметрического колодцаФ 60 мм, на импульсномизлучении лазера ГОС 10011=1,06 мкм,при диаметре пучка 50 мм. В качествеизмерительной системы применяетсяпроволочный болометр в виде соединенных последовательно скрещенныхрешеток, выполненных из никелевогопровода 950 мкм с шагом 2 мм. Диаметрокна корпуса решетчатого болометрасоставляет 68 мм. Болометр включаютв мостовую схему, сигнал с которойрегистрируется по отбросу индикаторагальванометра М 136/а, Для контроляуровня энергии лазерных импульсовприменяется конусный калориметр,на который стеклянной пластиной от- .ветвляется часть пучка, КоэФфициентпропускания болометрической решетки7 измеряют при помощи конусного калориметра, он равен 0,945.Результаты измерений представленыв таблице.При измерениях без образца за болометром на расстоянии 2 м устанавливается конический поглотитель, который разворачивается в сторону на,3 Средне ния, затемотражения и и и обретенияния коэ и иента ула где й 1, М 2.Спосо щ и й с я падающего о т л и ч а юпри измерении ц потока излучео3-5 для того, чтобы отраженный от него пучок не попадал на решетку,По показаниям контрольного кало- . риметра отсчеты с болометрической ре. шетки приводятся к одному и тому же уровню энергии лазерного импульса.КоэФфициент отражения, вычисленный по ранее приведенному соотношению, удовлетворительно согласуется с величиной, полученной с помощью шарового фотометра при диаметре пучка 8 мм. Измерения с образцом,1.Способ определе фф ц отражения от образцов с зеркальным илиблизким к нему характером отражения путем регистрации падающего и отраженного потоков, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширеия спектральной области измеренияпучках большого поперечного сечения, измеряют сумму падавшего и отраженного образцом потоков излучения с помощью болометрической решетки, полностью перекрывающей падающий и отраженный от образца потоки излуче . Сравнительные испытания, таким образом, показывают,что с помощью предлагаемого способа возможно проводить измерения коэффициента отражения в широкой спектральной области с высокой точностью. Предлагаемый способ позволяет снизить стоимость и габариты применяемого оборудования при измерениях коэффициентов отражения образцов больших размеров. Измерение без образца рассчитывают коэфф ц енто формулеы/м,-сигналы, пропорциональные падающему и суммепадающего и отраженногопотоков, соответственно;коэффициент пропускания болометрическойрешетки,по п.1,м, чтообразе807166 Составитель О.филипповРедактор Н.Лазаренко ТехредМ.Голинка КорректорН.Григорук Заказ 274/67 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП"Патент", г,ужгород,ул.Проектная,4 ния обеспечивают однократное егопрохождение через болометрическуюрешетку,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Р 411356, кл. С 01 й 21/48,1971.2.Тиходеев Г.М. Световые измерения в светотехнике. М-Л., Госэнергоиздат, 1962, с.361 (прототип).