KR0178434B1 - 광분할기를 이용한 정반사율의 절대측정방법 - Google Patents

Abstract

광분활기를 이용하여 시료의 정반사성분을 기준반사판 없이 절대적으로 측정하는 방법에 관한 것으로, 광분활기와 이와 연동되는 두개의 광검출기를 90도 회전시켜 회전 전후의 광신호를 각각 읽어 이를 이용하여 표면의 정반사율을 측정하는 방법이다.

Description

광분할기를 이용한 정반사율의 절대측정방법

제1도는 본 발명에 따라 광분할기와 검출기의 회전전 상태를 보인 예시도.

제2도는 본 발명에 따라 광분할기와 검출기를 회전시킨 후의 상태를 보인 예시도.

제3도는 본 발명에 따라 광분할기가 놓인 회전판의 일측면 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원 2 : 광선의 평행화를 위한 광학장치

3 : 광분할기 4 : 시료

5 : 광검출기(Ⅰ) 6 : 광검출기(Ⅱ)

7 : 신호처리부 8 : 회전판

9 : 리미터(Limiter)

본 발명은 광분할기를 이용한 정반사율의 절대측정밥법에 관한 것으로, 회전되어 위치가 변경되는 두 개의 광검출기와 이와 함께 일체형으로 움직이는 광분할기를 이용하여 평면시료에 0도로 입사하여 0도로 반사하는 정반사율(0/0 정반사율)을 절대적으로 측정하는 광분할기를 이용한 정반사율의 절대측정방법에 관한 것이다.

종래에 사용되고 있는 정반사율 측정은 기준 거울면에 대한 상대적인 측정을 하였으나, 기준 거울면은 표면의 손상이나 변질의 위험이 상존하므로, 정확한 측정을 위하여 절대측정방식이 필요하다. 절대측정을 위한 기존의 고안은 구면거울을 이동시킴으로써 측정하는 방식이 있는데 이 방법은 별도의 기준광을 필요로 하고 특히 0도에서의 정반사성분은 측정할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려한 것으로, 광학장치를 경유한 광선이 반사 및 흡수되는 광분할기와 두 개의 광검출기를 동시에 회전시키고, 상기 회전 전/후에 각 검출기에서는 흡수되는 신호를 읽어 기준판이나 별도의 교정없이 절대적인 0/0 정반사율을 산출한다.

본 발명은 한 쌍의 검출기를 사용하여 광분할기에서 나누어지는 빛을 동시에 측정하므로 광원이 불안정한 경우에도 측정값에 영향을 미치지 않으며 회전전후의 측정사이의 시간이 일정치 않아도 아무런 측정치에 영향이 없다.

이하 발명의 요지를 각 측정단계와 그에 해당하는 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따라 광분할기와 검출기의 회전전 상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 광원(1)으로부터 나온 광선은 광학장치(2)에 의해 평행광선으로 바뀌게 되고, 이 광선의 일부는 광분할기(3)의 a면에서 반사되어(광분할기 a면 반사율 R_a) 광검출기(Ⅰ)에 흡수되며, 상기 광검출기(Ⅰ)에 흡수된 신호는 광신호로 읽혀진다. 또한, 광선의 나머지는 광분할기(3)를 투과한 후(광분할기 a면으로 입사하여 투과되는 투과율T₁) 시료(시료의 반사율 R)에 의해 다시 광분할기(3)로 반사된다. 상기 시료(4)에 의해 반사되는 광선은 광분할기(3)의 b면에 의해 또다시 반사되어(광분할기 b면 반사율 R_b) 광검출기(Ⅱ)에 흡수되고, 상기 광검출기(Ⅱ)에 흡수된 신호는 광신호로 읽혀진다.

제2도는 본 발명에 따라 광분할기와 검출기를 회전시킨 후의 상태를 보인 예시도를, 제3도는 본 발명에 따라 광분할기가 놓인 회전판의 일측면 예시도를 도시한 것으로, 광원(1)과 시료(4)를 고정한 상태로 광분할기(3)와 한 쌍의 광검출기(Ⅰ,Ⅱ )를 회전하면, 광원(1)을 향하는 광분할기(3)의 표면은 a면에서 b면으로 바뀌게 되고, 두 개의 광검출기(Ⅰ,Ⅱ)는 위치가 서로 바뀌게 된다.

상기 광분할기(3) 및 두 개의 광검출기(Ⅰ,Ⅱ)는 모터(도시없음)에 의해 회전되는 회전판(8) 위에 설치되어 있으며, 상기 회전판(8)은 동일직선상에 위치하도록 회전판(8)의 양측에 설치된 통상의 리미터(9)에 의해 회전각도가 제어된다. 즉, 모터(도시없음)에 의해 회전판(8)이 회전하여 일측 리미터를 작동시키면 회전판(8)은 멈추게 되므로, 동일직선상에 위치하도록 회전판(8)의 양측에 설치된 리미터(9)에 의해 광분할기(3) 및 두 개의 검출기(Ⅰ,Ⅱ)가 설치된 회전판(8)이 회전된 후 정지하게 된다.(검출기의 위치가 바뀌게 된다.)

이 상태에서 광로를 추적하면 광원에서 나온 광선은 광학장치(2)에 의하여 평행광선이 된 후 광선의 일부는 광분할기(3)의 b면에 의해 반사되어 광검출기(Ⅱ)에 흡수되고, 광검출기(Ⅱ)에 흡수된 신호는 광신호로 읽혀진다. 또한, 광분할기(3)의 b면에 반사되지 않은 광선의 나머지는 광분할기(3)를 투과한 후(광분할기 b면으로 입사하여 투과되는 투과율T₂) 시료(4)(시료의 반사율 R)에 의해 다시 반사되며, 상기 시료(4)에 의해 반사된 광선은 다시 광분할기(3)의 a면에 의해 반사되어 광검출기(Ⅰ)에 흡수되고, 광신호로 읽혀진다.

상기와 같은 방법에 의해 얻어진 네 개의 측정치는 다음과 같다.

상기 네 개의 식(ⅰ,ⅱ,ⅲ,ⅳ)으로부터 다음 식을 유도할 수 있다.

상기 식(ⅴ)에 의해 T₁, T₂의 값을 알면 미지의 값 R(시료의 반사율)을 구할 수 있다.

즉, (V_a-2×V_b-1)/(V_a-1×V_b-2)는 측정값이므로, 이를 구하고자 하는 시료의 반사율(R)에 대히여 정리하면,

의 관계식을 얻는다. (이때 상기 또다른 미지의 수T₁, T₂는 광분할기의 투과율을 절대적으로 측정하여 정해지는 값이다.)

이와 같이 본 발명은 광분할기를 사용하여 두 개의 광검출기에서 동시에 읽히는 광신호를 사용하므로 광원의 광도가 변하여도 측정결과에는 영향을 미치지 못한다.

또한 정반사율을 절대적으로 측정하기 때문에 기준반사판을 사용하여 교정할 필요가 없고 정확히 0도에서 정반사율을 읽을 수 있는 특징이 있다.

Claims (1)

1. 동일직선상에 위치하도록 양측에 광검출기(Ⅰ)과 광검출기(Ⅱ)가 각각 설치된 광분할기에 평행광선을 투사하여 광분할기에 의해 반사된 광선을 광검출기(Ⅰ)에 의해 측정하는 제1단계와, 상기 광분할기를 투과한 후 시료에 반사되어 광분할기에 의해 다시 반사된 광선을 광검출기(Ⅱ)에 의해 측정하는 제2단계와, 상기 광검출기(Ⅰ)와 광검출기(Ⅱ) 및 광분할기를 회전시킨 후, 광분할기에 평행광선을 투사하여 광분할기에 의해 반사된 광선을 광검출기(Ⅱ)에 의해 측정하는 제3단계와, 상기 회전된 광분할기를 투과한 후 시료에 반사되어 광분할기에 의해 다시 반사된 광선을 광검출기(Ⅰ)에 의해 측정하는 제4단계로 이루어져, 광원의 불안정성에 의한 측정오차와 광검출기의 측정감도의 차이에 의한 측정오차를 제거한 것을 특징으로 하는 광분할기를 이용한 정반사율의 절대측정방법.