RU184241U1

RU184241U1 - DEVICE FOR MEASURING BRIGHTNESS COEFFICIENT IN THE INFRARED RANGE OF LENGTH OF WAVES

Info

Publication number: RU184241U1
Application number: RU2018110203U
Authority: RU
Inventors: Андрей Борисович Корнилов; Глеб Андреевич Корнилов
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-10-18

Abstract

Полезная модель относится к области оптических измерений и касается устройства измерений коэффициента яркости материала в инфракрасном диапазоне длин волн. Устройство включает в себя на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, зеркальную оптическую систему сбора и фокусировки отраженного потока, приемник излучения и оптический столик с черным экраном. Источник облучения и приемник излучения выполнены с возможностью регулирования телесных углов соответственно облучающего и принимаемого потоков излучения. Образец устанавливается по центру оптического столика, а поворотная платформа источника облучения с оптической системой облучения образца выполнена перемещаемой относительно центра образца в плоскости измерений. Технический результат заключается в повышении точности, упрощении юстировки и процедуры измерений. 3 ил.

The invention relates to the field of optical measurements and relates to a device for measuring the brightness coefficient of a material in the infrared wavelength range. The device includes, on a turntable, an irradiation source and a specular optical specimen irradiation system providing focusing of the flow, a mirrored optical system for collecting and focusing the reflected flux, a radiation receiver and an optical table with a black screen. The irradiation source and the radiation receiver are configured to adjust the solid angles of the irradiating and received radiation fluxes, respectively. The sample is mounted in the center of the optical stage, and the rotary platform of the irradiation source with the optical system for irradiating the sample is made movable relative to the center of the sample in the measurement plane. The technical result consists in increasing accuracy, simplifying alignment and measurement procedures. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области оптических измерений, в частности к определению двунаправленной характеристики отражения материалов - коэффициента яркости, представляющего собой отношение энергетической яркости отражающей поверхности исследуемого материала к энергетической яркости совершенного рассеивателя при одинаковых угловых расположениях источника облучения и приемника излучения (Фиг. 1). Коэффициент яркости необходим при решении задач определения полей яркости эффективного излучения тел сложной формы при наличии внешних источников облучения.The utility model relates to the field of optical measurements, in particular, to the determination of a bi-directional reflection characteristic of materials - a brightness coefficient, which is the ratio of the energy brightness of the reflecting surface of the material under study to the energy brightness of a perfect diffuser at the same angular positions of the radiation source and radiation receiver (Fig. 1). The brightness coefficient is necessary in solving problems of determining the brightness fields of the effective radiation of bodies of complex shape in the presence of external sources of radiation.

Известно устройство для измерений двунаправленных отражательных характеристик материалов - гониофотометр (И.А. Непогодин, К.И. Мальчонок, Д.Т. Тиранов, В.А. Невзоров. Оптика и спектроскопия. 1966. Т. 20, вып. 4, С. 701-708). Облучение образца материала здесь осуществляется с использованием когерентных источников излучения. Недостатками устройства являются невозможность получения спектральных зависимостей отражательных характеристик, а также необходимость учета влияния поляризации излучения.A device for measuring the bidirectional reflective characteristics of materials is a goniophotometer (I. A. Nepogodin, K. I. Malchonok, D. T. Tiranov, V. A. Nevzorov. Optics and spectroscopy. 1966. T. 20, issue 4, C . 701-708). The irradiation of a sample of material is carried out using coherent radiation sources. The disadvantages of the device are the impossibility of obtaining spectral dependences of the reflective characteristics, as well as the need to take into account the effect of radiation polarization.

Известно устройство для измерений коэффициента яркости материалов, принятое за прототип (В.В. Витковский, А.Б. Корнилов и др. Оптический журнал. 2002 г. т. 70. №: 6 С. 27-32), которое включает источник облучения на поворотной платформе, оптическую систему облучения образца и сбора отраженного излучения на основе сферических зеркал, образец с черным экраном и приемник излучения. Основным недостатком этого устройства является ограниченность применения, связанная с:A device is known for measuring the brightness coefficient of materials adopted for the prototype (V.V. Vitkovsky, A. B. Kornilov and other Optical Journal. 2002, vol. 70. No.: 6 S. 27-32), which includes an irradiation source on a turntable, an optical system for irradiating a sample and collecting reflected radiation based on spherical mirrors, a sample with a black screen and a radiation receiver. The main disadvantage of this device is the limited application associated with:

- возможностью измерений только при одном угле отражения,- the ability to measure only at one angle of reflection,

- неопределенностью гониометрической схемы поворота платформы источника облучения,- the uncertainty of the goniometric pattern of rotation of the platform of the radiation source,

- отсутствием опоры для образца и черного экрана, из-за чего может не обеспечиваться жесткость расположения образца относительно источника облучения при его повороте.- lack of support for the sample and the black screen, because of which the rigidity of the sample relative to the radiation source during rotation can not be ensured.

Задачей и техническим результатом полезной модели является создание устройства измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн, позволяющего обеспечить условия параксиальности падающего и отраженного потоков излучения, упростить юстировку измерительного устройства, достичь инвариантности размеров образца от размеров телесных углов осветителя и приемника, повысить точность измерений, включая материалы с ярко выраженным пиком отражения и облегчить процедуру измерений в диапазонах углов облучения и наблюдения, измеряемых от нормали до касательной к поверхности.The objective and technical result of the utility model is to create a device for measuring the brightness coefficient in the infrared wavelength range, which allows to ensure the paraxiality of the incident and reflected radiation fluxes, to simplify the adjustment of the measuring device, to achieve invariance of the sample sizes from the dimensions of the solid angles of the illuminator and receiver, and to increase the measurement accuracy, including materials with a pronounced reflection peak and facilitate the measurement procedure in the ranges of the angles of irradiation and observation, from eryaemyh from the normal to the tangent to the surface.

Решение задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в устройстве измерений коэффициента яркости материала в инфракрасном диапазоне длин волн, содержащем расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, зеркальную оптическую систему сбора и фокусировки отраженного потока, приемник излучения, черный экран с образцом, источник облучения и приемник излучения выполнены с возможностью регулирования телесных углов соответственно облучающего и принимаемого потоков излучения, установлен оптический столик с черным экраном, образец расположен по центру оптического столика, поворотная платформа источника облучения с оптической системой облучения образца выполнена перемещаемой относительно центра образца в плоскости измерений.The solution of the problem and the indicated technical result are achieved by the fact that in the device for measuring the brightness coefficient of the material in the infrared wavelength range containing the radiation source located on the rotary platform and the specular optical irradiation system for the sample to ensure focusing the flow, a mirrored optical system for collecting and focusing the reflected flux, receiver radiation, a black screen with a sample, the radiation source and the radiation receiver are made with the possibility of regulation of solid angles, respectively but the irradiating and receiving radiation fluxes, an optical stage with a black screen is installed, the sample is located in the center of the optical stage, the rotary platform of the radiation source with the optical system for irradiating the sample is made movable relative to the center of the sample in the measurement plane.

Устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн (Δλ=1-15 мкм) поясняется фиг. 1-3, на которых представлены:The device for measuring the brightness coefficient in the infrared wavelength range (Δλ = 1-15 μm) is illustrated in FIG. 1-3, on which are presented:

На фиг. 1 - схема падающего и отраженного потоков излучения при определении коэффициента яркости материала;In FIG. 1 is a diagram of incident and reflected radiation fluxes when determining the brightness coefficient of a material;

на фиг. 2 - оптическая схема предлагаемого устройства,in FIG. 2 is an optical diagram of the proposed device,

на фиг. 3 - влияние размера отверстия приемника излучения на результат измеренияin FIG. 3 - the effect of the hole size of the radiation receiver on the measurement result

Предлагаемое устройство (Фиг. 2) содержит источник облучения 1, оптическую систему облучения образца, состоящую из сферических зеркал 2 и 4, столик 11 с черным экраном 6 для крепления на нем образца 5 (эталона), оптическую систему сбора и фокусировки отраженного потока, состоящую из сферического зеркала 7, и приемник излучения 9. Оптический столик 11 позволяет расположить и закрепить образец по центру столика, что позволит осуществлять поворот платформы с источником излучения относительно центра образца. Черный экран (6) на оптическом столике необходим для поглощения облучаемого потока, не попавшего в контур образца. Источник облучения 1 и приемник излучения 9, выполнены с возможностью регулирования телесных углов за счет отверстий 3 и 8 соответственно облучающего и принимаемого потоков излучения. Поворотная платформа 10, на которой закреплены источник облучения 1 с оптической системой облучения образца, выполнена перемещаемой относительно центра образца 5.The proposed device (Fig. 2) contains an irradiation source 1, an optical system for irradiating a sample, consisting of spherical mirrors 2 and 4, a table 11 with a black screen 6 for attaching a sample 5 (standard) on it, an optical system for collecting and focusing the reflected flow, consisting from a spherical mirror 7, and a radiation receiver 9. An optical stage 11 allows you to position and fix the sample in the center of the table, which will allow you to rotate the platform with the radiation source relative to the center of the sample. A black screen (6) on the optical stage is necessary for absorbing the irradiated stream that does not fall into the sample circuit. The radiation source 1 and the radiation receiver 9 are configured to adjust the solid angles due to the holes 3 and 8, respectively, of the irradiating and received radiation fluxes. The rotary platform 10, on which the irradiation source 1 with the optical irradiation system of the sample is fixed, is made movable relative to the center of the sample 5.

Обеспечение параксиальности потока облучения образца и сбора отраженного излучения в приемнике осуществляют за счет выбора геометрии расположения основных элементов оптической системы устройства при условии минимизации угла между направлением потока и основной оптической осью. Кроме того, наряду с решением проблемы параксиальности потоков рассматривалась проблема учета дифракции на малых отверстиях, решение которой осуществляется за счет регулирования отверстия 3 (Фиг. 2). Для обеспечения удаления источника от отверстия осветителя и в то же время для проецирования источника на срез отверстия устанавливается сферическое зеркало 2, что необходимо для фокусировки излучателя на срез отверстия.The paraxiality of the sample irradiation flow and the collection of reflected radiation in the receiver is ensured by choosing the location geometry of the main elements of the device’s optical system, provided that the angle between the flow direction and the main optical axis is minimized. In addition, along with the solution of the problem of paraxiality of flows, the problem of accounting for diffraction by small holes was considered, which is solved by adjusting the hole 3 (Fig. 2). To ensure that the source is removed from the illuminator’s hole and at the same time, to project the source onto the hole cut, a spherical mirror 2 is installed, which is necessary for focusing the emitter on the hole cut.

Использование сферических зеркал 4, 7 в оптических системах соответственно облучения образца и сбора отраженного излучения, позволяет избежать хроматической аберрации линз, поскольку сферической аберрацией при условиях, когда потоки близки к параксиальным, можно пренебречь. Это позволяет использовать для юстировки системы в инфракрасном диапазоне юстировку, выполняемую в видимом диапазоне. В то же время наличие на зеркалах алюминиевого покрытия с высоким коэффициентом отражения 95% в ИК-области не приведет к увеличению потерь по сравнению с линзами.The use of spherical mirrors 4, 7 in optical systems, respectively, irradiating the sample and collecting reflected radiation, avoids chromatic aberration of the lenses, since spherical aberration under conditions when the fluxes are close to paraxial can be neglected. This allows you to use the adjustment in the visible range to align the system in the infrared range. At the same time, the presence on the mirrors of an aluminum coating with a high reflection coefficient of 95% in the infrared region will not lead to an increase in losses compared to lenses.

Наличие на оптическом столике 11 черного экрана 6 позволяет осуществлять выбор размеров образца только из условия непревышения поперечных сечений падающих и отраженных потоков, но достаточных для формирования общепринятых оптических свойств материалов. В этом случае исчезает необходимость подбора размеров образца по характеристикам приемника.The presence on the optical table 11 of a black screen 6 allows the selection of sample sizes only from the condition that the cross sections of incident and reflected flows are not exceeded, but sufficient to form the generally accepted optical properties of materials. In this case, the need for selecting sample sizes according to the characteristics of the receiver disappears.

Размещение источника облучения 1 с оптической системой облучения на поворотной платформе 10 углового перемещения относительно центра образца позволяет осуществлять процедуру измерения коэффициента яркости в широком диапазоне углов падения и наблюдения, измеряемых от нормали до касательной к поверхности.Placing the radiation source 1 with the optical radiation system on a rotary platform 10 of angular displacement relative to the center of the sample allows the procedure for measuring the brightness coefficient in a wide range of incidence and observation angles, measured from the normal to the tangent to the surface.

Основным методическим аспектом измерений коэффициента яркости материалов, включая материалы с ярко выраженным пиком отражения, является учет его зависимости от

и

, т.е. от характеристик измерительной аппаратуры и параметров источника. Для уменьшения этой зависимости и увеличения сигналов использовались следующие условия:The main methodological aspect of measuring the brightness coefficient of materials, including materials with a pronounced reflection peak, is to take into account its dependence on

and

, i.e. from the characteristics of the measuring equipment and the parameters of the source. To reduce this dependence and increase the signals, the following conditions were used:

где

- угол рассеивания, определяемый средней шириной зеркального пика;Where

- scattering angle determined by the average width of the mirror peak;

- телесный угол источника;

- solid angle of the source;

- телесный угол приемника.

- solid angle of the receiver.

Условия (1) при измерении диффузных покрытий реализуются без затруднений, а в случае материалов, имеющих сильно выраженный зеркальный пик или близких к идеальному зеркалу, требуют специального рассмотрения. Это обусловлено тем, что угол рассеивания для указанных покрытий определяется в процессе измерений итерационно путем многократного уменьшения телесного угла источника

. В связи с этим для первоначального предварительного измерения выбирается величина

, достаточная для обеспечения разрешающей способности аппаратуры. При этом для покрытий, имеющих сильно выраженную зеркальную составляющую, первое из условий (1) может не выполняться. Это связано с тем, что в области узких зеркальных пиков величины

и

будут одного порядка, а случаи приближений к идеальному зеркалу, когда

, не рассматриваются. Во избежание появляющейся зависимости β от

, т.е. от характеристик измерительной аппаратуры, и, соответственно, для устранения ограничений по свойствам зеркальности отражения исследуемых материалов принимается условие:Conditions (1) when measuring diffuse coatings are realized without difficulty, and in the case of materials having a strongly pronounced mirror peak or close to an ideal mirror, they require special consideration. This is due to the fact that the scattering angle for these coatings is determined iteratively during measurements by repeatedly reducing the solid angle of the source

. In this regard, for the initial preliminary measurement, the value

sufficient to provide the resolution of the equipment. Moreover, for coatings having a strongly pronounced mirror component, the first of conditions (1) may not be satisfied. This is due to the fact that, in the region of narrow mirror peaks,

and

will be of the same order, and cases of approximations to the ideal mirror, when

are not considered. To avoid the emerging dependence of β on

, i.e. from the characteristics of the measuring equipment, and, accordingly, to eliminate restrictions on the specular properties of the reflection of the studied materials, the condition is accepted:

Имеющееся противоречие условия (2) со вторым соотношением условий (1) разрешается при равенстве угла измерения и угла источника (

), выполнение которого приведет к определению β уже в зависимости от

. Такие коэффициенты яркости β, зависимые от параметров источников, затрудняют их практическое применение, поэтому целесообразно рассмотреть возможности получения установившихся β при изменении

. При этом

следует уменьшать для выполнения условия

, т.к. полностью независимый коэффициент яркости для всех покрытий может быть получен только при точечном источнике (

→0).The existing contradiction of condition (2) with the second relation of conditions (1) is resolved if the measurement angle and the source angle are equal (

), the fulfillment of which will lead to the determination of β already depending on

. Such brightness coefficients β, which depend on the parameters of the sources, complicate their practical application; therefore, it is advisable to consider the possibility of obtaining steady-state β when changing

. Wherein

should be reduced to fulfill the condition

because a completely independent brightness coefficient for all coatings can be obtained only with a point source (

→ 0).

Для формирования итерационного процесса необходимо учесть сильную при узких зеркальных пиках зависимость β от

, устранить которую не представляется возможным. Это обусловлено тем, что в случае идеального зеркала и идеального плоскопараллельного потока, когда коэффициент β как известно, принимает значение ∞, в выражении общей яркости появится неопределенность вида ∞⋅0. Если для зеркала эта неопределенность раскрывается точно, то для покрытий, близких к зеркальным, получается произведение больших и малых чисел. Это приведет к необходимости интегрирования с очень малым шагом при неконтролируемых погрешностях. Предварительное использование в этом случае коэффициента яркости, эквивалентного по результатам интегрирования общей яркости, позволит избежать указанных трудностей. При этом для узконаправленных источников с постоянной по всему источнику яркостью, в частности для зеркально отражающих поверхностей материалов, эквивалентно осредненный по

коэффициент яркости определится следующим соотношением:In order to form an iterative process, it is necessary to take into account the strong dependence of β on narrow mirror peaks

, which is not possible to eliminate. This is due to the fact that in the case of an ideal mirror and an ideal plane-parallel flow, when the coefficient β is known to take the value ∞, an uncertainty of the form ∞⋅0 will appear in the expression of the overall brightness. If for a mirror this uncertainty is revealed exactly, then for coatings close to mirror, a product of large and small numbers is obtained. This will lead to the need for integration with a very small step with uncontrolled errors. The preliminary use in this case of a brightness coefficient equivalent to the results of integrating the total brightness will avoid the indicated difficulties. Moreover, for narrowly directed sources with a constant brightness throughout the source, in particular for specularly reflecting surfaces of materials, it is equivalently averaged over

the brightness coefficient is determined by the following ratio:

где ρ(ψ) - коэффициент отражения поверхности зеркала, который измеряется известными методами.where ρ (ψ) is the reflection coefficient of the mirror surface, which is measured by known methods.

Для зеркально-диффузных отражений определение аналогичного коэффициента требует отдельного рассмотрения с учетом точности результата интегрирования общей яркости.For mirror-diffuse reflections, the determination of a similar coefficient requires a separate consideration, taking into account the accuracy of the result of integrating the overall brightness.

Измерения при первоначальном источнике излучения и соответствующем телесном угле

позволят получить коэффициенты яркости в первом приближении и оценить свойства зеркальности материалов, которые последовательно будут уточняться по признакам видов поверхностей, представленных ниже.Measurements at the initial radiation source and corresponding solid angle

will make it possible to obtain brightness coefficients in a first approximation and evaluate the mirror properties of materials, which will be subsequently refined by the signs of the types of surfaces presented below.

Зеркальная. Ширина зеркального пика приблизительно соответствует

, тем самым получен коэффициент яркости, соответствующий соотношению (4) при

. В случае других источников (

) определение коэффициента яркости осуществляется путем пересчета с учетом коэффициента

.Mirror. The width of the mirror peak approximates

thus, a brightness coefficient corresponding to relation (4) is obtained for

. In the case of other sources (

) determination of the brightness coefficient is carried out by recalculation taking into account the coefficient

.

Диффузная. Средняя ширина зеркального максимума много больше

, тогда зависимость

практически пропадает, но полностью она исчезнет только при совершенно диффузном покрытии (β(ψ,2π)=ρ(ψ,2π)).Diffuse. The average width of the mirror maximum is much larger

then the dependence

practically disappears, but it completely disappears only with a completely diffuse coating (β (ψ, 2π) = ρ (ψ, 2π)).

Зеркально-диффузная. Последовательность измерений зависит от отношения средней ширины зеркального максимума к

. Так, если его значение по предварительным оценкам находится в интервале от 2 до 10, то потребуются проверочные итерационные измерения с уменьшением угла источника. В результате могут быть получены установившиеся значения коэффициента яркости при изменении

, т.е. независимые значения β с заданной точностью. В случае, когда средняя ширина зеркального максимума по отношению к

меньше 2, определение независимого коэффициента β может быть ограничено возможностями установки, и тогда потребуется более совершенная аппаратура. В связи с этим следует измерять осредненные коэффициенты яркости для конкретных источников. Имеющееся при этом увеличение потребной информации не имеет решающего значения в практическом применении, т.к. для источников типа лазера необходимы отдельные измерения, связанные, в частности, с учетом неравновесных термодинамических условий. Для фоновых источников, когда их телесные углы больше

, экспериментально определенные коэффициенты яркости при этом угле реально применимы. При приближении характеристик покрытий к идеально зеркальным получить независимый β практически невозможно.Mirror-diffuse. The measurement sequence depends on the ratio of the average width of the mirror maximum to

. So, if its value according to preliminary estimates is in the range from 2 to 10, then verification iterative measurements with decreasing source angle will be required. As a result, steady-state values of the brightness coefficient can be obtained when changing

, i.e. independent values of β with a given accuracy. In the case when the average width of the mirror maximum with respect to

less than 2, the determination of the independent coefficient β may be limited by the capabilities of the installation, and then more sophisticated equipment will be required. In this regard, averaged brightness factors for specific sources should be measured. The increase in the required information at the same time is not critical in practical application, since For sources such as a laser, separate measurements are necessary, in particular, taking into account nonequilibrium thermodynamic conditions. For background sources when their solid angles are greater

, experimentally determined brightness factors at this angle are really applicable. When approaching the characteristics of coatings to perfectly mirror, it is almost impossible to obtain independent β.

Указанные качественные признаки видов поверхностей позволяют не только оценить свойства зеркальности исследуемых материалов, но и определить практическую применимость полученных результатов измерений.The indicated qualitative characteristics of the types of surfaces make it possible not only to evaluate the specular properties of the studied materials, but also to determine the practical applicability of the obtained measurement results.

В рамках представленного устройства (Фиг. 2) измерения осуществляют следующим образом. Поток от источника облучения 1 с помощью сферического зеркала 2 попадает на регулируемое по ширине отверстие 3 и далее на сферическое зеркало 4. Сформированный зеркалом 4 поток направляется на исследуемый образец 5, расположенный на столике 11 с черным экраном 6. Отраженный от образца поток собирается сферическим зеркалом 7 на входном отверстии 8 приемника излучения 9, при этом не попавший в контур образца поток поглощается черным экраном (6). Отверстие 3 осветителя 1 и входное отверстие 8 приемника излучения 9, имеющие прямоугольную форму сечения и с очень острыми краями, расположены в фокусах соответствующих зеркал 4 и 7, поэтому угловые расхождения падающего и измеряемого потоков (

и

) определяются размерами отверстий 3, 8 и фокусным расстоянием зеркал 2 и 7:In the framework of the presented device (Fig. 2), the measurements are as follows. The flow from the irradiation source 1 with the help of a spherical mirror 2 enters the width-adjustable hole 3 and then onto the spherical mirror 4. The flow formed by the mirror 4 is directed to the test sample 5 located on the stage 11 with a black screen 6. The flow reflected from the sample is collected by a spherical mirror 7 at the inlet 8 of the radiation receiver 9, while the stream that did not enter the sample loop is absorbed by the black screen (6). The hole 3 of the illuminator 1 and the inlet 8 of the radiation receiver 9, having a rectangular cross-section and with very sharp edges, are located in the foci of the corresponding

mirrors

4 and 7, therefore, the angular divergences of the incident and measured flows (

and

) are determined by the size of the

holes

3, 8 and the focal length of the mirrors 2 and 7:

где а - ширина отверстия 3 осветителя (а=1-4 мм);where a is the width of the hole 3 of the illuminator ( a = 1-4 mm);

b - ширина отверстия 8 приемника (b=1-7 мм);b is the width of the hole 8 of the receiver (b = 1-7 mm);

h - высота отверстий 3 и 8 (h=7 мм);h is the height of the holes 3 and 8 (h = 7 mm);

ƒ - фокусное расстояние зеркал 2 и 7 (ƒ=252 мм).ƒ is the focal length of mirrors 2 and 7 (ƒ = 252 mm).

Устройство осуществляет измерение коэффициента яркости в диапазоне длин волн Δλ=l-15 мкм по углу падения при дискретных значениях углов отражения θ=θ₀:The device measures the brightness coefficient in the wavelength range Δλ = l-15 μm by the angle of incidence at discrete values of the reflection angles θ = θ ₀ :

где ρ- коэффициент отражения плоского зеркала (эталона) при нормальном падении потока;where ρ is the reflection coefficient of a flat mirror (standard) with a normal flow drop;

I₀, I - сигналы от приемника с учетом принятых соотношений размеров образца и поперечных сечений падающего и измеряемого отраженного потоков.I ₀ , I - signals from the receiver, taking into account the accepted ratios of the dimensions of the sample and the cross sections of the incident and measured reflected flows.

ψ, β - углы падения и отражения потоков излучения (Фиг.1);ψ, β are the angles of incidence and reflection of radiation fluxes (Figure 1);

В устройстве регулировка телесных углов

и

осуществлялось через размеры отверстий а и b. Результаты влияния их на точность определения β при зеркальном отражении и правомерность принятия условия

показаны на примере лакокрасочного покрытия ЭП-140. Так, на Фиг. 3 показано влияние размера входного отверстия b приемника измерения на коэффициент яркости при зеркальном отражении в условиях постоянства размера отверстия источника излучения а. Видно, что с приближением размера отверстия приемника к размеру отверстия источника излучения точность измерений увеличивается и при равенстве а=b (

) достигается установившееся значение.The device adjusts solid angles

and

was carried out through the sizes of holes a and b. The results of their influence on the accuracy of determining β during specular reflection and the legitimacy of accepting the condition

shown on the example of paintwork EP-140. So in FIG. Figure 3 shows the influence of the size of the inlet b of the measurement receiver on the brightness coefficient during specular reflection under conditions of a constant size of the aperture of the radiation source a. It can be seen that as the receiver hole size approaches the size of the radiation source hole, the measurement accuracy also increases with a = b (

) a steady-state value is reached.

Таким образом, создано устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн, позволяющее обеспечить условия параксиальности падающего и отраженного потоков излучения, упростить юстировку измерительного устройства, достичь инвариантности размеров образца от размеров телесных углов осветителя и приемника, повысить точность измерений, включая материалы с ярко выраженным пиком отражения и облегчить процедуру измерений в диапазонах углов облучения и наблюдения, измеряемых от нормали до касательной к поверхности.Thus, a device was created for measuring the brightness coefficient in the infrared wavelength range, which allows to ensure the paraxiality of the incident and reflected radiation fluxes, simplify the adjustment of the measuring device, achieve sample size invariance from the dimensions of the solid angles of the illuminator and receiver, and increase the measurement accuracy, including materials with pronounced peak reflection and facilitate the measurement procedure in the ranges of irradiation and observation angles, measured from normal to tangent to the surface .

Предлагаемое устройство обеспечивает получение полной информации о коэффициенте яркости материалов.The proposed device provides complete information about the brightness coefficient of materials.

Claims

A device for measuring the brightness coefficient of a material in the infrared wavelength range, comprising a radiation source located on a turntable and a mirror optical system for irradiating the sample with focusing of the flow, a mirror optical system for collecting and focusing the reflected stream, a radiation receiver, a black screen with a sample, an radiation source and a receiver radiation, made with the possibility of regulating the solid angles of the irradiating and received radiation fluxes, characterized in that o contains an optical stage with a black screen, the sample is installed in the center of the optical stage, the rotary platform of the irradiation source with the optical irradiation system of the sample is made movable relative to the center of the sample in the measurement plane.