RU2109256C1

RU2109256C1 - Method of determination of coefficient of light linear polarization in reflection and device intended for its realization

Info

Publication number: RU2109256C1
Application number: RU95115507A
Authority: RU
Inventors: И.Л. Гейхман; А.М. Онищенко; О.В. Федоренко
Original assignee: Институт горного дела им.А.А.Скочинского
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: mining automatics. SUBSTANCE: parallel light flux is directed to mirror with polarization coating made of amorphous semiconductor. Light flux reflected from mirror is passed to photoreceiver through linear polarizer. The latter is rotated till maximum signal from photoreceiver is obtained, and signal $$$ is recorded. Light flux coming to mirror is overlapped, and signal $$$ is recorded. Light flux coming to mirror is opened, linear polarizer is rotated till minimum signal from photoreceiver is obtained, and signal $$$ is recorded. Light flux coming to mirror is overlapped again, and signal $$$ is recorded. This done, linear polarization coefficient K is determined from expression: $$$. Device has illuminator, light filter and specimen holder positioned in succession along optical axis, as well as analyzer mounted for rotation and photoreceiver with indication and recording unit installed in direction of radiation reflected from specimen. Device also has first adjustable diaphragm, biconvex lens and second adjustable diaphragm installed in succession between light filter and specimen holder. Specimen holder is mounted for rotation about optical axis. EFFECT: more reliable determination of linear polarization coefficient. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной автоматике и к полярископам и поляриметрам и может быть использовано для определения коэффициента линейной поляризации света при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий для создания на этой основе светильников, которые могут быть использованы для наблюдения объектов в условиях пыли и тумана и для исследования и наблюдения деформируемости горных пород в массивах. The invention relates to mining automation and to polariscopes and polarimeters and can be used to determine the coefficient of linear polarization of light when reflected from amorphous semiconductor coatings to create luminaries on this basis that can be used to observe objects in dust and fog and for research and observation deformability of rocks in massifs.

Известен способ определения коэффициента линейной поляризации света, включающий пропускание светового потока последовательно через монохроматор, линзу, поляризатор, модулятор, диафрагму, анализатор и фотоприемник, причем поток света стабилизируют, определяют косинус суммы углов между плоскостями колебаний в лучах, падающих на анализатор и пропускаемых им, и угла, на который отклоняется плоскость поляризации света, падающего на анализатор, а коэффициент поляризации определяют по формуле Малюса:
Φ = Φ₀[cos²(θ+τ)+K], ,
где
Φ₀ - поток излучения, выходящий из поляризатора, K - коэффициент пропускания скрещенных поляризатора и анализатора, Φ - поток излучения, выходящий из анализатора [1].A known method for determining the coefficient of linear polarization of light, including transmitting the light flux sequentially through a monochromator, lens, polarizer, modulator, aperture, analyzer and photodetector, moreover, the light flux is stabilized, determine the cosine of the sum of the angles between the vibrational planes in the rays incident on the analyzer and transmitted by it, and the angle by which the plane of polarization of the light incident on the analyzer is deflected, and the polarization coefficient is determined by the Malus formula:
Φ = Φ ₀ [cos ² (θ + τ) + K],,
Where
Φ ₀ is the radiation flux coming out of the polarizer, K is the transmittance of the crossed polarizer and analyzer, Φ is the radiation flux coming out of the analyzer [1].

Недостатком известного способа является невозможность с его помощью точно определить коэффициент линейной поляризации при отражении света от аморфных полупроводниковых покрытий. The disadvantage of this method is the impossibility of using it to accurately determine the coefficient of linear polarization during the reflection of light from amorphous semiconductor coatings.

Известен поляриметр, содержащий источник модулированного плоскополяризованного излучения, соединенный с входом генератора опорного напряжения, оптически связанные с источником излучения два поляроида-анализатора, на выходах которых установлены, фотоприемники, соединенные через усилители с соответствующими входами синхронных детекторов, вторые входы синхронных детекторов подключены к выходам генераторов опорного напряжения, первые выходы синхронных детекторов соединены с входом блока сложения, а вторые выходы синхронных детекторов соединены с входом блока вычитания, выход которого соединен через блок деления с входом блока сложения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения угла поворота плоскости поляризации, в него дополнительно введены третий поляроид-анализатор, третий фотоприемник, третий усилитель третий синхронный детектор, второй блок сложения, к второму входу которого подсоединен выход второго блока умножения на выбранную константу, вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора, второй вход которого подключен к одному из выходов генератора опорного напряжения, а выход блока вычитания и выход второго блока сложения подсоединены к соответствующим входам блока деления, причем плоскость поляризации третьего поляроида-анализатора совмещена с плоскостью поляризации поляроида источника модулированного плоскополяризованного излучения [2]. A known polarimeter containing a source of modulated plane-polarized radiation connected to the input of the reference voltage generator, two polaroids-analyzers optically connected to the radiation source, the outputs of which are installed, photodetectors connected through amplifiers to the corresponding inputs of synchronous detectors, the second inputs of synchronous detectors are connected to the outputs of the generators reference voltage, the first outputs of the synchronous detectors are connected to the input of the addition unit, and the second outputs of the synchronous detector The s are connected to the input of the subtraction unit, the output of which is connected through the division unit to the input of the addition unit, characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring the angle of rotation of the plane of polarization, a third polaroid analyzer, a third photodetector, a third amplifier and a third synchronous detector are additionally introduced into it , the second addition unit, to the second input of which the output of the second multiplication unit by the selected constant is connected, the input of which is connected to the output of the third synchronous detector, the second input of which is connected to th outputs of the reference voltage generator and the output of the subtraction unit and the output of the second summation unit coupled to respective inputs of the block division, the plane of polarization of the third polarizer-analyzer is aligned with the plane of polarization of plane polarized polaroid source of modulated radiation [2].

Недостатком известного поляриметра является невозможность с его помощью точно определить коэффициент линейной поляризации при отражении света от аморфных полупроводниковых покрытий. A disadvantage of the known polarimeter is the impossibility of using it to accurately determine the coefficient of linear polarization in the reflection of light from amorphous semiconductor coatings.

Известен способ определения коэффициента линейной поляризации света, включающий направление на поляризатор под заданным углом падения параллельного пучка света, пропускание отраженного от поляризатора пучка через анализатор на приемное устройство и поворот анализатора до получения максимального и минимального сигналов, по которым определяют коэффициент линейной поляризации света при отражении [3]. A known method for determining the coefficient of linear polarization of light, including the direction of the polarizer at a given angle of incidence of a parallel light beam, transmitting the beam reflected from the polarizer through the analyzer to the receiving device and turning the analyzer to obtain the maximum and minimum signals, which determine the coefficient of linear polarization of light during reflection [ 3].

Недостатком известного способа является невозможность с его помощью точно определить высокий коэффициент линейной поляризации при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий. The disadvantage of this method is the impossibility of using it to accurately determine the high coefficient of linear polarization during reflection from amorphous semiconductor coatings.

Известно устройство для определения коэффициента линейной поляризации света, содержащее последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель, монохроматор, поляризатор, кювету с люминесцирующим раствором, вращающийся диск, в котором установлен анализатор, пластинку в четверть волны и светофильтр, а также фотоумножитель с блоком индикаций и регистрации, причем кювета, анализатор, светофильтр и фотоумножитель последовательно установлены вдоль второй оптической оси, перпендикулярной к первой оптической оси [4]. A device for determining the coefficient of linear polarization of light, containing sequentially installed along the optical axis of the illuminator, a monochromator, a polarizer, a cuvette with a luminescent solution, a rotating disk in which an analyzer is installed, a quarter-wave plate and a light filter, as well as a photomultiplier with an indication and registration unit, moreover, the cuvette, analyzer, light filter and photomultiplier are sequentially installed along the second optical axis perpendicular to the first optical axis [4].

Недостатками известного устройства являются невозможность с его помощью точно определить высокий коэффициент линейной поляризации при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий. .'
Задачей изобретения является повышение точности определения большого коэффициента линейной поляризации света при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий при одновременном упрощении за счет отсутствия стабилизации светового пучка и применения низкоточного фотоприемника с относительной погрешностью менее 10%.The disadvantages of the known device are the inability to accurately determine the high coefficient of linear polarization when reflected from amorphous semiconductor coatings. . '
The objective of the invention is to increase the accuracy of determining a large coefficient of linear polarization of light when reflected from amorphous semiconductor coatings while simplifying due to the lack of stabilization of the light beam and the use of a low-current photodetector with a relative error of less than 10%.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения коэффициента линейной поляризации света при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий, включающем направление на образец с исследуемым покрытием параллельного пучка света, пропускание отраженного от образца пучка через анализатор на приемное устройство и поворот анализатора до получения максимального и минимального сигналов, в качестве образца используют зеркало с передним отражающим покрытием из аморфного полупроводника, вращают анализатор до получения максимального сигнала с 'приемного устройства и регистрируют этот сигнал I_m, перекрывают пучок света на образец и регистрируют сигнал I_mφ , открывают пучок света на образец и вращают анализатор до получения минимального сигнала с приемного устройства и регистрируют этот сигнал I_n , вторично перекрывают пучок света на образец и регистрируют сигнал I_nφ , причем коэффициент линейной поляризации K определяют из выражения:
K = (I_m-I_mφ)(I_n-I_nφ)^-1,
при этом все указанные операции осуществляют для различных значений заданного угла падения параллельного пучка света на зеркало с передним отражающим -покрытием из аморфного полупроводника в пределах углов падения от 2 до 80^oC и для каждого значения угла падения определяют коэффициент линейной поляризации.The problem is achieved in that in a method for determining the coefficient of linear polarization of light when reflected from amorphous semiconductor coatings, including directing a parallel beam of light at the sample with the coating under study, passing the beam reflected from the sample through the analyzer to the receiving device and rotating the analyzer to obtain the maximum and minimum signals , use a mirror with a front reflective coating of an amorphous semiconductor as a sample, rotate the analyzer to obtain maxim signal from the receiving device and register this signal I _m , block the light beam on the sample and register the signal I _mφ , open the light beam on the sample and rotate the analyzer to obtain the minimum signal from the receiver and register this signal I _n , secondly block the light beam on the sample and register the signal I _nφ , and the linear polarization coefficient K is determined from the expression:
K = (I _m -I _mφ ) (I _n -I _nφ ) ^-1 ,
however, all these operations are carried out for various values of a given angle of incidence of a parallel light beam on a mirror with a front reflective coating of an amorphous semiconductor within the angle of incidence from 2 to 80 ^o C and for each value of the angle of incidence determine the linear polarization coefficient.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения коэффициента линейной поляризации света, содержащее последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель, светофильтр, держатель образца и по ходу отраженного от образца излучения анализатор, установленный с возможностью вращения, и фотоприемник с блоком индикации и регистрации, отличающееся тем, что в него введены последовательно установленные между светофильтром и держателем образца первая регулируемая диафрагма, двояковыпуклая линза и вторая регулируемая диафрагма, а держатель образца установлен с возможностью вращения вокруг оптической оси. This object is achieved in that the device for determining the coefficient of linear polarization of light, containing sequentially installed along the optical axis of the illuminator, filter, sample holder and along the path of the radiation reflected from the sample analyzer mounted for rotation, and a photodetector with an indication and registration unit, characterized in that it introduced the first adjustable diaphragm, biconvex lens and the second adjustable one between the light filter and the sample holder May aperture, and the sample holder is mounted to rotate around the optical axis.

Изобретательский акт при создании способа определения коэффициента линейной поляризации 'света заключается в двух важных обстоятельствах. Во-первых, авторами впервые экспериментально установлено неизвестное ранее явление поляризации света при отражении от аморфных полупроводников и их соединений, заключающееся в том, что при отражении параллельного пучка света от аморфных полупроводников и их соединений (например, селена, германия, кремния, халькогенидных стекол) при углах падения пучка в интервале 60 - 80^o происходит линейная поляризация света с резким возрастанием коэффициента поляризации (свыше 10 раз) по сравнению с поляроидными пленками, Авторам вообще неизвестны способы или устройства, с помощью которых можно было бы определить большой коэффициент линейной поляризации с относительной погрешностью менее 10%. Во-вторых, в предложенном способе пришлось преодолеть техническое противоречие.An inventive act in creating a method for determining the linear polarization coefficient of light consists of two important circumstances. First, the authors experimentally established for the first time the previously unknown phenomenon of polarization of light when reflected from amorphous semiconductors and their compounds, which consists in the fact that when a parallel light beam is reflected from amorphous semiconductors and their compounds (for example, selenium, germanium, silicon, chalcogenide glasses) at angles of incidence of the beam in the range of 60 - 80 ^o , linear polarization of light occurs with a sharp increase in the polarization coefficient (over 10 times) compared to polaroid films, the authors are generally not aware of or devices with which it would be possible to determine a large coefficient of linear polarization with a relative error of less than 10%. Secondly, the proposed method had to overcome a technical contradiction.

Сущность технического противоречия заключается в том, чтобы с помощью низкоточных анализатора, фотоприемника и блока индикации и регистрации определить коэффициент линейной поляризации (превышающий 100) с относительной погрешностью не более 10%. The essence of the technical contradiction is to determine the linear polarization coefficient (exceeding 100) with a relative error of not more than 10% using a low-current analyzer, a photodetector, and an indication and recording unit.

Для определения коэффициента линейной, поляризации света при отражении от покрытий из аморфных полупроводников и их соединений и преодоления при этом технического противоречия необходимы и достаточны все признаки способа: 1) направляют на образец под заданным углом падения параллельный пучок света, 2) пропускают отраженный от образца пучок света через анализатор на приемное устройство, 3) поворачивают анализатор до получения максимального сигнала, 4) поворачивают анализатор до получения минимального сигнала, 5) в качестве образца используют плоскопараллельную пластину (зеркало), на которую нанесено исследуемое покрытие из аморфного полупроводника, 6) вращают анализатор до получения максимального сигнала с приемного устройства и регистрируют этот сигнал I_m, 7) перекрывают пучок света на образец и регистрируют сигнал I_mφ, 8) открывают пучок света на образец и вращают анализатор до получения минимального сигнала с приемного устройства и регистрируют этот сигнал I_n, 9) вторично перекрывают пучок света на образец и регистрируют сигнал I_nφ, , 10) коэффициент линейной поляризации К определяют из выражения
K = (I_m-I_mφ)(I_n-I_nφ)^-1.
Все 10 признаков способа сформулированы конкретно в смысле однозначности выполняемых операций или их режимов. Одновременно все десять признаков способа сформулированы общо в смысле отсутствия конкретизации тех приспособлений и устройств, с помощью которых можно выполнить одну и ту же операцию. Поэтому ни один из десяти признаков способа нельзя заменить на эквивалентный. Кроме того, в формулу способа введены только те признаки, совокупность которых необходима и достаточна для преодоления технического противоречия, т. е. ' для повышения точности определения коэффициента линейной поляризации света при отражении с помощью минимального набора наиболее простых операций. Поэтому, по мнению авторов, совокупность признаков способа соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия", а способ соответствует изобретательскому уровню.To determine the coefficient of linear polarization of light during reflection from coatings of amorphous semiconductors and their compounds and to overcome a technical contradiction, all the signs of the method are necessary and sufficient: 1) a parallel beam of light is sent to the sample at a given angle of incidence, 2) the beam reflected from the sample is transmitted light through the analyzer to the receiving device, 3) turn the analyzer to get the maximum signal, 4) turn the analyzer to get the minimum signal, 5) use comfort plane-parallel plate (mirror) on which is applied the test coating from an amorphous semiconductor, 6) rotate the analyzer to give maximum signal reception apparatus and record the signal I _m, 7) overlap the beam of light on the sample and record the signal I _mφ, 8) is opened the light beam onto the sample and rotate the analyzer until a minimum signal is received from the receiving device and register this signal I _n , 9) secondly block the light beam from the sample and register the signal I _nφ,, 10) linear polarization coefficient K is determined from the expression
K = (I _m -I _mφ ) (I _n -I _nφ ) ^-1 .
All 10 features of the method are formulated specifically in the sense of the uniqueness of the operations or their modes. At the same time, all ten features of the method are formulated generally in the sense of the lack of concretization of those devices and devices with which you can perform the same operation. Therefore, none of the ten features of the method can not be replaced by an equivalent. In addition, only those features are introduced into the formula of the method, the combination of which is necessary and sufficient to overcome a technical contradiction, i.e., to improve the accuracy of determining the coefficient of linear polarization of light in reflection using a minimum set of the simplest operations. Therefore, according to the authors, the totality of the features of the method meets the criteria of "novelty" and "significant differences", and the method meets the inventive step.

Изобретательский акт при создании устройства для определения коэффициента линейной поляризации света при отражении также заключается в двух важных обстоятельствах. Во-первых, авторами впервые создано устройство, не имеющее аналогов по родовому признаку, так как ранее не существовало никаких устройств вообще, с помощью которых можно было бы определять коэффициенты линейной поляризации света со значениями более 100 при отражении света от аморфных полупроводниковых покрытий. Во- вторых, в предложенном устройстве преодолено техническое противоречие. Сущность технического противоречия заключается в том, чтобы с помощью грубых низкоточных анализатора, фотоприемника и блока индикации и регистрации определить коэффициент линейной поляризации (превышающий 100) с относительной погрешностью не более 10%. Для определения коэффициента линейной поляризации при отражении света от аморфных полупроводниковых покрытий и преодоления при этом технического противоречия необходимы и достаточны все признаки устройства: 1) последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель, монохроматор и образец, 2) последовательно установленные вдоль второй оптической оси вращающийся анализатор и фотоприемник с блоком индикации и регистрации, 3) две регулируемые диафрагмы, 4) двояковыпуклая линза, 5) образец выполнен в виде зеркала с передним поляризационным покрытием из аморфного полупроводника, 6) между осветителем и образцом вдоль оптической оси за монохроматором последовательно установлены первая регулируемая диафрагма, двояковыпуклая линза, вторая регулируемая диафрагма и образец с поляризационным покрытием из аморфного полупроводника. The inventive act when creating a device for determining the coefficient of linear polarization of light during reflection also lies in two important circumstances. Firstly, for the first time, the authors created a device that has no analogues on the generic basis, since previously there were no devices at all that could be used to determine the linear polarization coefficients of light with values of more than 100 when light is reflected from amorphous semiconductor coatings. Secondly, the proposed device overcomes a technical contradiction. The essence of the technical contradiction is to determine the linear polarization coefficient (exceeding 100) with a relative error of not more than 10% using a coarse low-current analyzer, a photodetector, and an indication and recording unit. To determine the coefficient of linear polarization during reflection of light from amorphous semiconductor coatings and to overcome a technical contradiction, all the device attributes are necessary and sufficient: 1) a illuminator, a monochromator and a sample sequentially installed along the optical axis, 2) a rotating analyzer and a photodetector sequentially installed along the second optical axis with an indication and registration unit, 3) two adjustable apertures, 4) a biconvex lens, 5) the sample is made in the form of a mirror with a front polarization ion coating of amorphous semiconductor, 6) between the illuminator and the specimen along the optical axis of the monochromator sequentially installed first adjustable diaphragm, a biconvex lens, the second adjustable aperture and a sample with the polarization coating of amorphous semiconductor.

Все 6 укрупненных признаков устройства сформулированы конкретно в смысле однозначности выполняемых признаками функций. Одновременно все 6 признаков устройства сформулированы общо в смысле отсутствия конкретизации формы выполнения, соотношений линейных размеров и т. п. Поэтому ни один из 6 признаков устройства невозможно заменить на эквивалентный. Кроме того, в формулу устройства введены только те элементы (признаки), совокупность которых необходима и достаточна для обеспечения работы и преодоления технического противоречия при этом, т: е. для повышения точности определения коэффициента линейной поляризации света при отражении с помощью минимального набора простых элементов. Поэтому, по мнению авторов, совокупность признаков устройства соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия", а устройство соответствует изобретательскому уровню. All 6 enlarged features of the device are formulated specifically in the sense of the uniqueness of the functions performed by the features. At the same time, all 6 features of the device are formulated generally in the sense of the lack of concretization of the execution form, linear dimensions ratios, etc. Therefore, none of the 6 features of the device can be replaced with an equivalent. In addition, only those elements (features) are introduced into the device formula, the combination of which is necessary and sufficient to ensure operation and overcome technical contradictions in this case, i.e., to increase the accuracy of determining the coefficient of linear polarization of light in reflection using a minimal set of simple elements. Therefore, according to the authors, the set of features of the device meets the criteria of "novelty" and "significant differences", and the device meets the inventive step.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг. 1 показана оптическая схема определения коэффициента линейной поляризации света при отражении; на фиг. 2 - устройство для определения коэффициента линейной поляризации света при отражении; на фиг. 3 - вид сверху на приведенное на фиг. 2 устройство; на фиг. 4 - вид слева на приведенное на фиг. 2 устройство. The invention is illustrated in the drawing, where: in FIG. 1 shows an optical scheme for determining the coefficient of linear polarization of light in reflection; in FIG. 2 - a device for determining the coefficient of linear polarization of light during reflection; in FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 device; in FIG. 4 is a left view of FIG. 2 device.

Устройство для определения коэффициента линейной поляризации света при отражении содержит последовательно установленные вдоль оптической оси осветитель 1, анализатор 2, монохроматор (светофильтр) 3 и образец. A device for determining the coefficient of linear polarization of light during reflection contains sequentially installed along the optical axis illuminator 1, analyzer 2, monochromator (filter) 3 and a sample.

Устройство снабжено двумя регулируемыми диафрагмами 4 и 5 и двояковыпуклой линзой 6. Образец выполнен в виде плоскопараллельной пластины 7 на которую нанесено исследуемое покрытие из аморфного полупроводника. В устройстве также последовательно установлены вдоль второй оптической оси вращающийся анализатор 2 и фотоприемник 8 с блоком индикации и регистрации 9. Между осветителем 1 и образцом 7 вдоль оптической оси за монохроматором 3 последовательно установлены первая регулируемая диафрагма 4, двояковыпуклая линза 6 и вторая регулируемая диафрагма 5. The device is equipped with two adjustable diaphragms 4 and 5 and a biconvex lens 6. The sample is made in the form of a plane-parallel plate 7 on which the test coating is applied from an amorphous semiconductor. A rotating analyzer 2 and a photodetector 8 with an indication and recording unit 9 are also sequentially installed along the second optical axis in the device. Between the illuminator 1 and the sample 7, the first adjustable aperture 4, the biconvex lens 6, and the second adjustable aperture 5 are sequentially installed along the optical axis behind the monochromator 3.

Все элементы установлены на станине 10 с профильными направляющими. На станине установлены рейтеры 11 с возможностью продольного перемещения по станине и фиксации их в любом положении зажимными винтами 12. В рейтеры 11 вставлены стойки 13, которые могут фиксироваться по высоте зажимными винтами 12. Осветитель 1 установлен в корпусе 14, который прикреплен к первой левой стойте 13, установленной на первом левом рейтере 11. Муфта 15 с фиксирующим винтом 16 закреплена на фигурной стойке 17, которая в свою очередь установлена в правом крайнем рейтере 11. Для определения угла поворота образца 7 с поляризационным покрытием из аморфного полупроводника служит шкала 18. Для установки отражающей поверхности образца 7 по оси вращения фигурной стойки 17 служит винт перемещения 19, который по направляющим 20 смещает зеркало. Анализатор 2 и фотоприемник 8 установлены на поперечной штанге 21, которая вставлена в муфту 15. Шкала 18 подсвечивается лампой 22. На фигурной стойке 17 с возможностью вращения вокруг этой стойки и фиксации ее на стойке зажимным винтом 12 установлена фигурная муфта 23, в которую неподвижно вмонтирована шкала 18. Образец 7 с отражающим покрытием из аморфного полупроводника крепится планками 24 на Г-образной стойке 25. Анализатор 2 и фотоприемник 8 закреплены на основании 26, которое с помощью кронштейна 27 и зажимного винта 12 прикреплено к поперечной штанге 21. All elements are installed on the frame 10 with profile guides. Riders 11 are mounted on the bed with the possibility of longitudinal movement along the bed and fixing them in any position by clamping screws 12. Racks 13 are inserted into the raters 11, which can be fixed in height by clamping screws 12. The illuminator 1 is installed in the housing 14, which is attached to the first left stand 13 mounted on the first left reiter 11. The clutch 15 with a fixing screw 16 is mounted on a figured rack 17, which in turn is installed in the right extreme reiter 11. To determine the angle of rotation of the sample 7 with a polarizing coating of amorphous semiconductor is a scale 18. To install the reflective surface of the sample 7 along the axis of rotation of the figured rack 17 is a displacement screw 19, which along the guides 20 shifts the mirror. The analyzer 2 and the photodetector 8 are mounted on the transverse rod 21, which is inserted into the sleeve 15. The scale 18 is illuminated by a lamp 22. On the rack 17, with the possibility of rotation around the rack and fixing it on the rack, the figured sleeve 23 is mounted on the rack, into which it is fixedly mounted scale 18. A specimen 7 with a reflective coating of an amorphous semiconductor is fastened with straps 24 on an L-shaped rack 25. The analyzer 2 and the photodetector 8 are mounted on the base 26, which is attached to the transverse head with the bracket 27 and the clamping screw 12 n 21.

Способ определения коэффициента линейной поляризации света при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий реализуется следующей последовательностью операций:
последовательно друг за другом на одной оптической оси устанавливают осветитель, светофильтр, первую диафрагму, двояковыпуклую линзу и вторую диафрагму и формируют поток света от источника (осветителя) на образец с доследуемым покрытием из аморфного полупроводника под углом φ к плоскости покрытия;
на пути отраженного от образца с покрытием параллельного потока линейно поляризованного света последовательно друг за другом устанавливают анализатор с возможностью вращения вокруг, оси и фотоприемник неподвижно;
вращают линейный анализатор до получения максимального сигнала с фотоприемника и регистрируют этот сигнал I_mφ;
перекрывают поток параллельного света на образец после второй диафрагмы и регистрируют сигнал с фотоприемника I_mφφ;
открывают параллельный поток света на образец и вращают линейный анализатор до получения минимального сигнала с фотоприемника и регистрируют этот сигнал I_nφ ;
вторично перекрывают поток параллельного света после второй диафрагмы на образец и регистрируют сигнал с фотоприемника I_nφφ ;
коэффициент линейной поляризации, света для угла падения φK_φ определяют из выражения
K_φ= (I_mφ-I_mφφ)(I_nφ-I_nφφ)^-1;
поворачивают образец с отражающим покрытием из аморфного полупроводника так, чтобы угол падения параллельного потока света на зеркало φ1 увеличился (например на 1^o). Поворачивают на поперечной штанге 21 фотоприемник с анализатором так, чтобы параллельный пучок отраженного от образца света проходил через центр анализатора в центр фотоприемника. Далее повторяют все восемь операций в описанной выше последовательности и определяют коэффициент линейной поляризации света K_φ1 по аналогичной формуле.The method for determining the coefficient of linear polarization of light during reflection from amorphous semiconductor coatings is implemented by the following sequence of operations:
sequentially, one after the other, on the same optical axis, a illuminator, a light filter, a first diaphragm, a biconvex lens and a second diaphragm are installed and a stream of light from a source (illuminator) is formed onto a sample with a subsequent coating of an amorphous semiconductor at an angle φ to the coating plane;
on the path of a linearly polarized light reflected from a parallel-coated sample reflected from the sample, an analyzer is installed sequentially one after another with the possibility of rotation around the axis and the photodetector motionless;
rotate the linear analyzer to obtain the maximum signal from the photodetector and register this signal I _mφ ;
block the parallel light flux to the sample after the second diaphragm and register the signal from the photodetector I _mφφ ;
open a parallel stream of light onto the sample and rotate the linear analyzer to obtain the minimum signal from the photodetector and register this signal I _nφ ;
secondly block the parallel light flux after the second diaphragm to the sample and register the signal from the photodetector I _nφφ ;
linear polarization coefficient, light for the angle of incidence φK _φ is determined from the expression
K _φ = (I _mφ -I _mφφ ) (I _nφ -I _nφφ ) ^-1 ;
rotate the specimen with a reflective coating of an amorphous semiconductor so that the angle of incidence of the parallel stream of light onto the mirror φ1 increases (for example, by 1 ^o ). The photodetector with the analyzer is turned on the transverse rod 21 so that a parallel beam of light reflected from the sample passes through the center of the analyzer to the center of the photodetector. Then, all eight operations are repeated in the sequence described above and the coefficient of linear polarization of light K _{φ1 is} determined by a similar formula.

Последовательно изменяя угол φ и каждый раз устанавливая анализатор и фотоприемник так, чтобы отраженный от образца пучок параллельного света проходил через центры анализатора и фотоприемника, каждый раз определяют коэффициент линейной поляризации. После этого строят зависимость коэффициента поляризации от угла падения параллельного потока света и определяют, при каком угле получается максимальный коэффициент поляризации K_max1.By sequentially changing the angle φ and setting the analyzer and photodetector each time so that the parallel light beam reflected from the sample passes through the centers of the analyzer and photodetector, the linear polarization coefficient is determined each time. After this, the dependence of the polarization coefficient on the angle of incidence of the parallel light flux is built and the angle at which the maximum polarization coefficient K _{max1 is obtained is determined} .

Устанавливают образец с исследуемым покрытием из второго аморфного полупроводника и вновь осуществляют все описанные выше операции и определяют максимальное значение коэффициента поляризации для покрытия из второго аморфного полупроводника K_max2 и так далее.A sample with the test coating from the second amorphous semiconductor is installed and all the operations described above are carried out again and the maximum value of the polarization coefficient for the coating from the second amorphous semiconductor K _max2 and so on is _determined .

Перед определением коэффициента линейной поляризации света при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий устройство юстируют (настраивают). Сначала включают осветитель 1, устанавливают белый светофильтр 3, первую диафрагму 4 и двояковыпуклую линзу 6 так, чтобы поток белого света от линзы был параллельным. Это достигается установкой осветителя 1 в фокусе двояковыпуклой линзы 6. Первую регулируемую диафрагму 4 сужают так, чтобы расходящийся от осветителя 1 пучок света не выходил за пределы линзы 6. При этом осветитель 1, светофильтр 3, диафрагма 4 и линза 6 должны быть на общей оптической оси, параллельной станине 10 в горизонтальной и вертикальной плоскостях. После этого второй диафрагмой 5 сужают параллельный поток света. На пути параллельного потока света устанавливают образец 7 с исследуемым покрытием из аморфного полупроводника так, чтобы отражающая поверхность образца совпадала с осью его вращения, т. е. с осью фигурной стойки 17. Для этого винтом перемещения 19 по направляющим 20 перемещают Г-образную стойку 25 с образцом 7 до тех пор, пока высвечиваемое на зеркале эллиптическое пятно не станет симметричным относительно вертикальной оси вращения образца. При этом учитывают также, что размер отражающей поверхности образца 7 в горизонтальном направлении при угле падения параллельного потока света на образец φ = 80^o был больше размера эллиптического пятна на образце. Вертикальный размер отражающей поверхности образца должен быть больше диаметра второй диафрагмы 5. Поперечную штангу 21 и кронштейн 27 устанавливают таким образом, чтобы отраженный от образца параллельный поток света попадал точно по центру анализатора и фотоприемника 8 так, чтобы при вращении муфты 15 центр анализатора 2 и фотоприемника 8 всегда находились в одной горизонтальной плоскости. Шкалу 18 фиксируют в таком положении, чтобы ее деления совпадали с углом φ падения параллельного потока света на образец 7. Настройка всех элементов устройства облегчается возможностью перемещения осветителя 1 со светофильтром 3 и первой диафрагмой 4, двояковыпуклой линзы 6 и второй диафрагмы 5, а также образца 7, анализатора 2 и фотоприемника 8 в вертикальной плоскости с помощью стоек 13 и зажимных винтов 12, а в горизонтальной плоскости с помощью рейтеров 11 и зажимных винтов 12.Before determining the coefficient of linear polarization of light when reflected from amorphous semiconductor coatings, the device is aligned (adjusted). First, the illuminator 1 is turned on, a white light filter 3, a first aperture 4, and a biconvex lens 6 are installed so that the stream of white light from the lens is parallel. This is achieved by installing the illuminator 1 in the focus of the biconvex lens 6. The first adjustable aperture 4 is narrowed so that the beam of light diverging from the illuminator 1 does not extend beyond the limits of the lens 6. At the same time, the illuminator 1, the light filter 3, the aperture 4, and the lens 6 should be on the common optical axis parallel to the frame 10 in horizontal and vertical planes. After this, the second diaphragm 5 narrows the parallel flow of light. A sample 7 with the test coating of an amorphous semiconductor is installed on the parallel light path so that the reflective surface of the sample coincides with the axis of its rotation, that is, with the axis of the figured post 17. To do this, move the L-shaped post 25 along the guides 20 along the guides 20 with sample 7 until the elliptic spot displayed on the mirror becomes symmetric about the vertical axis of rotation of the sample. It is also taken into account that the size of the reflecting surface of sample 7 in the horizontal direction at an angle of incidence of a parallel stream of light onto the sample φ = 80 ^o was larger than the size of the elliptical spot on the sample. The vertical size of the reflective surface of the sample should be larger than the diameter of the second diaphragm 5. The transverse rod 21 and the bracket 27 are installed so that the parallel light stream reflected from the sample falls exactly in the center of the analyzer and photodetector 8 so that, when the sleeve 15 is rotated, the center of the analyzer 2 and photodetector 8 were always in the same horizontal plane. The scale 18 is fixed in such a position that its divisions coincide with the angle of incidence of the parallel light flux onto the sample 7. The adjustment of all elements of the device is facilitated by the possibility of moving the illuminator 1 with the filter 3 and the first aperture 4, a biconvex lens 6 and the second aperture 5, as well as the sample 7, the analyzer 2 and the photodetector 8 in the vertical plane using the racks 13 and clamping screws 12, and in the horizontal plane using the racers 11 and clamping screws 12.

Работа устройства для определения коэффициента линейной поляризации света при отражении от аморфных полупроводниковых покрытий осуществляется следующим образом. Включают осветитель 1 и направляют пучок белого света на образец 7. Образец 7 устанавливают под углом падения пучка φ. При этом падающий на образец пучок параллельного белого света отражается от образца под тем же углом φ становится линейно поляризованным с неизвестным коэффициентом линейной поляризации. Поворачивают муфту 15 с поперечной штангой 21 и кронштейном 27 на угол 2φ так, чтобы центры анализатора 2 и фотоприемника 8 совпадали с центром отраженного от образца параллельного пучка белого света. Включают блок индикации и регистрации 9 и начинают вращать анализатор 2 (выполненный, например, в виде поляфильтра ПФ-55) до тех пор, пока показания блока 9 не станут максимальными и записывают этот результат I_mφ . Перекрывают параллельный поток белого света от второй диафрагмы так, чтобы он не попадал на образец 7, а чтобы все рассеянные и фоновые лучи света или различных подсветок по прежнему попадали на анализатор 2 и фотоприемник 8 и записывают при этом отсчет с блока I_mφφ .The operation of the device for determining the coefficient of linear polarization of light when reflected from amorphous semiconductor coatings is as follows. Turn on the illuminator 1 and direct the white light beam onto the sample 7. The sample 7 is set at an angle of incidence of the beam φ. In this case, a beam of parallel white light incident on the sample is reflected from the sample at the same angle φ and becomes linearly polarized with an unknown linear polarization coefficient. Turn the sleeve 15 with the transverse rod 21 and the bracket 27 through an angle 2φ so that the centers of the analyzer 2 and the photodetector 8 coincide with the center of the parallel beam of white light reflected from the sample. The display and registration unit 9 is turned on and the analyzer 2 starts to rotate (made, for example, as a PF-55 field filter) until the readings of block 9 become maximum and record this result I _mφ . The parallel stream of white light from the second diaphragm is blocked so that it does not fall onto sample 7, and so that all scattered and background rays of light or various illumination still fall on the analyzer 2 and photodetector 8 and record the reading from the block I _mφφ .

Открывают параллельный пучок света на образец и снова вращают анализатор 2 до получения минимального, отсчета в блоке и записывают результат I_nφ . При этом анализатор 2 повернется на 90^o по сравнению с положением получения максимального сигнала. Перекрывают параллельный поток белого света от второй диафрагмы 5 так, чтобы он не попадал на образец 7, а чтобы все рассеянные и фоновые лучи света или различных подсветок по прежнему попадали на анализатор 2 и фотоприемник 8 и записывают при этом отсчет с блока 9 I_nφφ .A parallel beam of light is _opened onto the sample and analyzer 2 is again rotated to obtain the minimum reference in the block and the result I _{nφ is recorded} . In this case, the analyzer 2 will rotate 90 ^o compared with the position of obtaining the maximum signal. The parallel stream of white light from the second diaphragm 5 is blocked so that it does not fall onto sample 7, and so that all the scattered and background rays of light or various illumination still fall on the analyzer 2 and photodetector 8 and record the _readout from block 9 I _nφφ .

По результатам измерений четырех интенсивностей определяют коэффициент линейной поляризации белого света при угле падения φ по формуле:
K_φ= (I_mφ-I_mφφ)(I_nφ-I_nφφ)^-1. (1)
После этого повторяют все операции в указанной выше последовательности для другого значения угла падения света φ1 и по аналогичной (1) формуле определяют коэффициент K_φ1. Проведя измерения для углов падения от 5 до 80^o получают зависимость K = f(φ) и по ней определяют, при каком угле падения света получается максимально поляризованный свет.The results of measurements of four intensities determine the coefficient of linear polarization of white light at an angle of incidence φ according to the formula:
K _φ = (I _mφ -I _mφφ ) (I _nφ -I _nφφ ) ^-1 . (1)
After that, all operations are repeated in the above sequence for a different value of the angle of incidence of light φ1 and the coefficient K _{φ1 is} determined by a formula similar to (1). Taking measurements for incidence angles from 5 to 80 ^o, we obtain the dependence K = f (φ) and from it we determine at what angle of incidence of light the maximum polarized light is obtained.

Далее все аналогичные операции проводят последовательно на красном, оранжевом, желтом, зеленом, голубом, синем и фиолетовом цветах и по наибольшему значению K определяют, для какой длины волны исследуемое покрытие обеспечивает наилучшую линейную поляризацию. Further, all similar operations are carried out sequentially on red, orange, yellow, green, blue, blue and violet colors and the highest value of K determines which wavelength the coating under study provides the best linear polarization.

Все описанные выше операции повторяют Для разных полупроводниковых покрытий и разных цветов потоков света и находят по максимальному значению K те материалы и диапазоны длин волн потока света, которые обеспечивают наилучшую линейную поляризацию. All the operations described above are repeated for different semiconductor coatings and different colors of the light fluxes and find the materials and wavelength ranges of the light flux that provide the best linear polarization from the maximum value of K.

Техническими преимуществами предложенных способа и устройства по сравнению с базовым объектом (RV, патент, 2020525, G 02 B 27/28, от 04.08.92) являются следующие: упрощена конструкция за счет исключения сложных, дорогих и ненадежных блока вращения поляризующих элементов, включающего приводной вал, параллельный оптической оси полярископа, и установленный концентрично ему полый вал привода четвертьволновых пластин, два полых вала,- установленные концентрично приводному валу внутри полого вала привода четвертьволновых пластин, внутренний промежуточный вал с устройством осевого перемещения и выполненный с возможностью взаимодействия с элементами, приводов поляризатора и анализатора и четвертьволновых пластин и с соединенным с приводным валом элементом, рычажной двусторонней вилки с подшипниками на концах, входящими с одной стороны в кольцевую проточку внутреннего полого вала, а с другой стороны - в паз радиально-торцевого кулачка, закрепленного на валу с рычагом управления; увеличена точность определения коэффициента линейной поляризации за счет одновременных исключений влияний нестабильности осветителя, систематических погрешностей фотоприемника с блоком индикации и регистрации и флуктуаций подсветки. Одновременное упрощение, уменьшение количества операций и повышение точности свидетельствует о преодолении технического противоречия в изобретении. The technical advantages of the proposed method and device compared to the base object (RV, patent, 2020525, G 02 B 27/28, from 04/08/92) are as follows: the design is simplified by eliminating the complex, expensive and unreliable block of rotation of polarizing elements, including a drive a shaft parallel to the optical axis of the polariscope, and a hollow shaft of a quarter-wave plate drive mounted concentrically thereto, two hollow shafts — mounted concentrically to a drive shaft inside a hollow shaft of a quarter-wave plate drive, inner intermediate th shaft with an axial displacement device and made with the possibility of interaction with elements, polarizer and analyzer drives and quarter-wave plates and with an element connected to the drive shaft, of a double-sided fork with bearings at the ends that enter the annular groove of the internal hollow shaft on one side, and with on the other hand, into the groove of the radial-end cam mounted on the shaft with a control lever; the accuracy of determining the linear polarization coefficient has been increased due to the simultaneous elimination of the effects of the instability of the illuminator, systematic errors of the photodetector with a display and registration unit and backlight fluctuations. Simultaneous simplification, reduction in the number of operations and increased accuracy indicates the overcoming of technical contradictions in the invention.

Claims

1. The method of determining the coefficient of linear polarization of light during reflection from amorphous semiconductor coatings, including directing a parallel beam of light to the sample with the coating under study, passing the beam reflected from the sample through the analyzer to the receiving device and rotating the analyzer to obtain the maximum and minimum signals, characterized in that as a sample, use a mirror with a front reflective coating of an amorphous semiconductor, rotate the analyzer to obtain the maximum signal with emnogo apparatus and record the signal I _m, overlapping light beam into the sample and record the signal I _mφ, opening the light beam into the sample and rotated analyzer to obtain the minimum signal reception apparatus and record the signal I _n, a second overlapping light beam into the sample and record signal I _nφ , and the linear polarization coefficient K is determined from the expression
K = (I _m -I _mφ ) (I _n -I _nφ ) ^-1 ,
however, all these operations are carried out for various values of a given angle of incidence of a parallel light beam on a sample with a front reflective coating of an amorphous semiconductor within the angle of incidence from 2 to 80 ^o and for each value of the angle of incidence determine the linear polarization coefficient.

2. A device for determining the coefficient of linear polarization of light, containing sequentially installed along the optical axis illuminator, filter, sample holder and along the radiation reflected from the sample analyzer mounted for rotation, and a photodetector with an indication and registration unit, characterized in that the first adjustable diaphragm, a biconvex lens and the second adjustable diaphragm are inserted sequentially installed between the light filter and the sample holder, and the sample holder is set copulating rotatable around the optical axis.