RU2688961C1 - Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов - Google Patents
Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688961C1 RU2688961C1 RU2018124715A RU2018124715A RU2688961C1 RU 2688961 C1 RU2688961 C1 RU 2688961C1 RU 2018124715 A RU2018124715 A RU 2018124715A RU 2018124715 A RU2018124715 A RU 2018124715A RU 2688961 C1 RU2688961 C1 RU 2688961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- radiation
- measuring
- brightness
- materials
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области экспериментальной стендовой базы измерения характеристики отражения материалов - двунаправленной коэффициента яркости, необходимого при решении задач определения полей яркости инфракрасного излучения тел сложной формы. Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов содержит расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, зеркальную оптическую систему сбора и фокусировки отраженного потока, черный экран с образцом и приемник излучения, источник облучения и приемник излучения с возможностью регулирования телесных углов соответственно облучающего и принимаемого потоков излучения. При этом черный экран с образцом установлен на поворотном оптическом столике, выполненном поворотным и закрепленным на одной оси с поворотной платформой источника облучения, средства измерений спектральных и спектрозональных величин размещены после системы сбора и фокусировки отраженного потока с установкой светоделителя в точке пересечения их взаимно перпендикулярных оптических осей. Технический результат - получение информации о спектральном и спектрозональном двунаправленном коэффициенте яркости материалов с любыми направленными отражательными свойствами на различных углах облучения и наблюдения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области экспериментальной базы измерений характеристики отражения материалов - двунаправленного коэффициента яркости, который представляет собой отношение яркости исследуемого образца материала к яркости диффузного эталона при их одинаковом облучении источником инфракрасного (ИК) излучения при различных углах падения (ψ) и наблюдения (θ) (фиг. 1). Информация о коэффициенте яркости необходима при решении задач определения полей яркости эффективного излучения тел сложной формы при наличии внешних источников облучения.
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 когерентного источника излучения, т.е. на одной длине волны. Недостатком устройства является невозможность получения спектральных и спектрозональных зависимостей отражательных характеристик.
Из известных устройств для измерения коэффициента яркости материалов в ИК-диапазоне длин волн наиболее близким по технической сути к предлагаемому и принятым за прототип является устройство для измерения коэффициента яркости (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, оптические системы облучения образца и сбора отраженного излучения на основе сферических зеркал, образец с черным экраном, монохроматор и приемник излучения. Основным недостатком этого устройства является ограниченность применения, связанная с:
- возможностью измерений только при одном угле отражения,
- отсутствием возможности измерения спектрозональных коэффициентов яркости.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание устройства для измерения коэффициента яркости материалов в инфракрасном диапазоне длин волн, позволяющего проводить измерения на различных углах не только облучения, но и наблюдения, с определением его спектральных и дополнительно спектрозональных характеристик.
Решение задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в устройстве для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов, содержащем расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, систему сбора и фокусировки отраженного потока, черный экран для размещения образца, монохроматор и приемник излучения, источник облучения и монохроматор выполнены с возможностью регулирования телесных углов, отличающееся тем, что черный экран установлен на поворотном оптическом столике, ось которого совпадает с осью поворотной платформы, дополнительно содержит спектрозональный приемник излучения и светоделитель, расположенные на выходе системы сбора и фокусировки отраженного потока, оптическая ось спектрозонального приемника излучения перпендикулярна оптической оси монохроматора, а светоделитель установлен в точке пересечения их оптических осей.
Устройство для измерения коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн (Δλ=1-25 мкм) поясняется фиг. 1-2, на которых представлены:
на фиг. 1- схема падающего и отраженного потоков излучения при определении двунаправленного коэффициента яркости материалов;
на фиг. 2 - оптическая схема предлагаемого устройства;
Предлагаемое устройство (фиг. 2) содержит поворотную платформу 1, на которой установлены источник ИК облучения 2, зеркала 3, 5, 6 и диафрагма 4. Сферическое зеркало 3 служит для фокусировки потока на диафрагме 4, которая регулирует телесный угол облучателя. Сферическое зеркало 5 собирает излучение источника и формирует параллельный поток, падающий на плоское зеркало 6 и далее на образец 8, который установлен на поворотном оптическом столике 7 с черным экраном 9. Поворотная платформа 1 и оптический столик 7 поворачиваются независимо друг от друга вокруг общей вертикальной оси О, что позволяет устанавливать необходимые углы падения (ψ) и отражения потоков (θ). После отражения от образца 8 параллельный пучок через зеркальный конденсор 18, включающий плоские зеркала 10 и 12, а также сферическое зеркало 11, направляется на светоделитель 13. При этом сферическое зеркало 11 установлено так, что фокусирует поток и на входную щель 16 монохроматора 15, и на спектрозональный фотоприемник излучения 14. Разделение потоков, направляемых на монохроматор 15 и спектрозональный приемник излучения 14, осуществляют с использованием светоделителя 13. После монохроматора измеряемый поток излучения поступает на фотоприемное устройство спектрометра 17.
Обеспечение параллельности падающего на образец потока осуществляется 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 параллельности потока рассматривалась проблема учета дифракции на малых отверстиях, решение которой осуществляется за счет регулирования диафрагмы 4 (Фиг.2).
Использование сферических зеркал 3 и 5 в оптической системе облучения образца и сферического зеркала 11 в оптической системе сбора отраженного излучения позволяет избежать хроматической аберрации линз, а 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 применение зеркал с алюминиевым покрытием с высоким коэффициентом отражения (ρ≥0,95) в ИК области не приведет к увеличению потерь по сравнению с линзами.
Черный экран 9, по размерам превышающий образец 8, необходим для поглощения облучаемого потока, не попавшего в контур образца. Поэтому его расположение за образцом позволяет осуществлять выбор размеров образца из условия непревышения ими поперечных сечений падающих и отраженных потоков при достаточности для формирования общепринятых оптических свойств материала. В этом случае исчезает необходимость подбора размеров образца по характеристикам приемника.
В рамках представленного устройства (фиг. 2) измерения осуществляются следующим образом. Поток излучения от источника 2 с помощью сферического зеркала 3 попадает на регулируемую по ширине диафрагму 4 и далее на сферическое зеркало 5. Сформированный зеркалом 5 параллельный поток направляется под углом падения на исследуемый образец 8, расположенный на оптическом столике 7 с черным экраном 9. Отраженный от образца под углом 0 поток через зеркало 10 собирается сферическим зеркалом 11 и направляется на зеркало 12, после которого разделенные светоделителем 13 два потока фокусируются: один на входном отверстии 16 монохроматора 15 для фотоприемного устройства спектрометра 17, а другой на спектрозональный фотоприемник 14.
Устройство обеспечивает измерение спектрального βλ(ψ,θ) и спектрозонального βΔλ(ψ,θ) коэффициента яркости в ИК-диапазоне длин волн при различных углах падения (ψ) и отражения (θ):
Высокая точность определения спектрозональных коэффициентов яркости по соотношению (2) обеспечивается при условии постоянства в рабочем диапазоне длин волн: спектрального коэффициента отражения образца материала, спектральной характеристики фотоприемника спектрозонального приемника излучения и суммарного спектрального коэффициента пропускания объектива и фильтров спектрозонального приемника излучения.
В предлагаемом устройстве регулировка телесных углов и осуществляется посредством изменения размеров диафрагмы 4 и входной щели 16 монохроматора 15.
Таким образом, создано устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн, позволяющее обеспечить проведение измерений на различных углах не только облучения, но и наблюдения, с определением спектральных и дополнительно спектрозональных характеристик металлических, диэлектрических и композитных материалов с любыми направленными оптическими свойствами.
Claims (1)
- Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов, содержащее расположенные на поворотной платформе источник облучения и зеркальную оптическую систему облучения образца с обеспечением фокусировки потока, систему сбора и фокусировки отраженного потока, черный экран для размещения образца, монохроматор и приемник излучения, источник облучения и монохроматор выполнены с возможностью регулирования телесных углов, отличающееся тем, что черный экран с образцом установлен на поворотном оптическом столике, ось которого совпадает с осью поворотной платформы, дополнительно содержит спектрозональный приемник излучения и светоделитель, расположенные на выходе системы сбора и фокусировки отраженного потока, оптическая ось спектрозонального приемника излучения перпендикулярна оптической оси монохроматора, а светоделитель установлен в точке пересечения их оптических осей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018124715A RU2688961C1 (ru) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018124715A RU2688961C1 (ru) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688961C1 true RU2688961C1 (ru) | 2019-05-23 |
Family
ID=66636722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018124715A RU2688961C1 (ru) | 2018-07-06 | 2018-07-06 | Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688961C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU202350U1 (ru) * | 2020-06-05 | 2021-02-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Автоэлектроника" | Гониофотометр |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU543855A1 (ru) * | 1974-12-17 | 1977-01-25 | Предприятие П/Я Г-4671 | Способ определени спектральных направленно-полусферических коффициентов отражени |
RU94039205A (ru) * | 1994-10-19 | 1996-08-20 | А.П. Подолян | Способ получения спектрозонального изображения при аэрофотосъемке |
US6819423B2 (en) * | 2000-07-17 | 2004-11-16 | Societe De Production Et De Recherches Appliquees | High spatial resolution infrared ellipsometer |
RU2593445C1 (ru) * | 2015-06-09 | 2016-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Устройство для определения спектральной излучательной способности теплозащитных материалов при высоких температурах |
RU2016142539A (ru) * | 2016-10-28 | 2018-04-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн |
-
2018
- 2018-07-06 RU RU2018124715A patent/RU2688961C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU543855A1 (ru) * | 1974-12-17 | 1977-01-25 | Предприятие П/Я Г-4671 | Способ определени спектральных направленно-полусферических коффициентов отражени |
RU94039205A (ru) * | 1994-10-19 | 1996-08-20 | А.П. Подолян | Способ получения спектрозонального изображения при аэрофотосъемке |
US6819423B2 (en) * | 2000-07-17 | 2004-11-16 | Societe De Production Et De Recherches Appliquees | High spatial resolution infrared ellipsometer |
RU2593445C1 (ru) * | 2015-06-09 | 2016-08-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Устройство для определения спектральной излучательной способности теплозащитных материалов при высоких температурах |
RU2016142539A (ru) * | 2016-10-28 | 2018-04-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU202350U1 (ru) * | 2020-06-05 | 2021-02-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Автоэлектроника" | Гониофотометр |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103743720B (zh) | 一种具有角分辨能力的共焦显微拉曼光谱仪 | |
CN104483104B (zh) | 一种光电探测器光谱响应分析系统 | |
CN109387284B (zh) | 成像光谱仪辐射参数和成像参数定标装置及方法 | |
US20170052128A1 (en) | Detector for x-rays with high spatial and high spectral resolution | |
US9036145B2 (en) | Conoscopic illumination optical device with a hollow cone for an optical microscope and method of optical microscopy in conoscopy | |
JP5546454B2 (ja) | 広幅分光計 | |
CN108680251B (zh) | 一种基于超连续激光和单色仪的细分光谱扫描定标装置 | |
TWI245114B (en) | Apparatus for measuring imaging spectrograph | |
JPH10510365A (ja) | 赤外微量分光計付属装置 | |
WO2008027930A2 (en) | Spectroscope with spatial resolution control | |
CN106370642A (zh) | 一种检测食品和药品专用的便携拉曼光谱仪 | |
US7193707B2 (en) | Small sized wide wave-range spectroscope | |
RU2688961C1 (ru) | Устройство для измерения двунаправленного коэффициента яркости инфракрасного излучения материалов | |
Sutter et al. | Advanced measurement techniques to characterize the near-specular reflectance of solar mirrors | |
CN103884659A (zh) | 角分辨微纳光谱分析装置 | |
JP7449290B2 (ja) | 光ビーム走査型顕微分光法のための装置と方法 | |
JP5857499B2 (ja) | 測定装置 | |
JP7486178B2 (ja) | 分光分析装置 | |
CN108007570A (zh) | 光谱仪及光谱检测系统 | |
Pollock et al. | Microspectroscopy in the mid-infrared | |
KR100936645B1 (ko) | 라만 현미경 | |
RU184241U1 (ru) | Устройство измерений коэффициента яркости в инфракрасном диапазоне длин волн | |
Zarobila et al. | Supercontinuum fiber laser source for reflectance calibrations in remote sensing | |
JP5363976B2 (ja) | 反射率測定による特性評価の測定装置と方法 | |
Mukhin et al. | Double-grating polychromator for laser-aided plasma diagnostics |