SU717635A1 - Method of determining metal refraction coefficient - Google Patents

Method of determining metal refraction coefficient Download PDF

Info

Publication number
SU717635A1
SU717635A1 SU782564939A SU2564939A SU717635A1 SU 717635 A1 SU717635 A1 SU 717635A1 SU 782564939 A SU782564939 A SU 782564939A SU 2564939 A SU2564939 A SU 2564939A SU 717635 A1 SU717635 A1 SU 717635A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
spectral
errors
radiation
brightness
measured
Prior art date
Application number
SU782564939A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Никитич Аксютов
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4671
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4671 filed Critical Предприятие П/Я Г-4671
Priority to SU782564939A priority Critical patent/SU717635A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU717635A1 publication Critical patent/SU717635A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties

Landscapes

  • 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)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Изобретение относится к области рефрактометрии, радиометрии и фотометрии и может быть использовано для определения оптических постоянных металлов и сплавов в спектральном диапазоне из температурного (собственного) излучения.The invention relates to the field of refractometry, radiometry and photometry and can be used to determine the optical constant of metals and alloys in the spectral range of temperature (intrinsic) radiation.

Извеётен способ определения оптических постоянных металлов (показателя преломления и показателя экстинкции) посредством измерения спектральной зависимости нормальной излучательной способности в инфракрасной области спектра, измерения нормальной отражательной способности при более коротких длинах волн и аппроксимации спектральной зависимости .измеряемой величины на концах измеренного спектра с последующим анализом полученной таким образом спектральной характеристики с помощью дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига (1].A method for determining the optical constant metals (refractive index and extinction index) by measuring the spectral dependence of the normal emissivity in the infrared region of the spectrum, measuring the normal reflectivity at shorter wavelengths and approximating the spectral dependence of the measurable value at the ends of the measured spectrum with the subsequent analysis of such image of the spectral characteristic using the Kramers-Kronig dispersion relation (1].

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

невозможность определения оптических постоянных непосредственно по результатам измерения только собственного спектрального излучения исследуемой поверхности, а также большая трудоемкостьметода, обусловленная тем, что для определения оптических постоянных на одной .длине волны необходимо знать спектральную характеристику отражательной и излучательной способности практически во всем оптическом диапазоне спектра.the impossibility of determining the optical constants directly from the results of measuring only the intrinsic spectral radiation of the surface under study, as well as the great complexity of the method, due to the fact that in order to determine the optical constants on the same wavelength, it is necessary to know the spectral characteristic of reflectivity and emissivity in practically the entire optical range of the spectrum.

Известен также способ определения показателя преломления металлов путем измерения спектральной яркости их поверхности для излучения, поляризованного параллельно плоскости излучения, [2] .There is also a method of determining the refractive index of metals by measuring the spectral brightness of their surface for radiation polarized parallel to the radiation plane, [2].

Недостатком этого способа является ограниченность спектрального и температурного диапазонов его применения. По-, скольку-с увеличением угла падения излучения яркость его быстро уменьшается, для ее измерения необходим высокий уровень излучения.The disadvantage of this method is the limited spectral and temperature ranges of its application. Because, as the angle of incidence of the radiation increases, its brightness rapidly decreases, and a high level of radiation is needed to measure it.

Этот уровень обеспечивается при высоких температурах в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, где металлы ' имеют достаточно высокую излучательную способность.This level is ensured at high temperatures in the ultraviolet and visible spectral regions, where metals have a sufficiently high emissivity.

Другим недостатком способа является его небольшая точность из-за ошибок установления истинных значений углов излучения и ошибок, возникающих при последовательно устанавливаемых взаимно перпендикулярных ориентациях плоскости максимального пропускания линейного поляризатора.Another disadvantage of the method is its small accuracy due to errors in establishing the true values of the radiation angles and errors that occur when successively set mutually perpendicular orientations of the plane of maximum transmission of the linear polarizer.

Погрешности измерений за счет первой группы ошибок обусловлены угловой зависимостью измеряемых величин, поэтому, чем . круче угловая зависимость, тем большими могут быть погрешности измерений. Погрешности за счет второй группы ошибок обусловлены тем, что излучение поверхности металлов л инейно поп яризовано и степ ень пол яризации возрастает с увеличением угла излучения. Поэтому ошибки в установлении углового положения поляризатора, выражающиеся в рассогласовании плоскости поляризации излучения с плоскостью максимального пропускания поляризатора, приводят к значительным погрешностям в результатах измерений, и, тем. самым, - к погреш. ностям определяемых величин оптических . постоянных. 'Measurement errors due to the first group of errors are due to the angular dependence of the measured values, therefore, why. the steeper the angular dependence, the larger the measurement errors can be. Errors due to the second group of errors are due to the fact that the radiation of the metal surface is linearly polarized and the degree of polarization increases with increasing angle of radiation. Therefore, errors in establishing the angular position of the polarizer, expressed in the mismatch of the plane of polarization of the radiation with the plane of maximum transmission of the polarizer, lead to significant errors in the measurement results, and, therefore. by the same - to sin. to the determined optical values. permanent. ''

Пель предлагаемого изобретения - по' вышёниё точности и расширение спектраль-30 ного и температурного диапазонов измерений., ’Pel invention - for 'vyshonio accuracy and spectral extension 30 Foot and temperature measurement ranges.'

Для этого в известном способе определения показателя преломления металлов путем измерения спектральной яркости их 35 поверхности для излучения, поляризованного параллельно плоскости излучения, измеряют максимальную спектральную ряркость Lp. - , спектральную яркость L . _To this end, in the known method for determining the refractive index of metals by measuring the spectral brightness of their 35 surface for radiation polarized parallel to the radiation plane, measure the maximum spectral p brightness L p . -, spectral brightness L. _

Л./· Л 11 » по нормали к поверхности и спектральную нормальную излучательную способность металла Ед п для неполяризован. ного света, а величину показателя прелом· пения п определяют по формуле;L. / · L 11 ”along the normal to the surface and the spectral normal emissivity of the metal Ed p for non-polarized. light, and the magnitude of the refractive index · n is determined by the formula;

опор. ip exp/1,3275.+0,80) А5 л= (1.103 6°,5 & ) Ап -'·ζ.λ 4 ' λ,η . ρ >supports. i p exp / 1.3275. + 0.80) A5 l = (1.103 6 ° , 5 & ) An - '· ζ.λ 4 ' λ, η. ρ>

Ьд.пBd

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого спо соба. 50 The drawing shows a diagram of a device for implementing the proposed method. fifty

Устройство содержит фотоприемник 1, . поляризатор 2, светофильтр 3, исследуемую поверхность 4.The device contains a photodetector 1,. polarizer 2, light filter 3, test surface 4.

Работа способа осуществляется следующим образом.The method is as follows.

С помощью фотоприе+лника 1, снабженного диспергирующей системой (светофильтром) 3, выделяющим необходимую длину волны излучения, и поляризатором . 4Using photodetector + laser 1, equipped with a dispersing system (light filter) 3, emitting the necessary radiation wavelength, and a polarizer. 4

2, выделяющим 'Р* -компоненту излучения, измеряется спектральная яркость поверхности, которой пропорционален выходной сигнал фотоприемника 1. Измене>нием угла Θ между нормалью к исслёпуемой поверхности и направлением (измерения яркости (обозначено на чертеже стрелкой) устанавливается максимальная величина выходного сигнала Я т фотоприемни10 ка, соответствующая спектральной яркости ’Р -компоненты излучения . При этом фотоприемник 1 находится в положении а*, показанном на чертеже. Затем фотоприемник устанавливается в положение б* и измеряется величина выходного сигнала , соответствующая спектральной яркости в направлении нормали к по-, вёрхности. После этого убирается поляризатор 2 и вновь измеряется спектральная яркость поверхности металла относительно спектральной яркости макета абсолютно черного тела, находящегося при той же температуре (на чертеже не показан), что и исследуемая поверхность, то есть измеряется спектральная нормальная излучательная способность Ελη .По результатам измерений определяется отношение \т/ЬЛ,п= Nm/Nn и с помощью формулы (1) , определяется величина показателя преломления металла. Известно, что измерение 'осуществимо2, distinguishing a 'P * -component radiation measured spectral brightness of the surface is proportional to the output signal of the photodetector 1. Change> Niemi angle Θ between a normal to the surface and the direction isslopuemoy (brightness measurement (indicated by the arrow in the drawing) sets the maximum output value of Hm a photodetector 10 corresponding to the spectral brightness of the 'P component of radiation. In this case, the photodetector 1 is in position a * shown in the drawing. Then the photodetector is set to position b * and measures I is the value of the output signal corresponding to the spectral brightness in the direction of the normal to the surface. After this, the polarizer 2 is removed and the spectral brightness of the metal surface is measured again with respect to the spectral brightness of the model of a completely black body at the same temperature (not shown), which and investigated surface, i.e. measured normal spectral emittance Ε λη .Po measurements determined ratio \ t / L a, n = N m / N n and using formula (1) is determined Velich ina refractive index of the metal. It is known that measurement is feasible.

в. инфракрасной области спектра при достаточно низких температурах (порядка 100°С), Следовательно, спектральный и температурный диапазоны измерений по предлагаемому способу расширяются. При осуществлении способа не требуется измерять углы излучения и последовательно устанавливать углы поворота линейного поляризатора, что приводит к увеличению точности измерений. ’in. infrared region of the spectrum at sufficiently low temperatures (of the order of 100 ° C). Therefore, the spectral and temperature ranges of measurements by the proposed method are expanded. When implementing the method, it is not necessary to measure the angles of radiation and sequentially establish the angles of rotation of the linear polarizer, which leads to an increase in the accuracy of measurements. ’

Предлагаемый способ основан на использовании аппроксимации формул Френеля, выражающих взаимосвязь между величинами оптических постоянных и излучительН' ной способности.The proposed method is based on the use of approximation of Fresnel formulas expressing the relationship between the values of optical constants and emissivity.

Показатель экстинкции К определялся по установленной величине показателя преломления η и измеренной величине Ελ п по формуле: .The extinction coefficient K was determined by the established value of the refractive index η and the measured value Ε λ p according to the formula:.

Claims (2)

(54-) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ имеют поста точновысокую излучатепьную способность. ДруГ-им недостатком способа  вл етс  его небольша  точность из-за ошибок установлени  истинных значений углов из- лучени  и ошибок, возникающих при последовательно устанавливаемых взаимно перпендикул ртых ориентаци х плоскости максимального пропускани  линейного пол ризатора., Погрешности измерений за счет первой группы ошибок обусловлены угловой зависимостью измер емых величин, поэтому, чем . круче углова  зависимость, тем большими могут быть погрешности измерений. Погрешности за счет второйгруппы ошибок обусловлены тем, что излучение поверхности металлов линейно пол ризовано и степень поп риза Еии возрастает с увеличением угла, излучени  Поэтому ошибки в установлении углового положени  пол ризатора, выражаюпшес  в рассогласовании плоскости пол ризагтии иатучени  с плоскостью максимального пропускани  пол ризатора, привод т к зна чительным погрешност м в результатах .измерений, и, тем. самым, - к погрешност м определ емых- величин оптических . посто нных. Цель предлагаемого изобретени  - повышение точности и расширение спектраль ного и температурного диапазонов измерений .. Дл  этого в известном способе опреде лений показател  преломлени  металлов путем измерени  спектральной  ркости их поверхности дл  излучени , пол ризованно го параллельно плоскости излучени , измер ют максимальную спектральную  ркость L , спектральную  ркость L, пЪ нормали к поверхности и спектраль ную йбрйальйую излучатейьную способность металла вд р, дл  непол ризованного света, а величину показател  -прелом лени  п определ ют по формуле: 05оа l ехр(1,327.+0,80 О,ОО8 U.x,rn , л( 1,103 е На чертеже представлена схема устро ства дл  реализации предлагаемого способа , Устройство содержит фотоприемник 1, пол ризатор 2, светофильтр 3, исследуемую поверхность 4, Работа способа осуществл етс  следую тцим образом. С помошью фотоприеК1Ника 1, снабжен ного диспергирующей системой (светофильтром ) 3, выдел ющим необходимую длину волны излучени , н пол ризатором 2, выдел ющим Р -компоненту излучени , измер етс  спектральна   ркость поверхности, которой пропорционален выходной сигнал фотоприемника 1. Измене- .нием угла 6 между нормально к исслёд -г емой поверхности и направлением (измерени   ркости (обозначено на чертеже стрелкой ) устанаВдиваетс  максимальна  величина выходного сигнала М фотоприемника , соответствующа  спектральной  ркости р -компоненты излучени  Ьд , , При этом фотоприемник 1 находитс  в положений а, показанном на чертеже. Затем фотоприемник устанавливаетс  в положение б и измер етс  величина выходного сигнала М , соответствующа  спектральной  ркости в направлении нормали к по-, верхности. После этого убираетс  пол ризатор 2 н вновь измер етс  спектральна   ркость поверхности металла относительно спектральной  ркости макета абсолютно черного тела, наход щегос  при той же температуре (на чертеже не показан), что и исследуема  поверхность, то есть измер етс  спектральна  нормальна  излучательна  способность 6 .По результатам измерений определ етс  от А1-- -m/ n ношение и с помощью формулы (1) , определ етс  величина показател  преломлени  метЬтйа. Известно, что измерение осуществимо Б. инфракрасной области спектра при достаточно низких температурах (пор дка 100 С), Следовательно, спектральный и температурный диапазоны измерений по предлагаемому способу расйирйютсй. , При осуш;ествлении способа не требуетс  измер ть углы излучени  н последовательно устанавливать углы поворотА линейного пол ризатора, что приводит к увеличешю точности измерений. Предлагаемый способ ocHOBiaH на использовании аппроксимации формул Френел , ; выражающих взаимосв зь между величинами оптических посто нных и излучительной способности. Показатель экстинкции К определ лс  по установленной величине показател  преломлени  п и измеренной величине в п по формуле: -1еп-(-п ; Формула изобретени  Способ определени  показател  преломлени  металлов путем измерени  спектральной  ркости из поверхности дл  изпучеп  , пол ризованного параллельно плоскости -излучени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  спектрального в температурного диапазонов измерений, измер ют максимальную спект{ льную  ркост А,ГП спектральную  рсость L по нормалик поверхности и спектральную нормальную излучательную способность металла . . пл  непппап .-чппдпипгл , А nt д 1 дл  непол ризованного света, а величину показател  преломлени  п определ ют по формуле: п- «-С-л,,пГ- - °° Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Аксютов Л. Н. Температурна  зависимость оптических посто нных вольфрама и золота,,Прикладна  спектроскопи , 1977, 26, N 5, с. 914-918. (54-) METHOD FOR DETERMINING THE METAL REFRACTIVE INDICATOR have fast high radiating ability. Another disadvantage of this method is its low accuracy due to errors in establishing true values of radiation angles and errors arising from successively installed mutually perpendicular orientations of the maximum transmission plane of a linear polarizer. The measurement errors due to the first group of errors are due to angular dependence of the measured values, therefore, than. the steeper the angular dependence, the larger the measurement errors may be. The errors due to the second group of errors are due to the fact that the radiation of the surface of metals is linearly polarized and the degree of EZRRP increases with increasing angle, radiation. Therefore, errors in determining the angular position of the polarizer, expressing the mismatch of the polarization plane and the path of the polarizer, the drive t to significant errors in the results of measurements, and so. by itself, to the errors of the determined optical quantities. constants The purpose of the present invention is to improve the accuracy and expand the spectral and temperature ranges of measurements. For this purpose, in the known method of determining the refractive index of metals, by measuring the spectral brightness of their surface for radiation polarized parallel to the radiation plane, the maximum spectral brightness L, the brightness L, pj of the normal to the surface, and the spectral and radiant emissivity of the metal in p, for non-polarized light, and the value of the measured index is This is determined by the formula: 05 oa l exp (1.337. + 0.80 O, OO8 Ux, rn, l (1.103 e) The drawing shows the layout of the device for the implementation of the proposed method. The device contains a photodetector 1, a polarizer 2, a light filter 3 The test surface 4, the operation of the method is carried out as follows. With the help of photodetector 1, equipped with a dispersing system (light filter) 3, highlighting the required radiation wavelength, n polarizer 2, highlighting the P component of the radiation, the spectral brightness is measured. surface proportional to output One photodetector signal 1. By changing the angle 6 between the normal to the test surface and the direction (measuring the brightness (indicated by the arrow in the drawing)), the maximum output signal M of the photodetector M corresponding to the spectral brightness p is set. the photodetector 1 is in positions a shown in the drawing. The photodetector is then set to position b and the magnitude of the output signal M, corresponding to the spectral luminance in the direction normal to the surface, is measured. After that, the polarizer 2 n is removed again, the spectral brightness of the metal surface is measured relative to the spectral brightness of the blackbody model, which is at the same temperature (not shown) and the surface under study, i.e., the spectral normal emissivity is measured 6. According to the measurement results, it is determined from A1-- -m / n wearing and using formula (1), the refractive index value of metry is determined. It is known that measurement is feasible in the infrared region of the spectrum at sufficiently low temperatures (on the order of 100 ° C). Consequently, the spectral and temperature ranges of measurements of the proposed method are measured. When the method is dried, it is not necessary to measure the radiation angles and to turn the angles of rotation of the linear polarizer sequentially, which leads to an increase in the measurement accuracy. The proposed method of ocHOBiaH on the use of the approximation of Fresnel formulas; expressing the relationship between the values of optical constants and emissivity. The extinction index K was determined from the established value of the refractive index n and the measured value in n according to the formula: -1ep - (- n; Invention The method for determining the refractive index of metals by measuring the spectral brightness from the surface for i-rays polarized parallel to the -radiation plane, different By the fact that, in order to increase the accuracy and expand the spectral range in the temperature ranges of measurements, the maximum spectral density, the spectral density L along the surface normal and spec the normal normal emissivity of the metal. ppp neppap. -cppdipgl, A nt d 1 for unpolarized light, and the value of the refractive index n is determined by the formula: p - «-C-l ,, pG - - °° Sources of information, those in consideration at examination 1, Aksyutov LN The temperature dependence of the optical constants of tungsten and gold, Applied Spectroscopy, 1977, 26, N 5, pp. 914-918. 2. Шестаков Е. Н. и др. Исследование оптических свойств металлов при высоких температурах, Теплофизика высоких 1977, 15, № 2, с. 292температур 299.2. Shestakov, Ye.N., et al. Investigation of the optical properties of metals at high temperatures, Thermophysics of High 1977, 15, No. 2, p. 292temperature 299. //////////////////////////////////////////////// 4four
SU782564939A 1978-01-05 1978-01-05 Method of determining metal refraction coefficient SU717635A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782564939A SU717635A1 (en) 1978-01-05 1978-01-05 Method of determining metal refraction coefficient

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782564939A SU717635A1 (en) 1978-01-05 1978-01-05 Method of determining metal refraction coefficient

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU717635A1 true SU717635A1 (en) 1980-02-25

Family

ID=20742416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782564939A SU717635A1 (en) 1978-01-05 1978-01-05 Method of determining metal refraction coefficient

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU717635A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101460802B1 (en) Method and apparatus for measuring phase difference
US2152645A (en) Photoelectric color measuring and analyzing apparatus
CN109115690A (en) Real-time polarization sensitive terahertz time-domain ellipsometer and optical constant measuring method
KR101497695B1 (en) Apparatus for measuring phase difference using spectrometer
CN105758625A (en) Device and method for measuring linear polarization sensitivity of remote sensing instrument
US2218253A (en) Method and means for measuring color
US2462823A (en) Photoelectric cell color temperature measuring device
CN205607626U (en) Measure device of remote sensing instrument's linear polarization sensitivity
SU717635A1 (en) Method of determining metal refraction coefficient
US8447546B2 (en) Measurement of Fourier coefficients using integrating photometric detector
CN107525589B (en) A kind of wavelength scaling system and method
CN110044495A (en) Based on multispectral temperature measurement system and thermometry
US4605314A (en) Spectral discrimination pyrometer
US2178211A (en) Optical apparatus
Haake et al. The dispersion of birefringence in photoelastic materials
Neyezhmakov et al. Increasing the measurement accuracy of wide-aperture photometer based on digital camera
JP2590129B2 (en) Liquid physical property measurement device
Robertson An intensity method for photoelastic birefringence measurements
RU2806195C1 (en) Photoelectric method for measuring the refractive index and average dispersion of motor fuels and device for its implementation
SU823989A1 (en) Device for measuring absolute reflection and transmission factors
SU1550378A1 (en) Method of determining the index of refraction of transparent media
SU1476353A1 (en) Method for measuring optic constants of absorbing media
SU361395A1 (en) METHOD FOR DETERMINING SPECTRAL COEFFICIENTS OF DIRECTED REFLECTION OF LIGHT-SCATTERING
Rao Spectrographic technique for determining refractive indices
SU763699A1 (en) Method for contactless measurement of temperature