CN1006089B - 测量高反射率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是在光谱光度计上加对称球面谐振腔多次反射装置而形成的测量镜面高反射率的方法和装置。对称球面谐振腔放在可定位旋转１８０°的转动圆盘上，高反射率是通过公式Ｒ＝（Ｅ₂Ｅ₄／Ｅ₁Ｅ₃）^1/4n，求得。本方法对测量样品放置精度要求不高。测量高反射率最佳方案可采用对称双光路结构。

Description

测量高反射率的方法和装置

测量反射率的方法是光学测试领域的重要方法之一。

本发明是在光谱光度计上加对称球面谐振腔多次反射装置测量镜面高反射率的方法。

已有的多次反射测量高反射率的方法（见JOSAVO1，51，P164，1961）见图1，〔1′〕是平面反射镜，〔4′〕是球面反射镜，〔2′〕和〔3′〕是反射率相同的被测量样品。被测量样品〔2′〕和〔3′〕处于图中的位置时光电读数为E₁，则反射率R³＝KE₁，K为仪器常数;样品〔3′〕处于虚线位置时，光电读数为E₂，则反射率R³＝KE₂，最后求得反射率。

只要样品尺寸足够大。此方法的反射次数是可以增加的，但是对样品放置精度有更苛刻的要求，否则由于接收器区域灵敏度的差异会产生较大的测量误差;另一方面，可以看到测量程序是相当复杂的。显然，要求在双光束光谱光度计测量室的有限空间内实施测量，又不能加积分球，可见上述的多次反射测量高反射率的方法是不适用的。

为了克服上述测量高反射率方法的缺点，本发明提供了一种多次反射测量高反射率的方法，见图2，在定位旋转180°的转动园盘〔6〕上，相对共轴放置间距为L（L为园盘上一个直径），曲率半径为r的球面反射镜〔1〕和〔3〕构成对称球面谐振腔，光在腔内形成多次反射，其中，曲率半径r和间距L满足公式，L＝r（1-COSπ/N）（参看《激光物理学》的第二章第四节，是公式4-17）的一个特例，上海人民出版社，1975）N＝2、3、4、……，靠球面反射镜中心处开P×q长孔。光谱光度计的单色仪出射狭缝象经平面反射镜〔5〕反射落在球面反射镜〔3〕的长孔处入射，经球面反射镜〔1〕反射N次，球面反射镜〔3〕反射（N-1）次后，光又成狭缝象于球面反射镜〔3〕的长孔处出射，球面反射镜〔4〕把该出射光反射，使它沿着原测量光束的方向传播，测量样品〔2〕放置在通过转动园盘〔6〕旋转轴线并且和对称球面谐振腔的光轴垂直的位置上，则入射光经测量样品〔2〕反射2N次，球面反射镜〔3〕反射（2N-1）次出射。

测量样品〔2〕的反射率是这样测得的：设测量样品〔2〕置于光路前和后测出光电信号分别为E₁E₂旋转定位转动园盘〔6〕180°交换球面反射镜〔1〕和〔3〕的位置，这时测量样品〔2〕置于光路前和后测出的光电信号分别为E₃，E₄，则样品反射率为R＝(E₂E₄/E₁E₃)^1\4N。

前述发明测量高反射率的方法，提供一种测量高反射率的专用装置，装在光谱光度计测量室内，可做多次反射测量高反射率。

测量高反射率的装置，见图2。它是由球面反射镜〔4〕，平面反射镜〔5〕，以及放置在定位转动180°的转动园盘〔6〕上的二个相同的曲率半径为r的球面反射镜〔1〕和〔3〕形成的对称球面谐振腔组成;在通过定位转动园盘〔6〕的旋转轴线并且与对称球面谐振腔光轴垂直的位置上，放置测量高反射率样品〔2〕。

在测量高反射率装置的定位转动180°的转动园盘〔6〕上，取直径为L的两端点相对共轴放置球面反射镜〔1〕和〔3〕，靠球面反射镜中心处开有P×q长孔。

本发明的测量高反射率的方法和装置可将一台只能测量透过率的双光束光谱光度计变成了可以测量高反射率和透过率的多功能仪器，并且样品放置精度要求不高，测量程序简单。高反射率测量精度比原仪器透过率的测量精度提高近2N倍。

最佳实施例见附图3，这是按测量室宽X＝110mm，参考光束R和测量光束S距离Y＝100mm进行设计的。由于该测量高反射率装置中的参考光路和测量光路具有对称的结构，所以，只叙述测量光路的结构。

在测量高反射率装置上，在测量（参考）光束中，距测量室左壁X₁＝16mm处置一个由一面为平面，另一面为球面所构成的二面角棱镜〔11〕，图示α₁＝30°，二面角为96.47°，其球面曲率半径为110mm;在距离测量（参考）光束Y₁＝50mm和距离测量室左壁X₂＝62.5mm处设计一个具有旋转180°定位机构的水平转动园盘〔6〕，在其上取一直径为L＝65mm两端点放置曲率半径r＝221.9mm的球面反射镜〔3〕和〔1〕，在距镜中心2mm处开P×q＝22×2（mm）²长孔，两球面反射镜〔3〕和〔1〕的光轴和测量室光束成角α₂＝53.13°。按上述设计的测量高反射率的装置测量样品〔2〕的反射率将通过反射八次光测得。

测量高反射率装置可以放在现有的一些可见光谱区的双光束光谱光度计的测量室中，也可以配合单色仪和光电接收***以单光路形式进行测量反射率。

Claims (4)

1、一种测量高反射率的方法是多次反射测量的方法，其特征在于采用具有相同曲率半径的球面反射镜〔1〕和〔3〕组成的对称球面谐振腔多次反射结构，该对称球面谐振腔置于一个可定位旋转180°的转动园盘〔6〕上，测量样品〔2〕放置在通过转动园盘〔6〕的旋转轴线并且和对称球面谐振腔的光轴垂直的位置上，测量样品〔2〕置于光路前和后测出光电信号分别为E₁和E₂，旋转转动园盘〔6〕180°交换两球面反射镜〔1〕和〔3〕的位置，这时测量样品〔2〕置于光路前和后测出的光电信号分别为E₃和E₄，则依公式R＝(E2E4/E₁E₃)^1\4N可获得样品〔2〕的反射率。

2、一种用于实施如权利要求1所述的测量高反射率的专用装置，它包括有平面反射镜和球面反射镜，其特征在于测量高反射率的装置是由球面反射镜〔4〕、平面反射镜〔5〕以及放置在可定位旋转180°的转动园盘〔6〕上的两个相同曲率半径为r的球面反射镜〔1〕和〔3〕形成的对称球面谐振腔组成，在通过转动园盘〔6〕的旋转轴线并与对称球面谐振腔光轴垂直的位置上放置测量样品〔2〕。

3、按权利要求2所述的测量高反射率的装置，其特征在于，在转动园盘〔6〕上，取直径为L的两个端点，相对共轴放置球面反射镜〔1〕和〔3〕，靠球面反射镜中心开有P×q长孔。

4、按权利要求2或3所述的测量高反射率装置，其特征在于，在双光束光谱光度计测量室中的参考光束可采用和测量光束相同的对称的光路结构，并且球面反射镜〔4〕和平面反射镜〔5〕可由一面为球面反射镜，另一面为平面反射镜所构成的二面角棱镜〔11〕代替。

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