Способ определения показателя преломления металлов

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик » 7l 7635 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.78(21) 2564939/1 8-25 (51)M. Кл. с присоединением:заявки № (23) G 01 1Ч 21/46

Гевудератввиийй каиитет

СССР до делам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 25 02 80. Бюллетень №

/ (53) УДК 535. .322,4 (088. 8) Дата опубликования описания25.02.80

Л. Н. Аксютов (72) Автор изобретения (71) Заявитель

I (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

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.

Известен 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 войн и аппроксимации спектральной зависимости.измеряемой величины на концах измеренного спектра с последуюпц м анализом . полученной таким образом спектральной характеристики с помошью дисперсионного соотношения Крамерса-Кронига 11).

Недостатками этого способа являются: невозможность определения оптических .постоянных непосредственно по резуль-, татам измерения только собственного

2 спектрального излучения исследуемой поверхности, а также большая трудоемкость метода, обусповленная тем, что для определения оптических постоянных на одной длине волны необходимо знать спектральную характеристику отражательной и иэлучательной способности практически во всем оптическом диапазоне спектра.

Известен также способ определения показателя преломления металлов путем измерения спектральной яркости их поверхности для излучения, поляризованно.го параллельно плоскости излучения (21, 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, Этот уровень обеспечивается прп высоких температурах в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, где металлы

71763 имеют достаточно высокую излучательную снос обность, 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

1 поляризатора, 30

Погрешности измерений эа счет первой группы ошибок обусловлены угловой зависимостью измеряемых величин, поэтому, чем . круче угловая зависимость, тем большими могут быть погрешности измерений. Погреш- 15

i ности за счет второйгруппы ошибок обусловлены тем, *(то излучение поверхности металловлинейно псляризовано и степень поляризации возрастает с увеличением угла излучения.

Поэтому ошибки в установлении углового 20 положения поляризатора, выражающиеся в рассогласовании плоскости поляризации излучения с плоскостью максимального пропускания поляризатора, приводят к значительным погрешностям в результатах .измерений. и, тем. самым, - к погрешностям определяемых величин оптических .постоянных.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности и расширение спектраль- 0 ного и температурного диапазонов измерений.

Для этого в известном способе определения показателя преломления металлов путем измерения спектральной яркости их З5 поверхности для излучения, поляризованного параллельно плоскости излучения, из- меряют максимальную спектральную ярP P л m " " (а" ну "р" "4 л по нормали к поверхности и спектральную нормальную излучательную способность металла F л для неполяризован( ного света, а величину показателя преломления г определяют по формуле:

О5О (ЕХР(1,52У, +О 80) л= (1 105 6 / а } lл (1 ) л,о

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

$0

Устройство содержит фотоприемник 1, поляризатор 2, светофильтр 3, исследуемую поверхность 4.

Работа способа осу1цествляется следующим образом.

С помощью фотоприеМника 1, снабженного диспергирующей системой (светофильтром) 3, выделяющим необходимую длину волны излучения, и поляризатором

5 4

2, выделяющим P" -компоненту излучения, измеряется спектральная яркость поверхности, которой пропорционален выходной сигнал фотоприемника 1. Измене ,кием угла О между нормалью к исследу-, емой поверхности и направлением .измере-! ния яркости (обозначено на чертеже стрелкой) устанавливается максимальная величина выходного сигнала Pl фотоприемниfoal ка, соответствующая спектральной яркости P" -компоненты излучения L ((, . При этом фотоприемник 1 находится в положении а", показанном на чертеже, Затем фотоприемник устанавливается в положе- . ние "б" и измеряется величина выходного сигнала Й„„, соответствующая спектральной яркости и направлении нормали к поверхности, После этого убирается поляризатор 2 и вновь измеряется спектраль-. ная яркость поверхности металла относител ь» но 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 Я л . По результатам измерений определяется отношение л„,/,= 4„„/< „. и с,по1 /Ь „= мощью формулы (1), определяется величина показателя преломления металла.

Известно, что измерение осуществимо в. инфракрасной области спектра при достаточно низких температурах (порядка

100 С), Следовательно, спектральный

О и температурный диапазоны измерений по предлагаемому способу расширяютсй.

При осуществлении способа не требуется измерять углы излучения и последовательно устанавливать углы поворота линейного поляризатора, что приводит к увеличению точности измерений.

Предлагаемый способ основан на использовании аппроксимации формул френеля, выражающих взаимосвязь между величинами оптических постоянных и излучительной способности.

Показатель экстинкции К определялся по установленной величине показателя преломления л и измеренной величине л л по формуле:

4 к=(В-(- ) 1

Формула изобретения

Способ определения показателя преломления металлов путем измерения спектральной яркости из поверхносж для из717635

1р

C.: 3

Составитель К, Гусева

Редактор Павлов Техред М. Келемеш Корректор Г. Назарова

Заказ 9831/60 Тираж 1019 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лучения, поляризованного параллельно плоскости -излучения, о т л н ч а юm н и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения спектрального и температурного диапазонов измерений, из- меряют. максимальную спектральную я кость

L ñïåêòpàëüíóþ яркость L по нормаР P

I a„n лй к поверхности и спектральную нормальную иэлучательную способность металла для неполярнзованного света, а велнчйну показателя преломления и опреде- ляют по формуле;

f <03 E L / ехР(4,327ел n+оа0т) =( о,sos

Лр Л,гл л,n

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе!

1. Аксютов Л. H. Температурная зависимость оптическнх постоянных вольф жма н золота, Прнкладная спектроскопня, 1977, 26, % 5, с. 914-918.

2. Шестаков Е. Н. и др. Исследование, оптических свойств металлов прн высоких температурах, Теплофиэика высоких температур, 1977, 15, ¹ 2, с. 292299.