專利名稱：光學參數(shù)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料光學性能的測量裝置。
背景技術(shù)：
通常測量在不同波長(λ)下的介質(zhì)材料的光透過率T(λ)、光反射率R(λ)用分光光度計，結(jié)合樣品厚度d，可計算出它的光吸收系數(shù)α和光學帶隙Eg。測量光透過率T時，測量光束與樣品表面垂直。但在測量光反射率R時，垂直入射光條件下則不能測量材料的光反射率R。通常是在測量光路中加一個反射附件F，如圖2所示，使測量光束以一定的入射角度照射到樣品表面，按照反射定律，反射光在樣品表面法線另一側(cè)以同一角度射出。這種測量光路常見于單光束和雙光束分光光度計，它只能在有限范圍內(nèi)測量光的透射率、反射率。這種光路，是用不同的入射角分別測量光透過率T和光反射率R，在計算光吸收系數(shù)α和光學帶隙Eg將引起一定的誤差。尤其是在測量透明薄膜材料，兩界面反射形成干涉時引起的誤差將更為嚴重，甚至無法計算出結(jié)果，這主要是因為光反射率R與光透過率T測量角度不同，故數(shù)據(jù)不相關(guān)。由于二者不是相關(guān)數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生T+R≥1的情況，使光吸收系數(shù)α出現(xiàn)不合理的負值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述缺陷而設(shè)計的，其目的是提供一種在垂直入射光條件下能測量材料的光反射率R，保證與光透過率T為相關(guān)數(shù)據(jù)；在光干涉時，也能保證R與T是相關(guān)數(shù)據(jù)；能準確測量材料性能的光學參數(shù)測量裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它主要包括光源、標準反射鏡、分光器、檢測器與計算機構(gòu)成；其特征是在光源輸出的光路中設(shè)半透半反鏡；標準反射鏡安裝在與通過半透半反鏡的入射光成90°角處，并在光源與標準反射鏡之間的垂直方位依次連接、分光器、檢測器、計算機。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明的入射光路中增設(shè)了半透半反鏡，且使入射光路中的光束與半透半反鏡成45°角；標準反射鏡與通過半透半反鏡的入射光成90°角，使入射光通過半透半反鏡后垂直照射到標準反射鏡或被測樣品上。這種光路結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)在垂直入射光條件下測量材料的光反射率R，保證與光透過率T為相關(guān)數(shù)據(jù)；尤其是當材料為透明薄膜且發(fā)生光干涉時，也能保證R與T是相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明為光學測量儀器家族增添了一種測量準確無誤的光學參數(shù)測量裝置。


圖1是本發(fā)明的光路及結(jié)構(gòu)示意方框圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的光路及結(jié)構(gòu)示意方框圖。
圖3是應(yīng)用本發(fā)明光路結(jié)構(gòu)的單光束分光光度計結(jié)構(gòu)示意方框圖。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明光路結(jié)構(gòu)的雙光束分光光度計結(jié)構(gòu)示意方框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
如圖1所示，它主要包括光源、標準反射鏡、分光器、檢測器與計算機構(gòu)成；其特征是在光源輸出的光路中設(shè)半透半反鏡；標準反射鏡安裝在與通過半透半反鏡的入射光成90°角處，并在光源與標準反射鏡之間的垂直方位依次連接、分光器、檢測器、計算機。
本發(fā)明最好的方案是半透半反鏡M與光源輸出的入射光成45°角。
圖1中虛線框內(nèi)的光源、半透半反鏡、標準反射鏡是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)，以此光路結(jié)構(gòu)為特征，可以制成附件，應(yīng)用于現(xiàn)有的光學測量儀器。從而實現(xiàn)在垂直入射光條件下材料光學性能的測量。
實施例1如圖3所示，以本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)為特征制成單光束分光光度計。光源采用鹵鎢燈光源，分光器JD/FS 82-447，檢測器為光探測器陣列EG&G1453，也可以用單色儀和一般光敏器件進行分光測量。計算機為EG&G1451。鹵鎢燈光源發(fā)出的光作為入射光，在其輸出的光路中設(shè)有一與入射光束成45°角的半透半反鏡M，從而保證入射光路中的光束與半透半反鏡成45°角；標準反射鏡安裝在與通過半透半反鏡的入射光成90°角處；使入射光通過半透半反鏡后垂直照射到標準反射鏡或被測樣品上。光源發(fā)出的光第一次經(jīng)過半透半反鏡后，其透過光與標準反射鏡垂直并反射折回；光束再次到達半透半反鏡M時，其反射光與原入射光成90°角射出，反射到分光儀(直接或由光纖維束引入分光儀JD/FS 82-447)，進行分光后，照射到光探測器陣列，探測器陣列檢測出不同波長的光強信號，被送到計算機進行處理，記錄下標準光強信號。
同理，以被測樣品替代標準反射鏡，計算機則記錄下反射光強信號。
測量光透過率T時，將被測樣品置于分光器之前的光路中，并使樣品表面與光束垂直，透過光經(jīng)分光儀分光后照射到探測器陣列，并轉(zhuǎn)換為電信號輸入計算機，計算機則記錄下透過的光強信號。
計算機自動將測量信號與標準信號相比較，即可得出光透過率T和相對于標準反射鏡的光反射率R。不同波長條件下R、T的測量，由對陣列探測器電子掃描來完成，完成一次掃描最快速度為0.05S。
實施例2以本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)為特征制成雙光束分光光度計。如圖4所示，在本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)(附件)中另加三個反射鏡，最終使出射光與原始入射光同軸，將帶三個反射鏡的附件分別置入?yún)⒖脊馐蜏y量光束之中，圖4中的M為半透半反鏡，M1-M6為通常的光學反射鏡。分光器用單色儀，檢測器為光探測器，其余與實施例1相同。在參考光路附件中置入標準反射鏡，測量光路附件中置入被測樣品，啟動分光光度計進行掃描，即可輸出不同波長下的垂直反射率R(λ)。如果通過上述附件的光束不是平行光，要在附件光路中加入透鏡或面鏡，以對由此加長的光路進行補償。
權(quán)利要求
1.一種光學參數(shù)測量裝置，主要包括光源、標準反射鏡、分光器、檢測器與計算機構(gòu)成；其特征是在光源輸出的光路中設(shè)半透半反鏡；標準反射鏡安裝在與通過半透半反鏡的入射光成90°角處，并在光源與標準反射鏡之間的垂直方位依次連接、分光器、檢測器、計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的光學參數(shù)測量裝置，其特征是半透半反鏡與入射光成45°角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學參數(shù)測量裝置。解決了現(xiàn)有儀器在垂直入射光條件下不能測量材料的光反射率R、在不同角度測量時R與T不相關(guān)、光吸收率α出現(xiàn)負值等問題。技術(shù)方案是主要包括光源、標準反射鏡、分光器、檢測器與計算機構(gòu)成；其特征是在光源輸出的光路中增設(shè)半透半反鏡；標準反射鏡安裝在與通過半透半反鏡的入射光成90°角處，并在光源與標準反射鏡之間的垂直方位依次連接分光器、檢測器、計算機。本發(fā)明實現(xiàn)了在垂直入射光條件下測量材料的光反射率R，保證與垂直光透過率T為相關(guān)數(shù)據(jù)；尤其是當材料為透明薄膜時，有光干涉也能保證R與T是相關(guān)數(shù)據(jù)。本發(fā)明為光學測量儀器家族增添了一種測量準確無誤的光學參數(shù)測量裝置。
文檔編號G01N21/59GK1510413SQ02158728
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者李德林, 耿新華, 薛俊明, 趙穎 申請人:南開大學