
技术摘要:
本发明公开了一种测量材料高温光学参数的装置及方法。该装置包括椭球反射镜、切换反射镜、检测装置,椭球反射镜的内表面为椭球光学面,椭球反射镜具有双焦点,其中第一焦点处配置有光源,第二焦点处用于设置待测样品,椭球反射镜上开设有视场窗口,视场窗口处设置有椭 全部
背景技术:
光学参数是宏观上表征材料光学性质的物理量,间接反映材料的微观特性。对光 学参数的准确提取不仅可以研究材料微观性质和机理,而且还有助于开发和利用新型光学 材料。传统材料光学参数测量技术主要包括紫外光谱、红外光谱、圆二色谱、X射线等传统光 谱技术以及近年来发展起来的太赫兹时域光谱技术。主要测量的光学参数包括介电常数、 介质损耗、折射率、吸收系数、消光系数和电导率等。大量研究表明,温度是影响材料光学参 数的重要原因之一。因此获取材料在不同温度下的光学参数对研究其温度依赖性具有极其 重要的意义。 传统的测量技术和测量设备一般只能测量材料的反射性能或者是投射性能,没有 办法在测量材料的这两种特性上做切换。不同测量技术的区别只是在于选择了不同的测试 频段,并且一般只实现了对材料在常温下光学参数的测量,或只能测量材料在某个温度下 的光学参数。
技术实现要素:
为克服现有技术的上述缺陷和不足,本发明提出一种新的用于测量材料高温光学 参数的装置及方法,可以对被测材料的表面温度进行控制,精密测定材料在不同高温条件 下的反射性能和透射性能,并具有较好的辐照度和能量利用率。 本发明的技术方案如下: 一种测量材料高温光学参数的装置,包括椭球反射镜、切换反射镜、检测装置,所 述椭球反射镜的内表面为椭球光学面,所述椭球反射镜具有双焦点,即第一焦点和第二焦 点,其中第一焦点处配置有光源,第二焦点处用于设置待测样品,所述椭球反射镜上开设有 视场窗口,所述视场窗口处设置有可填塞视场窗口的椭球镜挡块组件,从待测样品反射的 反射光路穿过视场窗口并经转折后入射至切换反射镜处,从待测样品透射的透射光路经转 折后入射至切换反射镜处,所述切换反射镜可旋转,通过旋转切换反射镜将待测样品的透 射光线或反射光线导入检测装置。 进一步的,从椭球反射镜至切换反射镜的所述反射光路上设置有第一光学元件和 第二光学元件。 进一步的,所述第一光学元件为离轴准直镜,所述离轴准直镜设置于第二焦点与 视场窗口的连线的延长线上。 进一步的,所述第二光学元件为平面反射镜,第一光学元件的出射光路经所述平 面反射镜转折后入射至切换反射镜。 进一步的,从第二焦点至切换反射镜的所述透射光路上设置有第三光学元件和第 4 CN 111551524 A 说 明 书 2/5 页 四光学元件,所述第三光学元件为离轴镜,所述第四光学元件为转向镜。 进一步的,所述视场窗口设置有若干个,第二焦点与每个视场窗口的连线的延长 线上均设置一个离轴准直镜,每个离轴准直镜的离轴量各不相同,且所述离轴准直镜的高 度各不相同。 进一步的,所述平面反射镜的高度可调节,通过控制平面反射镜高度每次分别与 不同的离轴准直镜保持相同的高度,使从不同视场窗口出射的光线分别通过不同离轴量的 离轴准直镜准直。 进一步的,所述椭球镜挡块组件包括镜塞,所述镜塞与椭球反射镜具有相同的面 形,同样具有双焦点,当需要测试待测样品的透射性能时,所述镜塞伸入视场窗口中。 一种测量材料高温光学参数的方法,将光源设置于椭球光学面的一个焦点处,并 将待测样品设置于椭球光学面的另一个焦点处,在椭球光学面上开设视场窗口,从待测样 品反射的反射光路穿过视场窗口并经转折后入射至切换反射镜处,从待测样品透射的透射 光路经转折后入射至切换反射镜处,在不改变装置组成结构的前提下,仅通过旋转切换反 射镜将待测样品的透射光线或反射光线导入检测装置,进行待测样品透射性能或反射性能 的分析;其中: 待测样品反射性能分析:控制切换反射镜旋转至反射特性测量模式;控制可升降 的平面反射镜每次分别与不同离轴量的离轴准直镜保持相同的高度,使得从椭球反射镜不 同视场窗口出射的光线分别通过不同离轴量的离轴准直镜准直;光路经过切换反射镜导入 检测装置; 待测样品透射性能:控制切换反射镜旋转至透射性能测量模式;控制椭球镜挡块 组件中的镜塞填塞视场窗口,使得由光源辐射的光线将经过椭球反射镜反射和汇聚照射在 待测样品的焦面处;光线透射过待测样品经底端的离轴镜和转向镜,由切换反射镜导入检 测装置。 进一步的,待测样品的加热通过强激光器实现,将强激光器放置于椭球反射镜安 装底座内部,使得强激光器直接照射待测样品,通过控制强激光器的功率实现温度的控制。 与现有的技术手段相比较,本发明的显著优点在于: 1、集成了反射测量以及透射测量两种功能,并且两种测量功能的切换只需要通过 计算机程序控制切换反射镜以及椭球镜挡块组件实现。操作简单,可操作性强。 2、为测量材料在不同温度下的光学参数,本发明的显著优点在于只需通过计算机 控制激光器的功率即可。 3、本发明可用于红外、可见光等多个波段的材料反射率、透射率测量,对材料表面 粗糙度无要求,适用范围广,操作方便,实用性较强。 附图说明 图1为本发明一种测量材料高温光学参数的装置的结构及光路图; 图2为反射性能分析的光路图; 图3为透射性能分析的光路图; 图4为半椭球镜示意图; 图5为椭球镜挡块组件结构示意图; 5 CN 111551524 A 说 明 书 3/5 页 图6为椭球镜挡块组件的侧视图; 图7为离轴准直镜组件示意图; 图8为底端转向镜组件示意图。 图中标记:1、切换反射镜;2、旋转台背架;3、旋转台垫片;4、转向镜组件;5、椭球镜 挡块组件;5-1、镜塞;6、离轴镜;7、椭球反射镜;7-1、第一焦点;7-2、第二焦点;7-3、30°通光 孔;7-4、60°通光孔;7-5、温度传感器放置位置;7-6、90°通光孔;8、离轴准直镜组件;8-1、第 一离轴准直镜;8-2、第二离轴准直镜;8-3、第三离轴准直镜;9、光源;10、待测样品托盘;11、 平面反射镜。