[發(fā)明專利]一種測量材料高溫光學(xué)參數(shù)的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111551524B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李金鵬;管恒睿;劉一鳴;孟志遠(yuǎn);潘森
• 申請（專利權(quán)）人: 中科院南京天文儀器有限公司
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/59;G01N21/35;G01N21/01
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 李湘群

本發(fā)明公開了一種測量材料高溫光學(xué)參數(shù)的裝置及方法。該裝置包括橢球反射鏡、切換反射鏡、檢測裝置，橢球反射鏡的內(nèi)表面為橢球光學(xué)面，橢球反射鏡具有雙焦點(diǎn)，其中第一焦點(diǎn)處配置有光源，第二焦點(diǎn)處用于設(shè)置待測樣品，橢球反射鏡上開設(shè)有視場窗口，視場窗口處設(shè)置有橢球鏡擋塊組件，從待測樣品反射的反射光路穿過視場窗口并經(jīng)轉(zhuǎn)折后入射至切換反射鏡處，從待測樣品透射的透射光路經(jīng)轉(zhuǎn)折后入射至切換反射鏡處，通過旋轉(zhuǎn)切換反射鏡將待測樣品的透射光線或反射光線導(dǎo)入檢測裝置。本發(fā)明集成了反射測量以及透射測量兩種功能，并且兩種測量功能的切換只需要通過計(jì)算機(jī)程序控制切換反射鏡以及橢球鏡擋塊組件實(shí)現(xiàn)。操作簡單，可操作性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜測量領(lǐng)域。具體涉及一種用于測量在高溫環(huán)境下材料光學(xué)參數(shù)的方法及設(shè)備，用于測量材料的反射性能和透射性能。

背景技術(shù)

光學(xué)參數(shù)是宏觀上表征材料光學(xué)性質(zhì)的物理量，間接反映材料的微觀特性。對光學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確提取不僅可以研究材料微觀性質(zhì)和機(jī)理，而且還有助于開發(fā)和利用新型光學(xué)材料。傳統(tǒng)材料光學(xué)參數(shù)測量技術(shù)主要包括紫外光譜、紅外光譜、圓二色譜、X射線等傳統(tǒng)光譜技術(shù)以及近年來發(fā)展起來的太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)。主要測量的光學(xué)參數(shù)包括介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、折射率、吸收系數(shù)、消光系數(shù)和電導(dǎo)率等。大量研究表明，溫度是影響材料光學(xué)參數(shù)的重要原因之一。因此獲取材料在不同溫度下的光學(xué)參數(shù)對研究其溫度依賴性具有極其重要的意義。

傳統(tǒng)的測量技術(shù)和測量設(shè)備一般只能測量材料的反射性能或者是投射性能，沒有辦法在測量材料的這兩種特性上做切換。不同測量技術(shù)的區(qū)別只是在于選擇了不同的測試頻段，并且一般只實(shí)現(xiàn)了對材料在常溫下光學(xué)參數(shù)的測量，或只能測量材料在某個(gè)溫度下的光學(xué)參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和不足，本發(fā)明提出一種新的用于測量材料高溫光學(xué)參數(shù)的裝置及方法，可以對被測材料的表面溫度進(jìn)行控制，精密測定材料在不同高溫條件下的反射性能和透射性能，并具有較好的輻照度和能量利用率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種測量材料高溫光學(xué)參數(shù)的裝置，包括橢球反射鏡、切換反射鏡、檢測裝置，所述橢球反射鏡的內(nèi)表面為橢球光學(xué)面，所述橢球反射鏡具有雙焦點(diǎn)，即第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)，其中第一焦點(diǎn)處配置有光源，第二焦點(diǎn)處用于設(shè)置待測樣品，所述橢球反射鏡上開設(shè)有視場窗口，所述視場窗口處設(shè)置有可填塞視場窗口的橢球鏡擋塊組件，從待測樣品反射的反射光路穿過視場窗口并經(jīng)轉(zhuǎn)折后入射至切換反射鏡處，從待測樣品透射的透射光路經(jīng)轉(zhuǎn)折后入射至切換反射鏡處，所述切換反射鏡可旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)切換反射鏡將待測樣品的透射光線或反射光線導(dǎo)入檢測裝置。

進(jìn)一步的，從橢球反射鏡至切換反射鏡的所述反射光路上設(shè)置有第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件。

進(jìn)一步的，所述第一光學(xué)元件為離軸準(zhǔn)直鏡，所述離軸準(zhǔn)直鏡設(shè)置于第二焦點(diǎn)與視場窗口的連線的延長線上。

進(jìn)一步的，所述第二光學(xué)元件為平面反射鏡，第一光學(xué)元件的出射光路經(jīng)所述平面反射鏡轉(zhuǎn)折后入射至切換反射鏡。

進(jìn)一步的，從第二焦點(diǎn)至切換反射鏡的所述透射光路上設(shè)置有第三光學(xué)元件和第四光學(xué)元件，所述第三光學(xué)元件為離軸鏡，所述第四光學(xué)元件為轉(zhuǎn)向鏡。

進(jìn)一步的，所述視場窗口設(shè)置有若干個(gè)，第二焦點(diǎn)與每個(gè)視場窗口的連線的延長線上均設(shè)置一個(gè)離軸準(zhǔn)直鏡，每個(gè)離軸準(zhǔn)直鏡的離軸量各不相同，且所述離軸準(zhǔn)直鏡的高度各不相同。

進(jìn)一步的，所述平面反射鏡的高度可調(diào)節(jié)，通過控制平面反射鏡高度每次分別與不同的離軸準(zhǔn)直鏡保持相同的高度，使從不同視場窗口出射的光線分別通過不同離軸量的離軸準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直。

進(jìn)一步的，所述橢球鏡擋塊組件包括鏡塞，所述鏡塞與橢球反射鏡具有相同的面形，同樣具有雙焦點(diǎn)，當(dāng)需要測試待測樣品的透射性能時(shí)，所述鏡塞伸入視場窗口中。