автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка новых оптических методов измерений показателя преломления оптически прозрачных объектов

V v, ч ¿ и J¡ J

ï-ÎCTZr.T TG4Î0;; LSTJUEÏÏW И ОПТИКИ .

IIa правам рукогсск

ге?/С::ШВА Людкила Аврвйзка

УДК 535.411

разработка нсзых опгпзсш КЗЭЗДСВ ¿si.epîkiï тишз!1'[ш II?ejj.o:.CIEHH оптически IP03?a4njx овьектсв

Слэцналзкостъ 05.11.07-Сппибскио к оптлко-

эгзктроккы прибору

А г. т о р о ф е р а г диссврта":ш на сохснан::з ученой стзпеш кандидата тохшгчссгах карт:

Cauro-Пз та pd ург 1992

Работа Екполнеш в лошгвгр^скок орцона трудового Хряского Значен:: "нститута точной '.'етаигдт: 'л оптики

\1аучный руководитель - .докtod технических наук,

r'oofcccop X.i-í..-лгпблна

оппоненты: доктор тохшгчьеклх кауя, îioo-t«3ccoD А.Д.Ясь:<ов. кандидат технических клу.ч i'.'.í. Povaïioiia

Ведуигш организация - Госу'арстБбшшЯ оптячееккй институт ум они ^.".ЗаЕнлогд

«г.:""та состоится г. в пасоь

hu э:;сс-Cr3öc:ai23::oo::ünsoro совета Д053.25.01 Лсвгкгп'яокзго института точно:! кехонаки и олтжи по адресу: 197, С-о;-д:т-1Г-зтор5л)Г, ул.Сабядао'СХ ,14

С дпссертг^дпей манко oauci'.:.r.'цтьел н ЗиЗл'.отаг.о института 'озтороГ.орат разослал " /4 "'г»

jrçs.nirii секретарь Специализированного сое ста к. т. к., доцо кт

; - ó -

■ •'"[ СБШ ИЙЛГ2ЕИИШ РАЗОШ

.ЦТОЙДУдЬ 0дио2 "3 t.SlIHQiÍEIX проблем народного созя лотва является улучдзниз качества птзс:.'.irj^ie:íkoпродукции, 570 or-я? а по с по;"::.о:'::~л/. оЛХоктлгносгл агйлятичоодого контроля сел сауол кродухк;:::, так и сырья для ео производства.

'-".рогрс :с 2 это" направлении определяет щизгаввймо оптических /егодоз •пн.-.'лпза, xa пактесизузсг«лвотокэЗ чузстзктрльность», зз.~ "".т::а кость:: к зксдроеснзстгло. ПрэЗлзг/а измерения показателя срслс-.'лзгпя гнется лесь-а актуально:: ,цл.т-шда областей пауки :: тоx:-r.■;-::•:, а п:.;з:-:но лги определении качественных к количественных характеристик ?/.атз риалов з приборостроении .чинералогии, при создании лоз-:-: оптичсских ?.:атзслалоЕ :: т.д.

Однако судеотьу:-г',но традггдиенние г/етодк пз«ерзпия показателя преломления ейлгдаж? рядо.\! судестзе.чпкх нсдэстаткзв.которке ог-. ракичи?.а:ст области их зоз.чо-'.нсго использования.

Ьольд::нстпо трад:п:тнг.чх методов измерения показате;я преломления (г является откосктельн:-д/п и требуй? наличия эталона. К относительны:/ г/етода:.: относятся ре^рактог,' зтрпчеегке, ño токе тр:г-ческие, поляр; зацнонно-пктер^сропцпонппо :i гэаорококше котода измерения показателя преломления. К нздостаткак относительных уегодез пзг/орзппя г«- ."0'::ко отнести необходимость использования сло::-::-:-:х яваяппепйгя: пр-лбороз ( ре" .пакте:.: етроз , "Го то:;е тро? ). Прак-тичс-ски дез от?.ослт:лы:1е г'етодч' изтерзния показателя прелзалз-н::я является контактах-;и.Нзпзб©г.Еост5 контакта рабочих пзззерх-HOCTsij ксследуе^ог-о с бразда с эталоне:/. или кг/лзрепонно;; дпдкос-ткэ для ряда оптических матесиалоз (пористке стекла, '•'о-гопелпт/ош т.д.) исключает ес г:.; область пркмекзния эталонных методов из-.V-зрения п , 470 обусловлено .-/ядкостья исследуемого материала ::лл ого порис тол структурой.

Су/.зстнуэдкс абсолктнкз методы измерения дозволяют производить измерения относительно воздуха,по требует палпчпя эталона " стпсслтся к метода'/ норазрупакдего контроле.

однако, наличие апрдэрнн:: сведении об обьзкте исследснаннд «пляется необходим:::.: для зезх абсояэ'тшс: методов.Гониометрические котсдй rpc-áya? апригенон нн'с-рмадп:: об угле яр:: ьердине вниз:,-к Бкполконаой лз и зеледуемого материала. Абсолютное интоv~.зр-зк."н-ны8 методы r.avgpc:п:я пока^тзлл лр9.чо:глекп .по uov/i ói:?ь р-^аля-

зоЕаны бзз предварительно'! информации о толдине плоскс-глрсллсдь-ной пластины угла клина для клиновидных образцов.

Тахак образам, судеотазющнв традиционнее методы пзиепсшпя показателя про лом ленив обладают одним из перечнелзнных недостатков, a bíoeho необходимостью адрпорно" як-;ораацгл об объекте исследования неизбежностью контакта с рабочими поверхностями образца, пли необходимостью наличии эталона.

Вез . перечисленные 'факторы ограничивая? гозяэзяэвгь признания суцаотзуадих методов измерения показателя преломления. Дл» ряда оптических материалрв показатель прелэулекля вообце не кокс т быть измерен известными методами.

Работа го созданию новых методов измерения показателя преломления /г , лишенных перечисленных выше недостатков является актуальной п имеет большую практическую ценность, позволяя контролировать значения го оптически: "материалов и объектов, исследование которых ранее было невозможно.

Ке^^^рр^^тг-тр^д^ является разработке новые

абсолютных бесконтактных методов оперативного пгкерв ьпл покагг,-тедя преломления, которые не требуют априорно;! информации об исследуемом объекте и когут быть реализована без сложной спе-, цпально* аппаратуры.

При выполнении работы применялись аппарат математического анализа, методы спектрального анализа, теория интерполяционных енчислони;;, теория математического тядеди-ропакгя и экспериментальные методы исследован:::;.

Разработаны пять новый методов измерения показателя яэдлоыяешг п , сочатаэдпз в cede высокую точность измерен:::; и относительную простоту лрп5:р::оЛ реализации. Эти методы не требует априорно:! пнтор/ацип об исследуемом обрнзпе и язлпются методами керазру^апцего контроля.

Разработай; методики измерения показателе! преломления для г.е скольких длин волн новыми методами,которые позволит сократить число измерительных опепашЯ. Вуданы векоысндации по оптнмаль-ным условиям. проведения намереки;". при м:::::г/::гац;:п погрешности показателя преломления. Разработана и реалисована уете новыа для измерения it предложенными методу:/:: в видимо:! и сласти спектра. Проведены исследо-лгиз оптич:с:кх зхрактбгпсто: нового 70-толимерг.: реоксана в видимо:: к I2C областях спектра. Разработаны два боекоктакгнкх гзтзр.!«еveецнсеню: сг.гсгба гзузр51'ПЯ т:.д::;:ны

плоско-парг^-ельныс пласту.н из оптлчеокя дрозрачшх материалов.

Еовь*с мзтоды измерения показа тз ля прзло:.:лг--пя z тэ.-::::!-^ пзсскэ-яарглязльнкх пласшн,являясь абсо-'.

, боскоз"з :«гк;:.*а, зо тробуздагз гэвдЕавательаоЯ инЗоркацш: '.б обътлло лсслодслпккя: позволяют проводить пзк'срсшет любых опт::чос:^'." г/атерхалсв включая такие материалы, хоторке традхцх-окнкгл :.:стоде:.::: ;:з :.:ог/г Зить ксследогаш. Иотода характеризуется досгосопао гкоско:'? точаосткэ л гг.; с рз кий, простотой сзекной реализации , отсутствием необходхаостз прзглечешя олоавого г/агог/атичсспсго аппарата. Такяк образом разработанные методы позголялт pacisxpxTs область ср^ейзигя огетческпх кетодоз гс-сл-здссакпя пр:: зкосчоН элективное тл измерений л сравнительной простотэ оборудования.-

Диссертационная га бота язллетса составкоЯ частью тучко-ис-схсхозсгольско:" работа, аь"лолзош:ой прп участии автора ка ка-(Чдр-э слектралы:::>: х" опгххо-|пзлчеохгх пр::6-~роз э соотзетствиз с хоордикаххоЕки: ц-гтюи Лкадетз наук СССР по там о G2-S40S4: "Разработка паузный основ, .¿отсдоз проектирована и исследогания слхксо приборов л слеток для керазруЕавдэго контроля

oössxtob".

Результата длсссрта:з:о:>ной работ лспользог^лись ирл измерениях пока:,-; толя преломления Оотопел^ороэ в в яда/ой к 1'2^-облдоти спектра, -роьсдп:.:"х s К~0"ДальЕяя связь" ш теме "tZLiH" ,что Есдтвесгдзно со о тве тстзужсс/к актера о внедрении.

'¿а тз риала прхзадонкхз в работе дммадк-галхсь :: обсуздалхсь на:

I-лучко-тзхнхче скоIi кон.Т.орспцпз молоды:: ученых и ешцкалзотоз "Озгосе :i сизрдотельная элзкгсонзха /г.Изкск,1939 г./; Всэсо гюйса ЗедорохсхоЗ сессии (г.Ленинград,1933 г.); ааучноЗ koe;Jopok-хп:п ^э^ессорохо-прегодагатэдЕсхого состава Л11Т1Л0 (г.Ленпйгрэд, 1959 ц.); ус Зсессззно? научво-теххяч о ско ¿5 кон^эдэезпи "Оотсмет-рпя и сз метрологическое обзепзчение" (г.Моста, 1990 г.), '-'огдутрсдноЗ :-:о«Т-егзпци:: ''gducaiion. in. Opiies" (г.Генип-град,1931г.),гдэ материалы работа бмли одобрены и отаечог-я ре-хомэвдацле:-1 SPIE-International Society £о г üpiicü.1 Engineering ■

ДЗЙКЗЛ^Ц». üo теме длссертагЕОкяой работы автором опубликовано 13 научккх работ, семь ::з которых являются авторехет/п свидетельствами па иоразрусадпстэ методы оптического контроля.'

работа состоит из гведенкл, штк глаз, заключения, прклозоег:1 , а тпкнз списка использоалн-еых литературных псточнгков. Нике прптюд::?«: кшткоо со ¿.екание работы по глаза:*.

Глава х.^одга^здстз^^

Показано,что все метод« в зазпен^оотп от нопользуе:.кх чес:ч:>: явлен;!!: гю'/.по разделить на се>/ь групп: гес^етр^ескпе, ТСЕ6^1:в, и/лерсюннь'с, иктор'зрв нцпоняце, ПОЛЯрНЗаиПО.ЧН'.-'Э, 'ото кетрэтескне разово-контрастные. '..'етод:: из:-зрон:н, могут бить абеолют;к:.:и, если определится сак показатель прз.то.члони-;, к от косите лыдш:, сел;: измеряется разность показа теле:': прелсалзнзя образца :: среди, показ;¡таль преломления которо!: пзчестен. Зсе о ноентельнце методы требуют наличия эталона, относительно когоро го производятся измерения показателе преломления псслэдуомэго

объекта. Этал-лнно кетодк измерения показателя преяоаяэнж я лгатся довольно трудоемки:/:-:,что связано с подарок эталонного о разца п.тп :?.пдкозк: г.сиодя из н-эллчини показателя поглощения кс следуемого матерп-г.лг. Абсолютные дохода измерения яндкчтея кето дамп неразру^аидего кэнтрол), однако, треЗузт палхчия ептз::сг"0'! информация: об исследуемом объекта.

Р целом з псфзо'Л г-лгве показано,что для кгя пог.нзател

преломления твердых тел судестяует «гля! ряд методов и. приборе обеспечльг^мдих точность до (2+3)-Ю-^. Однако, :-т. су;0ствует методов из:/.еренил ги союр^енно ли^еньир: поозчисленних недостат ко:-?. В со кзтоцц» обладая те а или еккы пре::мудостзом, в то лее ррсмл либо не яьл.татся метода:/;: неразрупа:од-~го контроля, либо требупт наличия от&лока с спргдедеЕЯ'к.' п. , либо ку".даптся е априорно;; информации об исследуемо:,: объекте. 3 с. из и с этим задача создания ногнх абсолютны;: методов неразотлангдэго контроля , не треб;,:одих априорно:: п»;'ор:.:аи:п: об исследуемои образце, является актуальной л перспективной.

Глаза П. йгеур.

С разоткем науки, техники,химии л появлением новых оптических материалов больпзе значение приобретает исследсвапгз я кон- ■ тооль оптических характеристик готовых к использованию оптических дезалей, голограчкческих оптических элементов и т.д. 3 связи с этж разработан бесконтактный интерференционный метод измерения пока- чтала преломлен:«:, предназначенный для исследования об-разгоз с различно-' ^ориоН повзрхностеЗ, который заключается в получении двух инте резекционных картин в проходядг.м и отрада ином свете. В обеих ату чаях имезт место зависимость порядка интерьере ацди от геометрических координат интерн ре шлю к пых полос.

Для образца с показателем поедомления п- , помеченным в пктзр\ерометр,з дссдодь'дзм свете, разность хода д запишется з виде:

Ятя интер5ере:2цнонно.;! картина в отраженном вето, т.о. при интерференции лучей, отраде иных от первой и етороЗ поверхности образца,

Д = К0Л

где и К, - порядки пнтер^зрснцнп;

Л ч длина волны;

функция тояцпк; образца.

Номер пнтзр~ерзнц::онкол полосы р связан о порядком интзр-¡/зрепции к формулой" р= К-с где с - пос-

тоянная величина. Тогда производные порядка интерференции по координате х в проходддем и отраженном спето имеют взд:

. - 8 -

?£очигеш производные находим

¿х//\dxj~ П

'Окончательно показатель преломления каходптся по Формула:

П

/¿Ко)/Г ( di\o\ / jX^,)]

= i'dx// LI eLx! V dx/J

Обе инторХеренцпонные картиш являются подобн-я/к с ноэпЭи-цнонтом подобия Г . Таким образок кепосредстьонноо измерение касштабаого :;оот»сицзата П т&сгё позволяет сосчитать показатель посломлокия по исходно« вормуло. Ярл исследовании клнно-ззпдкых образцов расчет П, производится по ширинам иаторфвроЕ-цнок.чих полос:

Ги =

где '¿с - глоппа интерференционно;-; полосы б отр—сеннсм сзете, •о, - сирзка интерференционно;" полосы з проходке:.: сзетс. 1;;гр;с5:ость нечего интзо-Торзнпдонногс метода при ллзуалъко'-: ре-;ч::лгацпп состнетстпует 1»1(Г4, при 'Тотозлакте:ябско:". - 5• 10""°.

Ячт исслздуеккх обюктоь, ;:ме::дл:с борну к.'хгх. методом :/ате-мгапч-эского кэде.тгроЕанкя ыгявлзка занизим гсть погрешности измерен;-.-] г.о:с; оатзля преломления от угла :^т:на сС :: угла падения где та па образец £ , т.е. ¿п* £ (сС,С). ГЪ'Т.г.п:о,что для клиньеа с углом при перлине об < 50' иптима-л:-;у.:г -ч:гея нормальное падение света на образец ( £ « 0).

Фл-: клип;.;!) о больаг-' углем при норлино ' оС 1° нермальнсэ :: .•;: :х.с па образец пглгзодпт к гдгг-зя'нсстп показателя

: иочаияатде!; расчетное зка^Енс- 3-1С""-'. Показано,

"Лс а 2:а:ч .на компепс^г::: догзегнэсти дп. гутьм

у:-лг- изкле-ка зеркал интс р_-:р:у етра ч' л ¿у . С'пта-:.аль?.:е с !•::-.••?•:• угла б этом сяу-яаа ооотЕетстнует

"О второй глаза описана методика гзуетоаия интер*ореяг"оннш' методов ня нескольких длинах волн, которая позволяет по расли-тан.чому гбд мзтодом на одной длинз волпк расчитать

показатель преломле::ия па другой длине в-олнн только

во одно'! (лг?с5о'Г- из .двух) акта рйзрограмме.

Показатель пвсло:.лепия на в этом случае-расчитывается по одно:; из двух г-ормул:

Г + л

Для реализации второго пн^тев'яренцпопкого метода измерения показателя преломления для клиновпднкх образцов, глзработа- -па установка на базе дзуг ехвз ценных пнтео'ярометров льсока. Одно из зеркал является обцим для обоих интерферометров , его роль выполняет плоская поверхность одно:! из граней исследуемого хлхна. КдияогпдккЗ образец установлен с возможное тьг)' перзмсг'.ения вдоль вторе;! своей грани.

Суть метода состоит в одновременно'; регистрации "нала полос в двух перомзпнцд цптзр^ерзнцхонг.кх картинах в к;;ззр-горокзтр- с исохздузммм кдиновидпцм образцом, ки л в хнзт'еремотре бзз. образца Кл . Обязательном условием является изменение геометрической ддзаг пути лучен з исследуемом х-лпно в первом, хк-.тзр>зромзтре и в воздухе во втором интерферометре на сдхпгхг-вун> величину,- что достигается клиновидной фориоЗ образца^ Г.-ючст показателя преломления производится по форнуяе:

■г= к</ка

Зэ второй главе полуде ни следук-цхе новхз результат:.;. Г'-л работа;:;: два повмх интзвТсгенциопни:: метода измерения полгатпдгг пэолзмлепхя, образцов с произвольно.1; "ермои поварлноотс;'; и клиньев, хоторгз я-лвчтея методами неразр-угагзцего контр-сл":-и не трсбугот априорно:; информации об объекте исследования. Пред-

- 1С -

догеш мпшалыгае зчачегжя углов падения света ка.образец, позволяюцпе шнимизпрсвать погрешность изызуйЕ!". Разработана упрощенная методика измерений гъ для нескольких длин волг;.

Глава С.

В Еассояцое время развитие оптических методов анализа идет по пути совмецения высокое точности измерении и относительной простоты приборио;! рзализации. 3 связи с ото.' разработана группа нопг.тер^ереппконных методов измерения показателя преломления для клиновидных образцов, вклдчагодая в с~5я два аптокелдд/адкон них и код.х:мацнзнпы£' методы.

Б аптокодлимацпопном методе измерения п, исследуемы'; иди помечается перед плоско!; зеркально? поверхностью п совещается параллельным пучком монохроматического света .

Суть метода состоит в одновременном определении двух велп-чин: углового отклонения света клином при евтоколдкмацнд от зеркала ' ¿(п-^)сС и углового отклонения при г.в-

токоллпмацил собственно от клина = Хокогдй показа-

тель преломления расчитывается по '"ормуле:

Иредлопен второй автоксллнмацпон;:ы!) метод измерения д. , который позволяет повысить точность измерения показателя преломления за счет получения и регистрации других автокодлимационных: кзобраденп'; входноЛ диафрагмы установки, "етод пригоден для исследовании менее поглоца-эдих веществ ( 0,5) по сравнен:?: . с предкдупнм методом.

Напыление, точности достигается увеличением числа отражений света внутри клина и от зеркально:! поверхности. 1-змэшемые углов:.^ отклонения света клином в ртом методе равны:

£1= 2°Сп

¿2,= ~ (П-',}

Кочбипаруя эти значения, получаем искомую формулу для расчета показателя прелсмле ния :

п

Точность автскодлг^ацконпах методов измерения показателя преломления (2*5). 10""°. Проведена оценка Факторов,зз лнявдсс на точность измерения показателя преломления.

Дзп обоих автекоддкмацпзнн";: методов княблопз расчетное и оксяерг/ептальнкс зависимости norm, коса: измерз ния лп от yrjn клина <¿ и з/гла падения света на клин £ , лп = £ С сС,&) "оказано,что дли автои'-ллтаа;.,ионного метода ov.tzizZbS.ki углом падения света па образец является угол <£ oí- ; для алтокол-лнмацнонного метода с повг-йонш-З то-:песть:о £~¿-c¿ . Ькполне-низ укезаннми условии для r.inr.bct с углами прк вердкне от нескольких минут до трек градус;-; оба опочивает погрешность, связанна с установкой образца, не лрогг.тжг-цр I*17рэдло:хе::а мс-

тодика,которая позволяет сократить число измеритель!.-д операций в два раса для всех посдедунгднх длин волн при измененном пд но-вими автоколлкмеккопнцми методами на одной длине золен Расчет показателя преломления для длиш еолныЛдпрспзвод::тся по одной из де-ги "орм-д:

П., , iliiibil 1'"■Ли. 'J

- для азтоколлпмакпеппоге метода

„ .

--^-

- для аптоколл^апиокнего метода с повмденно.!: точность::.

Предложен невм:! к о л ~ е-' a: i; :о н .".г К метод измерения показа про ломлен:;?, к: горкё является -л ибо лее про с тнм в рзалнеад:: passu помечается в параллель кий пучок монохроматического

>->л

- 12 -

Суть метода заключается в измерз пил угловых отклонении света клином при различном число отпадении света в ¡утри сбвазца. При однократном прохождении света через образец <¿(n,-<i)

при трехкратном прохождении сгета через клип окончательная формула для расчета показателя преломления имеет вид:

OJ< - и)2

=

Ъи)л -

В ебдем виде для угловvx отклонен::": света иЛ, к oJ*, .полученный при числе Zp + Í к Zk+í лпоходдони" света через 'клин формула для расчета гь .запишется е

__ÜJ< - сJ¡,_

ri~ (zp^^-ízh^TjíJl

гда ptK = 0,'í,J¿>.. рФ К

Погрз:ппость коллимационного метода пзкерогзк показателя пводок-лопия - I-IO"5.

Проведена осзпка оавксимистк погрешнеети язмовоюгг показателя иродом до кпд от угла клипа дС и угла падиидя света на хтип £ .'С помощью математического моделирования показано, что пл.-: клиньев с сС < i° оптимальными углами падения

евзта ::а пеев^ю грань клака являются )-£|» Х,5<£я £ <*Zc£ Дли • клиньев с угла:."! об < 40' интервал значении углов £ становится 'непрерывным, включая нормальное падение света -ÍSoC é ¿ !Í 2оС . ->oплодеметодика расчета показателт преломления хотпка-гнео.пум. методом для нескольких длин волн, пззволяпцая сократить д-'зле измерите ньпых спэрацп*« При измеренном показатэдз прэломле-::::г. пл_, на длине волны достаточно зарегистрировать только одно из двух угловое отклонение света клином на другоН -длине волк; Лh -и расчитать показатель преломления по одно:; из двух формул :

Приведен расчет углов клиньев оЬ о помощью рассмотренных ке-инте р£чр« кцхошшх методоз измерения показателя преломления. Показано, что точность определен;?- углов клиньев «с» соответствует сстгм долям сехундп.

3 третье!! главе полу чеки следуит;:« новые результаты» Разработан:-: трл не:кчтвв';срэнцпонннх метода измерения показателя преломления клиновидных ебьектов.которцз являются методами непазру--г^оцзго контроля, '.'зтедн явльптся абсолютными, не требует никакой априорной инуормации об объекте доследования. Дана сценка £слс то рев, влияющих на точностннз характеристики прэдяогедпчх мото-доз намерения показателя пр-'ломлення. Методом математического моделирования , определена оптхмальнне значения углов падения света на образец, яозволяшде минимизировать погрешность измерения яо-хазатй;?: преломления для каждого из прздлосеннкх методов измерения И- . Разработана упроцоннме метод:и;и пзмерэг.ия для нескольких длин волн. Разработана методика для расчета углов клхньез, соновапяая на новми методах измерен показателя пралзмлз.'-ляг.

Для ряда областзй нзукк и техники предстаьлялот знач::тольнцй интерес исследования оптических материалов, в том числе новых, в разлетпк областях сп-ктра. Составной частью дхссерталискпой работа явлжтся розультаты выполненной работа по заданито отраслевого предприятия НЛО"Дальняя связь".

Исходя из промьчпленнкх потребностей з настоящей работе проведено исследовало нового материала фотополимера - реоисан. Работа носила кемилзкеннй нарактор.т.к. при ее зпполнепнн бмло иве**"с.о кес"3"зв' чне г1 с^.1.'- "ПРЗ"смло 'екч и ^С'^У.""''^'7-'^ проиускгнпл в спектральном диапазоне от С,5 ле> 2,39 -••

Г/ глава. Пдслад^^Ц^йШгГ.

исследование зависимости показателя преломления от температуру е рабочем диапазоне температур 10°С-50°С

При кешервдетввиаок участи автора раз работе г.а к ссггазога-ка специальна;! установка, позволяющая проводить измерения показателя преломления разработг.п?.кнг. метода?-: в вняимсм и раснок спек таль но.V диапазоне. Б качестве оптически сиемк установки исподьзолана 2- образная схема с вогнугл.::: с-"'ср::чоо-кимк зеркалами. 3 качество регкстрирутодеЯ слотами вчбоан пирровой осцплог-рагТ: СЗ-8, нмекоп:; г.сстнрсзрядп:-;: б-гстрздопстиуицп;; ¿ЦП и память, обзепечиг-аюдую четцре юсячя результате? изм-зт-з-нл2. Лерекещевдаа! приемника излучения в Локально;: плоскости напорного объектива осуществляется 'конпросаш) кпторуорз штопке!! или аЕтоколли/ацзонноЯ кар тень:, при измерении показа?'-от преломления.

Б четвертой глазе подвезя сле-ду-глю результат:;. Разработана установка для измерения показателя прело:.:лепня г хид;з'о2 и ЕС-областях спситра.

ПриБ^денц результат; исследования нового г-отспол::.< ера-рсок-•сап. Покгзано.что дисперсионная кричал ахха-ргогсап 2 блгк-не:! ПС-обжстп спектра шсет ппд практически пр.г:.:о.'! горизонтально:) линии. Изменение е спектральном интервале [1,15-3,Б9]1,:пм характеризуется единицами третьего згсих поело занято:;.

Коэ'гпцсент пропускания реоксана возрастает с пл-сходсм в XX-область спектра Т~901. Зависимость показателя преломления рес-ксан.а от температур:: 2 интервале температур (1С-50)°С соизмерима с аналогичной зависимостью для оптических стекол. Реоксан -.тяг-пи/ материал, для исследования оптических характеристик которого возможно использование только методов неразругаюдого кой5>-роля.

Для измерения показателя преломления ияоеко-параллельных гшетпн существ ушрпми традиционную: методами необходимойявляется априорная информация о толдино пластины. В связи с этим предложены дна по них бесконтактных интоиТаренционных: способа измерения толдинк илоско-параллзлыгях пластин.

Первый кнтзрфегегдщонныЗ способ позволяет прово,цить изкеро-

н::з тоятасч пласте:-: s монохроматическом спета.

При псмопс.-пи: пластин:: тслзипоЗ i в интерферометр Limiteль-сопа, н котором ебз воздушное гетЕИ им опт длпзу t ,разность хода в пнтоо;ер'метре определяется пз соотношения:

л^-zi СО 5 -С - 2 {i-1; CCScC ~ ztn. cas г

■С- j-r-сл падения света на позву:о поверхность пластипм; г - угол отражения света от второй поверхности пластины. Ъ случае пере.притхя половин:; зеркала интерферометра б ветви с образно:.: в полз зрзнил внднп две пнт:р;1ере:птпоннне кортины с с-азлпч:-"мп пороками нптсрГерогапи. Для ньчгаг пикания порядков п.чтзр'еоен7л;п: в обеих картинах необходимо сместить зеркало в поздние- ветви интерферометра на величину л :

г (£-а)с cscc-г {С-tjcoirc -zzncosr= ztnvsr z fi-л)cvsr.i Z(t-i)со:ce д = i

Таким образом созирнпе зеркала интерферометра происходит па. величину равпун» тожзжо исследуемо;! пластин:» i ^редлоден второй способ аг/еронгл толшпнг ялосхопаралЕе лыаос обтактон пз оптически прозрачней: м; то риалов в боло:.: сеете, которая: основан на полученип двух интерференционных :хртгн полос ровного хроматического порядка в дооходяцем и отраженном. свете.

Значения порядков интесХерендки для двух известиях длин волн Л, и сходятся из соотношений

К,- Ziiri-л)-^

- з проходядем свете

к; =

I ^ '

- в етой.:-гнем свете

- IS -

Разности поря дно E интерфенвши в обеих ивтер^еоощи.онннх картинах для' длин волн и Д^ соответственно

к, - к,' = - ZÎ , -zt/Ль

Ьдчитая одно вкразэнде из другого находим: ■ '/Л,)

Окончательная формула для расчета толетл зластск: 4. - fcK'-âttMjÂt

где л к' и дк - число полос когду даздая длинами ноли Д,

i перво;] и второй интерференционных картинах со отпет СТЕСННО.

■Точность способа при фотоэлектрической регистрации дробной доли полосы соответствует - 0,01 ш.

Показано,что в связи с непостоянетзом порога сигнала при работе в ■Зелом, свете фотоэлектрическая регистрация максимумов иптерфокоцкоадоЗ картины и доле:; порядков ннто Р'Те со ник; без ;п:неарпзацпк и стабилизации выходной характеристики сигнала представляет значительную трудность.

Рассмотрен' возможные пути линваризации вжодпоЛ характеристики, а именно проведение коррекции изменения потока излучение источника в рабочем диапазоне путем изменения цветовой температуры источника света, подбором оптического фильтра или при отсутствии оптимального сиильтра - с частичкой температурной коррекций:;;.

3 датой главе подучены следдащие' результаты. Разработаны дв новых ккторТоренциоаных способа измерения толдинн плоскопарал-лсльных пластин, не требуздио априорной информации об исследуемых объекта);, предназначенные для работа в монохроматическом и полихтомати-ческом свете . Рассмотрены возмоднне варианты оптимизации оптической схемы установки, ведуцие к линеаризации выходкой характеристики сигнала при фотоэлектрической регистрации

Дан расчет элементов оптической схемы из условия постоянства выходного сигнала с минимальной ошбкоЗ.

изложены основные научные п практические результаты диссертационной работы.

Поклонение содержит таблицы экспериментальных и расчетных значений показателя преломления, полученных новыми методами измерений показ&теж преломления для различных оптических стекол и фотсполкмера-рскосан.

Основные результаты работы

1. Разработан абсолютах!) интзрферекцизктй метод измерения показателя' преломления образцов с различной формой поверхностей (клинья-,линзы,волнообразные поверхности и т.д.). Метод

не требует априорной информации об исследуемом образце; является методом Ееразрусакцего контроля. Новизна метода подтверждена автсрск::,; свидетельством A.C. I2I3393.

2. Разработан абсолютной,бесконтактный интерференционны;" метод намерения показателе прело:,:лония клиньев, отлг-:а:-?'д:г/':гболее

высокой точностью по сравнению с прззцдада методом. Метод не требует априорной информации об исследуемом клиновидном образце. Новизна метода подтверждена авторским свидетельством A.C. I532C3I.

3. Разработаны два автокодлимационкых метода измерения показателя преломления клхпьев, которые являются методами неразру-паюцего контроля и не требуют априорной информации об исследуемом клиновидном образце. Второй автехоллимаиионный метод хара.хтеризуется более высокой точностью по ерзькекл» с первым автокеллимацноннкм методом, однако предназначен для нсс-ле довання оптических материалов с более высоким коз-?.!?23;'-ентсм. пропускан:л 0,5 ), Новизна методов подтверждена авторским свидетельством А. С. I45377S к пололштельнк? решением о Ецдаче авторского свидетельства .'.' -1357973/25.

4. Разработан холлхмацхоншй метод из:.'еез:н:я показателя дролсм-лекхг клиньев, рабстакгдй в проход-нем свете и отличаю::;;::; ел более насекой точностью и проетее-сй в реализации по r:p.eri:-r-кхю с аэтекодлимЕцнонным методам:. Долокхт^льн-у-е леаеане е

задаче авторского свид-ет-.-льства- У 4758031/23.

5. Разработаш методик:: измерения показателя прслсмлзния.позво-лподпе сократить количество измерительных; операции при пзм.э-Ренияк показателя преломления для нескольких длин воля разработанными в диссертации методами.

6. Методсм математического моделирования для разработанных в диссертационно;; работе методой измерения показателя преломления получены опт;а:аяьные зкачели углов падения света па иеслаятзмые образцы с различной клиновидноепозволпэдиз минимизировать погрешность измерения показателя преломления.

7. Газ работай! дза новых бесконтактных инк-р"ерон;я:онн::х способа измерения толщины плоско-паралязльных пластин из оптически прозрачных материалов. Способы позвепзт производить пзморо-

, кия в монохроматичосг.ом и в полихроматическом свете; не требуют априорно:; информации об исследуемых образцах. Новизна методов подтверждена авторским свидетельством А.С. 1474453 и пзлсхительнкм' репением о пудаче авторского св:;детельства

ü. Разработана и реализоЕанл установка для измерения показателя преломления предло::.еннымк в диссертаций методам: в видимо;] и инфракрасной областях спектра.

9. Лрсэсловц кошлехеиче исследования нового голограйичсского материала-реоксан, разработанными методами в видимой и ¡К областях спектра и показаны возможности практического аопользован;« данного мата риала.

^ЗЗП-ДАЦЙИ ПО TS LS ДИ5СЗРВДЯИ

1. -ерасимова I.A. (Смирнова) Аптоко.ъиг/ациокшй способ определения показателя преломления образцов клиновидно;; формы. Приборостроение. 1290- У- 2. С.52-53.

2. Герасимова JI.A,, ;,!олоч ников Б.М. Новые способы измерения показателя преломления. • Тез.докл.ЗосьмоК Всесоюзно:; научно-технической конференции. ¡-оезева, ISSCr. - с. 244.

3. lioci« лез Ь. А. .Герасимова Л. А. (Смирнова). Пнте р^ерз ни ионные методы измерения показателя преломления 0IC. 2287-'' 3. С.6-8.

4. .A.C. 1213303 ССОР р7.еренциоееп!: способ определения показателя преломления, .'.'оскален В,А. .Герасимова Л.А. (Смпрно-ва)-0публ. в 5.^. ГЭЗЗ, У 7.

_ ; о _

, A.C.Z-Î5377S СССР. Ab гогюляжацпояяяй способ orine паления показателя преломления кл'.пов^нмх образцов. .Москалев В.А., a •■I.A. (Смирнова), ¿елтзбрюк Н.Б. - Оптбл. п S.Z.

. а..;. л G.

. Горосимова Л. л. (Смирнова), Москалев В.А. 0 ног-кх методах изморанил показателя преломления. Тзз докл. Ноудкз-тзхнпяес-глЛ конГеронпи:' колодкх tjokbc я специалистов. Минск, 1269г.~

c.n-ia.

, A.C. у IGcAiCSI CGC?. >Гнтзразр?1дд:онп1ги способ определения но:: :оаоеля пред: миг они;.. Mo скалов "".А., ¿о-асимоза Л.А. (Смир-неагО. '-о онахов IL - Сдтбл, в З.Л. I2DG, .'.' 23. , A.C. à 14744с^ СССР. Литерд'ЗрзнцноннцЛ способ определения те.:д:::.:а пдоскодаогллолы-пп: объектов из оптически прозрачппх var-jриалов. ..оскалов В.А. Герасимова Л.А. (Crcipp.csa) - Опуйх. и Б. Л. rx¿, Л ¡5. . Гораспмс22 Л.А.. Лзльдккоз Г.З. Одтнмпзадия оптической схемы ееометра в сояетан:п: со спектральпкм прибором О".Л,

"ï'O. " о

~"е::.ение о виваче авторского свидетельства от 23.05.90 Jír.~ . тооЛзесндионнм:: способ определен;;! голсаш прэзрачнпх плос-:'о-дарндде дьн::х обаектог. Mo скалов Л.А., Герасимова Л.А. Í Лткрноза). Заявка .'* 47IÔÔ2I/Î21 . • С. .•'.■д.:'' ни ; о вкдачз A.C. от 14.01. SI. Способ определения показателя ::оело"ленп; клиновидна:: образцов. Герасимова л.А, заявка у 47jo22i/ao. î. '"едено; о вмдано A.C. от 25.03.91. Способ определения пока-"ателя про ли.'де ид; клина, Герасимова л.А. Лсдхна л 4S57S73/

i. Горасимона Нова; метод;.: измерении показателя преломле-.Гея.дохл, ■•'екду.-.арсднои конторе лики v5Xucaiion '¡-п Optici " С.--етербу>:г, ICSI д. где Научная работа отменена рекомендацией 5PIE .

Соне:.' 1,1 п. л. :.еонлатно.