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角分辨散射光测量服务承接

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角分辨散射光测量服务承接
时间:2017-02-07 23:14来源:黉论教育作者: 黉论点击:打印
光的散射特性对高端光学表面、薄膜和材料的发展起着至关重要的作用。其存在对于光学系统会造成例如散射损耗或者成像质量变差等影响。对于光学表面,常常用粗糙度来确定光学表面受散射影响后的光学特性。但在红外元件、低损耗反射镜(如激光腔镜)、表面粗糙度及缺陷、衍射光栅、薄膜、光学材料的体散射、无破坏的亚表面损伤测量、光谱散射等精密器件及高精领域中,通常都需要对散射特性进行定量评估,得到其散射分布,更能够帮助我们对光学表面进行表征。
 
角分辨散射测量法及其应用
 
利用光散射测量光学粗糙表面是目前发展较为快速和成功的技术,人们对这种技术做了大量的研究工作,使得光散射系统已经成为测量光学元件表面质量的主要手段之一。概括起来,光学表面的散射测量方法主要包括角分辨散射测量法和总积分散射测量法,二者分别以矢量散射理论和标量散射理论为理论基础。角分辨散射(Angle Resolved Scattering,简称ARS,ARS=BSDF*cos⁡〖θ_s 〗)测量法是利用散射光的光强及其分 布来测量表面粗糙度参数。总积分散射(Total Integrated Scattering,简称TIS)测量法中,入射光以很小的入射角照射到随机粗糙表面上,用积分球收集粗糙表面散射的漫反射光或者包含镜向反射在内的总体反射光。TIS法一般仪器结构简单、成本低、测量速度快、不易受环境影响,但最主要缺点是无法获得光学表面形貌的全部特征及散射光的空间分布。ARS法虽然仪器结构复杂,成本较高,但能够精确测量光散射的空间分布,并通过其全空间积分,得到表面的总积分散射值,从而能够获取更完整更详细的散射特性。
 
主要测量功能及参数
 
基于ASTM E2387标准的角分辨散射(BSDF,ARS)
基于ISO 13696标准的总散射值TS(Total scattering)
覆盖整个3D空间的散射分布
高灵敏度(动态范围最大到达15个数量级,噪声<0.05 ppm)
粗糙度灵敏度:<0.1 nm
测量模式:BRDF, ARS, R, T, 光栅效率, 2θ 等
波长测量范围:13.5 nm 到10.6 μm
测量直径:max 700 mm
表面散射,界面散射,体散射
 
可测量波长概览
 
 
测量实例
 
例1:无样品时对空气进行ARS测试:
 
图1.无样品时的ARS测量(@405 nm,532nm and 640nm)
 
例2:在近红外对Acktar1黑色涂层在不同入射角下的散射测量。
 
 
图2.近红外下对Acktar黑色涂层的散射测量,左图:用于BepiColombo太空任务的红外光谱仪;右图:4.6μm下ARS角分辨散射分布,入射角0°,10°,40°,60°,80°。
 
例3:金刚石车削的铝反射镜。图3中,左图是车削痕迹引起的衍射为主的3D散射分布,而右图则是振动引起的衍射峰被抑制而入射面外散射增强的3D散射测量分布。
 
图3.金刚石打磨的Al镜的3D光散射分布及其白光干涉仪的表面形貌测量:左图:车削痕迹引起的衍射为主的散射分布;右图:振动引起的衍射峰被抑制而入射面外散射增强的散射分布。
 
例4: 金刚石打磨抛光铝镜的散射强度分布扫描。散射扫描可以检测样本表面的散射源形貌并将其鲜明的表征出来,验证样本表面的均匀性。
图4.金刚石打磨抛光铝镜的散射扫描及其相应位置的ARS测量,左图: 散射扫描@532nm,散射角25°,样本大小200*160mm2;右图:相应位置ARS测量。
 
备注:T. Kralik, D. Katsir, "Black surfaces for infrared, aerospace, and cryogenic applications", Proc. SPIE 7298, 729813 (2009)