Введение к работе
Актуальность работы: В настоящее время важггую роль штрают оптические методы исследования и контроля материалов самого широкого профиля.
Особое значение имеют рефлектометричес:ше измерения. Метода, опирающиеся на такие измерения, позволяют, в частности, определять свойства шероховатых поверхностей, измерять цветовые характеристики, технологические и коммерческие показатели, и их допуски. Такие измерения оперативны, как правило не требуюі особой подготовки поверхности, являются бесконтактными, неразрушашими.
Несмотря на то, что вопрос о рефлектометричаских измерениях поставлен давно, он является недостаточно разработанным Особенности таких измерений изучены неполно, что объясняется как сложностью проблем, так и спецификой широкого круга решаемых при этом исследовательских задач.
Современное состояние измерительной техники и управляемых технологических процессов требует подхода к рефлектометрическим измерениям на новом, более высоком уровне и современной элементной базе. Это значит, что необходимы комплексные исследования по данным вопросам, связанные с созданием новых приборов, методов и стандарте!.
Вопросы рефлектометрга являются актуальными, их решению и посвящена диссертационная работа,
Целью работы являлась разработка методов и средств .для определения с помощью рефлектомзтрических измерений параметров поверхностей, рассеивающих свет, таких как колориметрические характеристики, коэффициент диффузного отражения, характеристики шероховатости , а также создание образцов приборов и их адаптация к конкретным условиям технологических производств.
Научная новизна работы состоит в том,чтоs
1. Разработан новый двухволшвой омический метод
исследования шероховатости поверхности, рассеивающей излучение, с
использованием зеркальной составляющей рассеянного говерхносгью
потока излучения. С помощью этого метола измеряется параметр
шероховатости поверхности - среднее квадратичэокоэ значение высоты
микронеровностей.
2. Проведено уточнение метода измерения величины коэффядаеИта
диффузного отражения о помощью интегрирующей сферы. При этом
виявлена неучитивавшаяся в опубликованных ранее работах o..v\n.v:< ллщая онстоматичоской погрешности, обусловленная нсодпорс.дн.л.'иЛ'; рцсітрвдолишія коэффициента диффузного отражения по поверхности интегрирующий сферы. С учотом итого откорректированы расч. thus выражения.
3. Получена в явном ііидо математические выражения для определения величины кооффиииента диффузного отражения по результатам измерений при использовании интегрирующий сферы в режиме замещения и в режиме определения абсолютной величины кооффшишнта диффузного отражения.
І. Предложена методика контроля правильности измерений абсолютной величины коэффициента диффузного отражения для некоторых конструкций' интегрирующей сферы.
5. F.tepBHe в отечественной практике создан малогабаритний автоматизированный прибор (спектрофотометр - спектроколориметр) лабораторного типа, ориентированный для нужд целлюлозно- бумажной промышленности. Прибор предназначен для измерения оптических характеристик, в том числе цветовых, бумаги, картона и целлюлозы.
Практическая ценность.
I. Для определения величины коэффициента диффузного отражения яри помощи интегрирующей j$epa получены расчетные выражения с учетом всех неоднородностей распределения величины коэффициента диффузного отражения на ее поверхности.
Z. На Саза впервые разработанного двухволнового метода определения параметра шероховатости поверхности - среднего квадратического значения высоты шкронеровностей шероховатой поверхности - по результатам измерения интенсивности зеркальной компоненты рассеянного излучения, определяемой для двух длин волн излучения, могут быть созданы контрольно-измерительные оптивеские приСорк для контроля шероховатости и качества поверхности.
3. Разработан и создан малогабаритный автоматизированный спеьтрофотомотр - спектроколорі-іетр лабораторного типа. Прибор предназначен для измерения оптических характеристик, в том числе цввтовык, еумвги, картона и целлюлозы и может Окп использован при контроле промышленной продукции или сырья, в..том числе, текстиля, фарфора, пластмассы.
4. Разработанные доступные методы мох^ут быть использованы для проверіщ, контроля и коррокции измерений для укэ существующих измерительных приборов и разработке приборов для контроля материалов, рассеивающих излучение.
Основные результаты, выносимые m защиту;
і. Двухволновой метод измерения параметра шероховатости поверхности - сроднвквадратичаской высоты шкронеровчоотэй профиля исследуемой поверхности,
2. В рамках модели интегрирующей сферы а учетом всех
неоднородных участков поверхности получены в явном виде уточненные
выражения для определения величины коэффициента диффузного
отражения.
3. Создан малогабаритный автоматизированный прибор
(спектрофотометр - споктроколориметр), предназначенный для
измерения оптических характеристик, в том числе цветовых,
образцов, рассеивающих свет.
4. Разработан и создан мвкет приборно-йзмерительного
комплекса для исследования оптических свойств реальных объектов,
рассеивающих свет. Этот автоматизированный рефлектометрический
комплекс включает в себя гошюспектрофотометр высокого углового
разрешения для рефлектомэтричэских измерений и интегрирующий
спектрофотометр, предназначенный, в первую очерэдь, для измерения
спектральных зависимостей коэффициента диффузного отражения без
г.талона (методом измерения абсолютной величины).
Апробация работы, Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на семинарах и конференциях профессорско-преподавательского состава ИТМО, 1992-1995 гг.
Публикации. По результатам работы опубликовано 4 научные
работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация соотоит из введения, четырех разделов, заключения, приложения и списка литературы, включающего 46 наименований. Общий объем работы составляет 127 страниц машинописного текста. Работа содержит 33 рисунка и 9 таблиц.
