一种反射率测量调试装置、方法及反射率测量方法与流程

本发明涉及光学测量领域，特别是涉及一种反射率测量调试装置、方法及反射率测量方法。

背景技术：

目前对于光学元件镀制薄膜的检测主要利用分光光度计，利用透射率及反射率测量准确掌握各波段范围内薄膜材料的光学性能，配合工装。现阶段所使用的分光光度计测量系统是固定系统，只能实现特殊角度(8°)测试片反射率的测量，且目前的检测方法校准光路与检测光路会引进过多的系统误差。在入射角23°以内的反射率可以进行预测，而超过此数值的反射率会发生畸变，单一角度的测量则会严重影响光学薄膜在全波段下的检测。现有技术的双光路系统需要两边使用相同的光路进行校准，相当于误差三级放大。使用现有技术时，至少要在双光路中的检测光路搭建组件，且反射次数越多，误差放大倍数越大。因此，现有技术存在由于多组件精度误差引起的传统反射率检测误差过大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种反射率测量调试装置、方法及反射率测量方法，解决了由于多组件精度误差引起的传统反射率检测误差过大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种反射率测量调试装置，包括底座、支柱、镜片座、陪镀片和平台；

所述支柱的底部固定在所述底座的中心；所述平台位于所述底座上方且所述平台的中心与所述支柱滑动连接；

所述镜片座包括第一镜片座和第二镜片座；

所述底座上设置有相互平行的第一滑轨和第二滑轨；

所述第一镜片座和所述第二镜片座均与所述第一滑轨滑动且可拆卸连接；

所述陪镀片放置在所述第二滑轨上，所述陪镀片与所述第二滑轨可拆卸连接；

所述平台上开设有位于所述第一滑轨正上方的第一测量孔，第一镜片座和所述第二镜片座分布在所述第一测量孔的中心轴的两侧。

可选的，还包括两个手调装置；每个所述镜片座对应安装一个所述手调装置；

所述手调装置包括转动杆、角度盘和手摇杆；

所述转动杆水平设置且与所述第一滑轨垂直；所述转动杆水平与所述镜片座固定连接；所述手摇杆固定在所述转动杆的一端，用于带动所述转动杆转动，进而带动所述镜片座转动；所述角度盘设置在所述转动杆的一端，且所述转动杆穿过所述角度盘；所述角度盘与所述底座滑动连接，在所述镜片座沿所述第一滑轨滑动时，跟随所述镜片座移动；

所述手调装置为可拆卸的装置。

可选的，还包括调节杆；

所述调节杆包括左杆、中心架和右杆；

所述中心架竖直固定于所述第一测量孔中心轴的下方且在所述第一滑轨的一侧，所述中心架的底端与所述底座固定连接；

所述中心架上沿竖直方向开设有滑动槽，在所述滑动槽内滑动连接有滑动块；

所述左杆的一端与所述滑动块滑动连接，另一端与所述第一镜片座的中心轴转动连接；

所述右杆的一端与所述滑动块滑动连接，另一端与所述第二镜片座的中心轴转动连接；

所述调节杆为可拆卸的装置。

可选的，所述第一镜片座和所述第二镜片座以所述第一测量孔的中心轴为中心对称放置。

可选的，还包括两个反射板；

一个所述反射板设置于所述第一镜片座的入射面，另一个所述反射板设置于所述第二镜片座的入射面。

一种反射率测量调试方法，应用于上述的所述反射率测量调试装置；

所述调试方法包括：

将校准片水平放置在所述第一测量孔的正上方；

获取所述校准片的预设的迎光面的入射角；

根据所述入射角调整所述第一镜片座和所述第二镜片座的角度；

根据所述入射角调整所述第一镜片座和所述第二镜片座的距离；

根据所述入射角调整所述平台的高度，使水平入射光路依次经所述第一镜片座、所述校准片、所述第二镜片座反射后水平射出。

一种反射率测量方法，应用于上述的所述反射率测量调试装置；所述测量方法包括：

将校准片水平放置在所述第一测量孔的正上方；

获取所述校准片的预设的迎光面的入射角；

根据所述入射角调整所述第一镜片座和所述第二镜片座的角度；

根据所述入射角调整所述第一镜片座和所述第二镜片座的距离；

根据所述入射角调整所述平台的高度，保证当有水平光路入射时，所述水平光路依次经所述第一镜片座、所述校准片、所述第二镜片座反射后水平射出；

打开光源，利用分光装置将所述光源出射的光路分成校准第一光路和校准第二光路，并使所述校准第一光路沿所述第一滑轨出射，所述校准第二光路沿所述第二滑轨出射；

利用接收器分别测量在所述第一滑轨上依次经所述第一镜片座、所述校准片、所述第二镜片座反射后的所述校准第一光路的光强和从所述第二滑轨射出的所述校准第二光路的光强，并得到校准测量结果，对校准测量结果进行归一化光源处理；

将所述校准片替换为测试片，所述测试片水平放置在所述第一测量孔的正上方；

利用所述接收器分别测量在所述第一滑轨上依次经所述第一镜片座、所述测试片、所述第二镜片座反射后的所述测试第一光路的光强和从所述第二滑轨上经所述陪镀片射出的所述测试第二光路的光强，并得到测试测量结果，对测试测量结果进行归一化光源处理；

计算归一化光源处理后的所述测试测量结果和归一化光源处理后的所述校准测量结果的比值，得到所述测试片的反射率。

可选的，所述校准测量结果为所述校准第二光路的光强除以所述校准第一光路的光强；所述测试测量结果为所述测试第二光路的光强除以所述测试第一光路的光强。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的反射率测量调试装置及方法支持大范围内的角度调节，在测量不同入射角度时可以大大降低工装制作和调试时间，并且手动的角度调节和锁紧的反射板设计也可以进一步的降低自动调解带来的角度误差，使得测量结果更准确。本发明的反射率测量调试装置的镜片座、陪镀片、手调装置和调节杆均为可拆卸的装置，方便对调试装置进行自检以及移动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例反射率测量调试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例反射率测量调试方法的流程图；

图3为本发明实施例反射率测量方法的流程图；

图4为本发明实施方式分光光度计的结构图。

其中，1、底座；2、支柱；3、平台；4、第一测量孔；5、调节杆；6、第一镜片座；7、第二镜片座；8、手调装置；9、光源；10、第一全反射镜；11、第一反射式衍射光栅；12、第二反射式衍射光栅；13、第二全反射镜；14、第三全反射镜；15、第四全反射镜；16、斩波器；17、第五全反射镜；18、第六全反射镜；a、第一光路；b、第二光路；19、第七全反射镜；20、第八全反射镜；21、第九全反射镜；22、第十全反射镜；23、接收器；24、第二测量孔；25、样品池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明实施例反射率测量调试装置的结构示意图。参见图1，一种反射率测量调试装置，包括底座1、支柱2、镜片座、陪镀片和平台3。

支柱2的底部固定在底座1的中心；平台3位于底座1上方且平台3的中心与支柱2滑动连接。

镜片座包括第一镜片座6和第二镜片座7。

底座1上设置有相互平行的第一滑轨和第二滑轨。

第一镜片座6和第二镜片座7均与第一滑轨滑动连接，并且第一镜片座6和第二镜片座7均可拆卸。

陪镀片放置在第二滑轨上，陪镀片与第二滑轨属于可拆卸连接。陪镀片的透射率根据测试片的膜系进行选择。

平台3上开设有位于第一滑轨正上方的第一测量孔4，第一镜片座6和第二镜片座7分布在第一测量孔4的中心轴的两侧。

调试装置还包括两个手调装置6；每个镜片座对应安装一个手调装置6。

手调装置6包括转动杆、角度盘和手摇杆。手调装置6为可拆卸的装置。

转动杆水平设置且与第一滑轨垂直；转动杆水平与镜片座固定连接；手摇杆固定在转动杆的一端，用于带动转动杆转动，进而带动镜片座转动；角度盘设置在转动杆的一端，且转动杆穿过角度盘；角度盘与底座1滑动连接，在镜片座沿第一滑轨滑动时，跟随镜片座移动。镜片座的可调节角度为8°～68°。

手调装置6还可以包括一个滑块，底座1上第一滑轨外侧开设有一条与第一滑轨平行的轨道，滑块放置在轨道上。角度盘固定在滑块上且与镜片座相对的一侧。转动杆水平设置且与第一滑轨垂直，转动杆穿过滑块与镜片座固定连接，手摇杆固定在转动杆的一端，用于带动转动杆转动，进而带动镜片座转动。

调试装置还包括调节杆5。

调节杆5包括左杆、中心架和右杆。调节杆5为可拆卸的装置。

中心架竖直固定于第一测量孔4中心轴的下方且在第一滑轨的一侧，中心架的底端与底座1固定连接。

中心架上沿竖直方向开设有滑动槽，在滑动槽内滑动连接有滑动块。

左杆的一端与滑动块滑动连接，另一端与第一镜片座6的中心轴转动连接。

右杆的一端与滑动块滑动连接，另一端与第二镜片座7的中心轴转动连接。当第一镜片座6的位置发生变化时，与第一镜片座6转动连接的左杆开始移动，左杆带动滑动块移动，滑动块带动右杆开始移动，进而右杆带动第二镜片座7发生位置变化。

第一镜片座6和第二镜片座7以第一测量孔4的中心轴为中心对称放置。

调试装置还包括两个反射板，一个反射板设置于第一镜片座6的入射面，另一个反射板设置于第二镜片座7的入射面。反射板用于对光路进行全反射。反射板锁紧在镜片座的入射面。

平台3上还开设有位于第二滑轨正上方的第二测量孔24。在对反射率测量调试装置进行自检时，第二测量孔24上水平放置校准片。

实施例2

图2为本发明实施例反射率测量调试方法的流程图。参见图2，一种反射率测量调试方法，应用于实施例1的反射率测量调试装置。

调试方法包括：

步骤201，将校准片水平放置在第一测量孔的正上方。

步骤202，获取校准片的预设的迎光面的入射角。校准片预设的入射角为θ。

步骤203，根据入射角调整第一镜片座和第二镜片座的角度。第一镜片座和第二镜片座需要调整的角度为α，α＝(90°-θ)/2。

步骤204，根据入射角调整第一镜片座和第二镜片座的距离。第一镜片座到第一测量孔中心轴的水平距离以及第二镜片座到第一测量孔中心轴的水平距离为d，11.24mm≤d≤49.505mm，一般d选择在中值左右。

步骤205，根据入射角调整平台的高度，使水平入射光路依次经第一镜片座、校准片、第二镜片座反射后水平射出。平台的高度为h，h＝d*tan(2θ)。20mm≤h≤80mm。

实施例3

图3为本发明实施例反射率测量方法的流程图。参见图3，一种反射率测量方法，应用于实施例1的反射率测量调试装置。

反射率测量方法包括：

步骤301，搭建校准光路。将校准片水平放置在第一测量孔的正上方。

获取校准片的预设的迎光面的入射角。

根据入射角调整第一镜片座和第二镜片座的角度。

根据入射角调整第一镜片座和第二镜片座的距离。

根据入射角调整平台的高度，保证当有水平光路入射时，水平光路依次经第一镜片座、校准片、第二镜片座反射后水平射出。

打开光源，利用分光装置将光源出射的光路分成校准第一光路和校准第二光路，并使校准第一光路沿第一滑轨出射，校准第二光路沿第二滑轨出射。

利用接收器分别测量在第一滑轨上依次经第一镜片座、校准片、第二镜片座反射后的校准第一光路的光强和从第二滑轨射出的校准第二光路的光强，并得到校准测量结果，校准测量结果为校准第二光路的光强除以校准第一光路的光强，对校准测量结果进行归一化光源处理。

步骤302，搭建测试光路。将校准片替换为测试片，测试片水平放置在第一测量孔的正上方。

利用接收器分别测量在第一滑轨上依次经第一镜片座、测试片、第二镜片座反射后的测试第一光路的光强和从第二滑轨上经陪镀片射出的测试第二光路的光强，并得到测试测量结果，测试测量结果为测试第二光路的光强除以测试第一光路的光强，对测试测量结果进行归一化光源处理。

步骤303，计算归一化光源处理后的测试测量结果和归一化光源处理后的校准测量结果的比值，得到测试片的反射率。具体为归一化光源处理后的测试测量结果除以归一化光源处理后的校准测量结果，得到测试片的反射率。

本实施例还提供一种反射率测量方法的实施方式。反射率测量方法应用于分光光度计。图4为本发明实施方式分光光度计的结构图，参见图4，分光光度计包括光源9、第一全反射镜10、第一反射式衍射光栅11、第二反射式衍射光栅12、第二全反射镜13、第三全反射镜14、第四全反射镜15、斩波器16、第五全反射镜17、第六全反射镜18、样品池25、第七全反射镜19、第八全反射镜20、第九全反射镜21、第十全反射镜22和接收器23。实施例1的反射率测量调试装置放置于样品池25中。

第一全反射镜10位于光源9的光路上。

第一反射式衍射光栅11位于第一全反射镜10的反射光路上。

第二反射式衍射光栅12位于第一反射式衍射光栅11的反射光路上。

第二全反射镜13位于第二反射式衍射光栅12的反射光路上。

第三全反射镜14位于第二全反射镜13的反射光路上。

第四全反射镜15位于第三全反射镜14的反射光路上。

斩波器16位于第四全反射镜15的反射光路上。

第五全反射镜17位于斩波器16反射的第一光路上。

镜片座位于第五全反射镜17的反射光路上。

第七全反射镜19位于镜片座的反射光路上。

第九全反射镜21位于第七全反射镜19的反射光路上。

第六全反射镜18位于斩波器16反射的第二光路上。

陪镀片位于第六全反射镜18的反射光路上。

第八全反射镜20位于陪镀片的反射光路上。

第十全反射镜22位于第八全反射镜20的反射光路上。

接收器23位于第九全反射镜21的反射光路上，以及第十全反射镜22的反射光路上。

光源发出的光路经过第一反射式衍射光栅11和第二反射式衍射光栅12，可得到波长稳定变化的一束光路。光路经过斩波器被分成周期性不同的分为两束光路。斩波器包括镜面反射区域和无反射区域，通过斩波器旋转，光路会在镜面反射区域反射，在无反射区域穿过，进而得到周期性变换的两路光路。

经过第一镜片座6、校准片和第二镜片座7的光路为第一光路a，经过陪镀片的光路为第二光路b。

当反射率测量调试装置搭建完成后需要对反射率测量调试进行自检，自检的作用是验证分光光度计的稳定性、重复性，光源的稳定性，以及接收器的误差。自检过程为：首先在第二滑轨上搭建与第一滑轨相同的组件，即第一镜片座、第二镜片座、手调装置和调节杆，可以将安装于第一滑轨上的可拆卸装置即第一镜片座、第二镜片座、手调装置和调节杆，搭建在第二滑轨上，也可以准备相同的组件搭建在第二滑轨上。搭建完成后，在第二测量孔上水平放置校准片，校准片的反射率已知。根据校准片的反射率调整镜片座的位置、角度和平台的高度，记录镜片座的位置、角度和平台的高度，为装置通入光路，测量得到自检反射率r。然后在第一测量孔上水平放置校准片，根据记录的第二滑轨上镜片座的位置、角度和平台的高度数据调整第一滑轨上镜片座的位置、角度和平台的高度，测量得到常规检测反射率r’。自检反射率r和常规检测反射率r’满足条件：|r-100％|＝|100％-r’|，当r-100％的绝对值不等于100％-r’的绝对值时，检查是否需要更换光源、第一反射式衍射光栅和第二反射式衍射光栅是否有震动、以及接收器是否需要更换。

搭建校准光路：将校准片水平放置在第一测量孔4的正上方。

获取校准片的预设的迎光面的入射角。校准片预设的入射角为θ1。

根据入射角调整第一镜片座6和第二镜片座7的角度。第一镜片座6和第二镜片座7需要调整的角度为α1，α1＝(90°-θ1)/2。

根据入射角调整第一镜片座6和第二镜片座7的距离。第一镜片座6到第一测量孔4中心轴的水平距离以及第二镜片座7到第一测量孔4中心轴的水平距离为d1，11.24mm≤d1≤49.505mm，反射率测量调试装置会限制d1的最小值，一般d1选择在中值左右。

根据入射角调整平台3的高度，平台3的高度为h1，h1＝d1*tan(2θ1)。20mm≤h1≤80mm。保证当有水平光路入射时，水平光路依次经第一镜片座6、校准片、第二镜片座7反射后水平射出。

打开光源9，光源9经反射到达斩波器16，斩波器16将光源9分为第一光路a1和第二光路b1，第一光路a1沿第一滑轨出射，第二光路b1沿第二滑轨出射。

利用接收器23分别测量在第一滑轨上依次经第一镜片座6、校准片、第二镜片座7反射后的第一光路a1的光强ia1和从第二滑轨射出的第二光路b1的光强ib1，并得到校准测量结果ib1/ia1，对校准测量结果进行归一化光源处理。

搭建测试光路：将校准片替换为测试片，测试片水平放置在第一测量孔4的正上方。

利用接收器23分别测量在第一滑轨上依次经第一镜片座6、测试片、第二镜片座7反射后的第一光路a2的光强ia2和从第二滑轨上经陪镀片射出的第二光路b2的光强ib2，并得到测试测量结果ib2/ia2，对测试测量结果进行归一化光源处理。

计算归一化光源处理后的ib2/ia2除以归一化光源处理后的ib1/ia1的比值，得到测试片的反射率。

分光光度计可以实现入射角度8°～68°的相对反射率测量，利用反射率测量调试装置测量不同膜系产品的反射率，提高对镀膜光学元件的镀膜质量的检测能力。分光光度计还包括双光路的补偿，可以有效减少由于光程差和校准片表面的反射率以及光程差和测试片表面的反射率差异过大带来的系统误差，进一步提高检测精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。