 |
Введение. Электронная промышленность
|
|
|
|
Введение. 5
Часть I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ.. 11
Глава 1 МЕТРОЛОГИЯ И ИЗМЕРЕНИЕ. 12
1. 1. Метрология. 12
1. 2. Измерение. 20
Глава 2. ОПТИЧЕСКАЯ РАДИОМЕТРИЯ КАК ОБЛАСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ.. 36
2. 1. Оптическое излучение как источник и переносчик измерительной информации. 37
2. 2. Оптоэлектрическое измерительное преобразование. 39
2. 3. Измеряемые величины и принятые обозначения. 43
ЧастьII. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ОПТИЧЕСКОЙ РАДИОМЕТРИИ.. 45
Глава 3 ОПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.. 45
3. 1. Преобразователи пространственных (геометрических) параметров оптического излучения. 48
3. 2. Преобразователи временных параметров оптического излучения. 50
3. 4. Преобразователи спектральных характеристик и параметров. 55
3. 5. Преобразователи поляризационных характеристик и параметров. 61
Глава 4 ОПТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (ОЭИП) 61
4. 1. Общие сведения. 61
4. 2. Тепловые ОЭИП.. 66
4. 3. Фотонные ОЭИП.. 78
4. 4. Специализированные ОЭИП для первичных эталонов. 88
Глава 5 ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ.. 96
5. 1. Модель черного тела как электрооптический измерительный преобразователь. 97
5. 1. 1. Черные и реальные тела. 97
5. 1. 2. Модели черных тел. 99
5. 1. 3. Модели черных тел на фазовых переходах. 104
5. 1. 4. Модели черных тел с переменной рабочей температурой. 108
5. 2. Измерительные лампы как эталонные электрооптические измерительные преобразователи. 112
5. 2. 1. Основные свойства и характеристики эталонных ламп. 113
5. 2. 2. Светоизмерительные лампы светового потока. 117
5. 2. 3. Светоизмерительные лампы силы света. 121
5. 2. 4. Ламповые модели черных тел. 124
Часть III ТИПОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОПТИЧЕСКОЙ РАДИОМЕТРИИ 129
Глава 6 ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ГОЛОВКИ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФОТОМЕТРЫ 131
|
|
|
6. 1. Общие сведения. 131
6. 2. Методика, установка и результаты измерений спектральных характеристик кремниевых фотодиодов как ОЭИП фотометрических головок. 134
6. 3. Методики, установки и результаты измерений линейности характеристики преобразования и зонной характеристики кремниевых фотодиодов как ОЭИП фотометрических головок. 139
6. 4. Технология изготовления и результаты исследований жидкостных корригирующих фильтров как оптических преобразователей для фотометрических головок. 141
6. 5. Прецизионная фотометрическая головка. 143
6. 6. Фотоэлектрические фотометры как рабочие средства измерений. 145
Глава 7 РАДИОМЕТРИЧЕСКИЕ ГОЛОВКИ И ОПТИЧЕСКИЕ РАДИОМЕТРЫ.. 148
7. 2. Лазерные ваттметры и джоульметры.. 157
Глава 8 ТИПОВЫЕ СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ.. 171
8. 1. Классификация спектральных приборов. 171
8. 2. Монохроматор как основа спектрального прибора. 176
Часть IV ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ И ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ НЕКОГЕРЕНТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. 184
Глава 9 ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЕДИНИЦ И ЭТАЛОННЫХ ШКАЛ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ПЕРЕДАЧА ИХ РАЗМЕРОВ В РОССИИ.. 185
9. 1. Основы российской системы обеспечения единства измерений. 185
9. 2. Воспроизведение и передача вторичным эталонам. 189
9. 3. Воспроизведение спектрорадиометрических единиц и шкал и передача их размеров в УФ диапазоне спектра. 194
Глава 10 ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.. 199
10. 1. Фотометрия в светотехнике. 199
10. 2. Методики выполнения измерений и обработки их результатов с оценками неопределенности. 200
Γ лава 11 ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЕДИНИЦ И ЭТАЛОННЫХ ШКАЛ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ПЕРЕДАЧА ИХ РАЗМЕРОВ В РОССИИ.. 206
11. 1. Методы исследований метрологических характеристик фотометров и/или радиометров. 206
11. 2. Воспроизведение фотометрических шкал и единиц и передача их размеров вторичным эталонам. 217
|
|
|
11. 3. Сверхяркие светоизлучающие диоды — эталонные электрооптические измерительные преобразователи в фотометрии квазимонохроматического излучения 227
Часть V ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛ, МАТЕРИАЛОВ, СРЕД, ВЕЩЕСТВ.. 231
Глава 12 ОСНОВЫ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ.. 235
12. 1. Общие соотношения и основные сведения. 236
12. 2. Методики выполнения измерений. 244
12. 4. Типовые спектрофотометры.. 256
12. 5. Методы и средства абсолютной рефлектометрии. 261
12. 6. Комментарии и выводы.. 284
12. 7. Российская система обеспечения единства измерений коэффициентов пропускания и отражения. 286
Глава 13 ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ.. 298
13. 1. Физические основы рефрактометрии. 299
13. 2. Конструкции и принципы работы рефрактометров. 303
13. 3. Поверка рефрактометров. 313
13. 4. Установка для поверки твердых и жидких прозрачных мер показателя преломления 319
Глава 14 ЦВЕТ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ. 323
14. 1. Основы восприятия цвета. 323
14. 2. Основы цветовых измерений. 330
14. 3. Технические цветовые измерения. 351
14. 4. Эталонные измерения цвета. 364
Глава 15 ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ.. 374
15. 1. Основные понятия, термины и определения. 375
15. 2. Поляризационные эффекты в элементах оптической системы.. 381
15. 4. Обеспечение единства поляризационных измерений. 404
Часть VI ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГОИЗЛУЧЕНИЯ.. 408
Глава 16 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЛАЗЕРОМЕТРИИ.. 410
16. 1. Лазер как объект измерений. 410
16. 2. Лазерометрия как вид оптической радиометрии. 411
Глава 17 ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЕДИНИЦ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ И ПЕРЕДАЧА ИХ РАЗМЕРОВ В РОССИЙСКОЙ СИСТЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ.. 416
17. 1. Основы измерений энергетических параметров лазерного излучения. 416
17. 2. Государственная поверочная схема для средств измерений мощности и энергии лазерного излучения и Государственный первичный эталон. 420
17. 3. Рабочий эталон единицы мощности непрерывного лазерного излучения. 422
17. 4. Рабочий эталон единицы энергии короткоимпульсного лазерного излучения. 437
17. 5. Методика и пример выполнения эталонных измерений и обработки их результатов с оценкой неопределенности. 451
17. 6. Методика выполнения измерений серийными рабочими средствами измерений мощности и энергии лазерного излучения. 455
Глава 18 ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.. 460
|
|
|
18. 1. Основы измерений. 461
18. 2. Серийные рабочие средства измерений. 476
18. 3. Сравнительные исследования точности стандартизованных способов измерений серийными рабочими средствами измерений. 484
18. 4. Обеспечение единства измерений пространственно-энергетических параметров и характеристик лазерного излучения. 491
Глава 19 ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.. 502
19. 1. Общие сведения. 502
19. 2. Термины и определения. 505
19. 3. Принцип предварительных измерений дифракционным спектрометром. 506
19. 4. Принцип измерений спектральной плотности мощности (энергии) лазерного излучения спектрометром с высокой разрешающей способностью.. 510
Таким образом, стандартом [98] регламентированы принципы спектральных измерений и рекомендованы соответствующие типы СИ. Вместе с тем, представляют несомненный интерес методики и схемы измерительной аппаратуры, реализующие эти принципы. Описанию методик и средств измерений длин волн и частот лазерного излучения посвящен следующий параграф настоящей главы. 516
19. 5. Методика и аппаратура измерений длины волны лазерного излучения *) 516
19. 5. 1. Общие сведения. 516
19. 6. Обеспечение единства измерений спектральных параметров лазерного излучения 538
Глава 20 ИЗМЕРЕНИЯ СТЕПЕНЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ И ВРЕМЕННОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.. 540
20. 1. Основные понятия, термины и определения. 540
20. 2. Рабочие средства измерений параметров пространственной и временной когерентности. 544
Список литературы.. 547
Список сокращений
АР — абсолютный радиометр
АСХ — абсолютная спектральная характеристика
АЦП — аналого-цифровой преобразователь
АЧТ — абсолютно черное тело
ВМЧТ — высокотемпературная модель черного тела
ВОД — волоконно-оптический датчик
ВЭ — вторичный эталон
ГИ — Государственные испытания
ГЛ — газовый лазер
ГПЭ — Государственный первичный эталон
ГСЭ — Государственный специальный эталон
ЖК — жидкокристаллический
|
|
|
ЗХ — зонная характеристика
ИГ — измерительная головка
ИИС — информационно-измерительная система
ИИТ — информационно-измерительная техника
ИК — инфракрасный
ИП — измерительный преобразователь
ИС — интегрирующая сфера
ИФП — интерферометр Фабри — Перо
КАР — криогенный абсолютный радиометр
КВ — квантовый выход
ЛФД — лавинный фотодиод
МВИ — методика выполнения измерений
МКП — микроканальная пластина
МТШ — Международная температурная шкала
МЧТ — модель черного тела
НСП — неисключенная систематическая погрешность
ОЕИ — обеспечение единства измерений
ОИП — оптический измерительный преобразователь
ОП — оптический преобразователь
ОРПЭ — относительное распределение плотности энергии
ОСХ — относительная спектральная характеристика
ОЭИП — оптоэлектрический измерительный преобразователь
ПЗС — прибор с зарядовой связью
ПИП — первичный измерительный преобразователь
ППЛ — полупроводниковый лазер
ПФГ — прецизионная фотометрическая головка
РГ — радиометрическая головка
РСИ — рабочее средство измерений
РЭ — рабочий эталон, разрядный эталон
РЭМ — рабочий эталон единицы мощности
РЭЭ — рабочий эталон единицы энергии
СИ — средство измерений
СИД — светоизлучающий диод
СКО — среднее квадратическое отклонение
СКП — средняя квадратическая погрешность
СПСИ — спектральная плотность силы излучения
СПЭО — спектральная плотность энергетической освещенности
СПЭЯ — спектральная плотность энергетической яркости
СХ — спектральная характеристика
ТТЛ — твердотельный лазер
УФ — ультрафиолетовый
ФГ — фотометрическая головка
ФД — фотодиод
ФМЦ — фотометрический цилиндр
ФП — фотоприемник
ФР — фоторезистор
ФЭ — фотоэлемент
ФЭУ — фотоэлектронный умножитель
ЧТ — черное тело
ЭДС — электродвижущая сила
ЭОИП — электрооптический измерительный преобразователь
ЭОП — электронно-оптический преобразователь
FWHM — Full Width at Half Maximum — ширина линии на половине максимума интенсивности
NEP — Noise Equivalent Power — шумовая эквивалентная мощность
SiФД — кремниевый фотодиод
Сокращенные названия организаций и учреждений
ВНИИМ — Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева
ВНИИСИ — Всероссийский научно-исследовательский светотехнический институт
ВНИИОФИ — Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений
ИСО — Международная организация по стандартизации
МБМВ — Международное бюро мер и весов
МКМВ — Международный комитет мер и весов
МКО — Международная комиссия по освещению
|
|
|
МОЗМ — Международная организация законодательной метрологии
НИСТ (NIST) — Национальный Институт Стандартов и Технологий (США)
НФЛ (NPL) — Национальная Физическая Лаборатория (Великобритания)
РТВ — Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Физико-технический институт. Германия)
Введение
Оптическая радиометрия является одной из областей измерений, получившей широкое распространение в технических средствах и системах измерений оптического неразрушающего контроля, диагностики, распознавания образов. Оптическая радиометрия играет лидирующую роль практически во всех критических технологиях федерального уровня на ближайшее 20-летие наступившего века, таких, как информационные технологии и электроника, производственные технологии, новые материалы и химические продукты, технологии живых систем, транспорт, топливо и энергетика (особенно атомная), экология и рациональное природопользование (в том числе аэрокосмическое дистанционное зондирование земной поверхности). Это объясняется тем, что устройства восприятия, преобразования, передачи и регистрации оптических величин и сигналов обладают рядом достоинств, выгодно отличающих их от аналогичных систем, в которых носителями информации служат величины и сигналы другой физической природы.
К числу упомянутых достоинств оптической радиометрии в первую очередь относятся:
· отсутствие контакта с изучаемым объектом;
· высокий уровень защищенности устройств от воздействия электромагнитных полей и помех, интенсивность которых значительно возросла в последние десятилетия ХХ-го века;
· высокая разрешающая способность, позволяющая изучать объекты с размерами порядка нанометров и менее;
· рекордное быстродействие, необходимое при исследованиях быстропротекающих процессов с длительностями до единиц фемтосекунд (10-15 с);
· безопасность работы для обслуживающего персонала, в отличие от устройств, в которых носителем информации служит жесткое ультрафиолетовое и более коротковолновое излучение.
В связи с этим сегодня трудно представить сферу человеческой деятельности, в которой не нашли бы применения процессы восприятия, преобразования, обработки, регистрации и отображения оптической информации, характеризующей интересующие пользователя свойства исследуемого объекта. В подтверждение сказанному в табл. В. 1 приведен далеко не полный перечень применений, которые получила оптическая радиометрия в различных отраслях промышленности, направлениях научных исследований, в военной технике, при изучении природных ресурсов, в метеорологии, геологии, экологии, медицине и пр.
Оптическая радиометрия принадлежит к числу точных научно-технических дисциплин и базируется на таких фундаментальных науках, как оптика и метрология. Поэтому настоящая книга состоит из нескольких связанных друг с другом частей, каждая из которых посвящена изложению необходимых для понимания материала основных положений оптики и метрологии и содержит несколько глав со сведениями о видах и подвидах измерений, охватываемых оптической радиометрией.
Первая часть книги посвящена изложению основополагающих представлений о законах, физических эффектах и явлениях, присущих электромагнитному излучению и используемых в оптической радиометрии, а также об основных принципах обеспечения единства измерений.
Таблица В. 1
Отрасль промышленности, направление научных исследований
Объекты и процессы ИИТ на основе методов и средств оптической радиометрии
Электронная промышленность
· изучение тонких пленок, изоляционных материалов, фазовых переходов в жидких кристаллах и процессов их очищения;
· контроль включений в интегральных схемах и разработка масок при их производстве;
· измерения концентрации примесей в полупроводниках и их дозирование;
· производство цветных кинескопов и телевизоров, люминесцентных диодов, знакосинтезирующих индикаторов.
|
|
|
