12.6. Комментарии и выводы

Заключительная часть рекомендаций МКО [64] содержит ряд обобщаю­щих комментариев и выводов, характеризующих возможности, достоинства и недостатки рассмотренных в настоящей главе пяти групп методов.

1. Гониофотометрические методы
По крайней мере, в принципе эти методы позволяют путем прямых изме­рений или путем вычисления по результатам эксперимента определить значе­ния β и р, при любых условиях облучения и наблюдения.

2. Методы, использующие полусферические облучатели
Эти методы позволяют определить показатель яркости в геометриях d/0 и Θ /d, что согласно теореме взаимности соответствует коэффициентам отра­жения Ο /d и Θ /d.

3. Методы, использующие сферические и сфероидные зеркала Этими методами измеряются коэффициенты отражения в геометрии 0/d (или близкой к ней).

4. Методы, основанные на теории Кубелки—Манка
В принципе этими методами определяются коэффициенты отражения в d/d геометрии (для белых и слегка окрашенных материалов геометрия рефлектометра не имеет существенного значения).

5. Методы, базирующиеся на теории интегрирующей сферы Эти методы позволяют определять коэффициент отражения в геометрии

Ο /d (или близкой к ней) или геометрии d/d, а также показатель яркости в геометрии d/Ο, но в предположении, что характер отражения в обеих геомет­риях идентичен. (Это означает, что исследуемый материал должен обладать характеристиками, весьма близкими к идеальному рассеивателю. Для мате­риалов, используемых в качестве покрытий внутренних поверхностей ИС или изготовления СО, предположение справедливо при тщательном соблюдении технологии).

Методы третьей группы больше всего подходят для относительных, а не абсолютных измерений, особенно для материалов с низким коэффициентом отражения в ИК области спектра. Методы четвертой (как и третьей) группы также недостаточно точны. Поэтому краткий анализ достоинств и недостат­ков (включая трудности реализации) полезно провести применительно к трем оставшимся группам — первой, второй и пятой.

Гониофотометрические методы. Большим достоинством этих методов является возможность выполнения измерений характеристик любых матери­алов и в любой геометрии, но не в непосредственной близости к направлению падения излучения. Они также необходимы для определения углового распределения отраженного потока с целью изучения источников погрешностей и оценки их значений, свойственных всем рефлектометрическим методам. С другой стороны, к недостаткам этих методов следует отнести:

· трудность достаточно точного измерения в пределах малого телесного угла большого отношения падающего потока к отраженному;

· большие затраты времени на выполнение измерений коэффициента диффузного отражения в разных направлениях.

Для преодоления первого из этих двух недостатков принимаются различ­ные меры: малоразмерные отверстия для ограничения падающего потока; использование закона обратных квадратов и дополнительных нейтральных фильтров; вращение сектора с малым вырезанным (открытым) углом; вве­дение в оптическую схему промежуточного источника излучения с требу­емой силой света. При точных измерениях использование слишком малого отверстия выглядит нецелесообразным из-за возникающих на нем дифракции й рассеяния излучения. С появлением твердотельных приемников излучения, применяемых в качестве ИП с линейностью характеристики преобразования в широком диапазоне измеряемых интенсивностей, этот недостаток относи­тельно легко преодолим.

Устранению второго недостатка способствует автоматизация измерений, выполняемых этими методами с использованием СО показателя энергети­ческой яркости. Однако остаются нерешенными вопросы стабильности при­меняемых источников излучения, противоречивости соотношения скорости и точности выполнения измерений, точности интегрирования суммарного от- \ ражённого потока.

Методы, использующие полусферические облучатели. Одним из преимуществ этих методов является близость к единице отношения энергети­ческих яркостей образца и источника при измерении отражательных харак­теристик материалов белого цвета. Это обстоятельство упрощает методику выполнения измерений и способствует повышению их точности. Второе пре­имущество состоит в применимости этих методов для измерений в ближних УФ и ИК областях спектра, где интегрирующие свойства ИС не всегда на­дежны.

Основной недостаток — трудность исполнения полусферического излуча­теля с равномерной энергетической яркостью всей его поверхности. С этой точки зрения удовлетворительные результаты получаются при измерениях с фиксированным направлением измерения (наблюдения), т. е., например, в d/Ο геометрии, если при этом корректно учитывается влияние отверстия, сквозь которое производится наблюдение. Практика показывает, что для из­мерения зависимости показателя энергетической яркости от угла наблюдения применимы и другие методы, но равномерность энергетической яркости ис­точника может быть хуже, чем в методах с фиксированным направлением измерения.

Методы, базирующиеся на теории интегрирующей сферы. Эти методы следует признать наиважнейшими для абсолютной рефлек-тометрии, поскольку большинство материалов, используемых для СО коэф­фициента отражения, являются почти равномерными рассеивателями и ка­либруются, как правило, в Ο /d (или близкой к ней) либо d/d геометрии. Основные преимущества этих методов — практически идеальное свойство интегрирования оптической величины интегрирующей сферой и вытекающие отсюда простота методики выполнения измерений и высокая точность. Кроме того, легкость введения в ИС потока монохроматического излучения облег­чает выполнение спектральных измерений, значительно увеличивая при этом показания фотометра.

К числу недостатков следует отнести снижение точности измерений ха­рактеристик неравномерных рассеивателей и материалов с низким коэффи­циентом отражения.

И С должна быть сконструирована и собрана с высокой тщательностью, чтобы в течение длительного времени сохранялся равномерным коэффициент отражения ее внутренней поверхности.

Все отверстия, включая предназначенное для размещения образца, долж­ны иметь точно известную часть от общей площади поверхности ИС.

Гониофотометрические свойства внутреннего покрытия И С должны быть известны для коррекции результатов при особо точных измерениях.

В заключение необходимо особо отметить, что на результаты рефлекто-метрии влияет качество изготовления СО, так же как и свойства материалов, служащих их основой. Это может быть причиной расхождения данных, при­водимых разными авторами по аналогичным стандартным образцам.