ICS81.040.10 Q37 中华人民共和国国家标准 GB/T32561.1—2016 红外光学硫系玻璃测试方法 第1部分:均匀性 Measuringmethodforchalcogenideinfraredopticalglass— Part1:Homogeneity 2016-02-24发布 2016-10-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 GB/T32561《红外光学硫系玻璃测试方法》分为三个部分: ———第1部分:均匀性; ———第2部分:条纹度; ———第3部分:杂质。 本部分为GB/T32561的第1部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分由中国兵器工业集团公司提出并归口。 本部分起草单位:湖北新华光信息材料有限公司、中国兵器工业标准化研究所。 本部分主要起草人:胡向平、麦绿波、徐光以、刘向东、杨金侠、唐雪琼、梁立新、徐华峰。 ⅠGB/T32561.1—2016 红外光学硫系玻璃测试方法 第1部分:均匀性 1 范围 GB/T32561的本部分规定了红外光学硫系玻璃均匀性的测试原理及仪器和设备、测试条件、试 样、测试程序、数据处理、测量不确定度和测试报告。 本部分适用于红外光学硫系玻璃均匀性的测试,也可用于其他红外光学玻璃、红外晶体、红外陶瓷 等红外材料均匀性的检测。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 2.1 均匀性 homogeneity 同一块红外光学硫系玻璃,在垂直于规定的光路方向单位截面积、单位光程厚度上折射率分布的不 一致程度,通常用折射率PV和标准偏差表征。 [ISO10110-4,定义2.1] 2.2 折射率PV值 peak-to-valleyvalueofrefractiveindex PVΔn 干涉测试的折射率分布的最大值与最小值之差。 3 测试原理 采用干涉法测试波前误差,得到材料折射率差的分布,计算出材料的均匀性的折射率PV(PVΔn) 值和标准偏差。四步干涉法测试原理见图1。 1GB/T32561.1—2016 说明: 1———数字化波面干涉仪; 2———参考平板; 3———试样; 4———标准平面反射镜; 5———精密调整台; 6———图像传感器; 7———计算机数据采集和处理系统; Wi———入射波面的波面函数; W1———参考平板AB面内反射波面与试样前表面CD面反射波面干涉的波前误差; W2———参考平板AB面内反射波面与试样后表面EF内反射波面干涉的波前误差; W3———参考平板AB面内反射波面与透过试样从标准反射镜GH反射回来再次透过试样的波面干涉的波前误差; W4———移去试样后参考平板AB面内反射波面与标准反射镜GH反射波面干涉的波前误差(即所谓的空腔测试)。 图1 四步干涉法测试原理图 4 仪器和设备 4.1 仪器和设备组成 测试仪器和设备由数字化波面干涉仪、参考平板、标准平面反射镜、图像传感器以及计算机数据采 集和处理系统组成,按图1组装。 4.2 数字化波面干涉仪 选择系统误差应小于1%的数字化波面干涉仪,其光源的辐射光谱应在光学材料透过光谱区域内。 选择输出波长λ在1.55μm的激光光源、3.39μm的氦氖激光光源或输出波长在10.6μm的二氧化碳 2GB/T32561.1—2016 激光光源。干涉仪出射光束口径应大于测试试样口径。 4.3 参考平板 面形偏差波前极差值应不大于0.1λ(λ=0.633μm),平行度应不大于1'(弧分),口径大于试样 口径。 4.4 标准平面反射镜 面形偏差波前极差值应不大于0.1λ(λ=0.633μm),平行度应不大于1'(弧分),口径大于试样 口径。 4.5 图像传感器 根据光源输出波长选择近红外或中波红外或远波红外图像传感器,对样品采样干涉的空间分辨力 应不大于0.5mm。 4.6 计算机数据采集和处理系统 应具有采集和处理干涉图折射率关系的功能。 4.7 厚度测量器具 测量不确定度应不大于0.1mm。 5 测试条件 5.1 环境温度 测试环境温度应在22℃±2℃范围内,温度变化应稳定在±0.5℃范围内。 5.2 相对湿度 测试环境相对湿度应不大于70%。 5.3 隔振 试验台隔振周期应小于3Hz/s,隔振振幅应小于0.15mm。 5.4 气流 测试环境气流速度应小于0.2m/s。 6 试样 6.1 试样外观 试样外观见图2。 3GB/T32561.1—2016 说明: α ———试样楔角; K、L———试样通光面; M———试样侧面。 图2 试样外观图 6.2 厚度 6.2.1 选择与试样口径相宜的厚度,口径最大边长与厚度的比应不大于5∶1。 6.2.2 用厚度计量器具对试样边缘不同位置选择不少于三点进行测试,并记录试样厚度数据ti。计算 试样厚度的算术平均值t0。 6.2.3 使用较厚的试样有利于提高测试的准确度,试样的厚度较大为宜。 6.3 楔角 试样K、L两表面的楔角α选取应尽可能地小,应保证测试时,从试样后表面反射的光线不进入观 察视场。最小楔角αmin按式(1)计算。 αmin=1 2sin-1sinθ n0æ èçö ø÷ ……………………(1) 式中: αmin———试样的最小楔角的数值,单位为分('); θ———干涉仪视场角数值的二分之一,单位为度(°); n0———测试波长下试样折射率的数值。 6.4 折射率 获取试样在干涉仪检测波长下的折射率的数值n0。 6.5 通光面 为使测试不受波前误差的干扰,试样两通光面(K、L表面)应抛光,要求抛光后两通光面的PV值 应不大于1λ(λ=0.633μm)。试样的表面粗糙度Ra应不大于0.008μm。 7 测试程序 7.1 将试样放入恒温室内应12h以上。 4GB/T32561.1—2016 7.2 接通数字化波面干涉仪电源,预热应30min以上。 7.3 在精密调整架上安装标准反射镜,找出反射镜的干涉条纹。 7.4 调整标准反射镜GH面,使参考平板AB面内反射波面与标准反射镜GH面的反射波面像重合产 生等光程干涉,采集干涉图,检测出波前误差W4。 7.5 将试样固定在三维调整台上,调整标准反射镜的角度,使入射试样的光线和出射试样的光线平行。 采集试样的透射波面与标准参考平面产生的干涉图,检测出波前误差W3。 7.6 用不透红外辐射板遮蔽标准反射镜GH面,调整试样使其前表面CD面的反射波面与参考平板 AB面内反射波面等光程干涉,采集干涉图,检测出波前误差W1。 7.7 保持对标准反射镜GH面的遮蔽,调整试样使其后表面EF的反射波面与参考平板AB面内反射 波面等光程干涉,采集干涉图,检测出波前误差W2。 8 数据处理 8.1 试样折射率差的分布按式(2)计算。 Δn(x,y)=1 2×103t0[n0(W3-W4)-(n0-1)(W2-W1)]………………(2) 式中: Δn(x,y)———折射率差的分布; t0 ———试样厚度的算术平均值,单位为毫米(mm); n0 ———测试波长下试样折射率的数值; W3———参考平板AB面内反射波面与透过试样从标准反射镜GH反射回来再次透过试样的 波面干涉的波前误差的数值,单位为微米(μm); W4———移去试样后参考平板AB面内反射波面与标准反射镜GH反射波面干涉的波前误差 (即所谓的空腔测试)的数值,单位为微米(μm); W2———参考平板AB面内反射波面与试样后表面EF内反射波面干涉的波前误差的数值, 单位为微米(μm); W1———参考平板AB面内反射波面与试样前表面CD面反射波面干涉的波前误差的数值, 单位为微米(μm)。 8.2 试样均匀性的折射率PV值(PVΔn)和标准偏差分别按式(3)和式(4)计算。 PVΔn=maxΔn(x,y) [ ]-minΔn(x,y) [ ]……………………(3) s(Δn)=1 N-1∑N 1Δn(x,y)-Δn(x,y) [ ]2……………………(4) 式中: PVΔn ———均匀性的折射率PV值; Δn(x,y)———折射率差的分布; s(Δn)———均匀性的标准偏差; N ———测试次数; Δn(x,y)———折射率差分布的平均值。 9 测量不确定度 本方法的绝对测量扩展不确定度为2×10-5~2×10-4。 5GB/T32561.1—2016 10 测试报告 测试报告至少应包含以下内容(参见附录A): a) 实验室名称、联系信息; b) 测试方法、测试设备; c) 测试波长λ和n0; d) 委托单位; e) 试样名称、规格; f) 环境温度、湿度、气压值; g) 试样均匀性; h) 测试日期。 6GB/T32561.1—2016