Экспериментальное исследование оптических свойств материалов с многократным рассеянием

• Автор: Варавва, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Глава 1. МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СРЕД

1.1. Методы и средства фотометрических измерений

1.2. Методы и средства люминесцентного анализа

1.3. Методики и аппаратное обеспечение спектрофотометрии

1.4. Структурный анализ и обработка изображений для диагностики среды

1.5. Методы математического моделирования

1.6. Оптическая томография

1.7. Фотоактивация активных молекулярных комплексов

1.8. Особенности взаимодействия поляризованного излучения

со средами, реализующими многократное рассеяние

1.9. Постановка и обоснование задач исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕД С МНОГОКРАТНЫМ РАССЕЯНИЕМ
И СОЗДАНИЕ УСТАНОВКИ
2.1. Экспериментальная установка для измерения оптических характеристик материалов
2.2. Выбор длины волны зондирующего излучения фотометра -спектроанализатора
2.3. Описание конструкции фотометра - спектроанализатора
2.4. Методика тестирования фотометра
2.4.1. Тестирование стабильности работы приемных трактов
2.4.2. Тестирование работы излучающей системы
2.4.3. Исследование влияния температуры окружающей
среды на работу фотометра
2.5. Методика проведения калибровки фотометра-спектроанализатора в абсолютном варианте
2.6. Методика калибровки фотометра при измерении в относительном варианте
2.7. Методика измерения индикатрисы отражения при нормальном падении монохроматического пучка зондирующего излучения
2.8. Описание конструкции спектрометра
2.9. Методика калибровки спектрометра
2.10. Схема рефлектометрической установки
2.11. Методика обработки изображения
2.11.1. Двухмерные функции Эрмита
2.11.2. Алгоритм обработки оптического сигнала
2.12. Выводы
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СРЕД С МНОГОКРАТНЫМ РАССЕЯНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ
3.1. Экспериментальное исследование влияния глубины проникновения лазерного излучения в рассеивающую среду на распределение интенсивности излучения, рассеянного средой,
и отражательную способность
3.1.1. Исследование пропускательной способности и изображений в случае прохождения излучения через слой мутной среды разной толщины
3.2. Исследование характера распространения лазерного излучения в многократно рассеивающей среде
3.3. Экспериментальное исследование влияния толщины слоев 'многослойных композиций на отражение и прохождение света
через среду
3.4. Поиск оптимальных длин волн лазерного излучения стимулирующих люминесценцию в средах с многократным рассеянием
3.5. Экспериментальное исследование оптических свойств материалов
3.5.1. Исследуемые материалы
3.5.2 Экспериментальные результаты
3.5.2.1. Оптические свойства политетрафторэтилена
3.5.2.2. Оксид алюминия и диоксид циркония
3.5.2.3. Пластики на основе эпоксидных связующих
3.5.2.4. Оценка погрешности эксперимента
3.5.3. Обсуждение результатов
3.6. Исследование биологических сред
3.6.1. Сравнение используемых спектрометрических методик
3.6.2. Спектрофотометрические исследования
биологических сред
3.7. Обработка оптического портрета в прошедшем и отраженном свете как метод выявления информативных признаков о структуре материала
3.7.1. Результаты обработки изображений
3.8. Выводы
Глава 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МАТЕРИАЛАМИ, РЕАЛИЗУЮЩИМИ МНОГОКРАТНОЕ РАССЕЯНИЕ
4.1. Применение теории Гуревича-Кубелки-Мунка для расчета прохождения света через среду с многократным рассеянием на примере фторопласта
4.2. Сравнение экспериментальных результатов с результатами численного эксперимента
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

2.5. Методика проведения калибровки фотометра- спектроанализатора в абсолютном варианте
В качестве внешнего источника излучения для калибровки был выбран лазерный модуль (ТУ РБ 99040782.002-99) ЗАО «ФТИ-Оптроник» (г. Санкт-Петербург). Основные технические параметры данного модуля: Длина волны лазерного излучения - 660 нм; расходимость светового пятна лазерного излучения не более 4 угл. мин; напряжение питания - 2,7 - 5 В, мощность лазерного излучения при напряжении питания - 5 В не менее 20 мВт; начальный диаметр пучка излучения не более 3,4мм. Для питания лазерного модуля использовался источник постоянного тока Б5-44А, рекомендованный предприятием-производителем лазерного модуля. Измерение мощности излучения оптической системы в эксперименте проводилось измерителем мощности Newport Research model 815 Power meter, абсолютная погрешность измерения которого составляла не более 5%.
Предварительно были проведены эксперименты по поверке стабильности мощности излучения лазерного модуля (рис.29). Измерения проводились в течение длительных промежутков времени (до 8 часов). Анализ приведенных данных позволяет сделать следующие заключения: в течение 20-25 минут после включения мощность излучателя, регистрируемая прибором, изменяется в пределах 10-15% от излучаемой мощности, что, по-видимому, связано с разогревом как самого лазерного модуля, так и электрических элементов фотометра - спектроанализатора. После прохождения этого процесса показания стабилизируются и изменяются в пределах 1-2% в час. Это означает, что перед калибровкой необходимый временной интервал выхода системы на линейный режим работы составляет не менее 30 минут, что обеспечивает стабильность измерительной системы.