[发明专利]一种用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的装置和测试方法

说明书

技术领域

本发明属于材料光学性能测试领域，具体涉及一种用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的装置和测试方法。

背景技术

透明陶瓷材料是指在一定程度上光线可以透过的陶瓷材料，这类材料具有陶瓷多晶的特征，同时具有较好的光学性能。相对于单晶材料具有制备温度低，工艺简单、成本低的特点；相对于玻璃材料而言，具有相对完整的晶体结构；可以制备一些无法制备单晶或玻璃的材料，具有热导率相对较高等优点。这类材料在照明工业、激光行业、镜头行业中具有较为广泛的应用背景。毋容置疑，透明陶瓷材料的发展将会给这些领域带来新的发展机遇和空间。

自从1960年Coble发明了半透明氧化铝以来，多晶透明氧化铝(PCA)就开始在世界各地的高压力钠蒸气灯及其他光学仪器的制造中得到了广泛的应用。多晶透明氧化铝陶瓷具有良好的光透过率、高温机械强度和耐化学腐蚀等特性，薄壁管状结构的透明氧化铝已经用于制作高压钠灯和陶瓷金卤灯中的电弧管。中国专利200710173626.2等公开了一些其他种类的透明陶瓷的制备方法。这类材料能否应用于照明行业，材料的全透过率是一个重要的影响因素。材料的全透过率是指入射光透过材料，扣除反射和吸收后的全部透射能量与入射能量之比。它是各方向透射能量的总和，或称积分。

透明陶瓷材料具有细晶结构，晶粒尺寸在数百纳米到数百微米之间，和单晶以及玻璃具有较大的微细结构差别。这种结构差别不可避免的会影响透明陶瓷材料的光全透过率。

目前关于这类透明陶瓷材料全透过率的装置与测试方法研究，国内外涉及较少。已有的与透过率相关的测试装置与方法都只能测试固定方向与固定面积内的透过率，不足以测得全部透射能量，因此无法表征全透过率。标准的全透过率测试方法是提高材料研究和开发速度的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的无法检测透明陶瓷全部透射能量的技术缺陷，提供一种用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的装置和测试方法。

本发明的原理是：光线由积分球的输入孔入射，经过透明材料后，任意方向的透射光在积分球内部都被均匀的漫反射，因此输出孔所得到的光线是均匀的漫反射光束，而且输出光的光束强度以及均匀度不受入射光的入射角度、空间分布、以及极化的影响，从而可以测试透明陶瓷的全透过率。

本发明通过如下技术方案解决上述技术问题：

一种用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的装置，包括：光学平台、光源、分束镜、探测器A、反射镜、积分球、支架和探测器B；其中，所述积分球的底部设有入光口，积分球的一侧设有出光口，且所述积分球通过出光口与探测器B固定连接；所述入光口依次与反射镜和分束镜固定连接，所述分束镜还分别于光源和探测器A固定连接；所述积分球、探测器B、探测器A、反射镜和分束镜通过支架与光学平台固定连接。

较佳的，所述光学平台上还设有光源和能量计。

较佳的，所述探测器A、探测器B和分束镜均与所述光学平台垂直。

较佳的，所述分束镜和反射镜均可以进行二维调节，进一步优选的，所述反射镜与光学平台之间的夹角为45°；所述分束镜与探测器A之间的夹角为45°。

较佳的，所述积分球可以沿球体赤道方向打开为两个半球壳体，且所述入光口和出光口的中心线不重合。

上述“入光口和出光口的中心线不重合”的含义为：入光口的法兰轴与出光口的法兰轴不共线，其目的是使得从入光口进入的光线不会以直射的方式直接从出光口射出；例如：在积分球的正下部设有入光口，则出光口不能设于该积分球正对入光口的正上方。

在进行检测的过程中，上述部件之间的联结关系由激光光束的传播路径确定。光源发出的激光经分束镜后部分透射至探测器A、部分反射至反射镜，调整分束镜与反射镜使反射光竖直向上由入光口进入积分球。

本发明还公开了一种用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的测试方法，该测试方法为：使用上述用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的装置，通过积分球收集全部透射光，利用两探测器关系抵消积分球透过率与光源能量波动的影响，测得样品在当前波长下的全透过率。

较佳的，所述用于测试透明陶瓷块状材料全透过率的测试方法包括如下步骤：

(1)在未放置待测透明陶瓷样品时通过探测器A测定分束镜后透射能量EA1；通过探测器B测定经过积分球后的出射能量EB1；EA1和EB1需同时测定；