Спектралон
Спектралон — это фторполимер , который имеет самый высокий коэффициент диффузного отражения среди всех известных материалов или покрытий в ультрафиолетовой , видимой и ближней инфракрасной областях спектра. [1] Он демонстрирует ярко выраженное ламбертовское поведение, и ему можно придать самые разнообразные формы для изготовления оптических компонентов, таких как калибровочные мишени , интегрирующие сферы и резонаторы оптической накачки для лазеров . [1] [2] [3]
Характеристики
[ редактировать ]
Коэффициент отражения Spectralon обычно составляет >99% в диапазоне от 400 до 1500 нм и >95% в диапазоне от 250 до 2500 нм. [1] однако доступны марки с добавлением углерода для достижения различных уровней серого. [5] Материал состоит из порошка ПТФЭ , спрессованного в твердые формы и спеченного для обеспечения стабильности, с плотностью прибл. 40% объема пустот для улучшения рассеяния света. [6] Поверхностное или подповерхностное загрязнение может снизить отражательную способность на крайнем верхнем и нижнем концах спектрального диапазона. Материал также обладает высокой ламбертовой способностью на длинах волн от 257 до 10600 нм, хотя отражательная способность снижается на длинах волн за пределами ближнего инфракрасного диапазона. Spectralon демонстрирует поглощение при 2800 нм, затем сильно поглощает (отражение <20%) в диапазоне от 5400 до 8000 нм. Хотя высокий коэффициент диффузного отражения обеспечивает эффективную лазерную накачку , материал имеет довольно низкий порог повреждения — 4 джоуля на квадратный сантиметр, что ограничивает его использование системами малой мощности. [7]
Ламбертовское отражение возникает из-за поверхности материала и непосредственной подповерхностной структуры. Пористая сетка термопластика создает множественные отражения в первых нескольких десятых миллиметра. Спектралон может частично деполяризовать отражаемый им свет, но этот эффект уменьшается при больших углах падения. [8] Несмотря на чрезвычайную гидрофобность, эта открытая структура легко впитывает неполярные растворители, жиры и масла. Примеси из Спектралона трудно удалить; таким образом, материал следует беречь от загрязнений, чтобы сохранить его отражательные свойства.
Материал имеет твердость, примерно равную твердости полиэтилена высокой плотности , и термически стабилен до > 350 °C. [1] Он химически инертен ко всем основаниям, кроме самых мощных, таких как амид натрия и натрий-органические или литиевые соединения. Материал чрезвычайно гидрофобен . [1] Сильное загрязнение материала или повреждение оптической поверхности можно устранить путем шлифовки под струей проточной воды. [ нужна ссылка ] Эта обработка поверхности не только восстанавливает первоначальную топографию поверхности, но и возвращает материалу первоначальную отражательную способность. Испытания материала на атмосферные воздействия не выявили повреждений при воздействии атмосферного УФ-потока. [ нужна ссылка ] . Материал не демонстрирует признаков оптической или физической деградации после длительного испытания на погружение в морскую воду. [ нужна ссылка ] .
Приложения
[ редактировать ]Доступны три класса отражающего материала Spectralon: оптический, лазерный и космический. Спектралон оптического класса обладает высокой отражательной способностью и ламбертовскими свойствами и используется главным образом в качестве эталонного стандарта или мишени для калибровки спектрофотометров. Спектралон лазерного класса обладает теми же физическими характеристиками, что и материал оптического качества, но представляет собой другую формулу смолы, которая обеспечивает улучшенные характеристики при использовании в полостях лазерной накачки. Спектралон используется в различных лазерах с «боковой накачкой». [7] Spectralon космического класса сочетает в себе высокую отражательную способность с чрезвычайно ламбертовским профилем отражения и используется для дистанционного зондирования приложений Земли.
Оптические свойства Spectralon делают его идеальным в качестве эталонной поверхности в дистанционном зондировании и спектроскопии. Например, он используется для получения отражательной способности листьев и функции распределения двунаправленной отражательной способности (BRDF) в лаборатории. Его также можно применять для получения флуоресценции растительности с использованием линий Фраунгофера . [9] Spectralon позволяет устранить вклады в излучаемый свет, которые напрямую связаны не со свойствами поверхности (листа), а с геометрическими факторами.
История
[ редактировать ]Spectralon был разработан Labsphere и доступен с 1986 года. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Георгиев, Георгий Т.; Батлер, Джеймс Дж. (2007). «Многолетний калибровочный мониторинг диффузоров Spectralon BRDF в воздухе-ультрафиолетовом диапазоне». Прикладная оптика . 46 (32): 7893. Бибкод : 2007ApOpt..46.7892G . дои : 10.1364/AO.46.007892 . ПМИД 17994141 .
- ^ Стигман, Альберт Э.; Брюгге, Кэрол Дж.; Спрингстин, Артур В. (1 апреля 1993 г.). «Ультрафиолетовая стабильность и анализ загрязнения материала диффузного отражения Spectralon». Оптическая инженерия . 32 (4): 799. Бибкод : 1993OptEn..32..799S . CiteSeerX 10.1.1.362.2910 . дои : 10.1117/12.132374 .
- ^ Восс, Кеннет Дж.; Чжан, Хао (2006). «Двунаправленное отражение сухой и погруженной пластинки Labsphere Spectralon». Прикладная оптика . 45 (30): 7924–7927. Бибкод : 2006ApOpt..45.7924V . дои : 10.1364/AO.45.007924 . PMID 17068529 .
- ^ Раймонд Ф. Кокали; Эндрю К. Скидмор (декабрь 2015 г.). «Фенолы растений и особенности поглощения в спектрах отражения растительности в районе 1,66 мкм». Международный журнал прикладного наблюдения Земли и геоинформации . 43 : 55–83. дои : 10.1016/J.JAG.2015.01.010 . ISSN 1569-8432 . Викиданные Q58321875 .
- ^ Гелади, Пол (2007) Методы и применение анализа гиперспектральных изображений . Джон Уайли и сыновья. п. 133. ISBN 9780470010884
- ^ «Спектралон космического уровня» . Лабсфера, ООО . Проверено 29 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Оптимизация Spectralon посредством численного моделирования и усовершенствования процессов и конструкций» . Фотоника онлайн . Лабсфера.
- ^ Фишер, Роберт Эдвард; Тадич-Галеб, Бильяна и Йодер, Пол Р. (2008) Проектирование оптических систем . МакГроу-Хилл. п. 534. ISBN 0071472487
- ^ Эвейн С., Флексас Дж., Моя И. (2004). «Новый инструмент для пассивного дистанционного зондирования: 2. Измерение изменений отражательной способности листьев и кроны при длине волны 531 нм и их связи с фотосинтезом и флуоресценцией хлорофилла». Дистанционное зондирование окружающей среды . 91 (2): 175–185. Бибкод : 2004RSEnv..91..175E . дои : 10.1016/j.rse.2004.03.012 .
- ^ Гольдштейн, Деннис Х.; и др. (февраль 2003 г.). Поляриметрическая характеристика Spectralon (PDF) . Исследовательская лаборатория ВВС, Управление боеприпасов. п. 16. AFRL-MN-EG-TR-2003-7013. Архивировано (PDF) из оригинала 4 июня 2011 г.