[发明专利]一种固体材料双向反射分布函数测量装置

权利要求书

1.一种固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述装置包括样品座(1)、测量孔(3)、光纤匹配套管(4)、分路反射探测光纤束(5)、激光器控制台(6)、光功率计(7)、光纤(8)、紧定螺钉(9)、球形罩壳(10)、升降螺栓(11)和电脑(12)；

所述样品座(1)通过升降螺栓(11)安装于所述球形罩壳(10)内部；所述样品座(1)上设有左右对称的两个紧定螺钉(9)；所述测量孔(3)均匀分布于所述球形罩壳(10)上；所述球形罩壳(10)的壳体上设有两个光纤匹配套管(4)；一个所述光纤匹配套管(4)通过分路反射探测光纤束(5)与所述激光器控制台(6)和光功率计(7)进行信号传输；另一个所述光纤匹配套管(4)通过光纤(8)与光功率计(7)进行信号传输；所述光功率计(7)的信号输出端与所述电脑(12)的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述装置检测的样品通过紧定螺钉(9)设置于所述样品座(1)上表面的中心位置；所述样品座(1)的高度和水平度通过所述升降螺栓(11)调节使样品(2)上表面与球形罩壳(10)的半球底面共面。

3.根据权利要求2所述的固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述样片(2)厚度<30mm，直径范围为45mm-90mm。

4.根据权利要求1所述固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述固体材料双向反射分布函数测量装置的测量步骤如下：

步骤一、在测量进行之前，连接光路并对光纤进行固定；启动激光器控制台(6)，设定发射功率及温度，打开激光器控制台温度控制，将温度控制在25℃；

步骤二、安装标准白板到样品座上，使用紧定螺钉对所述标准白板位置固定，并调整样品座高度及水平度，使标准白板上表面与球形罩壳的半球底面共面；

步骤三、用光纤匹配套管(4)更改分路探测光纤束(5)或光纤(8)在球形罩壳(10)上的位置，测量标准白板的各个方向的反射功率并记为P_白板；

步骤四、将标准白板更换为待测样品，重复步骤二、步骤三、步骤四，测得数据记为P_样品；

步骤五、然后根据步骤三和步骤四分别获得的数据P_白板和P_样品，通过测得白板功率的值与样品功率的比较计算间接测得固体材料双向反射分布函数的值。

5.根据权利要求4述的固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，步骤五所述固体材料双向反射分布函数间接测量计算方法的模型中，以标准白板作为参考标准，并将其反射视作比较理想的漫射体，其各方向双向反射分布函数值均为用同方向样品反射得到的功率值与白板反射得到的功率值进行比较，即可测得样品的在该方向的双向反射分布函数值，其具体计算模型如下：

其中：f——固体材料双向反射分布函数的值；

P_样品——测得的样品的反射光功率；

P_白板——测得的白板的反射光功率；

θ_i——入射光线的天顶角；

——入射光线的方向角；

θ_r——反射光线的天顶角；

——反射光线的方向角；

λ——入射光波长；

ρ——标准白板的反射率。

6.根据权利要求1所述的固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述球形罩壳(9)上按5°天顶角间距，60°方向角间距均匀分布有103个圆形的测量孔(3)，所述测量孔(3)分别通过光纤匹配套管(4)与分路反射探测光纤束(5)或光纤(8)相连接，实现对半球空间内103个方向进行测量。

7.根据权利要求1所述的固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述分路反射探测光纤束(5)由七根光纤组成；其中，所述七根光纤中的一根光纤为入射光纤，所述入射光纤耦合从激光器控制台(6)中出射的光并发射到样品上；另外六根光纤为一组，围绕在入射光纤周围，接受反射光并传递至光功率计(7)。

8.根据权利要求1所述的固体材料双向反射分布函数测量装置，其特征在于，所述分路反射探测光纤束(5)用于提供入射光并对后向反射的光的分量进行近似测量；所述光纤(8)用于接收除了后向之外其他一个方向的反射光。