【国家标准】 红外光学玻璃红外折射率温度系数测试方法 垂直入射法

ICS81.040.30
CCSQ37
中华人民共和国国家标准
GB/T42657—2023
红外光学玻璃红外折射率温度
系数测试方法
垂直入射法
Test method of temperature coefficient of infrared refractive index forinfrared opticalglass--Normal incidencemethod2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
文伴按繁一标游旅等则
非文件由中国筑精科联合会提限GB/T42657—2023
1部分：标化文件的端构和越学规顺谢本文件由金工业玻璃利特科玻码标作化搜水零品会SAC科为妇所本文价教学单佳：湖北新货光信息精料有限盛司、宁被大学、谢安成用光学新究所水交作夏超草表：张顶，荣率精、徐华峰、漆光以、旗批动讯划永鸿GB/T42657—2023
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1范围
红外光学玻璃红外折射率温度
系数测试方法
垂直入射法
GB/T42657—2023
本文件描述了红外光学玻璃红外折射率温度系数的测试原理.规定了测试仪器、样品，环境要求、测试步骤、数据处理和测试报告。本文件适用于红外光学玻璃的2um～13m波段折射率温度系数测试，其他红外光学材料的折射率温度系数测试可参照使用。
规范性引用文件
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GB/T362652018红外光学玻璃
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。折射率温度系数
temperaturecoefficientof refractiveindex材料在其他条件不变的情况下，单位温度下折射率的变化量，注：折射率温度系数用符号dn/dT表示。normal incidencemethod
垂直入射法
光垂直入射到三校镜一工作而后从另一工作面出射通过测量出射光相对于入射光的偏折角得到折射率的方法。
测试原理
利用三梭镜出射工作面AC反射像实现被测样品精确定位，使波长为的红外平行光束，垂直人射到顶角为α的三棱镜AB而·通过三棱镜后从AC面射出，测出偏折角β，计算出样品在该波长入处折射率元。
垂直入射法红外折射率测试原理见图1。GB/T42657-—2023
标引序号说明：
样品的顶角：
偏折角：
入射光
样品的人时工作面：
样品的出射工作面。
零位线
出射光
图1垂直入射法红外折射率测试原理图采用垂直人射法直接测量不同温度下各红外波的偏折角β.根据公式（1）计算其折射率T。nv=.sin(a+β)/sina
式中：
样品在温度T时波长入处折射率。根据公式（2)计算红外折射率温度系数dn/dT。dn/dT=[nnI/(T-T)
式中：
温度为T，时波长入处折射率；
温度为T。时波长入处折射率。
5测试仪器
仪器结构
（2）
红外光学玻璃红外折射率温度系数测试仪主要由红外光源、红外单色仪、红外准直光学系统、温度控制系统、样品室、精密测角仪、瞄准接收系统以及计算机处理系统组成。垂直人射法红外光学玻璃红外折射率温度系数测试仪结构见图2。2
引序号说明：
1——红外光源：
2红外单色仪；
3红外直光学系统；
温度控制系统：
5—样品室：
6样品：
精密测角仪：
醋准接收系统：
计算机处理系统。
GB/T42657-—2023
图2垂直入射法红外光学玻璃红外折射率温度系数测试仪结构图垂直入射法红外折射率测试光路见图3。13
标引序号说明：
红外光源：
反射镜：
单色仪：
单色仪入射狭缝；
单色仪出射狭缝：
精密可调狭缝：
离轴抛物镜：
平面反射镜：
样品：
平面反射镜：
离轴抛物镜：
振动狭缝：
红外探测器。
图3垂直入射法红外折射率测试光路图GB/T42657—2023
仪器主要部件要求
5.2.1红外光源
采用输出光强波动不大于5%的红外光源，其光谱宜涵盖2um~13um.光源发光面单位面积的箱射通量应满足红外信号接收器的响应要求。可是发射连续红外光谱的红外光源·也可是多个波长不同的单色红外激光光源。
5.2.2红外单色仪
在采用发射连续红外光谱的红外光源时·应使用单色仪分光·得到2m13um波段的单色光·满足该波段范固内各种波长折射率的测量要求.其分饿力优于5nm，5.2.3红外准直光学系统
山平面镜和离轴抛物镜组成，最大波像差小于入/4（入=632.8nm）平面镜和离轴抛物镜的面形精度应不大于入/10（入=632.8nm），红外准直光学系统有效通光口径不小于50mm5.2.4温度控制系统
5.2.4.1通用要求
温度控制系统由温度控制箱、真空泵以及液氮罐构成，应满足下述条件：温度范围为-60℃~160℃：
温度控制精度为土0.2℃；
能测量样品上下表面温差的双路传感器，用于评估样品实际的温度状态。e
温度控制箱
温度控制箱包含控制仪表和温度显示仪表。通过测温元件反馈的信号，由控制仪表发出指令，调节液氮流量或加热棒功率，实现样品温度从低温到高温的稳定控制。温度显示仪表最小分度值为0.1℃.
真空泵
采用2级旋片式真空泵.抽真空后样品室真空度不大于6.7×10Pa。5.2.4.4液氮罐
液氮罐的存储量应满足测试需求。5.2.5样品室
样品室包含可密闭的隔热仓和加热仓·应满足下述条件。在隔热仓侧壁上开两个通光孔，通光孔上安装的窗口应透可见光，且在2um~13um波段具a
有不低于80%的透过率。成品镜片面形精度不大于入/10（入=632.8nm），平行度不大于30。加热仓采用导热性能良好的金属材料：内部分布有液氮导管和加热棒，加热功率在150W～b)
200W范围内。
5.2.6精密测角仪
精密测角仪角度测量准确度不大于0.5”。4
5.2.7瞄准接收系统
GB/T42657-—2023
瞄准接收系统包括红外瞄准接收系统和可见光瞄准接收系统。红外瞄准接收系统山反射镜、离轴抛物镜、狭缝、红外探测器及控制系统组成，用丁测量红外折射光束与零位之间的偏折角·其瞄准准确度不大于0.5”。可见光瞄准接收系统由转向镜、自准直仪、CCI)探测器及控制系统组成，用于测量样品顶角，其瞄准准确度不大于0.5”。旋转转向镜可实现红外瞄准接收系统与可见光瞄准接收系统的切换。5.2.8计算机处理系统
计算机处理系统应具有采集与处理样品温度、样品顶角和样品偏折角的功能。6样品
基本要求
样品不低于GB/T362652018规定的杂质2级、条纹B级的要求·无裂纹且应力双折射不应大于5nm/em。
6.2规格
样品为等腰三角棱镜.尺寸要求如图4所示。两工作面抛光.表面粗糙度Ra不大于0.012.表面面形V不大于0.5光圈，塔差不大于1其余各面精磨。样晶顶角。的大小应满足公式（3）要求a式中：
\样品需测试波段中最小波长的折射率。工作面
下作面
图4样品示意图
.（3)
单位为毫米
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环境要求
环境温度
测试环境温度应在20℃士1℃范围之内。环境相对湿度
测试环境相对湿度应不大于70%。8测试步骤
红外折射率温度系数测试过程如下。将待测样品放在测试环境内保持24h以上。a）
打开仪器，预热30min。
将精密测角仪土的红外瞄准接收系统的光轴与红外准直光学系统光轴对准，此位置即为仪器零位。
将样品放人样品室固定
将样品室密闭后置于精密测角仪转台中央锁紧。打开气阀，启动真空泵.待样品室内气压不大于6.7×102Pa，关闭气阀，关闭真空泵电源。旋转转向镜.将可见光瞄准接收系统切换到工作光路.调节精密测角仪转台的俯仰位置直至样品两工作面的反射像竖直方向读数不大于10”。按照图5所示方法测试样品顶角。旋转嘴准接收系统，分别瞄准样品两个工作面·测量样品两h）
个工作面反射像的夹角。
5样品顶角测试示意图
将瞄准接收系统从零位向顶角A旋转?角度至图1中法线位置.转动精密测角仪转台.观察样品AC面反射像·直到其与瞄准接收系统对准·此时样品另一工作面AB与红外准直光学系统光轴垂直，红外平行光垂直人射到AB工作面。j
旋转转向镜将红外瞄准系统切换到工作光路通液氮.开启温度控制系统.将控制温度设置为-60℃.待样品温度降至-60℃土0.2℃.且k）
双路传感器的温差值稳定在0.1℃以内时，静置至少10min.保证样品整体温度一致。6
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将红外单色仪的输出波长设置到需测波长.转动瞄准接收系统对准偏折角的位置·重复3次，分别记录偏折角BI、β2β的测量值。改变红外单色仪的输出波长，重复1）步骤，测量样品在相应波长的偏折角·直到所有要求测试m）
波长完成。
改变控制温度，将样品温度由-60℃逐渐升温至-40℃，-20℃.0℃..160℃。每隔n）
20℃为一个测量点，每个温度点保温至少10min。重复1~m）测试步骤.测量出样品在不同温度下对应波长的偏折角。
数据处理
红外折射率
计算对应波长3次测量的偏折角β、β2β的平均值β.按公式（1）计算不同温度下对应波长的红外折射率n
红外折射率温度系数
按公式（2）计算T～T2温度区间对应波长的平均红外折射率温度系数dm/dT。10
测试报告
红外光学玻璃红外折射率测试报告和红外光学玻璃红外折射率温度系数测试报告至少应包含以下内容（参见附录A)：
实验室名称、联系方式：
测试依据、测试设备：
委托单位：
样品名称与编号、样品规格；
环境温度、环境相对湿度及环境大气压；测试对应波长的折射率n或折射率温度系数dn/dT：测试目期、测试单位（公章）；测试者、复核者及审定者（签字）。7
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红外光学玻璃红外折射率测试报告A.1
附录入
（资料性）
测试报告参考格式
红外光学玻璃红外折射率测试报告的格式见表A.1。表A.1
实验室名称
测试依据
委托单位
样品名称与编号
环境大气历
温度/℃
测试日期
测试者：
红外光学玻璃红外折射率测试报告联系方式
测试设备
品规格
环境温度
环境相对湿度
复核者：
红外光学玻璃红外折射率温度系数测试报告日
对应波长折射率（n）bZxz.net
测试单位
审定者：
红外光学玻璃红外折射率温度系数测试报告的格式见表八.2，m
单位名称（公章）
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