Was ist die totale integrierte Streuung?

Definition der gesamten integrierten Streuung

Die gesamte integrierte Streuung (TIS) beschreibt, wie viel Licht durch diffuse Reflexion und Transmission an einer Oberfläche oder einem optischen Element von der Richtung des einfallenden Lichts abgelenkt (oder gestreut) wird. Sie entspricht dem Verhältnis der diffus reflektierten und transmittierten optischen Leistung zur einfallenden optischen Leistung, wenn Licht auf eine Oberfläche trifft.

TIS = (diffuser Reflexionsstrahlungsfluss + diffuser Transmissionsstrahlungsfluss) / [(spekulare Reflexionsleistung + spekulare Transmissionsleistung) + (diffuse Reflexionsleistung + diffuse Transmissionsleistung)]

Dies impliziert, dass TIS eine dimensionslose Zahl mit einem Wert zwischen 0 und 1 ist.

Ziel der TIS ist es, das gesamte Streulicht in alle Richtungen ohne den gerichteten Strahl zu erfassen.

Warum ist TIS für die optische Konstruktion wichtig?

Die thermische Impedanzspektroskopie (TIS) ist unerlässlich, um die präzisen optischen Eigenschaften eines Materials zu ermitteln. Sie ist eine von mehreren optischen Leistungskennzahlen, die es ermöglichen, die Wechselwirkung von Licht mit einer Materialprobe direkt zu messen.

Im optischen Designprozess hängen präzise Simulationsergebnisse von genauen Definitionen der optischen Eigenschaften (Oberflächen- und Volumeneigenschaften) ab. Die Geometrie allein reicht oft nicht aus, um die Lichtverteilung zu bestimmen. Optische Material- und Oberflächeneigenschaften bestimmen, wie sich Energie und Richtung eines Lichtstrahls verändern. Es ist wichtig, die optischen Eigenschaften der verwendeten Materialien mit ausreichender Genauigkeit zu kennen. Anschließend können die Ergebnisse in eine optische Designsoftware exportiert werden.

Genaue Messungen sind von Vorteil für:

• Optische Designingenieure, die für Simulationen mit optischer Designsoftware genaue optische Eigenschaften benötigen.
• Forschungs- und Entwicklungsingenieure, die das richtige Material entwickeln müssen, das spezifische optische Eigenschaften aufweist.
• Das Qualitätskontrollpersonal prüft diese Eigenschaften im Rahmen der Qualitätssicherungs- und Kontrollprozesse in der Fertigung.

Neben TIS werden typischerweise folgende Leistungskennzahlen optischer Materialien gemessen:

• Bidirektionale Streuverteilungsfunktion (BSDF)
• Reflexionsgrad, Transmissionsgrad , Absorptionsverhältnis

Wie misst man TIS?

TIS-Messungen sind bekanntermaßen schwierig durchzuführen, vor allem weil das spiegelnd reflektierte und transmittierte einfallende Licht vom Streulicht getrennt werden muss. Diese Strahlungsmuster überlagern sich normalerweise und lassen sich mit der Geometrie der Messgeräte nicht ohne Weiteres trennen.

In den folgenden Abschnitten werden einige Methoden zur Messung der TIS beschrieben:

Messung der TIS mithilfe von Ulbricht-Kugeln

Die Totalreflexion (TIS) einer Materialprobe oder Oberfläche lässt sich mithilfe speziell entwickelter Ulbricht-Kugeln messen. Idealerweise sollte die Messanordnung das gesamte Streulichtsignal (ohne Spiegelung) in einer Halbkugel erfassen: Das vom Prüfling gestreute Licht wird durch eine Lambert'sche Reflexionshalbkugel integriert und anschließend durch die gesamte reflektierte und transmittierte Leistung des einfallenden Strahls (ebenfalls in einer Reflexionshalbkugel gemessen) normiert.

In der Praxis platzieren Sie die Probe auf dem Austritts- und Eintrittsanschluss einer Ulbricht-Kugel und beleuchten diese mit einer Laserquelle, um die Summe aus gerichteter Reflexionsleistung und diffuser Transmissionsleistung zu messen. Führen Sie dieselbe Messung erneut durch, nachdem Sie einen Anschluss geöffnet haben, durch den der gerichtete Laserstrahl aus der Ulbricht-Kugel austreten kann, sodass er nicht in die Messungen der diffusen Transmissions- und Reflexionsleistung einfließt.

TIS-Messung von BSDF

Die TIS kann auch mithilfe eines Goniometers mit einem im Winkelraum abtastebaren Detektor gemessen werden, um die BSDF einer Probe oder Oberfläche zu bestimmen. Die TIS lässt sich direkt aus den BSDF-Messungen berechnen, wie in den folgenden Formeln dargestellt.

Mit θd und φd bezeichnen Sie den Streuwinkel bzw. den Azimutwinkel des Detektors.

θi und φi sind der Streuwinkel bzw. der Azimutwinkel der Quelle.

θd _{Specular max} und θd _{Specular min} sind die Grenzwerte des spiegelnden Anteils der BSDF.

Die Genauigkeit der TIS-Berechnung hängt von der Genauigkeit und Abtastung der BSDF ab. Je höher die Auflösung, desto genauer die TIS-Auswertung.

Welche Lösungen bietet Keysight an?

Keysight bietet Messdienstleistungen in einem licht- und temperaturkontrollierten Labor an. Wir können die TIS mithilfe der oben beschriebenen Ulbricht-Kugel-Methode messen.

Darüber hinaus bietet Keysight hochwertige Streumessgeräte für Ihr Labor zur Messung der gestreuten Streufunktion (BSDF), die Sie zur Berechnung der totalen interstellaren Streuung (TIS) verwenden können. Beispielsweise kann das Keysight REFLET 180S die BSDF messen, um daraus die TIS zu extrahieren bzw. zu berechnen. Die Genauigkeit hängt von der Auflösung der Messungen ab. Die unterschiedlichen Winkelauflösungen dieser Geräte ermöglichen es Ihnen, den spiegelnden Anteil der BSDF-Messungen mit unterschiedlicher Genauigkeit zu extrahieren.