Spectralon
Spectralon är en fluorpolymer som har den högsta diffusa reflektansen av något känt material eller beläggning över de ultravioletta , synliga och nära-infraröda områdena i spektrumet. Den uppvisar ett mycket Lambertianskt beteende och kan bearbetas till en mängd olika former för konstruktion av optiska komponenter som kalibreringsmål , integrerande sfärer och optiska pumphåligheter för lasrar .
Egenskaper
Spectralons reflektans är i allmänhet >99 % över ett intervall från 400 till 1500 nm och >95 % från 250 till 2500 nm., men kvaliteter finns tillgängliga med tillsatt kol för att uppnå olika grånivåer. Materialet består av PTFE- pulver som har komprimerats till fasta former och sintrat för stabilitet, med ca. 40 % tomrumsvolym för att förbättra ljusspridningen. Yt- eller underjordskontamination kan sänka reflektansen vid de extrema övre och nedre ändarna av spektralområdet. Materialet är också mycket lambertiskt vid våglängder från 257 nm till 10 600 nm, även om reflektionsförmågan minskar vid våglängder bortom det nära infraröda. Spectralon uppvisar absorbanser vid 2800 nm och absorberar sedan kraftigt (<20 % reflektans) från 5400 till 8000 nm. Även om den höga diffusa reflektansen tillåter effektiv laserpumpning , har materialet en ganska låg skadetröskel på 4 joule per kvadratcentimeter, vilket begränsar dess användning till system med lägre effekt.
Lambertsreflektansen uppstår från materialets yta och omedelbara underjordiska struktur . Det porösa nätverket av termoplast ger flera reflektioner under de första tiondels millimeter. Spectralon kan delvis depolarisera ljuset det reflekterar, men denna effekt minskar vid höga infallsvinklar. Även om den är extremt hydrofob absorberar den här öppna strukturen lätt opolära lösningsmedel, fetter och oljor. Föroreningar är svåra att ta bort från Spectralon; sålunda bör materialet hållas fritt från föroreningar för att bibehålla dess reflekterande egenskaper.
Materialet har en hårdhet som är ungefär lika med högdensitetspolyeten och är termiskt stabilt till > 350 °C. Det är kemiskt inert mot alla utom de mest kraftfulla baserna som natriumamid och organo-natrium eller litiumföreningar. Materialet är extremt hydrofobt . Grov kontaminering av materialet eller fläckar av den optiska ytan kan åtgärdas genom slipning under en ström av rinnande vatten. [ citat behövs ] Denna ytlackering både återställer ytans ursprungliga topografi och återställer materialet till dess ursprungliga reflektans. Vädertester på materialet visar inga skador vid exponering för atmosfäriskt UV-flöde [ citat behövs ] . Materialet visar inga tecken på optisk eller fysisk nedbrytning efter långvarig nedsänkningstestning i havsvatten [ citat behövs ] .
Ansökningar
Tre kvaliteter av Spectralon reflektansmaterial finns tillgängliga: optisk kvalitet, lasergrade och rymdkvalitet. Spectralon av optisk kvalitet har en hög reflektans och Lambertians beteende och används främst som referensstandard eller mål för kalibrering av spektrofotometrar. Laser-grade Spectralon erbjuder samma fysiska egenskaper som material av optisk kvalitet, men är en annan sammansättning av harts som ger förbättrad prestanda när den används i laserpumphåligheter. Spectralon används i en mängd olika "sidopumpade" lasrar. Space-grade Spectralon kombinerar hög reflektans med en extremt lambertisk reflektansprofil och används för markbaserad fjärranalys .
Spectralons optiska egenskaper gör den idealisk som referensyta inom fjärranalys och spektroskopi. Till exempel används den för att erhålla bladreflektans och dubbelriktad reflektansfördelningsfunktion ( BRDF) i laboratoriet. Det kan också appliceras för att erhålla vegetationsfluorescens med hjälp av Fraunhofer-linjerna . Spectralon tillåter borttagning av bidrag i det emitterade ljuset som är direkt kopplade inte till ytans (blad) egenskaper utan till geometriska faktorer.
Historia
Spectralon utvecklades av Labsphere och har varit tillgänglig sedan 1986.
- ^ a b c d e Georgiev, Georgi T.; Butler, James J. (10 november 2007). "Långtidskalibreringsövervakning av Spectralon diffusorer BRDF i luft-ultraviolett" . Tillämpad optik . 46 (32): 7893. Bibcode : 2007ApOpt..46.7892G . doi : 10.1364/AO.46.007892 . PMID 17994141 .
- ^ Stiegman, Albert E.; Bruegge, Carol J.; Springsteen, Arthur W. (1 april 1993). "Ultraviolett stabilitet och föroreningsanalys av Spectralon diffust reflektansmaterial" . Optisk teknik . 32 (4): 799. Bibcode : 1993OptEn..32..799S . CiteSeerX 10.1.1.362.2910 . doi : 10.1117/12.132374 .
- ^ Voss, Kenneth J.; Zhang, Hao (2006). "Dubbelriktad reflektans av torr och nedsänkt Labsphere Spectralon-plack" . Tillämpad optik . 45 (30): 7924–7927. Bibcode : 2006ApOpt..45.7924V . doi : 10.1364/AO.45.007924 . PMID 17068529 .
- ^ Raymond F. Kokaly; Andrew K. Skidmore (december 2015). "Växtfenoler och absorptionsegenskaper i vegetationsreflektansspektra nära 1,66μm". International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation . 43 : 55–83. doi : 10.1016/J.JAG.2015.01.010 . ISSN 1569-8432 . Wikidata Q58321875 .
- ^ Tekniker och tillämpningar av hyperspektral bildanalys av Paul Geladi - John Wiley & Sons Inc. 2007 Sida 133
- ^ "Space Grade Spectralon" . Labsphere , Inc. Hämtad 29 mars 2019 .
- ^ a b "Optimering av Spectralon till och med numerisk modellering och förbättrade processer och designer" . Fotonik online . Labsphere.
- ^ Optisk systemdesign av Robert Edward Fischer, Biljana Tadic-Galeb, Paul R. Yoder - McGraw-Hill 2008 Sida 534
- ^ Evain S, Flexas J, Moya I (2004). "Ett nytt instrument för passiv fjärranalys: 2. Mätning av blad- och kronreflektansförändringar vid 531 nm och deras samband med fotosyntes och klorofyllfluorescens". Fjärranalys av miljön . 91 (2): 175–185. Bibcode : 2004RSEnv..91..175E . doi : 10.1016/j.rse.2004.03.012 .
- ^ Goldstein, Dennis H.; et al. (februari 2003). Polarimetrisk karakterisering av Spectralon (PDF) . Polarisation Signature Research . Flygvapnets forskningslaboratorium, ammunitionsdirektoratet. sid. 16. AFRL-MN-EG-TR-2003-7013. Arkiverad (PDF) från originalet den 4 juni 2011.