JJF 1497-2014 偏光仪校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 9 72 0 1 4偏光仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP o l a r i m e t e r s 2 0 1 4-1 1-1 7发布2 0 1 5-0 2-1 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局偏光仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rP o l a r i m e t e r sJ J F1 4 9 72 0 1 4 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院上海市计量测试技术研究院 参加起草单位:国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心 本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:冯国进(中国计量科学研究院)郑春弟(中国计量科学研究院)夏 铭(上海市计量测试技术研究院)参加起草人:王精精(国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心)J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)3.1 相位延迟(1)3.2 偏光仪(1)4 概述(1)5 计量特性(1)5.1 光源光谱半宽(1)5.2 相位延迟零点(2)5.3 相位延迟重复性(2)5.4 相位延迟示值误差(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(2)7.1 光源光谱半宽(2)7.2 仪器零点调整(3)7.3 相位延迟零点漂移(3)7.4 相位延迟示值误差与重复性(3)8 校准结果表达(3)9 复校时间间隔(4)附录A 偏光仪校准原始记录推荐格式(5)附录B 校准证书内页推荐格式(6)附录C 校准偏光仪示值误差测量结果的不确定度评定(7)附录D 资料性附录(9)J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局引 言J J F1 0 3 22 0 0 5 光学辐射计量名词术语及定义、J J F1 0 7 1-2 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次制定。J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局偏光仪校准规范1 范围本规范适用于利用偏振光测量材料相位延迟的各类偏光仪的校准。2 引用文件G B/T2 6 8 2 72 0 1 1 波片相位延迟测量装置的校准方法凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语3.1 相位延迟 p h a s er e t a r d a t i o n当一束偏振光束入射到波片时,在波片中分解为沿原方向传播但振动方向相互垂直的o光和e光,由于传播速度不同产生的相位差。3.2 偏光仪 p o l a r i m e t e r用于测量相位延迟的仪器,又称相位延迟测量仪、偏光应力仪。4 概述偏光仪是测量透明塑料、玻璃以及其他透明材料对光线的双折射特性,并以相位延迟来定量表征的仪器。偏光仪主要由光源、起偏器、样品仓、检偏器、光电探测器和信号处理等部分组成。图1为偏光仪原理图。图1 偏光仪原理图图1中起偏器、试样、检偏器应互相平行放置并与光路垂直。起偏器、试样、检偏器至少有一个器件可以绕光轴中心旋转。具备测量延迟级次的设备,光源系统应当具备可用于实际测量的两个及以上不同波长的光辐射输出。测量用光源符合实际应用要求,常用波长为5 3 2n m、5 4 0n m、5 4 6n m、5 6 0n m、5 6 5n m、5 8 9n m、6 3 2n m等。5 计量特性5.1 光源光谱半宽1J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局光源光谱半宽不大于1 0n m。5.2 相位延迟零点相位延迟零点漂移不大于1。5.3 相位延迟重复性相位延迟重复性不大于2。5.4 相位延迟示值误差相位延迟示值误差不大于4。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度:(2 35)。6.1.2 相对湿度:8 0%RH。6.2 测量标准及其他设备光谱分布测量设备一套,其覆盖波长范围为3 8 0n m7 8 0n m,波长测量不确定度优于1n m。标准相 位 延 迟 片 一 套5片,其 相 位 延 迟 标 称 值 分 别 为1 0、9 0、1 8 0、2 7 0、10 8 0。相位延迟片中央有效测试区域直径不小于5mm。对应各标准相位延迟片在应用波长下有确定的相位延迟值并标注快轴方向。相位延迟片面均匀性优于0.3,年稳定性优于0.4。标准相位延迟片推荐采用石英晶体制成,加工工艺与质量要求可参照附录D或G B/T2 6 8 2 72 0 1 1附录A。7 校准项目和校准方法仪器校准前,应检查仪器的外观,不应有影响仪器校准操作的缺陷。仪器检查正常后,按照仪器操作使用说明书规定开机预热。7.1 光源光谱半宽用光谱分布测量设备测量偏光仪的光源光谱分布,在样品位置记录其峰值波长,以及光源光谱半宽。图2 光源峰值波长及光谱半宽 参见图2,取光源相对光谱功率分布中峰值所对应的波长0为光源峰值波长。光2J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局源光谱半宽为峰值一半所对应的波长a与b的差值的绝对值|a-b|。7.2 仪器零点调整待仪器预热稳定后,样品仓内或样品架上不放置任何样品,以空气作为参比,按照仪器的正常操作步骤,调节仪器的相位延迟零点并记录仪器在相位延迟零点的位置示值。7.3 相位延迟零点漂移在7.2的基础上,连续测量3m i n。读取相位延迟示值的最大漂移量,即为仪器的相位延迟零点漂移。7.4 相位延迟示值误差与重复性7.4.1 根据仪器测量波长,选用对应光源条件下具有标定量值的一组标准相位延迟片对仪器进行相位延迟校准。7.4.2 仪器状态稳定后,按照仪器操作说明,测定一组4片的标准相位延迟片。对于量程较窄的仪器,可根据需要选择量程范围内的标准相位延迟片即可。对每片标准相位延迟片连续测量3次,记录各次相位延迟测量的仪器示值,然后取平均值,作为该标准相位延迟片的相位延迟校准示值。对应每片标准相位延迟片测量的相位延迟示值误差用公式(1)计算:=-s(1)式中:各相位延迟片3次相位延迟值测量的平均值;s 各相位延迟片的相位延迟标准值。7.4.3 根据7.4.2的测试数据,重复性d用公式(2)计算:d=m a x|i-|(2)式中:i 第i次相位延迟测量值;对应相位延迟片3次测量结果的平均值。8 校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:a)标题,如“校准证书”或“校准报告”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点;d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)送校单位的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对抽样程序进行说明;i)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;3J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;1)校准结果及其测量不确定度的说明;m)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;n)校准结果仅对被校对象有效的声明;o)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。9 复校时间间隔建议偏光仪的校准周期为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。4J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局附录A偏光仪校准原始记录推荐格式原始记录编号证书编号仪器名称型号/规格制造厂出厂编号送校单位电话地址联系人校准依据受样日期 年 月 日检测地点检测日期 年 月 日校准使用的器具编号标准器具证书号标准器具有效期至 年 月 日仪器零点值光源峰值波长零点漂移光源光谱半宽实验室环境条件温度:相对湿度:%RH标样编号标准值s测量值11测量值22测量值33重复性d平均值示值误差-s备注:校准员:核验员:5J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局附录B校准证书内页推荐格式校 准 结 果1.光源峰值波长:光源光谱半宽:2.相位延迟零点:。3.相位延迟零点漂移:。4.相位延迟示值误差:标样编号标准值s/()校准值/()示值误差-s/()5.相位延迟重复性:标样编号测量值11/()测量值22/()测量值33/()重复性d/()相位延迟校准结果不确定度的描述:U()=(k=2)。6J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局附录C校准偏光仪示值误差测量结果的不确定度评定 本附录对采用标准相位延迟片校准偏光仪的测量结果不确定度评定进行实例分析。C.1 测量方法按照本校准规范的要求和步骤,用标准相位延迟片对偏光仪进行校准,对应各标准相位延迟片读取三次相位延迟值测量的显示值,取平均值作为测量结果。C.2 测量模型C.2.1 建立测量模型=-s 式中:偏光仪的相位延迟示值误差;偏光仪的相位延迟示值;s 标准相位延迟片的相位延迟值。不确定度为:u2()=u2()+u2(s)C.3 输入量的标准不确定度评定C.3.1 被检偏光仪相位延迟测量重复性引入的标准不确定度评定被校准偏光仪r示值估计值的不确定度主要来源于偏光仪的测量重复性和数显仪器的示值量化误差。测量重复性可以通过连续测量得到的数据,采用A类方法进行评定。重复测量相位延迟值在9 0 左右的1片标准相位延迟片3次,相位延迟测量结果分别为8 3、8 3、8 5,极差值为2。测量数据经处理得单次测量实验标准差s():s()=k=2 1.6 9=1.1 8 uA=s()/3=0.6 8 C.3.2 被检偏光仪相位延迟示值分辨力的标准不确定度评定偏光仪r示值的分辨力为1,假设其为均匀分布,其引入的标准不确定度为:u()=1 2 3=0.2 8 91=0.3 C.3.3 标准相位延迟片相位延迟值s的标准不确定度评定标准相位延迟片送上级计量部门校准,其标准相位延迟值s的合成标准不确定度为0.1 6(k=2),则标准不确定度为:u(s)=0.1 6/2=0.0 8 C.4 合成标准不确定度的评定由于各标准不确定度分量不相关,故合成标准不确定度为:uc=u2A+u2()+u2(s)=0.7 5 7J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局C.5 扩展不确定度的评定取k=2,故扩展不确定度为:U=kuc=1.5 C.6 测量不确定度的报告校准偏光仪示值误差测量结果的扩展不确定度为:U=1.5 (k=2)8J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局附录D资料性附录D.1 标准相位延迟片推荐加工工艺标准相位延迟片推荐采用石英晶体制成,石英材料制作采用G B/T7 8 9 52 0 0 8规定的质量要求检验。加工相位延迟片时应保证晶体光轴平行于波片表面,偏差小于0.1。标准相位延迟片的加工满足:直径不小于5mm,通过厚度变换控制相位延迟值;两表面平行度容限2。为避免装夹时产生应力,标准相位延迟片应采用与其尺寸相匹配的金属盒封装。金属盒内表面贴弹性塑料膜片以减小封装产生的附加应力并防止波片滑动。同时根据晶体生长取向和标准相位延迟片加工时切割方向给出波片快轴方向,并标记于标准相位延迟片金属盒外侧。标准相位延迟片的参考值可由=nd3 6 0 计算得出。式中d为石英晶体厚度,n为石英晶体在不同波长处最大双折射率,为波长。在2 4.8下,常用n见表D.1。表D.1 不同波长处n波长/n m4 0 04 5 05 0 05 5 06 0 07 0 0n0.0 0 960.0 0 940.0 0 920.0 0 920.0 0 910.0 0 90J J F1 4 9 72 0 1 4市场监管总局市场监管总局