反射率測定

反射測定法は、物体の表面や界面での波やパルスの反射を利用して物体を検出したり特性評価したりすることを指す一般的な用語であり、故障検出や医療診断などで異常を検出するために使用されることもあります。^[1]

反射測定法にはさまざまな形式があります。反射測定法は、使用される放射線 (電磁波、超音波、粒子ビーム)、波の伝播の形状 (無誘導型と導波管またはケーブル型)、関係する長さスケール (調査対象物のサイズに対する波長と浸透深度)、測定方法 (連続型とパルス型、偏光分解型など)、および適用分野によって分類できます。

• さまざまな波長の電磁放射は、さまざまな形態の反射測定に使用されます。
  • レーダー: 無線周波数パルスの反射を利用して、航空機、ミサイル、船舶、車両などの物体の存在を検出し、その位置と速度を測定します。
  • LIDAR : 光パルスの反射は、通常、空中考古学調査において、地表の植生を貫通するために使用されます。
  • 半導体および誘電体薄膜の特性評価: Forouhi Bloomer 分散方程式を使用した反射率データの分析により、半導体業界で使用される薄膜の厚さ、屈折率、および消衰係数を決定できます。
  • X 線反射率測定法: 表面、薄膜、多層構造の特性評価に化学、物理学、材料科学で使用される表面感度分析技術です。
  • 電気パルスの伝播と ケーブルの不連続部での反射は、時間領域反射測定法（TDR）で使用され、電気配線の欠陥を検出して特定します。^{[2] [3]}
  • 皮膚反射率: 人類学では、反射率測定装置が皮膚反射率の測定を通じて人間の皮膚の色を測るためによく使用されます。これらの装置は通常、上腕または額に向けられ、放射された波がさまざまなパーセンテージで解釈されます。周波数が低いほど皮膚反射率が低くなり、色素が濃くなります。一方、周波数が高いほど皮膚反射率が高くなり、色素が薄くなります。
• 音響反射測定法：音波の反射を利用します。1つの応用として、ティンパノメーター（特殊な音響反射計）を使用して耳の病状を診断します。^[1]
  • 超音波反射測定法：トランスデューサーは超音波周波数の音波を生成し、これが伝播媒体とサンプルの界面に到達するまで伝播します。波は界面で部分的に反射され、部分的にサンプルに透過します。界面で反射された波はトランスデューサーに戻り、伝播媒体/サンプル界面から反射された波の振幅を測定することでサンプルの音響インピーダンスが決定されます。^{[4]反射波から、特性評価したいサンプルのいくつかの特性を決定することができます。用途には、}医療用超音波検査や非破壊検査などがあります。
• 中性子反射率測定法:薄膜の構造を測定するための中性子回折法であり、しばしば補完的な技術である X 線反射率測定法や偏光解析法に似ています。この技術は、化学凝集、ポリマーおよび界面活性剤の吸着、薄膜磁気システムの構造、生体膜など、さまざまな科学技術アプリケーションにわたって貴重な情報を提供します。

多くの技術は反射測定の原理に基づいており、使用される波の種類と反射信号の分析によって区別されます。これらすべての技術の中で、主なものを分類すると次のようになりますが、これらに限定されるわけではありません。

• 時間領域反射測定法(TDR)では、高速パルスが放射され、反射パルスの大きさ、持続時間、形状が分析されます。
• 周波数領域反射測定法（FDR）：^{[5] [6]}この技術は、サンプルからの一連のステップ周波数正弦波の伝送に基づいています。TDRと同様に、これらの波はサンプルに伝播し、インターフェースで反射されてソースに戻ります。FDRにはいくつかの種類があり、レーダーアプリケーションやケーブル/ワイヤの特性評価によく使用されます。入射信号と反射信号間の周波数の変化が分析されます。
• エリプソメトリーは、薄膜からの光の反射を偏光分解して測定するものです。