ISO 19986:2020
(Main)Lasers and laser-related equipment — Test method for angle resolved scattering
Lasers and laser-related equipment — Test method for angle resolved scattering
This document describes procedures for the determination of the angle resolved scattering by optical components such as coated or uncoated optical elements, photonic structures, and materials that can be transparent, translucent, or opaque. It comprises scattering into the scattering sphere around the specimen usually separated into the backward and forward hemispheres. The procedures apply to wavelengths of radiation ranging from 5 nm in the extreme ultraviolet to 15 µm in the infrared spectral ranges.
Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes d’essai pour déterminer la dispersion avec résolution angulaire
Le présent document décrit les procédures de détermination de la dispersion avec résolution angulaire par des éléments optiques, tels qu'éléments optiques revêtus ou non, structures photoniques et matériaux pouvant être transparents, translucides ou opaques. Il traite de la dispersion dans la sphère de dispersion autour de l'éprouvette, généralement séparée en hémisphères avant et arrière. Les procédures s'appliquent à des longueurs d'onde de rayonnement s'échelonnant des domaines spectraux de 5 nm dans l'ultraviolet extrême à 15 µm dans l'infrarouge.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19986
First edition
2020-12
Lasers and laser-related equipment —
Test method for angle resolved
scattering
Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes d’essai pour
déterminer la dispersion avec résolution angulaire
Reference number
©
ISO 2020
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 2
5 Scattering geometry . 2
6 Test method . 3
6.1 Principle . 3
6.2 Measurement arrangement and test equipment . 3
6.2.1 General. 3
6.2.2 Environmental conditions . 4
6.2.3 Radiation source . 4
6.2.4 Beam preparation system . 5
6.2.5 Goniometer . 5
6.2.6 Detection system. 6
6.2.7 Specimen preparation . 6
7 Procedure. 7
7.1 General . 7
7.2 Alignment procedure . 7
7.2.1 General. 7
7.2.2 Alignment of the instrument . 7
7.2.3 Alignment of the specimen . 8
7.3 Calibration . 8
7.3.1 General. 8
7.3.2 Method 1 . 8
7.3.3 Method 2 . 9
7.4 Measurement procedure . 9
7.4.1 Selection of specimen position .10
7.4.2 Selection of illumination conditions .11
7.4.3 Selection of angular scan range .11
7.4.4 Determination of the ARS .11
7.5 Uncertainty considerations .11
8 Measurement protocol .12
Bibliography .14
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee
SC 9, Laser and electro-optical systems.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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Introduction
In 2004, increasing demands from industry for qualified angle resolved scattering (ARS) measurements
led to a discussion note to start activities for a completely new standard on ARS measurements of
optical components in SC 9/WG 6, which was later discussed again in 2008. This new attempt was in
particular driven by, but not limited to, the development of optical components for the deep ultraviolet
spectral region, where scatter losses by material and surface imperfections cause critical limitations. It
was then agreed to support the development of a new working draft.
Since then, there has been an increased interest in a standard procedure that is easy to apply for
practical applications ranging from high-end surfaces, coatings, and materials, structured components
like diffraction gratings, to radiation shaping elements like display foils and diffusors used at
wavelengths ranging from the EUV and DUV to the IR spectral regions.
Two standards exist that describe measurements of angle resolved scattering:
[15]
— ASTM E 2387-19 ;
[16]
— SEMI ME 1392-0116 .
Another related document is ISO 13696 which describes procedures to measure the Total Scattering
(TS) of optical components.
Radiation scattering caused by imperfections of optical components can critically affect the performance
of optical systems. Radiation scattered into large angles usually means a loss of radiant power and thus
reduced throughput. Radiation scattered into smaller angles can lead to image degradation. Knowledge
of the angular distribution of scattered radiation is thus essential in order to assess the quality of
optical components.
This standard describes a testing procedure for the corresponding quantity, the angle resolved
scattering (ARS), which is defined by the measured scattered intensity (scattered radiant power
normalized to incident radiant power and solid angle of detection) as a function of the scattering angles.
Angle resolved scattering data can be used as input for stray-radiation calculations in optical design
software. Other information like the Total Scattering (defined in ISO 13696) or other integrated
scattering quantities can be derived from angle resolved scattering by numerical integration. In
addition, although not covered in this document, analysing angle resolved scattering can provide
information about the origins of scattering such as interface roughness, particles, defects, sub-surface
damage, and bulk inhomogeneities.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 19986:2020(E)
Lasers and laser-related equipment — Test method for
angle resolved scattering
1 Scope
This document describes procedures for the determination of the angle resolved scattering by optical
components such as coated or uncoated optical elements, photonic structures, and materials that
can be transparent, translucent, or opaque. It comprises scattering into the scattering sphere around
the specimen usually separated into the backward and forward hemispheres. The procedures apply
to wavelengths of radiation ranging from 5 nm in the extreme ultraviolet to 15 µm in the infrared
spectral ranges.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 11145, Optics and photonics — Lasers and laser-related equipment — Vocabulary and symbols
ISO 14644-1, Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification of air cleanliness
by particle concentration
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11145 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
scattered radiation
fraction of the incident radiation that is deflected from the specular optical path
[SOURCE: ISO 13696:2002, 3.1.1]
3.2
detector solid angle
ΔΩ
s
solid angle of the detector aperture with respect to the origin of coordinates
3.3
angle resolved scattering
ARS
radiant power ΔP scattered into a direction (θ ,�φ ) relative to the incident radiant power P and the
s s s i
detector solid angle (3.2)
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 19986
Première édition
2020-12
Lasers et équipements associés
aux lasers — Méthodes d’essai
pour déterminer la dispersion avec
résolution angulaire
Lasers and laser-related equipment — Test method for angle resolved
scattering
Numéro de référence
©
ISO 2020
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 2
5 Géométrie de dispersion . 3
6 Méthode d’essai . 3
6.1 Principe . 3
6.2 Dispositif de mesurage et équipement d'essai . 4
6.2.1 Généralités . 4
6.2.2 Conditions environnementales . 4
6.2.3 Source de rayonnement . 5
6.2.4 Système de préparation de faisceaux . 5
6.2.5 Goniomètre . 6
6.2.6 Système de détection . 6
6.2.7 Préparation de l’éprouvette . 7
7 Procédure. 8
7.1 Généralités . 8
7.2 Procédure d’alignement . 8
7.2.1 Généralités . 8
7.2.2 Alignement de l’instrument. 8
7.2.3 Alignement de l’éprouvette . 8
7.3 Étalonnage . 8
7.3.1 Généralités . 8
7.3.2 Méthode 1 . 9
7.3.3 Méthode 2 . 9
7.4 Procédure de mesurage .10
7.4.1 Sélection de la position de l’éprouvette .11
7.4.2 Sélection des conditions d’éclairage .11
7.4.3 Sélection de la plage de balayage angulaire .12
7.4.4 Détermination de la DRA .12
7.5 Considérations sur l’incertitude .12
8 Protocole de mesurage .13
Bibliographie .15
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L'élaboration des Normes internationales est
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de
faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales
et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO, participent également aux travaux. L’ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la
normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-
comité SC 9, Lasers et systèmes électro-optiques.
Il convient que tout retour d’information ou question sur le présent document soit adressé à l’organisme
national de normalisation de l’utilisateur. Une liste complète de ces organismes peut être consultée à
l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
Introduction
En 2004, les demandes croissantes de mesurages qualifiés de dispersion avec résolution angulaire
(DRA) émanant de l’industrie a mené à une note de discussion pour lancer des activités destinées à une
norme entièrement nouvelle relatives aux mesurages DRA d'éléments optiques dans SC 9/WG 6, et qui
a fait ultérieurement l’objet d’une nouvelle discussion en 2008. Cette nouvelle tentative a été pilotée, en
particulier, mais sans y être limitée, par le développement d'éléments optiques pour le domaine spectral
de l’ultraviolet profond, dans lequel les pertes par dispersion en raison d’imperfections de surface et
de matière entraînent des limitations critiques. Il a donc été décidé de soutenir le développement d’un
nouveau projet de travail.
Depuis lors, l’intérêt n’a cessé d’augmenter pour une procédure type, facile à appliquer dans la pratique,
englobant aussi bien des surfaces, des revêtements, des matériaux, des composants structurés, de
haute qualité, comme les réseaux de diffraction, que des éléments conformateurs de rayonnement, tels
que des tableaux interactifs et des diffuseurs, utilisés à des longueurs d’onde allant des régions UVE et
UVP aux régions spectrales IR.
Il existe deux normes qui décrivent des mesurages de dispersion avec résolution angulaire:
[15]
— ASTM E 2387-19 ;
[16]
— SEMI ME 1392-0116 .
Un autre document associé est l’ISO 13696 qui décrit des procédures pour mesurer la Dispersion totale
(DT) des éléments optiques.
La dispersion du rayonnement causée par des imperfections d’éléments optiques peut affecter de
manière critique la performance des systèmes optiques. Un rayonnement dispersé en grands angles
correspond habituellement à une perte de puissance rayonnante, et donc à une réduction de la
production. Un rayonnement dispersé en petits angles peut conduire à une dégradation de l’image. La
connaissance de la distribution angulaire du rayonnement dispersé est donc essentielle pour évaluer la
qualité d’éléments optiques.
La présente norme décrit une méthode d’essais pour la quantité correspondante, la dispersion avec
résolution angulaire (DRA), qui est définie par l’intensité dispersée mesurée (puissance rayonnante
dispersée normalisée à une puissance rayonnante incidente et à un angle de détection solide) en
fonction des angles de dispersion.
Les données de dispersion avec résolution angulaire peuvent servir d’entrée aux calculs de rayonnement
parasite dans un logiciel de conception optique. D’autres informations, telles que la Dispersion totale
(définie dans l’ISO 13696) ou d’autres quantités de dispersion intégrées, peuvent être fournies à
partir de la dispersion avec résolution angulaire par intégration numérique. De plus, bien que non
abordée dans le présent document, l’analyse de la dispersion avec résolution angulaire peut donner
des informations sur les origines de la dispersion, telles que rugosité d'interface, particules, défauts,
dommages sub-superficiels, et inhomogénéités importantes.
NORME INTERNATIONALE ISO 19986:2020(F)
Lasers et équipements associés aux lasers — Méthodes
d’essai pour déterminer la dispersion avec résolution
angulaire
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les procédures de détermination de la dispersion avec résolution angulaire
par des éléments optiques, tels qu’éléments optiques revêtus ou non, structures photoniques et
matériaux pouvant être transparents, translucides ou opaques. Il traite de la dispersion dans la sphère
de dispersion autour de l’éprouvette, généralement séparée en hémisphères avant et arrière. Les
procédures s’appliquent à des longueurs d’onde de rayonnement s’échelonnant des domaines spectraux
de 5 nm dans l’ultraviolet extrême à 15 µm dans l’infrarouge.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.