Способ измерения коэффициентов отражения материалов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ при температурах ниже температуры окружающей среды, заключающийся в том, что образец исследуемого материала помещают в интегрирующую сферу, на термочувствительном приемнике измеряют сигналы от образца и эталона, в качестве которого используют внутреннюю поверхность интегрирующей сферы, и по их величине вычисляют коэффициент отражения, отличающийс я. тем, что, с целью расширения спектрального диапазона измерений, температуру термочувствительного приемника поддерживают равной температуре образца, а температуру интегрирующей сферы - равной или вьше тем (Л пературы окружающей среды, причем внутреннюю поверхность интегрирующей сферы предварительно зачерняют. QD СО сл 4 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ql (A iri

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3715111/24-25 (22) 23.03.84 (46) 23.11.85. Бюл. В 43 (71) Минский радиотехнический .институт (72) Ю.М.Сотников-Вжик, Н.А.Прудников, И.Ф.Буяков и Н.G..Трипуть (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 851207, кл. G 01 N 21/55, 1981.

Вуд В.Е. и др. Спектральная абсолютная отражательная способность инея СО> в диапазоне длин волн 0,512,0 мкм, — Ракетная техника и космонавтика, 197 1, т. 9, У 7, с. 155161. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ при темпера„„Я0„„1193543 A g 4 G 01 N 21/55 турах ниже температуры окружающей среды, заключающийся в том, что образец исследуемого материала помещают в интегрирующую сферу, на термочувствительном приемнике измеряют сигналы от образца и эталона, в качестве которого используют внутреннюю поверхность интегрирующей сферы, и по их величине вычисляют коэффициент отражения, отличающийс я. тем, что, с целью расширения спектрального диапазона измерений, температуру термочувствительного приемника поддерживают равной температуре образца, а температуру интегрирующей сферы — равной или выше тем пературы окружающей среды, причем внутреннюю поверхность интегрирующей сферы предварительно зачерняют.

= @ /Ео

"Лобр Лоор Лсо hosp (Лобр Angl где R

osp полусферически-направленная отражательная способность образца; плотность собственного излучения a,÷.ò. при температурах соответственно образца, приемника и сферы; оптико-геометрический коэффициент.

Е,E Е

Ло р Лйр Л сф

Температуры образца и приемника предлагается поддерживать одинаковыми, поэтому

Е Ео

Лоор Ляр

Изобретение относится к способам измерения спектрофотометрических характеристик материалов в конденси.рованном состоянии и может быть использовано для измерения спектральных полусферически-направленных коэффициентов отражения материалов и криоконденсатов различных веществ при температуре ниже температуры окружающей среды, т.е. от 0 до 250 К в области спектра от 3,5 до 40 мкм.

Целью изобретения является расширение спектрального диапазона измерений.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Образец помещают в интегрирующую сферу с зачерненной внутренней поверхностью, которую затем вакуумируют. Далее образец и приемник охлаждают до требуемой температуры и начинают измерение путем сравнения сигналов от внутренней поверхности сферы (эталон) и от образца. В этом случае источником излучения является сама сфера, температуру которой поддерживают на уровне окружающей среды. При этом полезный сигнал определяется исключительно отражательными свойствами образца, так как из-за одинакового уровня температур результирующие потоки между приемником и самим образцом равны нулю. Для того, чтобы убедиться в этом, получим выражения для величины плотности результирующего потока на приемнике излучения в канале образца на основе рассмотрения балансных уравнений для лучистых потоков.

1193543

Таким образом, выражение (1) существенно упрощается !

=ка E

S . амбр лоир(лс мр}

Результирующий поток в эталонном канале q определяется разностью

Эг температур зачерненной поверхности сферы и приемника излучения, т.е. 10

=К (Е

"Лат Лсф Anp) или, учитывая условие (2) 15 о =К(Ео

"Лот Лсф Л сор ) следовательно, измеряемая величина

1 Л оор (Л Л обр

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на .фиг. 2 — измеренные предлагаемым способом спектры веществ.

Охлаждаемый образец 1 расположен в центре сферы 2 диаметром 200 мм, выполненной в виде двух герметично соединяемых шестью болтами полусфер.

Ее внутренняя поверхность покрыта черной краской со степенью черноты

Е = 0,9. Температура сферы поддерживается равной или выше температуры окружающей среды. Система 3 охлажде35 ния представляет собой электронный блок, который на основании сигналов от термопар, вмонтированных в образец и приемник 4, регулирует и стабилизирует их температуру на одина40 ковом уровне путем изменения скорости прокачки жидкого азота. Оптическая приставка 5, состоящая иэ восьми плоских и двух сферических зеркал, размещается на одной плите со сферой

45 над осветителем базового прибора

HR-20 и служит для ввода эталонного о (Е p y ) и образцового (Kg, Ео + о о р обр

+ ЙЛ, Е Л,< ) потоков излучения в соответствующие каналы прибора. Моно50 хроматограф 6 производит развертку по спектру. Сигнал от приемника усиливается усилителем 7 и подается на самописец 8.

Устройство работает следующим

55 образом.

За счет того, что температура сферы выше, чем температура приемника, между ними по опорному каналу возни3 1193 кает результирующий поток. В канале образца результирующий поток слагается из собственного излучения образца как серого тела и отраженного потока от стенок полусферы. Его веS личина может изменяться от нуля (при

Кд = О) до Величины опорного потока (при К д, р = i). Это удобное свойство предлагаемого способа обеспечивается поддержанием температуры 1б приемника и образца на одном уровне. Поддержание температуры сферы на уровне окружающей среды не требует затрат энергии и сложной системы термостатирования,Ho позволяетполучать t5 достаточно мощные сигналы в ИК-области спектра. Для образцов с хорошей теплопроводностью возможно также нагревать сферу выше температуры окружающей среды, тем самым еще бо- 20 лее усиливая полезный сигнал.

На фиг. 2 представлены полученные данные по спектральным коэффициентам отражения криоконденсатов двуокиси углерода СО, двуокиси серы

S0 и аммиака NH в средней ИК-об2. Э ласти спектра от 5 до 25 мкм. Спектр

543 ры измерены при температуре криоконденсатов и детектора излучения, равной температуре жидкого азота, т.е.

80 К. Сравнения полученных данных с имеющимися в литературе, например, по спектру СО>, дают хорошие совпадения. Испытания показывают, что измерения коэффициентов отражения рассеивающих материалов .в средней и дальней ИК-области с использованием предлагаемого способа обеспечиваются с отношением сигнал/шум не менее 10 во всем указанном диапазоне длин волн (от 5 до 40 мкм) °

Таким образом, положительный эффект предлагаемого способа заключается в расширении спектрального диапазона измерения коэффициентов отражения рассеивающих материалов при низких температурах в ИК-области спектра (до 40 мкм), чем обеспечивается возможность измерения терморадиационных характеристик указанных материалов с высоким отношением сигнала к шуму (свыше 10) в той области спектра, где известные способы, например, метод интегрирующей сферы, обладают низкой чувствительностью.

1193543 м

Q 3

Ъ с

С."Э

ВНИИПИ 8акаs 7308/45

Тираж 896 Подписное

% иянзжп4шо инзи тЬФеоЯ

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4