Способ измерения коэффициентов отражения материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 01193543 9) др 4 С 01 В 21/55 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Минский радиотехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР В 851207, кл. 6 01 И 21/55, 1981.Вуд В.Е. и др. Спектральная абсо лютная отражательная способность инея СО в диапазоне длин волн 0,5- 12,0 мкм, - Ракетная техника и космонавтика, 197 1, т. 9, У 7, с. 155- 161.(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ при температурах ниже температуры окружающейсреды, заключающийся в том, что образец исследуемого материала помещают в интегрирующую сферу, на термочувствительном приемнике измеряютсигналы от образца и эталона, в качестве которого используют внутреннюю поверхность интегрирующей сферы,и по их величине вычисляют коэффициент отражения, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью расширенияспектрального диапазона измерений,температуру термочувствительного приемника поддерживают равной температуре образца, а температуру интегрирующей сферы - равной или выше температуры окружающей среды, причемвнутреннюю поверхность интегрирующей сферы предварительно зачерняют.=КГ Ео -Е 1+С -Е 1, (ЧЛобрЛобр Лсф Лобр 1 Лобр ЛорЛ где К/ 01 р полусферически-направленная отражательнаяспособность образца;плотность собственногоизлучения а,ч.т. притемпературах соответственно образца, приемника и сферыоптико-геометрическийкоэффициент. Е,Е, Е и, Лр Лсф Температуры образца и приемника предлагается поддерживать одинаковыми, поэтому Ео моор Лпр ФИзобретение относится к способам измерения спектрофотометрических характеристик материалов в конденсированном 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 О 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.:Ка (ао ЕоЛОБ Ьбцр д1М Результирующий поток в эталонномканале оЛ определяется разностьюагтемператур зачерненной поверхностисферы и приемника излучения, т.е.1015 о К(1 со Еф "ЛатЛсф Л оБр ) ф следовательно, измеряемая величина Л фарЛар 20 На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на.фиг. 2 - измеренные предлагаемымспособом спектры веществ.Охлаждаемый образец 1 расположенв центре сферы 2 диаметром 200 мм,выполненной в виде двух герметичносоединяемых шестью болтами полусфер.Ее внутренняя поверхность покрытачерной краской со степенью чернотыГ = 0,9. Температура сферы поддерживается равной или выше температурыокружающей среды. Система 3 охлажде ния представляет собой электронныйблок, который на основании сигналовот термопар, вмонтированных в образец и приемник 4, регулирует и стабилизирует их температуру на одина ковом уровне путем изменения скорости прокачки жидкого азота. Оптическая приставка 5, состоящая иэ восьмиплоских и двух сферических зеркал,размещается на одной плите со сферой 45 над осветителем базового прибораИКи служит для ввода эталонного+ ЙЛ, Е с ) потоков иэлучейия в соответствующие каналы прибора. Моно хроматограф 6 производит развертку поспектру. 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 ве 5 личина может изменяться от нуля (при К= О) до величины опорного потока (при К д,р = 3), Это удобное свойство предлагаемого способа обеспечивается поддержанием температуры 1 б приемника и образца на одном уровне.Поддержание температуры сферы на уровне окружающей среды не требует затрат энергии и сложной системы термостатирования,ио позволяетполучать 5 достаточно мощные сигналы в ИК-области спектра. Для образцов с хорошей теплопроводностью возможно также нагревать сферу выше температуры окружающей среды, тем самым еще бо лее усиливая полезный сигнал,На фиг, 2 представлены полученные данные по спектральным коэффициентам отражения криоконденсатов двуокиси углерода СО, двуокиси серы 80 и аммиака ЯН в средней ИК-обЭласти спектра от 5 до 25 мкм. Спект 543ры 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.%цянзжпбшс цндюиФФВОН вниипи Заказ 7308Тираж 896 Подписноеилиал ППП "Патент",Ужгород, ул,Проектна