[发明专利]户外加速风化装置的全光谱监测

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种与户外加速风化装置相关的光谱监测设备的应用，尤其是涉及以下方法：用于直接比较自然光源(太阳)的光谱能量分布和从户外加速风化装置的目标区域上接收的光谱能量分布，比较同一时刻加速风化装置上的光谱传感器和测量相同光源(太阳)的可追踪传感器的情况，比较不同的户外加速风化装置，通过对每个这类装置的集中连续直接测量将每一个装置的质量返回给一个由所有装置测量过的单一标准，并且用一个单独的光谱测量设备设计来使不同的抗风化测试方法的结果合理化。

背景技术

户外风化测试曝露量的传统辐射测量法按适当的主要标准描述如下：(1)ASTM G 90描述了用于户外加速风化装置的当前方法；(2)ASTM G 7描述了用于户外实时风化测试的当前方法。本领域技术人员知道还有很多其它测试标准方法，就不在此一一列举所有这些标准了。一般而言，每个传统方法采用宽带全日光和紫外线区域测量来计算，以确定测试样本的宽带日光辐射曝露量。这些方法不允许为户外加速测试监测特定的光谱波长。这些方法也不允许各机器辐射曝露量的测量或者用可追踪的方法以确定各户外加速风化装置的辐射曝露量或光谱剂量。

有一些公开了光谱监测设备的现有技术参考。然而，这些参考都没有公开直接比较室内、户外实时方法和户外加速方法。这些参考也没有公开采用这些参考中的光谱监测设备的校准技术或自然日光与汇聚的自然日光的比较。

一般地，多种传统方法已经被用于确定采用非加速曝露的自然终端上样本的辐射曝露量(光剂量)，即：日历的年月日；采用聚焦透镜和烧毁纸条的日照时间；测量全日光辐射的日照强度计装置；及测量紫外线波段的总紫外线辐射计(“TUVR”)装置。此外，多种传统方法已经被用于确定人造风化室中的辐射曝露量；即：时间、过滤宽带波长的探测器；如宽带和窄带光电探测器与辐射计等装置；以及基于超时综合辐射通量的剂量计算。

此外，一些传统方法已经被用于确定户外加速(汇聚的)风化方法中的辐射曝露量，即：远离加速风化装置安装的辐射计；比较有遮蔽盘的辐射计和没有遮蔽的辐射计；装配有校准管的辐射计；以及基于集中元件的假定反射系数值的计算。

用于校准户外加速风化方法和户外实时风化测试中用到的日光辐射传感器的校准方法采用了一种多步校准方法，将辐射测量法链接回到一个主要的参考标准。考虑到在户外加速方法如菲涅耳反射日光汇聚装置中执行的测试，这个校准链是不完整的。

传统的校准方法一般可总结如下：曝光实验室中的主要参考传感器在实验室中被校准到一个可追踪的光源，这是来自任何适当标准组织的一个标准，如可能由国家标准和技术研究所提供。例如，分光光度计测量一个标准光源，并且由分光光度计测得的每个波长的信号被调整以匹配该光源的标准给定值。这一主要标准传感器接着与其它主要标准测量装置并行使用来测量同一时刻的阳光。例如，一个标准的可追踪分光光度计被装配在户外，在阳光下紧挨着主要的标准TUVR，如来自Newport Rhode岛的Eppley Laboratory公司的模型TUVR。分光光度计和TUVR装置测量了同一时刻的阳光，而且TUVR被调整至与标准的可追踪分光光度计主传感器测量的一样。需要注意的是，分光光度计是一个测量光线精确波长的光谱工具，而TUVR是一个全紫外线仪器且测量波长在295nm到385nm间的所有光线。简单计算允许光谱数据合并到全紫外线数据。

主标准TUVR工具随后与正在工作的TUVR仪器并行安装在一起，以测量同一时刻的阳光，并且工作中的TUVR被调整到读数与主TUVR一致。

两个已校准的正在工作的TUVR接着被安装到一个跟踪装配上，该装配按照与那些常规户外加速风化装置相似的方式跟随阳光的移动，一个装置在遮蔽盘下而另一个装置直接照射阳光，并且这些测量法根据ASTM G 90来计算到达实验室及其中的加速风化装置的日光通量的精确分量。

采用户外加速风化装置全部区域集合的平均镜面反射系数(即，户外加速风化装置全部区域集合的平均反射系数乘以每个装置上的镜面数目)的传统方法在一个宽的波长区域上产生了一个单一的平均计算剂量，该区域为所有材料曝光而被确定，不考虑那些材料过去暴露于其下的各机器特性。针对ASTM G 90进行更彻底的探讨，在此被并入作为参考。