[发明专利]一种热红外发射率测定装置及其测定方法

权利要求书

1.一种热红外发射率测定装置，其特征在于，由第一层圆柱体(1-1)、套于第一层圆柱体(1-1)内的第二层圆柱体(1-2)和底座(1-3)组成双层中空的密封圆柱体结构，第一层圆柱体(1-1)与第二层圆柱体(1-2)之间中空，第二层圆柱体(1-2)内部中空且内壁涂抹高发射率吸收黑体漆，使其内壁成为黑体，第一层圆柱体(1-1)上方开有第一液氮注入孔(2)，装置侧面中部开有物镜口(4)和进线孔(5)，物镜口(4)用于光谱仪物镜的放置，进线孔(5)用于光谱仪冷热黑体(6)供电线和光谱仪连接线的接入；装置侧面中部开有充气孔(7)，用于向第二层圆柱体(1-2)内部的中空内充入氮气。

2.根据权利要求1所述的一种热红外发射率测定装置，其特征在于，其还包括抽屉式样品盛放盘(9)，并且在装置侧面下部开有与样品盛放盘(9)大小相适应的盛放盘插入口(8)，使样品盛放盘(9)中盛装的待测样品或金板位于光谱仪物镜下；样品盛放盘(9)表面涂抹高发射率吸收黑体漆，使其成为黑体，样品盛放盘(9)侧壁和底部为内部中空结构，样品盛放盘(5)侧壁上方设有第二液氮注入孔(11)。

3.根据权利要求1所述的一种热红外发射率测定装置，其特征在于，第一层圆柱体(1-1)与第二层圆柱体(1-2)之间中空内缠绕多圈圆柱体铜圆环(3)，第一液氮注入孔(2)与圆柱体铜圆环(3)相通。

4.根据权利要求2所述的一种热红外发射率测定装置，其特征在于，样品盛放盘(9)侧壁和底部为内部中空结构缠绕多圈盛放盘铜圆环(10)第二液氮注入孔(11)与盛放盘铜圆环(10)相通。

5.根据权利要求1或3所述的一种热红外发射率测定装置，其特征在于，所述底座(1-3)为可拆卸结构。

6.根据权利要求1所述的一种热红外发射率测定装置的测量方法，具体步骤如下：

a、连接光谱仪和热红外发射率测定装置，将光谱仪物镜通过物镜口(4)放入热红外发射率测定装置中，密封物镜口(4)，将光谱仪冷热黑体(6)放入热红外发射率测定装置中，将热红外发射率测定装置与光谱仪之间的连接线和光谱仪冷热黑体(6)的供电线穿过进线孔(5)，密封进线孔(5)，预热光谱仪；

b、从热红外发射率测定装置的第一液氮注入孔(2)向装置内注入液氮，将测定装置冷却到小于150K；

c、向第二层圆柱体(1-2)内部中空内注入氮气，并保证装置内的氮气压力高于大气压；

d、将光谱仪冷热黑体(6)的温度分别设置为低于和高于样品的温度T₁和T₂，再将光谱仪冷热黑体(6)放入装置后测量光谱仪接收的辐射总量V_BB(λ,T₁)和V_BB(λ,T₂)，根据式(1)计算光谱仪响应函数F(λ)，

F(λ)=VBB(λ,T1)-VBB(λ,T2)BBB(λ,T1)-BBB(λ,T2)---(1)]]>

式(1)中B_BB(λ,T₁)是利用辐射波长λ和光谱仪冷热黑体温度T₁时基于普朗克定律计算得到的辐射量，B_BB(λ,T₂)是利用辐射波长λ和光谱仪冷热黑体温度T₂时基于普朗克定律计算得到的辐射量；

e、将光谱仪金板放入热红外发射率测定装置中，测定光谱仪的辐射量ε_inst(λ)B_inst(λ,T)；

f、将样品温度T_samp升高至40～50℃后放入热红外发射率测定装置中，测量该条件下光谱仪接收的辐射总量V_meas(λ,T)和样品温度T_samp；

g、根据式(2)，计算出样品热红外发射率：

ϵsamp(λ)=ϵinst(λ)Binst(λ,T)+Vmeas(λ,T)/F(λ)Bsamp(λ,Tsamp)---(2)]]>

式(2)中，ε_samp(λ)为样品的热红外发射率，B_samp(λ,T_samp)为利用辐射波长λ和样品温度T_samp基于普朗克定律计算得到的样品辐射量，ε_inst(λ)B_inst(λ,T)是光谱仪辐射量，V_meas(λ,T)是光谱仪接收的辐射总量，F(λ)是光谱仪响应函数。

7.根据权利要求2所述的一种热红外发射率测定装置的测量方法，具体步骤如下：

a、连接光谱仪和热红外发射率测定装置，将光谱仪物镜通过物镜口(4)放入热红外发射率测定装置中，密封物镜口(4)，将光谱仪冷热黑体(6)放入热红外发射率测定装置中，将热红外发射率测定装置与光谱仪之间的连接线和光谱仪冷热黑体(6)的供电线穿过进线孔(5)，密封进线孔(5)，预热光谱仪；

b、分别从热红外发射率测定装置的第一液氮注入孔(2)和第二液氮注入孔(11)向装置内注入液氮，将测定装置冷却到小于150K；

c、向第二层圆柱体(1-2)内部中空内注入氮气，并保证装置内的氮气压力高于大气压；

d、将光谱仪冷热黑体(6)的温度分别设置为低于和高于样品的温度T₁和T₂，再将光谱仪冷热黑体(6)放入装置后测量光谱仪接收的辐射总量V_BB(λ,T₁)和V_BB(λ,T₂)，根据式(1)计算光谱仪响应函数F(λ)，

F(λ)=VBB(λ,T1)-VBB(λ,T2)BBB(λ,T1)-BBB(λ,T2)---(1)]]>

式(1)中B_BB(λ,T₁)是利用辐射波长λ和光谱仪冷热黑体温度T₁时基于普朗克定律计算得到的辐射量，B_BB(λ,T₂)是利用辐射波长λ和光谱仪冷热黑体温度T₂时基于普朗克定律计算得到的辐射量；

e、将光谱仪金板放入样品盛放盘(9)中后从盛放盘插入口(8)推入热红外发射率测定装置中，测定光谱仪的辐射量ε_inst(λ)B_inst(λ,T)；

f、取出光谱仪金板将样品温度T_samp升高至40～50℃放入样品盛放盘(9)后从盛放盘插入口(8)推入热红外发射率测定装置中，测量该条件下光谱仪接收的辐射总量V_meas(λ,T)和样品温度T_samp；

g、根据式(2)，计算出样品热红外发射率：

ϵsamp(λ)=ϵinst(λ)Binst(λ,T)+Vmeas(λ,T)/F(λ)Bsamp(λ,Tsamp)---(2)]]>

式(2)中，ε_samp(λ)为样品的热红外发射率，B_samp(λ,T_samp)为利用辐射波长λ和样品温度T_samp基于普朗克定律计算得到的样品辐射量，ε_inst(λ)B_inst(λ,T)是光谱仪辐射量，V_meas(λ,T)是光谱仪接收的辐射总量，F(λ)是光谱仪响应函数。