[发明专利]基于发射光谱的防热材料催化特性检测方法与测试装置

摘要

本发明提供一种基于发射光谱的防热材料催化特性检测方法与测试装置，包括等离子电源、进气阀门、红外测温窗口、双比色测温仪、发射活塞、感应加热电源、反应腔、电阻真空计、真空法兰、感应线圈、氧化锆托架、单轴电动步机、长焦聚焦透镜、短焦聚焦透镜等。本发明基于发射光谱诊断的“原子耗散”实验室表征方法是利用光化线强度法定量分析材料表面对气相原子扰动，依据气相扩散的数学模型和物面原子质量守恒条件，计算材料表面气相原子的再结合系数。本发明操作简单，从催化机理出发，利用发射光谱诊断技术，基于催化原理和扩散方程，通过测量材料表面氧原子的浓度变化以表征材料表面催化特性，能够获得600～3000℃范围内导电类防热材料的表面催化系数。

主权项

一种基于发射光谱的防热材料催化特性测试装置，包括等离子电源(1)、三螺钉调配器(2)、波导传输装置(3)、进气阀门(4)、红外测温窗口(5)、双比色测温仪(6)、发射活塞(7)、感应加热电源(8)、冷却水入口(9)、冷却水出口(10)、反应腔(11)、电阻真空计(12)、真空法兰(13)、感应线圈(14)、试样(15)、氧化锆托架(16)、单轴电动步机(17)、长焦聚焦透镜(18)、短焦聚焦透镜(19)、截止滤光片(20)、光阑(21)、光纤支架(22)、镜架(23)、光纤(24)、光谱仪(25)和计算机(26)，其特征在于：波导传输装置(3)的一端与等离子电源(1)连接，波导传输装置(3)的另一端与谐振腔连接，通过控制电源输出功率、三螺钉调配器(2)及发射活塞(7)调节输出能量进而调节等离子强度，反应腔(11)内设有氧化锆托架(16)，试样(15)放置在氧化锆托架(16)上，反应腔(11)底部与真空法兰(13)连接，反应腔(11)内的压力由进气、真空子系统进行动态调节并通过电阻真空计(12)进行实时监控，集中由计算机(16)进行控制和存储，光谱仪(25)的输出端与电荷耦合器件CCD相机相连并通过数据线与计算机(26)连接控制，光谱仪(25)前端的入射狭缝通过光纤适配器与光纤(24)的一端相连，光纤(24)的另一端与光纤支架(22)连接，试样(15)表面的发射荧光通过长焦聚焦透镜(18)、短焦聚焦透镜(19)、截止滤光片(20)和光阑(21)汇聚在至光纤(24)的端面上，长焦聚焦透镜(18)、短焦聚焦透镜(19)、截止滤光片(20)和光阑(21)与试样(15)中心位于同一水平线上，长焦聚焦透镜(18)、短焦聚焦透镜(19)、截止滤光片(20)和光阑(21)通过镜架(23)固定与光学导轨上，光学导轨由单轴电动步机(17)驱动，氧气氩气由气瓶经减压阀、截止阀、电磁阀、流量计与进气阀门(4)相连，反应腔(11)上端设有红外测温窗口(5)，双比色测温仪(6)透过红外测温窗口(5)测试轴线下方试样(15)的表面温度，温度数据传输至计算机(26)并存储，试样外侧套有感应线圈(14)，感应线圈(14)与感应加热电源(8)相连，由计算机(26)控制，感应线圈(14)内通入冷却循环水，冷却循环水从冷却水入口(9)进入，经冷却水出口(10)进入制冷机。