Приложение D (справочное). Определение нормального коэффициента излучения в ИК-диапазоне расчетным методом с использованием спектральных характеристик, измеренных на ИК-спектрометре

Приложение D
(справочное)

Определение нормального коэффициента излучения в ИК-диапазоне () расчетным методом с использованием спектральных характеристик, измеренных на ИК-спектрометре

D.1 Общие положения

Данный метод основан на оптических измерениях спектрального коэффициента отражения материалов в ИК-диапазоне от 3 до 25 мкм. Коэффициент излучения определяется путем измерения полусферического коэффициента отражения этих материалов с использованием ИК Фурье-спектрометра с установленной интегрирующей сферой с золотым диффузно отражающим покрытием.

Измерения спектрального полусферического коэффициента отражения образцов материалов проводят абсолютным или относительным методом, где в качестве образца-сравнения используется калиброванный стандартный образец (зеркало или диффузно отражающий образец). Полученный спектр интегрируется, при этом в качестве весовой функции используется спектральная плотность излучения абсолютно черного тела.

D.2 Форма и размеры образцов

Размер образцов зависит от принятой конфигурации измерений (по центру или на стенке), размеров сферы, падающего пучка, держателя образца и окна для измерения. Образец должен быть достаточно большим, чтобы падающий пучок полностью попадал на образец, но в то же время достаточно маленьким, чтобы свести к минимуму изменение структуры сферы.

Обычными являются размеры 20 x 20 мм или диаметром 20 мм (при размещении образца толщиной не более 5 мм в центре сферы), 30 х 30 мм или диаметром 30 мм (при размещении образца на стенке сферы) для интегрирующей сферы диаметром 150 мм.

Образцы должны быть жесткими.

D.3 Средства измерений и подготовка их к работе

Средство измерений включает в себя ИК Фурье-спектрометр, оборудованный интегрирующей сферой и охватывающий диапазон как минимум от 3 до 25 мкм. Границы диапазона измерений определяются коэффициентом диффузного отражения материала, который наносится на стенки интегрирующей сферы.

Спектрометр необходимо продуть постоянным потоком N ₂, чтобы избавиться от полос поглощения СO ₂ и Н ₂O. Если продувка N ₂ невозможна, его следует продуть сухим воздухом.

D.4 Процесс испытаний и измерений

Измерения спектрального коэффициента отражения образцов проводят абсолютным или относительным методом. При проведении измерений относительным методом ответственный исполнитель должен выбрать эталонный образец, близкий к измеряемому образцу по ряду свойств (внешним виду, величине коэффициента отражения).

Измерения спектрального коэффициента отражения на образце выполняются после измерения спектрального коэффициента отражения стандартного образца, который располагается либо на стенке интегрирующей сферы, либо в ее центре.

Измерения спектрального коэффициента отражения исследуемого образца следует проводить в тех же условиях, что и измерения стандартного образца.

Для полупрозрачных образцов необходимо выполнить измерения коэффициента пропускания в полусферу с использованием ИК Фурье-спектрометра с установленной интегрирующей сферой, при этом образец прикладывается к входному отверстию интегрирующей сферы, через которое проходит зондирующее излучение, а стандартный образец остается на месте порта измерения коэффициента отражения.

D.5 Вычисление коэффициента излучения

Спектр, полученный вышеприведенным способом, интегрируется с использованием весовой функции по формуле

,

(D.1)

где - коэффициент излучения образца в ИК-диапазоне;

- спектральный коэффициент поглощения образца после 100 %-ной коррекции по эталону ( = 1 -  или  = 1 - [ + ], если образец прозрачный);

- спектр излучения абсолютно черного тела при температуре 300 K, который может быть вычислен по закону Планка:

,

(D.2)

где () и ().