[发明专利]基于傅立叶变换红外光谱分析仪的半透明材料吸收系数测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料热物性测量领域，具体涉及一种半透明材料吸收系数测量方法。

背景技术

吸收系数是表征吸收性介质内部沿程对辐射能量吸收本领的物理量，是一项在光学和红外辐射传输领域极其重要的物性参数。

吸收系数的测量涉及到航空航天、军事、能源、化工、生物医疗及大气科学等多个领域，其典型应用包括：航天飞行器光学窗口优化设计、半透明热控涂层材料厚度检测、光学晶体生长、反应堆铀燃料的熔化和凝固、高温热能存贮系统中相变材料的熔化和凝固以及生物组织中辐射传输问题等的研究，但是现有的半透明材料吸收系数测量方法仍然存在操作复杂，测量速度慢的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的半透明材料吸收系数测量方法存在操作复杂，测量速度慢的问题，提出了一种基于傅立叶变换红外光谱分析仪的半透明材料吸收系数测量方法。

本发明所述的基于傅立叶变换红外光谱分析仪的半透明材料吸收系数测量方法，它是基于傅立叶变换红外光谱分析仪实现的；它是基于傅立叶变换红外光谱分析仪实现的；该光谱分析仪包括：电源、干涉仪、光源、测量室、全反镜和探测器；干涉仪包括一号全反镜、二号全反镜、半反半透镜、透镜和三号全反镜；光源发出的光束发射至干涉仪的半反半透镜，经半反半透镜后的反射光束经一号全反镜后反射回半反半透镜，经半反半透镜透射后入射至透镜，经半反半透镜后的透射光束经二号全反镜后反射回半反半透镜，经半反半透镜反射后入射至透镜；经透镜透射后的光束经三号全反镜入射至测量室，经测量室测量后的光束经全反镜入射至探测器的光敏面；

电源用于为干涉仪、光源和探测器供电；

测量室包括试件架，试件架用于固定试件；所述试件的中心与经三号全反镜后光束的光轴和全反镜的中心位于一条直线上，且经三号全反镜发射后光束与试件表面垂直；

其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一、打开傅立叶变换红外光谱分析仪的电源，并预热n分钟，n≥20，预热结束后采集一次试件的辐射能量I_λ；

步骤二、将试件放入测量室内，固定在试件架上，对透射的辐射能量I_λ,L进行采集，得到该试件的光谱透射率τ_λ。

步骤三、利用获得的试件的光谱透过率τ_λ与该试件材料的反射率ρ_λ，根据贝尔定律计算获得该试件材料的光谱吸收系数k_aλ；

步骤四、利用获得该试件材料的光谱吸收系数k_aλ，对全光谱进行积分，获得普朗克平均吸收系数k_ap和罗斯兰德平均吸收系数k_aR，并作为半透明材料吸收系数的测量结果，完成基于傅立叶变换红外光谱分析仪的半透明材料吸收系数测量。

本发明利用傅立叶变换红外光谱分析仪测量材料的光谱吸收系数，并在已知材料表面光谱反射率的情况下利用贝尔定律计算得到材料的光谱吸收系数；将光谱吸收系数对全光谱积分得到普朗克平均吸收系数和罗斯兰德平均吸收系数，该方法操作简便，测量速度快。测量速度与现有方法相比，同比提高了10%。

附图说明

图1为基于傅立叶变换红外光谱分析仪的结构示意图；

图2为本发明测量方法的测量原理图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于傅立叶变换红外光谱分析仪的半透明材料吸收系数测量方法，它是基于傅立叶变换红外光谱分析仪实现的；它是基于傅立叶变换红外光谱分析仪实现的；该光谱分析仪包括：电源1、干涉仪2、光源3、测量室4、全反镜（5）和探测器6；干涉仪2包括一号全反镜2-1、二号全反镜2-2、半反半透镜2-3、透镜2-4和三号全反镜2-5；光源3发出的光束发射至干涉仪2的半反半透镜2-3，经半反半透镜2-3后的反射光束经一号全反镜2-1后反射回半反半透镜2-3，经半反半透镜2-3透射后入射至透镜2-4，经半反半透镜2-3后的透射光束经二号全反镜2-2后反射回半反半透镜2-3，经半反半透镜2-3反射后入射至透镜2-4；经透镜2-4透射后的光束经三号全反镜2-5入射至测量室4，经测量室4测量后的光束经全反镜5入射至探测器6的光敏面；

电源1用于为干涉仪2、光源3和探测器6供电；

测量室4包括试件架4-1，试件架4-1用于固定试件；所述试件的中心与经三号全反镜2-5后光束的光轴和全反镜5的中心位于一条直线上，且经三号全反镜2-5发射后光束与试件表面垂直；

其特征在于，该方法的具体步骤为：