[发明专利]采用气体吸收光谱测量材料漫反射率的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用气体吸收光谱测量材料漫反射率的装置及方法，属于材料漫反射率的测量技术领域。

背景技术

反射率是材料的重要特性，材料反射率的精确测量对于研究材料性质及结构有很大帮助。对于镜面材料反射率的测量可以通过测量垂直材料方向的入射光的通量和反射光通量得到反射率；而对于非镜面材料的漫反射率测量通常使用光谱及红外傅里叶变换的方法。

积分球通常被用于光照度的测量，其另一个重要应用就是用来测量材料的漫反射率，主要是用来测量具有朗伯特特性的材料的漫反射率。具有朗伯特特性的被测材料均匀涂在积分球内壁，通过光谱仪测量光源的标准谱和经过积分球后的光谱，再分析比对得到材料的漫反射率。然而由于积分球的非中性特征导致光谱在不同波段发生变化，从而很难从获得的经过积分球后的光谱与标准谱的比对中得到材料准确的漫反射率。

发明内容

本发明是为了解决现有采用积分球测量材料的漫反射率的方法中，由于积分球的非中性特征导致光谱在不同波段发生变化而使材料的漫反射率测量不准确的问题，提供了一种采用气体吸收光谱测量材料漫反射率的装置及方法。

本发明所述采用气体吸收光谱测量材料漫反射率的装置，它包括电源，它还包括激光光源、聚焦透镜、积分球、光电探测器、数据采集卡和计算机，

积分球具有入光孔和出光孔，所述入光孔的中心与积分球球心的连线和出光孔的中心与积分球球心的连线的夹角为直角，该积分球的内壁均匀喷涂待测材料，该积分球内充满已知浓度气体；

电源为激光光源提供工作电源，激光光源发出的光束通过聚焦透镜聚集后由积分球的入光孔进入到积分球内，最终从出光孔出射，从出光孔出射的光束入射至光电探测器的光接收面，光电探测器的电信号输出端连接数据采集卡的采集信号输入端，数据采集卡的采集信号输出端连接计算机的采集信号输入端。

激光光源发出的光束的波长为紫外波段、可见光波段或近中红外波段。

所述积分球内的已知浓度气体具有特征吸收谱。

所述数据采集卡的采集信号输出端连接计算机的PCI接口。

一种基于上述采用气体吸收光谱测量材料漫反射率的装置的采用气体吸收光谱测量材料漫反射率的方法，

激光光源发出的光束在积分球内与已知浓度气体及待测材料相互作用后，被光电探测器接收，光电探测器输出的电信号通过数据采集卡传输给计算机，计算机通过计算获得待测材料的漫反射率ρ(ν)为：

ρ(ν)=1exp(-α(ν)N23D)1I0SIπD2+(1-f),]]>

式中α为已知浓度气体的吸收截面，ν为已知浓度气体吸收谱的中心频率，N为已知浓度气体的粒子数密度，D为积分球的直径，I0为激光光源发出的光束的光强，S为电探测器的光接收面的表面积，I为电探测器光接收面接收的光信号的光强，f为积分球的入光孔和出光孔的表面积和与积分球内壁表面积的比值。