2第二章 红外辐射源

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1、第二章红外辐射源硅碳棒硅碳棒电热元件是一种以碳化硅为主要原料制成的非金属电热元件，具有膨胀系数小、不易变形、化学稳定性强、使用寿命长、安装维修方便等特点。硅碳棒电热元件可使用的炉体温度为600℃-1600℃，可在空气中使用，无需任何保护气氛，广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃、机械、分析化验、半导体、科学研究等领域。钨灯钨管黑体灯水银灯乳白石英加热管一、石英加热管技术节能原理石英远红外加热管是采用了经特殊工艺加工的乳白石英玻璃管、配用电阻合材料作为发热子，由于乳白石英玻璃可以吸收来自电热丝辐射的几乎全部的可见

2、光和近红外光、且能使之转化为远红外辐射。故乳白石英是一种转换效率很高的远红外能量的加热元件，石英加热管具有优良的远红外辐射特性。通电后，发热合金丝发射的近红外光和可见光其中95％被乳白石英管所阻挡、吸收、使管内温度升高产生纯硅氧键的分子振动，辐射远红线。置使此95％的可见光，近红外光均可转化为远红外光辐射。二、石英加热管性能与用途石英加热管不用涂料，辐射率稳定、高温不变形、无有害辐射、无环境污染、耐高温、抗蚀能力极高，化学稳定性好、热惯性小、热响应速度快、热转换效率高。加热温度可自行选择、长期使用辐射

3、性能不退变，结构合理使用方便。石英加热管是国内唯一的选择性辐射远红外加热元件。用途广泛、适用性强。它可广泛地应用于机电、化学、电子纺织、印染、塑料、印刷、粮食、食品加工、医学卫生、皮革等加热干燥，固化脱水及各类烘道、烘房、烘箱的加热设备上。石英加热管特别适应于医药卫生、科研试验室、要求无污染的环境，含酸碱等腐蚀性加热场合。氙灯第二章红外辐射源凡是温度高于绝对零度的物体都可以发射红外辐射，所以，从原则上讲，自然界任何实际物体都是红外辐射源。然而，对红外物理研究与红外技术应用具有实际意义的红外源十分有限，

4、它主要包括四种类型：作为辐射标准的黑体辐射源；红外技术中应用的红外辐射源；红外系统在进行探测、定位和识别时使用的红外目标源；干扰红外系统探测的背景辐射源。2.1黑体辐射源能够在任何温度下全部吸收所有波长的辐射的物体叫绝对黑体。绝对黑体的辐射称为黑体辐射。一个密闭空腔中的辐射就是黑体辐射，不过绝对黑体只是一个理想概念。实际上，为了从腔内取出辐射，需要把黑体腔开一个小孔，这种腔形黑体辐射源的发射率非常接近于1。2.1黑体辐射源l860年，基尔丘夫(Kirchuff)提出了制作黑体辐射源的理论原则，指出腔体

5、内应处于理论等温状态，辐射小孔的面积与腔体内表面的面积相比应可以忽略。到20世纪40年代，哥福(Gouffe)建立了完整的空腔辐射理论，为黑体辐射源的应用奠定了基础。随着计算机技术的发展，空腔理论设计工作取得了很大进展，理论计算得到的黑体辐射源的有效发射率可达0.9999以上。黑体空腔理论的成熟和计算的准确性，为设计和制作实用的黑体辐射源创造了良好的条件。2.1.1黑体辐射源的用途黑体辐射源通常用作辐射标准，它被用于：标定各种红外辐射源的辐射强度；标定各类红外探测器的响应率；测定红外光学系统的透射比；

6、研究各种物质表面的热辐射特性；研究大气或其他物质对辐射的吸收或透射性能。2.1.2黑体辐射源辐射特性的决定因素衡量一个黑体辐射源性能的优劣，主要决定于空腔内有效发射率和辐射能通量的大小，以及黑体腔的工作温度。黑体辐射源的有效发射率与开孔面积相对于腔体内表面总面积的大小、黑体腔的形状和材料表面发射率以及肢体偏离真正等温条件的程度等因素有关。黑体辐射源的辐射能通量取决于辐射腔口直径及开口前所用光闲。黑体辐射源的工作温度确定应按应用目的进行选择。一般说来，除应用于研究大气吸收持性的黑体外，通常都选择大气透过

7、率高的工作波段，这样可减少大气吸收对测量结果的影响。2.1.3黑体辐射源的分类黑体辐射源的类型技工作温度分有如下几种：1273K以上的称为高温黑体，它的辐射能通量在近红外波段；373—1273K的称为中温黑体，它的辐射能通量在中红外波段，223—373K的称为近室温黑体，它工作在远红外波段；低于223K的称为低温黑体。2.1.4有效发射率的计算在空腔理论中，哥福理论占有重要的地位，它被人们广泛采用。哥福理论适用于球形、圆住形和圆锥形腔体有效发射率的计算。虽然该理论的某些假设不甚严格，计算值比其他理论值

8、偏低，但它的计算方法较简单，容易获得可靠的结果。根据哥福理论的计算，有效发射率的常用表达式为2.1.5结构及设计要求典型腔型黑体辐射源的结构2.1.5结构及设计要求一个黑体型辐射源的有效比辐射率与腔体形状、开孔大小、腔壁的比辐射率及等温精度都有关。设计黑体除要求其有效比辐射率尽量接近于1外，开孔大小、等温精度均极其重要。等温精度影响到辐射的定量精度。开孔太小，无法获得一定的辐射能量，开孔过大有效比辐射率较低，也不易做到等温。黑体源的腔体结构通常有球型、园