辐射测量的基本仪器课件.ppt

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1、第6章辐射测量的基本仪器6.1光度导轨6.2积分球6.3单色仪6.3.1棱镜单色仪6.3.2光栅单色仪6.3.3使用单色仪的几个问题6.4分光光度计和光谱辐射计6.5傅立叶变换光谱辐射计光辐射测量中，在光度导轨上用标准光源来标定待测光源、探测器和光辐射测量系统，仍是最常用而且精确、可靠的装置之一。光度导轨和一般导轨的主要区别在于：6.1光度导轨有精确的轴向距离刻度和标尺光度导轨的主要功能：6.1光度导轨保持轴向对准精确确定轴向距离获得近似朗伯源使两个或多个部件之间轴向的相对位置对准，并在其相对移动时保持对准关系。精确地确定测量部件之间的轴向距离，以便用

2、辐照度平方反比定律连续、精确地改变某一平面处的辐照度(照度)。用光源加上相距一定距离的透射漫射屏，可得到透射、漫射特性近似朗伯的均匀辐亮度源。改变光源至屏的距离，光源的辐亮度值可连续、精确地变化。光度导轨的特点是其它方法(如加中性密度滤光片改变光阑孔径等)不能或不能精确实现的。由于在光度导轨上调节的参数是距离，不会改变光源的光谱分布(不考虑中间大气的影响)，而一般加入光阑等很难同时做到精确又连续可调。导轨上装有数个带距离精细刻度的滑动架或滑动车，以便和导轨上的距离刻尺对准，提高距离读数的精度。为了增加垂直测量平面上辐照度等的变化范围，减少距离误差对测

3、量的影响，光度导轨应尽可能长。6.1光度导轨例如，有效工作长度为3m的光度导轨，若其最近工作距离为0.3m，则辐照度可连续变化100倍；6m有效工作长度的光度导轨则可使辐照度等连续变化400倍。由于辐照度和距离的平方成反比例，所以距离精度将直接影响辐照度的测量精度。6.1光度导轨在光度导轨上测量时，光源至待测平面的最近工作距离取决于用平方反比定律计算辐照度的允许误差，可根据允许的相对距离误差和光源的尺寸确定最近工作距离。要使距离引起的辐照度测量误差小于0.2%，由辐照度和距离的平方关系，则理论上距离测量误差就应小于0.1%，实际距离测量精度就应好于0

4、.05％，即1m测量距离的距离误差小于0.5mm。更近的测量距离要求距离精度更高，故建议实际使用上测量距离至少应大于0.5m。相对距离误差要保持待测表面的距离指标在同一垂直平面内，或者有一已知的精确距离。一般可用一专用的距离规(图6-1)。图中l是两孔垂直细丝的连线到尖端A的距离，可精确测定。当两细丝的连线和灯丝工作表面(例如钨带灯)共线时，可由A点作为灯丝位置距离测量的基准。此外，灯丝平面、待测表面应垂直测量光学系统的光轴，微量的不垂直有时会因光源的非朗伯辐射特性而造成一定距离处辐照度的测量误差。图6-1距离规图6-2光度导轨上标定待测光源的装置标准

5、光源和待测光源分别装在左、右滑车上，光度导轨中间的滑车上装有目视光度计。通过调节它们的高低、方向，使两光源灯丝表面与目视光度计测量光轴垂直，这样，来自两光源的光从目视光度计两侧进入，并在其观测视场内合一。图6-3Lummer-Brodhun目视光度计的结构图6-4光度计两侧反差随LA/LB的曲线图6-2光度导轨上标定待测光源的装置E2与面元2在球内的位置无关，即球内任一面元发出的福通量在球内各内表面形成的辐照度值正好等于该辐射通量除以球的内表面面积。图4-7积分球内任一面元的直射辐照度6.2积分球6.2积分球6.2积分球6.2积分球图6-6积分球内任一

6、点的辐照度设有一束入射辐射通量照在积分球内表面A上(如图6-6),这里分析不在A处的某一表面元dA上的辐照度值E。当积分球内壁涂以反射比为具有朗伯漫射特性的涂料，表面A上某一面元dA的反射辐亮度LA和它的辐照度EA之间存在着关系：球内表面某一面元dA上的辐照度dE0为入射辐射通量经表面A漫射在dA上的一次漫射辐照度dA上的总辐照度除由表面A直接漫射光对它的辐照度贡献外，还有表面A照到球内其它部分(如图中dA等)，再由其部分漫射到dA的二次漫射辐照度dEL是面元dA的反射辐亮度；面A对dA的一次漫射辐照度贡献也是E0。6

7、.2积分球图6-6积分球内任一点的辐照度6.2积分球图6-6积分球内任一点的辐照度考虑到积分球可能有几个样品、探测器等的开孔，第i个孔的反射比为i，开口面积和球内表面积之比称为开口系数fi。故积分球壁的平均反射比式中，s是积分球内表面面积的总和。6.2积分球图6-6积分球内任一点的辐照度可写出由表面A的反射辐亮度经球内三次、四次、……、N次(N)对dA辐照度的贡献分别为2E0、3E0、……,故dA上的总辐照度当光源在积分球内，积分球是个完整漫射球表面时，由于光辐射探测器是对辐照度的响应，当它放在球内某一表面处时，其输出信号值就能表示入射到

8、积分球内的辐射通量值；而当光源在球内时，该信号值表示光源在4立体角内的总辐射通量。使用注意事