红外技术学习教案

1、会计学1红外技术红外技术(hn wi j sh)第一页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling) 6.1 红外辐射(fsh)测量仪器(1) 单色仪： 利用分光原件(棱镜或光栅)从复杂辐射中获得紫外、可见和红外光谱中具有一定单色程度光束的仪器。由狭缝、准直镜和分光元件按一定排列方式组合而成。A2i1i角色散：表示偏向角 随波长 的变化速率，即波长相差 的两光线被棱镜分开后的角度。d棱镜：第1页/共61页第二页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量当入射角等出射角时，角色散表

2、示(biosh)为：1/2222sin/21sin/2AddnddnA棱镜材料的色散率 如果棱镜能分辨开波长为 和 的单色光，根据瑞利散射判据，一条谱带的最大值刚好跟邻近谱带的最小值重叠，则棱镜的理论分辨率R为：Rdnbd棱镜的有效底边长度 棱镜的最大分辨本领与棱镜底边长度 b 及棱镜材料的色散率 成正比。棱镜分辨本领是影响红外单色仪光谱分辨本领的重要因素。/dn d第2页/共61页第三页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)衍射(ynsh)光栅：光栅平面光栅刻线bi闪耀(shnyo)光栅主极大的位置遵循光栅方程：sinsinmbi衍射级数cosdmdb

3、光栅的色散率：光栅的色散率要比棱镜大得多，尤其是在红外光谱区域。光栅的分辨本领：dRWd有效孔径宽度 ，N是刻线总数。cosWbNRmN光栅分辨本领与刻线总数N和光谱的级数m成正比第3页/共61页第四页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量瓦茨沃尔士(Wadsworth)色散系统第4页/共61页第五页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)(2) 光谱(gungp)辐射计： 光谱(gungp)辐射计是在窄光谱(gungp)区间测量光谱(gungp)辐射通量的装置；辐射计是在宽光谱(gungp)区间测量辐射通量的装置。 辐射计的光谱响应

4、区间由探测器的光谱响应和光学系统的透射特性决定。若探测器均匀地响应所有波长，光学系统对所有波长全部透过而无吸收，则输出指示将与光学系统入射光瞳上的总辐射照度成正比。电子放大器显示或记录探测器光学系统辐射源辐射计原理图第5页/共61页第六页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)光谱(gungp)辐射计结构示意图辐射源探测器光谱记录器样品槽参比槽记录笔和梳状光阑驱动装置单色仪电子放大器光阑利用光谱辐射(fsh)计可以给出辐射(fsh)通量随波长的变化关系。第6页/共61页第七页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)(3

5、) 红外分光(fn un)光度计： 红外分光(fn un)光度计也称为红外光谱仪，是进行红外光谱测量的基本设备，主要由辐射源、单色仪、探测器、电子放大器和自动记录系统构成。单色仪辐射计反射镜棱镜入射狭缝辐射源出射狭缝色散型双光束红外分光光度计结构示意图第7页/共61页第八页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量双光束光学自动平衡系统双光束电学自动平衡系统双光束光学自动平衡系统的光学部分示意图光零位平衡红外分光单光束分光光度计双光束分光光度计(全自动快速光谱分析)光度计第8页/共61页第九页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)双光束

6、电学平衡式红外光谱仪的光学系统记录器参比信号样品信号suRusussuu可逆电机样品(yngpn)透射率为：0sRuIuI第9页/共61页第十页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量(4) 傅里叶变换(binhun)红外光谱仪： 傅里叶变换红外光谱仪主要由迈克尔逊干涉仪和计算机组成。干涉仪的主要功能是使光源发出的光分成两束后产生一定的光程差，再使之复合产生干涉，得到的干涉图包含着光源的全部频率和信息。然后用计算机将干涉图进行傅里叶变换就可以计算出原来(yunli)光源的强度按频率的分布。 如果在复合光束中放置一个能吸收红外辐射的样品，由所测得的干涉图经傅里叶变换后与未放入

7、样品时光源的强度按频率分布进行相比，就可以得到样品的吸收光谱。第10页/共61页第十一页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)傅里叶变换(binhun)红外光谱仪的组成：(1) 光源：光谱仪为能测定不同范围的光谱设置有多个光源，(2) 通常用的是钨丝灯或碘钨灯(近红外)、硅碳棒(中红外)、高压(goy)(3) 汞灯及氧化钍灯(远红外)。(2) 分束器：要求在波数处使入射光束透射成分和反射成分各半，此时被调制的光束振幅最大。根据使用波段范围不同，在不同介质材料表面涂相应的涂层。(3) 探测器：常用的探测器有TGS、铌酸钡锶、碲镉汞、锑化铟等。(4) 数据处

8、理系统：核心是一台计算机，功能是控制仪器的操作，收集数据和处理数据。第11页/共61页第十二页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量迈克尔逊干涉仪工作原理图第12页/共61页第十三页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量测到的入射光干涉强度(qingd) I(x) 可以表示为： 001 cos2cos22II xSx dSxdx两光束的光程差光程差为零时的干涉光强待测样品即入射光的发射光谱 040 /2 cos2SI xIxdx傅里叶变换第13页/共61页第十四页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量由傅里叶变换红外光谱仪获得(

9、hud)发射光谱的步骤：(1) 当干涉仪动镜M1随时间作匀速移动(ydng)时，记录相应的信号，(2) 测出I(x)值(等间隔取样)；(2) 由实验测定光程差x=0时的I(0)；(3) 将I(x)-I(0)带入方程 ，对于选定的频率计算出积分； 040 /2 cos2SI xIxdx(4) 对于每一个频率完成上面的积分，即可得到 光谱曲线图。 S第14页/共61页第十五页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)与红外分光光度计相比(xin b)傅里叶变换红外光谱仪的优点：(1) 扫描时间短，信噪比高：光谱(gungp)仪用时是光度计的1/N，信(2) 噪比

10、是色散型仪器的(N/8)1/2 ，N是所测光谱(gungp)包含的光谱(gungp)元数。(2) 光通量大：一般比色散型仪器高出数十倍乃至数百倍以上。(3) 具有很高的波数准确度：通常可动镜的移动是由He-Ne激光器的干涉条纹测量的，测得的光程差很准确，因此计算的光谱中波数的准确度也很高，通常可达0.01cm-1。(4) 具有较高的和恒定的分辨能力：干涉仪的分辨能力主要是由可动镜驱动时造成的最大光程差来确定的，研究型的光谱仪在整个光谱范围内能达到0.05cm-1左右的分辨能力。(5) 具有较宽的光谱范围和极低的杂质辐射：通常都包含近红外到远红外的光谱范围。某些波长的杂散辐射在傅里叶变换后可以很

11、容易地鉴别出来，并且杂散光在整个光谱范围内可低于0.3%。第15页/共61页第十六页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)(5) 多通道光谱仪： 也采用棱镜或光栅(gungshn)作为色散原件，可以同时在很多波长的通道内收集色散能量。每一通道内的能量可以采用探测器阵列的各分立探测元件，或利用摄像管，或具有空间分辨能力的相似器件收集。第16页/共61页第十七页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)6.2 基本(jbn)辐射量的测量 红外基本(jbn)辐射量的测量原则上可分为以辐射源为标准的测量和以探测器为标准的测量，

12、下面主要介绍以辐射源为标准的测量。(1) 辐射亮度的测量： 用下标 s 表示与标准辐射源有关的量，x 表示与待测辐射源有关的量。定义仪器的光谱辐射亮度响应度为 ： LR LeVRL波长 处仪器的光谱输出电压入瞳处的被测光谱辐射亮度第17页/共61页第十八页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 波段内仪器的响应度为：12 2121eLLeeLRdVRLLd ssLVLR如果用标准辐射源在 处和 波段内测得的电压分别为：12 21ssLVLRd xxLVLR 21xxLVLRd其中 和 是标准辐射源和待测样品的光谱辐射亮度。 xL sL如果用待测辐射源在 处和 波段内测得的

13、电压分别为：12第18页/共61页第十九页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量于是可以(ky)求得待测辐射源的辐射亮度为： xxxsLsVVLLRV 21xxxxssLssVVVLLdLRVV其中 和 分别是标准辐射源在入射光瞳处的光谱辐射亮度和总辐射亮度。sLsL 利用上面结果不必考虑仪器响应度，只要求知道辐射源的光谱辐射亮度以及仪器的输出电压信号就可以(ky)了；并且此方法也适用于其它辐射量(如辐射照度、辐射通量等)的测量。第19页/共61页第二十页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)(2) 辐射强度的测量(cling)：2

14、aEdI 辐射源的强度是通过辐射照度的测量获得的。假设辐射穿过透射率为 的大气后，在距离为d 处产生的辐射照度为E，当d 远大于辐射源的线度时，辐射强度为：a表观辐射强度 扩展辐射源，要测得辐射源表面上各点在给定方向(fngxing)上的辐射亮度 L：cosdILdAcosAILdA第20页/共61页第二十一页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量(3) 总辐射(fsh)通量的测量：对于各向同性( xin tn xn)点源，其总辐射通量为：4 I 对于实际光源其总辐射通量有两种测量方法：(1) 在积分球内利用已知辐射源的辐射与待测辐射源作比较 测量；(2) 用分布光度计测

15、量辐射源在空间各个方向上的辐射强度分布，然后计算其辐射通量。第21页/共61页第二十二页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量(1) 积分球法：CoRB2a 积分球也称为积分光度计，它是一个内壁涂白色漫反射涂层，球内放待测光源的完整球壳。由光源发射(fsh)并经球壁漫反射的一部分辐射通过球壁上的一个小窗口射到测量用的接收器上，这部分辐射通量正比于光源所发出的总辐射通量。B点的辐射(fsh)照度为：241BER漫反射比为计算光源总辐射通量：(1) 用窗口处辐射照度计测量的照度计算；(2) 用比较法测量辐射源的辐射通量。xxssEE 第22页/共61页第二十三页，共62页。第

16、六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling) 如果C位于球心，经验证明挡屏放在辐射源与窗口(chungku)之间，并距球心R/3处是最合适的。设辐射源的最大尺度为2b，则挡屏的半径为：2/3daba通常要求辐射源的最大尺度不超过(chogu)球壳直径的1/10。CoRB2a漫反射比为第23页/共61页第二十四页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量实际的积分球并不满足上面(shng min)的理想条件，原因为：(1) 球内壁不可能(knng)发生理想的漫反射；(2)球内壁各点的慢发射不可能是严格相同的；(3)挡屏不仅遮挡光源的辐射，而且在球壁上也会形成

17、阴影；(4)落在辐射源、悬浮装置以及挡屏上的辐射要被它们反射或吸收；(5)在窗口或接收器处不可能完全像朗伯余弦定律那样传输辐射或吸收辐射等等。第24页/共61页第二十五页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)(2) 分布(fnb)光度计法： 根据辐射通量跟辐射照度之间的关系，通过面积 的辐射通量为：AIEA 设想一个闭合曲面把光源包在里面，将曲面分成许多小面元 ，分别测出各小面元上的平均辐射照度 ，就可以得到各小面元上的辐射通量，最后通过求和便可得到总的辐射通量为：iSiE11nniiiiiiEAES 为了方便，通常假设光源(gungyun)发出的辐射强

18、度是轴对称的。第25页/共61页第二十六页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)6.3 红外发射率测量(cling) 在红外发射率的实际(shj)测量中，有红外辐射测温技术、热成像测量技术和遥感辐射测量技术等。 在红外辐射测温技术中，目标表面的红外发射率是影响测量结果的基本参数，如在 0的条件下观察25的两个目标，若发射率相差0.01则测出的辐射温度相差，这超出了较灵敏仪器的温度分辨率。而在热成像测量和遥感辐射测量技术中，景物发射率也会影响辐射对比度。第26页/共61页第二十七页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling

19、)在测量和报道红外发射率时，必须注意(zh y)下列问题：(1) 根据定义，发射率是实际物体与黑体在相同条件下的辐射(2) 之比，因此报道测量结果(ji gu)时应指明测试条件，把测量结果(ji gu)严(3) 格地说成是在某温度、某光谱范围和方向上的发射率；(2) 必须对样品的状态有完整的描述，在报道测量结果时应尽可能地说明测试样品的成分、厚度、表面形貌特征和结构特征等；(4) 测量发射率时必须准确知道样品的温度。(3) 对光学不均匀的样品必须考虑反射作用，在发射率测量中必须注意 ，此式中的三个量要有一致的几何条件和光谱条件；1第27页/共61页第二十八页，共62页。第六章 红外辐射测量(c

20、ling)仪器及基本参数测量(cling)(1) 半球全发射率测量(cling)： 当研究(ynji)辐射热传递和热损耗问题时，最关心的是物体表面的半球全发射率，对它的测量绝大多数是采用量热法。辐射热平衡法-热丝法：IV1T2T4122PIVAT 样品的总输入功率：样品吸收的壁的辐射功率电功率21第28页/共61页第二十九页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量样品(yngpn)的总输出功率：4212/hPATkS TxP gas样品热辐射功率空气传导和对流耗散的功率样品两端及测温热点偶传导消耗的功率在热辐射平衡条件下：4421hIVATAT 令 ，可以得到半球全发射率为

21、：h4412hIVATT这种方法的误差在2%20%之间，其大小主要取决于样品(yngpn)和真空室壁的相对温度及测量精度。第29页/共61页第三十页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量(2) 法向光谱(gungp)发射率测量： 测量法向光谱发射率除借助光谱反射率测量技术外，几乎全部采用辐射(fsh)度量比较法，在这类方法中，首先要收集给定温度下样品在小立体角内发射的辐射(fsh)，并把它经分光计分光后测量中心在指定波长附近窄波带内的辐射(fsh)，然后把该测量值除以在同样条件下得到的黑体源的测量值。 可以较容易地消除大气中二氧化碳及水蒸气吸收的影响，且可以直接得到欲测结

22、果等有点，在实际中用的较为广泛。双光路测量法第30页/共61页第三十一页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量记录的是两路光束输出信号比的形式，得到的是样品发射率随波数的变化曲线。第31页/共61页第三十二页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling) 为了能直接记录样品(yngpn)的法向光谱发射率，双光路测试系统必须满足如下条件：(1) 被测样品(yngpn)和比较黑体必须控制在相同温度，样品(yngpn)表面的温度梯度应尽可能小；(2)使两光束有相同的大气吸收，并使这种吸收降到最低，两光束的光路长度必须相同，或使仪器保持在无吸收条件

23、或真空中工作；(3)除分光棱镜外，必须使用前表面反射系统，并在两光路中使用完全对等的光学原件，以便两光束在光学上有相等的吸收衰变；(4)两光束的源面积的场孔径必须相等，以保障两束中的辐射功率来自相同的源面积和发射立体角。第32页/共61页第三十三页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 bbbmVRLTL T 1ssmnaVRLTL TL T测量(cling)原理： 设被测样品和实验用黑体的温度为T，它们的法向光谱辐射亮度分别为 ，环境温度为 Ta，单色仪和探测器的温度为 Tm，它们的光谱辐射亮度分别为 ， 。若仪器的光谱响应度为 ，则当仪器只对黑体或样品测量时的输出信号

24、为： ,sbbLTLT aL T RmL T第33页/共61页第三十四页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)来自(li z)样品的总光谱辐射亮度为： 1snaLTL T 1smnabbmmbbmLTL TL TLTL TL TLTL T ssbVL TV 1bbmmnaLTL TL TL T sbVV bbmmanaLTL TL TL TL T 第34页/共61页第三十五页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)无样品时的仪器输出(shch)信号： 0amVRLTLT法向光谱(gungp)发射率定义为： 00snb

25、VVVV snbbLTLT 如果仪器以比率记录模式工作，则记录到的是输出信号与黑体信号的比值，设在记录仪上记录的这些比值分别为： 0/,/,/sbbbbSVVZVVHVV第35页/共61页第三十六页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling) nSZHZ法向光谱(gungp)的发射率为：样品信号在记录仪上的高度以黑体代替同温度样品时的输出信号高度无样品辐射时输出信号的高度，俗称零线高度第36页/共61页第三十七页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 样品光束和比较黑体光束经同一(tngy)光路，有相同的光程和衰减损耗。单光路测量法： 第

26、37页/共61页第三十八页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量6.4 红外反射(fnsh)比测量 当介质不透明时，反射(fnsh)比与反射(fnsh)率、吸收比与吸收率是相同的； 当介质半透明时，用反射比和吸收比描述介质的特性更合适。反射比的定义： 反射比一般取决于入射辐射的波长及偏振状态，还与入射及收集反射辐射的角度状态有关。根据入射及收集反射辐射的几何关系，可以有不同的定义和表示方法。第38页/共61页第三十九页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量(1) 双向反射(fnsh)比： 向指定方向 反射的辐射与指定方向 入射的辐射之比。,rr ,i

27、i 入射到dA单位(dnwi)表面上的辐射功率为：,cosiiiiiiiidLd 反射到 方向的辐射功率为：,rr ,;,rrriirriiidd ,cosiiiiiLd , ; ,iirr 表面双向反射比不考虑dA表面自身的发射，则可以用其反射的辐射亮度表示：,cosrrrrrrrrdLd 第39页/共61页第四十页，共62页。,;,iirr ,cos,cosrrrrriiiiiLdLd 双向反射(fnsh)比的定义式：,;,iirrf ,cosrrriiiiiLLd 双向反射(fnsh)分布函数的定义式：双向反射(fnsh)比与双向反射(fnsh)分布函数的关系： 此函数的物理意义是：沿

28、方向出射的辐射亮度与沿 方向入射在dA表面上的辐射照度之比。,rr ,ii , ; ,iirrf , ; ,iirr cosrrd第六章 红外辐射测量仪器及基本参数测量第40页/共61页第四十一页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 由dA表面反射到半球空间的辐射功率与从 方向入射到dA上的辐射功率之比。,ii ,;,iirrf ,cosrrriiirrddd 反射(fnsh)到半球空间的辐射功率为：22, ; ,cosriirriiirrfdd 2,;,cosiiiiirrrrdfd (2) 方向(fngxing)-半球反射比：第41页/共61页第四十二页，共62页。

29、第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)方向-半球反射(fnsh)比的定义式：, ;2ii 22,cos,rrrrrriiiiiiiiddLdd 2, ; ,cosiirrrrfd 第42页/共61页第四十三页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling) 由dA表面反射到 方向的辐射功率与整个半球入射到dA上的辐射功率之比。,rr 定义(dngy)式：2 ;,rr 2,cos,cosrrrrrrrriiiiiiiidLddLd 2,cos,cosrrrrriiiiiLdLd (3)半球-方向(fngxing)反射比：,;,iirrf

30、,cosrrriiiiiLLd 22, ; ,coscos,cosiirriiiiirriiiiifLddLd 第43页/共61页第四十四页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)当入射为漫射时：2 ;,rr 2cos,;,cosrriirriidfd 22, ; ,coscos,cosiirriiiiirriiiiifLddLd 2 ;,rr 第44页/共61页第四十五页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)(4)双半球反射(fnsh)比： 反射到半球与从整个半球方向(fngxing)入射的辐射功率之比，其定义式为

31、：2 ;222,cosrrriiiiidLd 222,;,coscos,cosiirriiiiirriiiiifLddLd 当入射为漫射时：2 ;2 221, ; ,coscosiirriirrfdd 21,;2cosiiiid 第45页/共61页第四十六页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量积分球反射(fnsh)计 目前常用的室内(sh ni)反射比测量系统主要分为四种：积分球反射计、热腔反射计、半球反射计、椭圆镜或抛物镜反射计。积分球的工作原理： 积分球是个内壁涂有 MgO、BaSO4、BaCO3 等漫反射涂层的球形腔体，因这些涂层有近似理想漫反射的性能，所以若有一

32、辐射束照射球的内壁，则反射辐射将按余弦定律分布。因涂层漫反射性质和球形腔的几何性质，使积分球具有特殊的功能：其内壁上任一小面元经照射成为一个光源后，在球内壁上的辐射照度处处均匀相同。第46页/共61页第四十七页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量积分球的结构大同小异，可归纳(gun)为两种类型：(1) 将待测样品置于球壁或球心，把光束引入球内，并依次照射样品和球内壁的高漫反射涂层（或已知反射比的标准反射体），从样品及球内壁反射的光束经球内多次反射后，在球壁产生的辐射照度与样品及球内壁首次(shu c)被照面的反射比有关。在球内壁另一位置的探测器将分别产生两个输出信号，其

33、比值即为样品反射比的绝对测量值。若用标准反射体，则探测器的两个输出信号比就是样品与标准反射体的反射比的比值，给出的是反射比的相对测量。(2)将待测样品置于球壁或球心，把光束引入球内（或在入射孔处放一个漫透射体），并在入射孔与样品之间用挡板屏蔽。进入球内的光束经多次反射后，使球壁成为一个理想的漫反射光源。将探测器依次对准样品和球壁某部位测量，其比值就是样品的反射比。第47页/共61页第四十八页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 第一类积分球测量的是方向-半球反射比 ，第二类积分球测量的是半球-方向反射比 ，只要 ，对易关系就成立，所以只需针对样品置于球壁或球心这两种情况

34、讨论第一类积分球。2 ; , , ;2 样品(yngpn)置于球壁：从dA0向球壁上任一小(y xio)面元dA1反射的辐射功率为：01010cos rdLdAd 第48页/共61页第四十九页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)从dA0向整个(zhngg)球壁反射的辐射功率为：01010cos rdLdAd 00dA0的方向-半球反射比入射孔照射到dA0的辐射功率利用几何关系(gun x)可以得到：00101124dAdL dAR01001214ddALdAR d01在面元dA1上产生的辐射照度：0100101214ddAELdAR第49页/共61页第

35、五十页，共62页。 不考虑dA1的自发辐射(z f f sh)，则因d01的照射而使dA1上产生的反辐射出射度为：0010124ddAMLR球内壁的方向-半球漫反射比 dA0 反射的辐射在球壁上任一小(y xio)面元 dA2上产生的辐射照度和辐射出射度分别为：0020224dAELR0020224ddAMLR根据理想漫反射球壁02020MLL第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量第50页/共61页第五十一页，共62页。dA1接收(jishu)来自dA2的辐射功率：20212121020222444ddAdA dAdA dAdLLRRR这部分辐射在dA1产生(chnshng)的辐射照

36、度为：2002212122144dL dA dAddEdARR整个球壁在dA1产生的辐射(fsh)照度为：0121022244ddAEdEL dARR002244ddRR 第六章 红外辐射测量仪器及基本参数测量第51页/共61页第五十二页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 如果考虑到辐射在积分球内被发射无穷多次，则球壁反射比 应该用反射率 代替：d211.1nnddddddnd除dA0外的整个球壁照射到dA1产生(chnshng)的辐射照度为：000122414ddERR 由此产生的反射(fnsh)辐射出射度为：2001214ddMR第52页/共61页第五十三页，共6

37、2页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量dA1总的反射(fnsh)辐射出射度为：001011241dMMMR01, ;2, ;2ssELA 若球壁上被照面元dA0是样品表面，通常样品表面可能既非理想漫反射面又非理想镜面，因此经入射辐射束照射后，反射辐射的空间分布是不均匀的。设其方向-半球反射比为 ，于是样品在 方向反射的辐射亮度为：, ;2 入射辐射 在样品表面 上产生的辐射照度0sA第53页/共61页第五十四页，共62页。因样品(yngpn)直接反射到面元dA1的反射辐射出射度为：012, ;24sdMR 球内壁dA1的总反射(fnsh)辐射出射度为：011202, ;2141

38、, ;2 14dsswddddMMMRR 第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量第54页/共61页第五十五页，共62页。第六章 红外辐射(fsh)测量仪器及基本参数测量 如果将入射光束依次照射样品和球壁，则置于dA1处的探测器给出的输出信号比将等于Ms与M1之比。因此(ync)样品的反射比为：11, ;2ssddMVMV Vs和V1分别是探测器对这样品和球壁测量(cling)时的输出信号。 如果有一个已知反射比 为的标准反射体进行比较测量，则样品的反射比为：st, ;2ssststststMVMV 第55页/共61页第五十六页，共62页。第六章 红外辐射测量(cling)仪器及基本参数测量(cling)样品(yngpn)置于球心：sA012 若样品置于球心，则不论样品是不是理想漫反射面，因样品待测面背后的后半球不受样品待测面的直接(zhji)反射，故球壁各处辐射出射度相同。此外只要转动样品，则可测量样品对不同入射角度状态的反射比