黑腔光辐射吸收比的测量

　　一、概　述

　　在光辐射测量中,常要用黑腔将测量过程中的某些应扣除掉的光辐射通量吸收掉。一般情况下,由于黑腔对光辐射的吸收是无选择性的,而且黑腔的吸收比σ又近似等于1,因此在准确度要求不太高的光辐射测量中,将黑腔的吸收比σ近似取为1,不会对测量结果有明显的影响。然而当测量的准确度要求较高时,黑腔吸收比σ对测量结果的影响就不容忽略。为此就必须先准确测定黑腔的光辐射吸收比σ,才能将黑腔对测量结果的影响定量化,使测量结果得到相应的修正。

　　二、测量装置

　　测量黑腔光辐射吸收比σ的装置由一个开有三个圆窗口的积分球(入射窗口与出射窗口的直径相同,两个窗口中心联线过积分球球心;测量窗口中心与积分球球心的联线与入射、出射窗口中心联线垂直;三个窗口的面积之和小于积分球面积的百分之四)、可形成平行光辐射束的光辐射源及对光辐射量进行直接测量的探测器系统等三大部分组成。由于采用了6位半数字电压表、高稳定度的电源及锁相放大器,使该装置具有高信噪比、高灵敏度及高稳定性,因而具有相当高的测量准确度。

　　三、测量过程及原理

　　首先用一个曲率半径与积分球相同的球面元堵住积分球的出射窗口,该球面元刚好能补全出射窗口所缺的球面。球面元上的涂层与积分球内壁上的涂层的成分相同。此时轴线与入、出射窗口中心联线重合的入射平行光辐射束从积分球的入射窗口进入积分球并入射到上述的球面元上。此时测量得到的是入射光辐射通量F1。将球面元从出射窗口处移开,使F1中的平行直射光辐射通量部分F3从出射窗口出射到积分球外,此时测量得到的是F1中所包含的微小散射光辐射通量部分F2。如此便简接地测量了F3:

　　将被测黑腔紧贴并对准积分球出射窗口,此时测定的是包括F2及黑腔反射F3形成的微小反射光辐射通量F4在内的复合光辐射通量F5:

　　由于同一黑腔的吸收比σ与反射比γ之间有关系:σ+γ=1,所以黑腔光辐射吸收比σ等于:

　　式(5)即是根据直接测量的入射光辐射通量F1、以及F1中的微小散射光辐射通量F2和另一个直接测量的复合光辐射通量F5,计算被测黑腔光辐射吸收比σ的计算公式。根据上述原理,我用所建立的测量装置对本人手头的一个黑腔的光辐射吸收比σ进行了测量。其结果为黑腔的光辐射吸收比σ等于:

　　四、结　论

　　综上所述,该种方法不失为一种简便易行且可靠性、准确度均较高的测量黑腔光辐射吸收比σ的方法,因而有明显的实际意义。应注意的是入射的平行光辐射束的直径应略小于积分球的入、出射窗口直径。被测黑腔的圆开口直径应等于或略大于积分球出射窗口的直径,以便使光辐射通量F3完全入射到被测黑腔中,确保测量结果的准确性。