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红外辐射源的能量分布

发布时间:2017-12-18 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1293

利用遥感FTIR直接测量辐射源的光谱发射率ε(λ)实际上是很困难的,因为仪器测得的待测源的单光束光谱是以下几个部分的和[15]

Ss(λ,T) =R(λ,T)[ε(λ)Wbb(λ,T)+I(λ)r(λ)+B(λ)]                        (16-11)

式中,R (λ,T)为仪器的响应函数;ε(λ)为样品的比辐射率;wbb(λ,T)为同一温度下黑体的光谱辐射通量密度(理论普朗克函数);B(λ)为直接射到检测器上的仪器背景辐射值;r(λ)为样品的反射率;I(λ)为射到样品上的背景辐射。

为了提高遥感发射光谱测量的灵敏度,通常使用灵敏度较高的MCT检测器。由于该检测器的工作温度为77K,这样在测量时各种背景发射的影响就成了不可忽略的因素,因此在进行系统的实验之前,必须对仪器在各个温度下的响应函数进行校正。仪器响应函数R (λ,T)可事先用黑体进行标定[16],校正步骤如下:

让一个已知温度的黑体发出的光,充满光谱仪视场(FOV ),记录它的单光束发射光谱W黑体(λ),用它减去背景单光束光谱W背景(λ),再去掉常温下大气中的水蒸气和二氧化碳的吸收,得到一条扣除了背景干扰和水蒸气、二氧化碳吸收的黑体的表观发射光谱。用此测得的发射光谱除以同一温度下黑体的光谱辐射通量密度[即理论普朗克函数,Wbb(λ,T)],就可得到该温度下仪器的响应函数R (λ,T)。

一般情况下,从样品反射的辐射是很小的,因此I(λ)r(λ)可以忽略。而背景辐射R(λ,T)B(λ)=S背景(λ,T)与样品辐射相比,往往是不能忽略的,因此必须要扣除。

测得仪器的响应函数,就可以对待测辐射源的光谱能量分布进行测量。在温度为T时,测得待测红外辐射源和标准黑体的单光束光谱S样品(λ,T)和S背景(λ,T),则可以计算出样品的光谱辐射能量其单位是W/(cm2·Sr·cm-1),式中,R(λ, T)为温度为T时所用仪器的响应函数。

待测辐射源的光谱发射率与温度有关,按照此式,即可得到样品的发射率

如果样品的发射率与温度无关,为了消除各种背景辐射和仪器函数的影响,样品的发射率ε(λ)可通过以下步骤进行测量。

在温度为T1和T2下,测定黑体的光谱辐射通量密度W1(λ,T1)和W2(λ,T2),以及样品的光谱辐射通量密度W3(λ,T1)和W4 (λ,T2)。

对于黑体,光谱发射率ε(λ)恒等于1,反射率r(ε)等于0,则有

W1(λ,T1)=R(λ) [Wbb(λ,T1)+B (λ)]                        (16-15)

W2(λ,T2)=R(λ) [W,b (λ,T2)+B (λ)]                        (16-16)

对于样品,有

W4 (λ ,T1)=R(λ)[ε(A) Wbb (λ,T2)+r (λ) I (λ)+B (λ)]                        (16-17)

W4 (λ,T2)=R(λ)[ε(A) Wbb (λ,T2)+r(λ)I (λ)+B (λ)]                        (16-18)

在做光谱辐射能量分布测量时,要用到表16-1所示的辐射量单位。

表16-1常用辐射,定义及单位[11]


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