[发明专利]一种基于双调制测量材料中红外热辐射光谱的方法和装置

说明书

本发明提供一种基于双调制测量材料中红外热辐射光谱的方法和装置，该装置具备：傅里叶变换红外光谱仪，包括将样品辐射信号分解成具有光程差的反射信号和透射信号实现干涉调制的迈克尔逊干涉仪、接收干涉仪的信号的双通道MCT探测器、与探测器相连以采集和记录辐射信号信息的电路板、与电路板相连的含傅里叶逆变换程序的计算机；机械调制系统，包括斩波器及锁相放大器，斩波器的控制单元将同频率参考信号输入到锁相放大器参考信号输入接口，探测器交流信号输出接口与锁相放大器信号输入接口相连，锁相放大器信号输出接口与探测器直流信号输入接口相连；高真空样品室，包括样品架和设于样品架的待测样品。本发明能够保证接收到足够强的信号强度。

技术领域

本发明涉及一种中红外材料热辐射性能测试方法和装置，具体地涉及一种基于双调制测量材料中红外热辐射光谱的方法和装置。

背景技术

热辐射是指材料因热原因而发出辐射能的现象，是物体内部微观粒子热运动状态改变时激发出来的。热辐射的强度主要由物体的温度和波长决定。热辐射强度通常随着波长的增加先增加后减少；温度越高，热辐射强度越高，热辐射强度的峰值向短波方向移动。

红外光谱主要是研究分子中以化学键联结的原子之间的振动光谱和分子的转动光谱。众所周知，在中红外有个指纹区，不同类型的化合物在指纹区有不同的谱带。水汽和二氧化碳在中红外波段的2.5～3.0μm和5.0～8.0μm处对光谱的选择吸收很严重，所以不除尽大气的影响，很难得到高质量的中红外热辐射光谱。在较低温下中红外辐射信号很微弱，很容易被室温背景辐射信号所掩盖而难易提取，为中红外辐射信号的探测造成困难。

发明内容

鉴于以上所述，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够保证接收到足够强的信号强度的基于双调制测量材料中红外热辐射光谱的方法和装置。

为此，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供的基于双调制技术测量材料中红外热辐射光谱的装置，包括：

傅里叶变换红外光谱仪、机械调制系统和高真空样品室；

所述傅里叶变换红外光谱仪，包括将样品辐射信号分解成具有一定光程差的反射信号和透射信号实现干涉调制的迈克尔逊干涉仪、接收来自迈克尔逊干涉仪的信号的双通道MCT探测器、与双通道MCT探测器相连的用于采集和记录辐射信号信息的电路板、与电路板相连的含有傅里叶逆变换程序的计算机；

所述机械调制系统，包括斩波器及锁相放大器；斩波器的控制单元将同频率参考信号输入到锁相放大器的参考信号输入接口；双通道MCT探测器的交流信号输出接口与锁相放大器的信号输入接口相连；锁相放大器的信号输出接口与双通道MCT探测器的直流信号输入接口相连；

所述高真空样品室，包括样品架和设于所述样品架的待测样品。

根据本发明，基于将斩波器的机械调制及傅里叶变换红外光谱仪的干涉调制相结合的双调制技术，来进行中红外辐射信号的探测，以获得高质量的中红外热辐射光谱。

也可以是，本发明中，所述傅里叶变换红外光谱仪还包括在中远红外宽波段范围高透过率的金刚石窗片。由此，可减少样品在传输中的损耗。

也可以是，本发明中，所述高真空样品室的真空度达到1.3～6.0×10^-3mbar。由此，可有效消除水汽等的吸收干扰。

也可以是，本发明中，所述傅里叶变换红外光谱仪为真空型。

也可以是，本发明中，所述双通道MCT探测器为液氮制冷型。由此，可以减少背景噪音对辐射信号测量的干扰。

另一方面，本发明还提供了一种基于上述装置测量材料中红外热辐射光谱的方法，包括以下步骤：

S1、将斩波器固定在待测样品的辐射信号进入傅里叶变换红外光谱仪的光路中；