第三章 红外辐射源

第四章红外辐射源4.1 腔体辐射理论基尔霍夫定律证明密闭空腔内的辐射就是黑体的辐射。

但是，实际用作标准的黑体型辐射源，都是开有小孔的空腔，小孔的辐射只能近似于黑体的辐射，由于从小扎入射的辐射总有一小部分从小孔选出，因此其发射率略小于l。

习惯上就把这种开有小孔的空腔叫做黑体源或称黑体炉。

腔体辐射理论是制作黑体源所涉及的基础．主要有哥福(Gouffe)理论、德法斯(De—vos)理论等。

给出黑体有效发射率的计算，从而描述开有小孔的空腔与绝缘黑体的差别或近似程度。

1.哥福(Gouffe)理论Gouffe在1954年提出了一个计算开孔空腔有效发射率的表达式。

用这个表达式，可对球形、圆柱形和圆锥形腔体的有效发射率进行理论上的计算。

尽管在推导中做了一些近似的假设，但是因它的表达式意义明确，使用方便，所以仍是广为应用的方法。

2.德法斯(Devos)理论Devos在1954年给出了黑体辐射源腔孔有效发射率的计算公式。

在该公式的推导中，不像Gouffe理论那样先推导吸收比，而是直接推导发射率；并且考虑的是任意形状的腔体，也没有假设腔壁是漫反射表面，所以一殷认为它是比较完善、比较系统的理论。

其结果，在等温腔腔壁为漫反射时(见图4—1)，与Gouffe 理论所得出的结果极为相近，但计算比Gouffe理论复杂很多。

2.黑体型辐射源黑体型辐射源作为标准辐射源，广泛地用做红外设备的绝对标准。

然而，我们知道，黑体是一种理想化的概念，在自然界并不存在绝对的黑体。

因此，按定义，我们也就不可能制作出一个绝对黑体。

由前面的讨论可知，开有小孔的空腔很接近黑体，所以通常就把开有小孔的空腔叫做黑体辐射源(或标准黑体辐射源)。

它可以作为一种标准来校正其他辐射源或红外系统。

典型的实用黑体型辐射源的构造如图4—2所示，其主要组成部分包括腔体、加热线圈、保温层、温度计和温度控制部分。

按辐射腔口的口径尺寸来分类，则可把黑体型辐射源分为以下三类：(1)大型：φ＞100 Mm。

红外光谱仪的原理及应用方法1. 红外光谱仪的原理红外光谱仪是一种用于分析样品中化学物质的仪器。

它基于红外光谱技术，通过测量样品在红外光波段的吸收特性，来确定样品中的化学物质的成分和结构。

红外光谱仪的原理主要包括以下几个方面：•红外辐射源：红外光谱仪使用的红外辐射源通常为热电偶或钨丝灯。

这些辐射源能够产生红外光波段的辐射光。

•样品室：红外光谱仪的样品室通常是一个封闭的空间，用于放置样品和测量光的传输。

样品室通常可以保持恒定的温度和湿度，以确保准确的测量结果。

•光学系统：红外光谱仪的光学系统主要包括红外光源、样品和检测器。

光源发出的红外光通过样品，被检测器接收并转换为电信号。

•检测器：红外光谱仪的检测器通常是一种能够测量红外光强度的器件。

常见的检测器包括热电偶、半导体探测器和光电倍增管。

检测器接收到的光信号经过放大和处理后，可用于生成红外光谱图。

•数据处理：红外光谱仪的数据处理部分主要包括光谱图的绘制和分析。

通过对光谱图进行峰值分析、峰位标定和谱图匹配，可以确定样品中的化学物质的种类和含量。

2. 红外光谱仪的应用方法红外光谱仪在化学、生物、医药、环保等领域有着广泛的应用。

下面列举几种常见的应用方法：2.1 定性分析红外光谱仪可以通过样品在红外光谱范围内的吸收特性，确定样品中存在的化学官能团和化学键。

通过与已知化合物的光谱图对比，可以判断未知样品的化学成分和结构。

2.2 定量分析红外光谱仪也可以用于定量分析。

通过测量红外光谱图中特定吸收峰的峰值强度与样品中物质浓度的关系，可以建立定量分析模型。

这种方法对于含有特定官能团的化合物的定量分析非常有效。

2.3 有机物鉴定红外光谱仪可以用于有机物的鉴定。

不同有机物在红外光谱图上有特征性的吸收峰，可以通过识别和比对特征峰来确定样品中有机物的种类和含量。

2.4 质谱结合将红外光谱仪与质谱仪结合可以得到更为详细的化学信息。

红外光谱提供了化学键类型和官能团的信息，而质谱则可以确定特定化合物的分子量和分子结构。

红外光谱的光源红外光谱的光源是指用于产生红外光的光源装置。

红外光谱的应用广泛，包括材料分析、生物化学、气体检测、环境监测等领域。

在红外光谱的研究和应用中，光源的选择和性能对结果的准确度和可靠性具有重要影响。

本文将从辐射原理、光源类型和特点等方面综述红外光谱的光源。

辐射原理是光源产生红外光的基础。

根据辐射原理，物体具有热辐射能力，其辐射能力与温度有关。

当物体处于高温状态时，其产生的辐射能力比较强，包括可见光和红外光波段。

在红外光谱的研究中，通常选择能够产生较强红外辐射能力的光源。

常见的红外光谱光源主要包括光电子热辐射源（Globar）、Nernst灯、微波等离子体灯和波长可调谐激光器等。

下面将对这些光源进行详细介绍。

光电子热辐射源（Globar）是一种常用的红外光源，它由碳化硅制成，能够在千度级别的高温下产生辐射能力。

Globar具有辐射强度高、辐射能力稳定等特点，适用于一般的红外光谱测量。

Globar的工作温度通常在1100℃左右，产生的红外辐射能力主要集中在1到15微米的波段。

Nernst灯是一种以氧化铈为主要成分的陶瓷灯丝，能够在数百摄氏度的温度下产生红外光。

Nernst灯的工作温度通常在800到1200℃之间，频率范围在1到8微米。

与Globar相比，Nernst灯具有辐射能力更强，而且辐射波长范围更广，适用于一些红外光谱测量中的特殊要求。

微波等离子体灯是利用微波等离子体技术产生红外辐射的光源装置。

它是通过加热和离子化气体而产生红外光。

微波等离子体灯具有辐射强度高、光谱特性稳定等优点，适用于高精度和高分辨率的红外光谱测量。

其主要工作波段在1到15微米之间。

波长可调谐激光器是一种能够产生连续可调谐红外光的光源。

它利用激光器的特殊结构和工作原理，使得红外光的波长可以根据需要进行调节。

波长可调谐激光器通常具有辐射强度高、辐射稳定、调谐范围宽、光束质量好等优点，适用于一些高灵敏度和高分辨率的红外光谱测量。