実在表面の熱ふく射特性研究のための分光計測装置

研究真实表面热辐射特性的光谱测量装置

基本信息

批准号：
12750160
负责人：
若林英信
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

工業装置や自然界の実環境下にある実在表面は,実験室の清浄な光学鏡面とは著しく異なり,表面にはミクロなあらさがあり,その表面はなんらかの被膜で覆われているのがふつうである.加えて,その表面状態は実環境下で時々刻々にも変化する.また,積極的に表面状態を変化させる表面の物理・化学プロセスも実用化されている.このような実在表面について,その熱ふく射特性を伝熱の評価のために明らかにし,あるいは,ふく射を応用する表面状態診断法を確立するには,分光学的な手法を検討するのが望ましい.本年度(平成13年度)は,昨年度に引き続き,本研究の主たる実験装置である広波長域高速ふく射スペクトル測定装置の開発を進め,ほぼ完成するに至った.装置は,波長0.3〜11μmの近紫外〜赤外域の93波長点からなる表面の放射・反射スペクトルを2sのサイクル時間で同時にくり返し測定できる.第2に,この装置を用いて,高温大気酸化過程にある金属(Fe, Cr, Ni, SUS304)表面の時々刻々に変化する表面の反射・放射スペクトルの推移を調べる実験を行った.その結果,ふく射の干渉・回折挙動が,規則的で再現性のよいものであり,また多くの金属に一般的なものであることがわかった.第3に,そのような実在表面の温度・性状を時々刻々に診断する表面状態のインプロセス診断アルゴリズムを改良することを試みた.そこでは,測定されたスペクトルの反転解析に耐える簡明な実在表面のふく射反射・放射のモデルを示した.検証実験を行い,そのすぐれた性能を例証した.

工业设备或自然界真实环境中的真实表面与实验室中干净的光学镜表面明显不同；它们具有微观粗糙度，并且这些表面通常覆盖有某种涂层。与真实环境中的情况相似。此外，主动改变表面状态的表面物理和化学过程已投入实际应用。可以明确此类真实表面的热辐射特性，以评估传热或应用辐射的表格。为了建立诊断表面状况的方法，最好考虑光谱方法。继去年之后，本财年（2001）我们将使用宽波长范围高速辐射光谱测量装置，这是主要的实验我们正在继续开发这项研究的设备。该装置可以在2秒的循环时间内同时重复测量波长为0.3~11μm的近紫外到红外区域93个波长点组成的表面的辐射和反射光谱。高温金属（铁、铬、镍、我们通过实验研究了SUS304表面时刻变化的反射光谱和辐射光谱的变化。结果表明，辐射干涉和衍射行为有规律，重现性好，与实际情况相似。第三，如此真实的表面。我们尝试改进表面状况的过程诊断算法，该算法可以随时诊断表面的温度和特性。我们提出了真实表面上的辐射反射和辐射的简单模型，该模型可以承受测量光谱的反演分析。验证实验并展示了其优异的性能。