第34卷，第9期 2014年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.34,No.9 -pp2529-2532 September, 2014
温度和加热时间对大气环境中纯铁光谱发射率的影响
于坤，王文宝”，张凯华1，刘玉芳1* 1.河南师范大学物理与电子工程学院，河南新乡453007 2.兴义民族师范学院物理与工程技术学院，贵州兴义562400
摘要纯铁的光谱发射率受温度的影响很大，尤其是在大气环境中，由于温度升高加剧了表面的氧化，导 1.55um波长的光谱发射率进行了系统的研究，探讨了温度、加热时间等因素对纯铁光谱发射率的影响。研究结果表明：纯铁的光谱发射率随着温度的升高而增大，并且在一定的温度下出现了峰值和谷值，通过分析有氧化层时金属的发射率模型，解释了这种现象的发生。恒温长时间测量结果表明，在不同的温度下，加热时间对光谱发射率的影响不同。研究结果将进一步丰富纯铁的光谱发射率数据，并为其光谱发射率在大气环境中的应用提供广实验依据。
关键词纯铁：光谱发射率：温度：加热时间
中图分类号：0432.1文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964 /j. issn. 1000-0593(2014 )09-2529-04
测温、传热计算等都具有非常重要的实际意义。从已报道的数据来看，研究的波长集中在中红外波段，而近红外波段的数据非常缺乏。1.55um波长是中高温辐射测温仪和光纤测
铁是世界上应用最多的一种廉价金属，在现代化工业和生活中起着举足轻重的作用。在2004年第9届国际工业与科学中的温度和热测量学术会仪上，德国的Bauer和美国的 Rink首次提议把纯铁（Armco型铁)作为光谱发射率测量的标准参考材料用于校准各种光谱发射率测量装置。Del Campo等J也对纯铁的光谱发射率进行了测量，并与Bauer 的测量结果进行广对比，研究主要在真空环境下进行，波长在3～20um之间。纯铁相对于此前其他研究机构提出的铂、碳化硅、铁镍合金等标准材料具有价格便宜、易于加工等优点，是一种非常有望作为光谱发射率测量标准的材料3-5]
真空环境中，纯铁的光谱发射率与温度之间的关系可近似用Hagen-Rubens关系来描述3]。在大气环境中，由于受表面氧化、加热时间等因素的影响，铁表面的光谱发射率与温度之间的关系非常复杂，很难用一个统一的关系式来捕述。而此前的研究大多将样品处在真空或者保护气体中进行研究.，研究结果与大气环境中铁的光谱发射率存在较大的差异。金属的热处理和加工过程多数情况是裸露在大气当中的，因此研究大气环境中铁表面的光谱发射率对于辐射
收稿日期：2013-10-25，修订日期：2014-01-22
温仪常用的一个波长，但是有关该波长的光谱发射率的报道很少。文中使用自主研制的光谱发射率测量装置对纯铁1.55
um波长的光谱发射率进行了系统的研究， 1实验部分
反射法光谱发射率实验装置的原理和结构与文献所述基本一致，将反射镜和新波器换为1.55am波长的半导体脉冲激光器，实现了1.55um波长光谱发射率的测量，响应的温度范围为300～1273K，光谱发射率测量不确定度优于 5%。图1为测量装置的原理示意图，加热装置采用 Cr30Ni70电阻丝加热，选用高精度K型热电偶焊接于待测样晶表面，SKW型数学智能精密控温装置（云南特普瑞）控温，控温精度优于1K。待测样品为5块直径为80mm，厚度为3mm的工业纯铁（编号为1，2，3，4，5），样品表面用2 号砂纸均匀打磨后，用内酮和酒精清洗表面，之后用粗糙度仪(北京时代TR220)分别测量样品中心区域的粗糙度，其粗糙度参数如表1所示
基金项目：国家自然科学基金项目(61127012和61307122和贵州省科学技术基金项目（黔科合」字[2012]2325号)及贵州省教育厅自然科
学基金重点项目(2010089)资助
作者简介：于坤，1980年生，河南师范大学物理与电子工程学院副教授
*通讯联系人e-mail：yf-liu@henannu.edu,cn
e-mail : yukur@ henannu. edu, cn