红外辐射材料整理ppt课件
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精品现代材料分析-红外吸收光谱介绍PPT课件
H
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
远红外材料与远红外纺织品ppt课件
远红外纤维简介
1
远红外纤维
一．远红外线的概念 二．远红外线的产生方法 三．远红外纤维的概念 四．远红外纤维的分类 五．远红外纤维的功能及应用 六．远红外纤维的加工方法 七．远红外纤维的性能测试 八．远红外纤维纺织品的生产
2
一．远红外线的概念
红外线是著名科学家赫歇尔在一次科学实验中发现的,他发现在 太阳光的可见光范围以外存在着一种神奇的光线,人的肉眼无法看见这 种光线,但它的物理特性与可见光线极为相似,存在明显的热辐射。由 于它位于可见光中红光的外侧,故而称之为红外线,红外线的波长范围 很宽,介于0.75-1000um,在红外线中,波长较短的为近红外线,波长比较 长的为远红外线,根据使用者要求的不同,划分的标准也不尽相同,通常 将波长在2.5um以上的红外线称为远红外线。
6
7
远红外涤纶长丝
8
四．远红外纤维的分类
➢ 从纤维结构上可将远红外纤维分成两类：一类是远红外 粉在成纤聚合物截面上均匀分散的单一组成纤维，另一 类是具有一个或多个芯层结构的复合纤维。
➢ 从纤维外观上分为两类，一类是常规圆形截面纤维，另 一类是异性截面纤维。这两类纤维均可制成中空纤维， 以增加保暖效果。
23
•谢谢观赏！
的切片。远红外微粉与成纤聚合物混合均匀，纺丝稳定性好，但由于再 造粒工艺的引入，使生产成本增高。
15
(2)母粒法：将远红外陶瓷微粉制成高浓度远红外母粒，再 与定量成纤聚合物混合后纺丝。该方法设备投资较少，生产成本 较低，工艺路线较成熟。
(3)注射法：在纺丝加工过程中，用注射器将远红外粉直接 入成纤聚合物熔体中而制成远红外纤维。该方法技术路线简单， 但远红外粉与成纤聚合物的均匀分散有困难，且需进行设备改造， 添置注射器。
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远红外纤维
一．远红外线的概念 二．远红外线的产生方法 三．远红外纤维的概念 四．远红外纤维的分类 五．远红外纤维的功能及应用 六．远红外纤维的加工方法 七．远红外纤维的性能测试 八．远红外纤维纺织品的生产
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一．远红外线的概念
红外线是著名科学家赫歇尔在一次科学实验中发现的,他发现在 太阳光的可见光范围以外存在着一种神奇的光线,人的肉眼无法看见这 种光线,但它的物理特性与可见光线极为相似,存在明显的热辐射。由 于它位于可见光中红光的外侧,故而称之为红外线,红外线的波长范围 很宽,介于0.75-1000um,在红外线中,波长较短的为近红外线,波长比较 长的为远红外线,根据使用者要求的不同,划分的标准也不尽相同,通常 将波长在2.5um以上的红外线称为远红外线。
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远红外涤纶长丝
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四．远红外纤维的分类
➢ 从纤维结构上可将远红外纤维分成两类：一类是远红外 粉在成纤聚合物截面上均匀分散的单一组成纤维，另一 类是具有一个或多个芯层结构的复合纤维。
➢ 从纤维外观上分为两类，一类是常规圆形截面纤维，另 一类是异性截面纤维。这两类纤维均可制成中空纤维， 以增加保暖效果。
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•谢谢观赏！
的切片。远红外微粉与成纤聚合物混合均匀，纺丝稳定性好，但由于再 造粒工艺的引入，使生产成本增高。
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(2)母粒法：将远红外陶瓷微粉制成高浓度远红外母粒，再 与定量成纤聚合物混合后纺丝。该方法设备投资较少，生产成本 较低，工艺路线较成熟。
(3)注射法：在纺丝加工过程中，用注射器将远红外粉直接 入成纤聚合物熔体中而制成远红外纤维。该方法技术路线简单， 但远红外粉与成纤聚合物的均匀分散有困难，且需进行设备改造， 添置注射器。
红外光谱最全最详细明了分解ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强； （4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
红外技术-第三章-红外辐射源分解PPT课件
• 按其工作温度来分可分为三类：
– 低温黑体：小于100ºC
– 中温黑体：100~1000ºC
– 高温黑体：1000ºC以上。
• 设计制作黑体时应考虑以下问题：
– 1．腔形的选择
» 球型、锥型、柱型
– 2．对腔芯材料的选择(好的热导率、高的抗氧化能力 或氧化层不易脱落、高发射率)
» 低于600K可选用铜；
18
– 常用作红外分光光度计的光源。 – 能斯特灯是由氧化锆、氧化钍、氧化钇或氧
化铍的混合物烧结成的一种很脆的空心圆柱 体或圆棒，两端以铂丝作为电源的引出线， 典型尺寸为长30mm，直径1~3mm。 – 能斯脱灯常作为红外分光光度计中的红外辐 射源。它有寿命长，工作温度高，黑体特性 好和不需要水冷等特性。主要缺点是机械强 度低，稍受压，就会损坏。 – 恒流电源供电：工作电流0.3~0.6A。 – 工作温度：1700K~1800K。
21
3.4 钨带灯
22
– 是广为使用为红外辐射源。常用于红外辐射 测量，作为3um以下的近红外辐射源使用。
– 与日常照明用的钨丝灯一样，钨带灯也是通 电加热钨带而发光的。
– 钨带的典型尺寸为宽约2mm，厚约0.02mm， 长约20mm。真空泡时可工作于1100ºC，充 惰性气体(如氩气等)可工作于2700度。
– 红宝石(Al2O3)激光器：波长694.3nm，功率可达103W 以上。
– 掺钕的钇铝石榴石(YAG)激光器，波长1.06um，功率 可达MW量级。
• 2、单色性和指向性不如气体激光器。
– 染料激光器的增益介质是由能发射荧光的有 机染料分子组成。特点：
• 染料分子的电子从基态跃迁到激发态的吸收光谱 几乎是连续谱，宽度可达几十纳米。可调染料激 光器是分光技术中的重要光源。
红外PPT课件
32
第二节 有机化合物的典型光谱
1．烷烃
（1）碳氢伸缩振动及弯曲振动
νC-H 接近又低于3000cm－1； asCH3 ＋ CH2 ； 当两个或三个甲基连接在同一碳原子上时，CH3峰分 裂为双峰；
-(CH2)n- n4， CH2峰出现在722 cm-1区有吸收，随 碳数的减少，吸收峰位有规律地向高波数方向移动；
解：~ 1 k
2πc μ
μ m1m2 m1 m2
C H的值：
（
12.01 1.008 12.01 1.008 ) 6 .02 10 23
1.54 10 24 g
k 4π 2c 2 μ~ 2 4π 2 ( 3.00 10 10 )2 ( 1.54 10 24 ) 3030 2
利用物质的分子对红外辐射的吸收，得到与分 子结构相应的红外光谱图，从而来鉴别分子结 构的方法，称为红外吸收光谱法（IR）。
近红外 0.76 ~ 2.5 um 中红外 2.5 ~ 25 um （4000 ~ 670 cm-1，即2.5 ~ 15 um 最广泛） 远红外 25 ~ 1000 um
芳烃ch31003000cm1之间有几三个16001500及1450cm1附近有三个吸收带前两个带是芳环的最重要特征带芳环与其他不饱和体系发生共轭1600cm1带往往分裂成1600及1580cm1两吸收带芳氢面外弯曲振动ch900650cm1单取代750690cm142邻二甲苯的红外光谱图邻二取代740cm1单取代2个吸收带750700cm1邻二取代1个吸收带740cm1间二取代23个吸收带870弱770700cm1对二取代1个吸收带800cm144倍频峰醇和酚分子间生成氢键而缔合oh伸缩振动36003200cm1之间co伸缩振动12601000cm1之间强度大从伯醇仲醇和叔醇吸收带向高频移动分别在105011001150cm1附近oh面外弯曲750650cm1之间oh面内弯曲1350cm146丙醇的红外光谱图47异丙醇的红外光谱图48叔丁醇的红外光谱图没有ohcoc伸缩振动1125cm1不对称强940cm1对称弱碳上有支链11701070cm1有两个吸收峰coc12751220cm1及10751020cm1两个强吸收峰50乙醚的红外光谱图51苯甲醚的红外光谱图伸缩振动饱和1720cm1芳酮向低频移动约20cm1不饱和酮向低频移动约40cm1伸缩振动1725cm1醛类在28202720cm1附近有cho两个吸收峰可与其他羰基化合物相区别
红外培训PPT课件
腔式黑体源采用高吸收率的材料和特定的等温线空腔，进入孔隙的任何辐射 经多次反射被分散和吸收，只有极小部分可能逸出。孔隙处获得的黑度几乎等 于黑体，发射率为0.99，并可控制在较高的温度。
测朗克辐射定律
一个绝对温度为T（K）的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内 向整个半球空间发射的辐射功率（简称为光谱辐射度）Mλb （T）与波长λ、 温度T满足下列关系：
通过物体表面的红外热分布图，定量的测量所需位置的平均温度，来判断设 备故障所在的位置及程度。
是被动的、非接触式的检测。
测量系统分析
2.3黑体辐射
所谓黑体，就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体， 也就是说全吸收。
黑体源的结构在原理上非常简单，主要分为面阵式和腔式。
面阵式黑体源采用的材料，吸收率接近于1，一般为0.95~0.97，由于其面积较 大，一般控制温度在300度以下的低温状况。
3.2国内红外探测技术的发展过程
光机扫描 探测器 (研究机构一直在研制发展中)
热电视 (热释电管)
进口焦平面、非制冷 探测器 （ 2001年第三代，2002年第四代）
国内红外探测技术的发展过程
目前，国内红外探测技术基本与国外同步，大部分厂家具有独立开发红外成像 组件的能力，尤其在测温技术方面，具有自己的特点。国内销售的主流红外热像 仪均采用法国ULIS公司的非制冷焦平面探测器，分别为320*240像素的便携式红 外热像仪、 160*120像素的手持式红外热像仪。
测量系统分析
解决方法：记录检测位置， 保证不同时间相同位置检测 ，看温度变化情况
2.7 非黑体辐射
对于不透明材料，=0，所以：
根据能量守恒定律，在任意指定 温度和波长下，在热平衡情况下， 物体的光谱辐射比和光谱吸收比相 等，因此，对于不透明的物体：
测朗克辐射定律
一个绝对温度为T（K）的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内 向整个半球空间发射的辐射功率（简称为光谱辐射度）Mλb （T）与波长λ、 温度T满足下列关系：
通过物体表面的红外热分布图，定量的测量所需位置的平均温度，来判断设 备故障所在的位置及程度。
是被动的、非接触式的检测。
测量系统分析
2.3黑体辐射
所谓黑体，就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体， 也就是说全吸收。
黑体源的结构在原理上非常简单，主要分为面阵式和腔式。
面阵式黑体源采用的材料，吸收率接近于1，一般为0.95~0.97，由于其面积较 大，一般控制温度在300度以下的低温状况。
3.2国内红外探测技术的发展过程
光机扫描 探测器 (研究机构一直在研制发展中)
热电视 (热释电管)
进口焦平面、非制冷 探测器 （ 2001年第三代，2002年第四代）
国内红外探测技术的发展过程
目前，国内红外探测技术基本与国外同步，大部分厂家具有独立开发红外成像 组件的能力，尤其在测温技术方面，具有自己的特点。国内销售的主流红外热像 仪均采用法国ULIS公司的非制冷焦平面探测器，分别为320*240像素的便携式红 外热像仪、 160*120像素的手持式红外热像仪。
测量系统分析
解决方法：记录检测位置， 保证不同时间相同位置检测 ，看温度变化情况
2.7 非黑体辐射
对于不透明材料，=0，所以：
根据能量守恒定律，在任意指定 温度和波长下，在热平衡情况下， 物体的光谱辐射比和光谱吸收比相 等，因此，对于不透明的物体：
红外技术基础与应用3-红外辐射源课件
19541954年gouffgouff提出的计算开孔空腔有效发射率的表达式提出的计算开孔空腔有效发射率的表达式可对球形圆柱形圆锥形腔体的有效发射率进行理论计可对球形圆柱形圆锥形腔体的有效发射率进行理论计1sstsstsstsst00腔的有效发射率腔的有效发射率腔内壁材料的发射率腔内壁材料的发射率stst腔内壁面积腔内壁面积s开孔面积开孔面积黑体开孔面积黑体开孔面积ss所对应的立体角所对应的立体角红外技术基础与应用3红外辐射源313黑体辐射源的结构及设计要一结构图一结构图二腔形黑体源的腔形结构二腔形黑体源的腔形结构锥形腔柱形腔球形腔锥形腔柱形腔球形腔三根据哥福理论公式对三种腔形的有效发三根据哥福理论公式对三种腔形的有效发射率进行推导射率进行推导红外技术基础与应用3红外辐射源四腔体的选择1对于相等的相对腔长l和相同腔体材料表面发射率的条件下锥形腔的发射率最小球形腔最大柱形腔稍小
红外技术基础与应用3-红外辐射源
• 地面和云层的辐射 • 天空的辐射 • 人体的辐射
红外技术基础与应用3-红外辐射源
（2）在绝热层使用了镀银的真空石英杜瓦瓶套管，有效地 阻止了热传导的影响，提高了有效发射率。
（3）采用优化的无感加热丝的特定绕法，使线圈密度沿轴 向合理分布，从而获得均匀的温度分布。
（4）采用优质抗冲击材料和精密机械结构，使能抗冲击和 振动。
红外技术基础与应用3-红外辐射源
2、大口径黑体辐射源 包括大口径中温黑体辐射源和大口径近室温 黑体辐射源。 3、面元黑体辐射源 现普遍使用的是温差电控温的黑体源，工作温度-
红外技术基础与应用3-红外辐射源
3.1.2 黑体辐射源有效发射率的计算
• 空腔型黑体辐射源的发射率的公式推导 • 哥福(Gouffé)理论: 1954年， Gouffé提出的计算开孔空腔有效发射率的表达式，
红外技术基础与应用3-红外辐射源
• 地面和云层的辐射 • 天空的辐射 • 人体的辐射
红外技术基础与应用3-红外辐射源
（2）在绝热层使用了镀银的真空石英杜瓦瓶套管，有效地 阻止了热传导的影响，提高了有效发射率。
（3）采用优化的无感加热丝的特定绕法，使线圈密度沿轴 向合理分布，从而获得均匀的温度分布。
（4）采用优质抗冲击材料和精密机械结构，使能抗冲击和 振动。
红外技术基础与应用3-红外辐射源
2、大口径黑体辐射源 包括大口径中温黑体辐射源和大口径近室温 黑体辐射源。 3、面元黑体辐射源 现普遍使用的是温差电控温的黑体源，工作温度-
红外技术基础与应用3-红外辐射源
3.1.2 黑体辐射源有效发射率的计算
• 空腔型黑体辐射源的发射率的公式推导 • 哥福(Gouffé)理论: 1954年， Gouffé提出的计算开孔空腔有效发射率的表达式，
红外辐射材料分解课件
适用范围
适用于不同类型和结构的红外辐射材料，如聚合物、陶瓷、金属等 。
红外辐射材料分解的实验设计与操作
01
02
03
实验设备
红外光谱仪、热分析仪、 化学分析仪等。
实验步骤
样品准备、实验操作、数 据记录与分析等。
注意事项确保实验安Fra bibliotek，遵循实验 室规定，正确操作仪器设 备。
红外辐射材料分解的优化与改进
VS
在废水处理方面，红外技术可以用于 检测废水中的有机物和无机物，如苯 、酚、重金属等有害物质。通过对废 水进行检测，可以评估废水处理的效 果，优化处理工艺，提高废水处理效 率。
红外辐射在医疗领域的应用实例
红外辐射在医疗领域的应用主要集中在无损检测和诊断方面。红外热像仪可以用于检测人体表面温度 分布，通过分析温度分布可以判断人体内部是否存在病变。例如，红外热像仪可以检测出乳腺肿瘤、 甲状腺肿瘤等恶性肿瘤，为早期发现和治疗提供帮助。
此外，红外技术还可以用于太阳能利用领域。通过分析太阳光的红外光谱，可以 了解太阳光的能量分布和温度特性，为太阳能电池的设计和优化提供依据。同时 ，红外光谱技术还可以用于太阳能热利用领域，例如太阳能热水器的设计和优化 。
05 红外辐射材料分解的挑战 与前景
红外辐射材料分解面临的主要挑战
技术难度高
红外辐射材料通常具有复杂的分子结构和独特的物理特性 ，这使得分解过程需要高度专业化的技术和知识。
，导致材料分解。
热力学过程是指红外辐射能量 使材料分子获得足够的能量， 克服分子间作用力，从而实现
分解。
红外辐射材料分解的过程包括 吸收、传递和耗散等阶段，最
终导致材料的分解。
03 红外辐射材料分解技术
红外辐射材料分解的方法与技术路线
适用于不同类型和结构的红外辐射材料，如聚合物、陶瓷、金属等 。
红外辐射材料分解的实验设计与操作
01
02
03
实验设备
红外光谱仪、热分析仪、 化学分析仪等。
实验步骤
样品准备、实验操作、数 据记录与分析等。
注意事项确保实验安Fra bibliotek，遵循实验 室规定，正确操作仪器设 备。
红外辐射材料分解的优化与改进
VS
在废水处理方面，红外技术可以用于 检测废水中的有机物和无机物，如苯 、酚、重金属等有害物质。通过对废 水进行检测，可以评估废水处理的效 果，优化处理工艺，提高废水处理效 率。
红外辐射在医疗领域的应用实例
红外辐射在医疗领域的应用主要集中在无损检测和诊断方面。红外热像仪可以用于检测人体表面温度 分布，通过分析温度分布可以判断人体内部是否存在病变。例如，红外热像仪可以检测出乳腺肿瘤、 甲状腺肿瘤等恶性肿瘤，为早期发现和治疗提供帮助。
此外，红外技术还可以用于太阳能利用领域。通过分析太阳光的红外光谱，可以 了解太阳光的能量分布和温度特性，为太阳能电池的设计和优化提供依据。同时 ，红外光谱技术还可以用于太阳能热利用领域，例如太阳能热水器的设计和优化 。
05 红外辐射材料分解的挑战 与前景
红外辐射材料分解面临的主要挑战
技术难度高
红外辐射材料通常具有复杂的分子结构和独特的物理特性 ，这使得分解过程需要高度专业化的技术和知识。
，导致材料分解。
热力学过程是指红外辐射能量 使材料分子获得足够的能量， 克服分子间作用力，从而实现
分解。
红外辐射材料分解的过程包括 吸收、传递和耗散等阶段，最
终导致材料的分解。
03 红外辐射材料分解技术
红外辐射材料分解的方法与技术路线
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4
红外线分类
• 在红外技术中，按地球上大气对红外辐射传输的 影响，将它分为四个光谱区:
• 0．76~3um为近红外；
• 3~6um为中红外区；
• 6~15um为远红外区，
• 15~1000um为极远红外区。
• 不同学科有不同的划分方法。
精选ppt
5
1.普朗克定律和维恩定律
M
C15
eC2/T 1
Mλ黑体辐射出的能量密度 C1:3.17×10-6 C2:1.44×10-2 T:绝对温度
黑体 1.0
ε(λ)
灰体 0.5
选择性 辐射体
0 λ
三类辐射体的单色发射率
精选ppt
16
法向发射率εn
• 垂直于辐射表面的发射率 ，称为法向发射率εn
精选ppt
17
二、影响材料发射率的因素
• 影响材料反射、透射和辐射性能的有关因素必然会在其发射率的变化 规律中反映出来。
• 材料发出辐射是因其组成原子、分子或离子体系在不同能量状态间跃 迁产生的。一般说，这种发出的辐射，在短波段主要与其电子的跃迁 有关，在长波段则与其晶格振动特性有关。
辐射出射度与绝对温度的四次方成比关系
σ黑体的辐射常数，或称斯蒂芬一玻尔兹曼常数，等于 5.67×10-8W/m2·K4
M:黑体的辐射出射度：单位面积发射的能通量（W·m2）
精选ppt
8
• 该定律可用于任何热辐射体
Mm T4 M
ε—发射率
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3.基尔霍夫定律
• 确定了物体出射度M和吸收率α之间的联系，即： • M1/α1=M2/α2=M3/α3=…= Mm/α= M=f(T) • 说明：任何热辐射体的辐射出射度和吸收率之比相同并恒
• 因之，组成材料的元素、化学键形式、晶体结构以及存在缺陷等因素 都将对材料的发射率发生影响。
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影响发射率的因素
• 1．材料本身结构 • 2．辐射波长 • 3．原材料预处理工艺 • 4．温度 • 5. 表面状态 • 6．材料的体因素 • 7．工作时间
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1．材料本身结构
• 一般地，金属导电体的ε值较小，电介质材料的ε值较高。 存在这种差异的原因与构成金属和电介质材料的带电粒子 及其运动特性直接有关。带电粒子的特性不同，材料的电 性和发射红外辐射的性能就不一样，而这往往与材料的晶 体结构有关。
• 氧化铝、氧化硅等电介质材料属于离子型晶体
• 碳化硅、硼化锆、氮化锆等材料属于共价晶体
• 铝等金属晶体的结构是正离子晶格由自由电子把它们约束
在一起。
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2．辐射波长
• 多数红外辐射材料，其发射红外线的性能，在短波主要与电子在价带 至导带间的跃迁有关（绝缘体9eV，半导体1-3eV）；在长波段主要与 晶格振动有关。晶格振动频率取决于晶体结构、组成晶体的元素的原 子量及化学键特性。
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1.2 红外辐射材料
• 工程上，红外辐射材料是指能吸收热辐射而发射大量红外 线的材料。
• 红外辐射材料可分为热型、“发光”型、热—“发光”混 合型三类。
• 红外加热技术主要采用热型红外辐射材料。
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红外辐射材料相关概念
• 一、发射率 • 二、影响材料发射率的因素 • 三、红外辐射材料的种类 • 四、红外辐射材料的应用
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红外线
• 红外线是英国赫舍尔在1800年发现的。它本质上 和可见光一样是一种电磁波，波长在0.76~1000um之 间。
• 红外线的辐射起源于分子的振动和转动，而分子 振动和转动起源于温度。所以在0K以上的温度下， 一切物体均可辐射红外线，故红外线是一种热辐 射，有时也叫它热红外。
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m• a T x 2 .8m 9• K 7 m 30 m • 0 K0
在0 K时，Mλ趋于零。在一定绝对温度范围内，Mλ 随波长增加而上升，达到最大值后，又随波长增加 而下降。
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6
度能 量 密
0
Planck 线
5
10
(104 cm)
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2.斯蒂芬一玻尔兹曼定律
MM d6.4 C 2 49 C 14 •T4T4
Hale Waihona Puke 精选ppt235.表面状态
• 一般说来，材料表面愈粗糙，其发射率值愈大（暖气片表 面不光滑）
• 红外线在金属表上的反射性能与红外线波长对表面不平 整度的相对大小有关，与金属表面上的化学特征(如油脂 玷污、附有金属氧化膜等)和物理特征(如气体吸附、晶格 缺陷及机械加工引起的表面结构改变等)有关。
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一、发射率
• 红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。 • 发射率是红外辐射材料的重要特征值，它是相对于热平衡
辐射体的概念。 • 热平衡辐射体是当一个物体向周围发射辐射时，同时也吸
收周围物体所发射的辐射能量，当物体与外界进行能量交 换慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时，该过程 可以看作是平衡。
纯SiC的单色发射率与波 长的关系
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3．原材料预处理工艺
• 同一种原材料因预处理工艺条件不同而有不同的发射率值。 • 经700℃空气气氛处理与经1400℃煤气气氛处理的氧化钛
的常温发射率分别为0．81和0．86 。
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4．温度
• 电介质材料的发射率较 金属大得多，有些随温 度升高而降低，有些随 温度的升高而有复杂的 变化。
红外材料
红外材料是指与红外线的辐射、吸 收、透射和探测等相关的一些材料。 主要介绍红外辐射材料
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主要内容
• 1.1 红外线的基本规律 • 1.2 红外辐射材料
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1.1 红外线的基本规律
• 1.普朗克定律和维恩定律 • 2.斯蒂芬一玻尔兹曼定律 • 3.基尔霍夫定律 • 4.朗伯定律
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发射率（ε）和光谱发射率ε（λ）
• 把实际物体发射的辐射出射度和同一温度下黑体发射的辐 射出射度之比定义为发射率ε，也称全发射率。
• 把各个波长的辐射出射度与同温度、同波长下黑体的辐射 出射度之比定义为光谱发射率ε（λ），也称为单色发射 率。
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• 发射率与波长无关的物体称为灰体； • 随波长变化而改变发射率的物体称为选择性辐射体。
等于黑体的辐射出射度，且只和温度有关。 • ε=α • 表明：若物体对某种波长的辐射有很强的吸收能力，则它
对这种辐射的发射能力也很强。
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4.朗伯定律
I I0cos
• 它确定了黑体沿个别方向的辐射变化，并可表示为： 一定方向上单位面积单位立体角内的辐射能通量与该 方向同表面法线方向的夹角的余弦成正比。