實(shí)驗(yàn)講義十四 材料透光性的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)十四材料透光性的測(cè)定概述在材料中，玻璃、陶瓷、塑料等是透明或半透明材料。透光性是指材料透過光線的能力， 它是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，與材料對(duì)光線的吸收和反射性質(zhì)有關(guān)。通常用透光率或霧度(渾濁度) 來表征。傳統(tǒng)的光學(xué)材料是玻璃，透光性是玻璃最重要的性質(zhì)。對(duì)于平板玻璃，由于其用途的需 要，對(duì)光的透過率有較高的要求，在各國的玻璃標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)透過率都有具體的規(guī)定。因此，透 過率的測(cè)定是平板玻璃質(zhì)量檢測(cè)的重要項(xiàng)目。乳白玻璃和半透明瓷器的一個(gè)重要光學(xué)性質(zhì)是半透明性。一些重要的工藝瓷，例如骨灰 瓷和硬瓷，其半透明性是主要的鑒定指標(biāo)之一。單相氧化物陶瓷的半透明性是它的質(zhì)量標(biāo)志。 因此，測(cè)定乳白玻璃和半透明瓷器的半透

2、明性對(duì)科研和生產(chǎn)都是十分重要的。對(duì)于陶瓷材料，好瓷器的一種特殊性質(zhì)是高度的透光性。透明的Alq、MgO、Y2O3等氧化 物陶瓷也有較高的透明度，其透光性也是這些材料的質(zhì)量指標(biāo)。此外，有機(jī)玻璃、透明或半透明塑料薄膜也以透光性作為其質(zhì)量鑒定和老化后性能變化 程度的評(píng)定指標(biāo)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_總透光率、霧度的基本概念；了解玻璃透光率/霧度測(cè)定儀的基本測(cè)量原理及使用方法；掌握材料透光率、霧度的測(cè)定技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理總透光率、霧度的定義(1)總透光率的定義透光率是衡量一種物體透射光通量的尺度。1933年，國際照明委員會(huì)(CIE)對(duì)透光率作 了明確的定義：透過率是透過物體的光通量和射到物體的光通量之比，即j

3、 V T dT=(1)人人人人I* I V d0 XXX式中：T一總透過率；光通量之比;中。一射到物體上的光能量，流(明)； 中一透過物體的光能量；Ix-A光源的分譜輻射強(qiáng)度，瓦每球面度;V*一明視覺相對(duì)光譜靈敏度(或視見函數(shù))；T -單色光透過率；d*波長(zhǎng)間隔，納米。這樣，只要用分光光度計(jì)測(cè)出物體的一系列單色光的透過率，就可以累計(jì)計(jì)算物體的可 見光(380 780nm)透過率。不過，手工計(jì)算十分麻煩，將算法編成程序，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算 則方便得多。(2)霧度的定義光線射到一透明或半透明物體上時(shí)，部分產(chǎn)生定向反射，部分產(chǎn)生漫反射，如圖1中的 左半球所示。光線進(jìn)入樣品后部分被吸收，部分被透過。在出

4、射樣品的光中，主透射部分按 折射定律前進(jìn)，其余部分產(chǎn)生半球透射，其前進(jìn)方向是散亂的，因此稱為漫透射，如圖中的 右半球所示。按照GB 2410-80及ASTM D1003-61 (1997)，以半球透射來考核的透光率，稱為半球透 光率。透過試樣而偏離入射方向的散光通量與透射光通量之比稱為霧度，同樣，在GB 2410- 80及ASTM D 1003-61(1997)中所定義的霧度是指樣品的半球霧度。入射光半球反射半球透射圖12、透光率/霧度測(cè)定儀的基本測(cè)量原理透光率/霧度測(cè)定儀采用平行照射，半球散射，積分球光與透射原理電接收的方式，其測(cè) 量原理如圖2所示。由光源1 (鹵鎢燈)發(fā)出的光經(jīng)過聚光鏡2,

5、通過光欄3,經(jīng)遮光式調(diào)制 器4射到物鏡5上。物鏡5射出一束平行光束，其光線偏離角不大于30，并將光攔3成像在 出射窗口 10上。出射窗對(duì)入射窗口中心的張角為8。，光斑邊緣與出射窗形成1.3。的環(huán)帶。積 分球7內(nèi)裝有一可擺動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器9,當(dāng)測(cè)定透光率及總透射光時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射器被控在位， 擋住出射窗；當(dāng)測(cè)散射光時(shí)，從出射窗處讓開。固定在積分球上的硒光電池8將球內(nèi)的光照吸收后轉(zhuǎn)換成光電流，經(jīng)檢波放大A/D轉(zhuǎn)換，微機(jī)處理后，顯示透光率和霧度的測(cè)定值，需 要時(shí)還可打印輸出。1.光源2.聚光鏡3.光欄4.調(diào)制器5.物鏡6.試樣7.積分球8.光電池9.發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)器10.出射窗口 11.入射窗口圖2透光率/霧度

6、測(cè)定儀的測(cè)量原理圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試樣儀器結(jié)構(gòu)儀器外形如圖3所示。儀器分為發(fā)射系統(tǒng)（左側(cè)）和接收系統(tǒng)（右側(cè)）兩部分，中間是開啟 式的樣品室。由于調(diào)制器的采用，儀器不受環(huán)境光的影響，不必采用暗室.開啟式的樣品窗 幾乎不受樣品尺寸的限制，保證了大件樣品操作者的安全，可以測(cè)量平板玻璃，塑料板材和 片材、塑料薄膜等透明及半透明的平行平面樣品的透光率、透射霧度，儀器采用微機(jī)自動(dòng)操 作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，無旋鈕操作，使用方便。1.測(cè)試準(zhǔn)備指示燈2.透光率顯示窗3.霧度測(cè)試窗4.電源開關(guān)5.測(cè)試開關(guān)6.樣品架 圖3透光率/霧度測(cè)定儀外形圖試樣（1）試樣切割尺寸對(duì)于量少的材料，可切成小樣，尺寸為5 0 5 0m

7、m。對(duì)于面積和厚度大的材料，可切成大樣，寬度可達(dá)3 8 0 mm，厚度可達(dá)1 3 0 mm，長(zhǎng) 度不受限制。（2）試樣的處理試樣不應(yīng)有明顯可見的劃傷、疙瘩、不易清洗的附著物等。被測(cè)試樣表面應(yīng)清潔，因此 試樣選好后，要用濾紙或潔凈的紗布擦干掙，必要時(shí)要用浸有無水乙醇（或乙醚）的脫脂棉 （或軟布條）將待測(cè)試樣擦干凈，晾干后才能進(jìn)行測(cè)試。四、實(shí)驗(yàn)步驟將儀器電源插頭插入插座（三眼）。將打印機(jī)接上電源。將儀器的三只保護(hù)蓋旋下。在測(cè)小樣品時(shí)，須將樣品架裝于接受器的左側(cè)（擰上二只螺釘即可）。按一下電源按鈕，儀器預(yù)熱至少30min。兩窗口各顯示一各小數(shù)點(diǎn)，準(zhǔn)備指示燈指示 黃光。不久，指示燈指示綠光，左邊讀數(shù)窗

8、出現(xiàn)“P”，右邊出現(xiàn)“H”，并發(fā)出呼叫聲。此時(shí)， 按下測(cè)試開關(guān)，儀器將顯示“P 1 0 0. 0”， “H 0. 0 0 0”。如果不顯示 “P 1 0 0. 0”， “H 0. 0 0 0”，即“P0. 0 0 0”，說明光源預(yù)熱不夠?？申P(guān)閉電源后再開機(jī)，重復(fù)1 2次，在顯示“P100. 0”，“H0. 00”，穩(wěn)定數(shù)分鐘后即可結(jié)束預(yù)熱。按下測(cè)試開關(guān)，進(jìn)行空白測(cè)試。儀器中的微機(jī)采集儀器自身的數(shù)據(jù)后，再度顯示“P”， “H”，并呼叫，即可進(jìn)行測(cè)量。塊狀樣品的測(cè)量將待測(cè)樣品裝在樣品架上，按測(cè)試鈕，指示燈轉(zhuǎn)為紅光，不久就在顯示屏顯示出透光率 和霧度的數(shù)值。前者顯示單位為0.1%，后者為0.0 1%

9、。此時(shí)，指示燈轉(zhuǎn)為綠光。需要進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)，可不拿下樣品，重按測(cè)試鈕即可。最后取其算術(shù)平均值作測(cè)量結(jié)果， 以提高測(cè)量準(zhǔn)確度。更換樣品，重復(fù)按測(cè)試按鈕，即可連續(xù)測(cè)得同一批樣品的測(cè)試結(jié)果。更換樣品批號(hào)的測(cè)量更換樣品批號(hào)時(shí)，應(yīng)先按測(cè)試按鈕測(cè)空白（一般每測(cè)完一組樣品應(yīng)測(cè)空白一次），儀器 顯示“P100.00”， “H0.000”后，再按測(cè)試鈕，待準(zhǔn)備燈發(fā)綠光，儀器發(fā)出呼叫后，再測(cè) 下一組樣品。薄膜試樣的測(cè)量對(duì)于塑料等薄膜樣品，只要將待測(cè)薄膜夾于儀器附帶的磁性夾具之間，稍加拉平即可。將夾具裝在樣品架上(注意將薄膜一面緊貼積分球)，按上述操作即可得出結(jié)果。測(cè)定結(jié)果處理對(duì)每片試樣測(cè)定三次，取算術(shù)平均值作為該片試樣的透光率值。將三片試樣的透光率值取算術(shù)平均值，作為該批試樣的測(cè)定結(jié)果。測(cè)定結(jié)果可按 下列格式記錄。取樣日期：測(cè)定日期:試樣編號(hào)試樣厚度(mm)測(cè)定