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閱讀：14發(fā)布時(shí)間：2025-1-20
QUV紫外加速老化試驗(yàn)機(jī)和Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱需要使用專用的校準(zhǔn)輻照度計(jì)。CR10和UC10用于熒光燈QUV紫外加速老化試驗(yàn)機(jī)，CR20和UC20用于氙燈。這些標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)儀可以溯源到NIST確保傳遞給測(cè)試樣品的輻照度等于用戶測(cè)試方法中要求的輻照度。在本文中，我們將介紹光譜失配的概念，以及解釋為什么我們的燈具必須用我們的輻射測(cè)量設(shè)備進(jìn)行專門的校準(zhǔn)。我們還將研究為什么在340nm控制點(diǎn)的校準(zhǔn)需要使用特定于濾波器的輻射計(jì)進(jìn)行，而在420nm的校準(zhǔn)時(shí)則不需要。
Q-Lab的設(shè)備和校準(zhǔn)輻照度傳感器使用光電二極管工作，這是一種將吸收的光子轉(zhuǎn)換為電流的半導(dǎo)體。這些光電二極管的靈敏度根據(jù)波長(zhǎng)的不同而不同。
QUV紫外熒光燈使用UC10校準(zhǔn)的輻射計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。它們有一個(gè)黑色的玻璃濾光片，允許UV通過(guò)，但不可見(jiàn)，除了光譜中紅色區(qū)域約700納米的波段。我們的熒光UV在這個(gè)特定的紅色波段不產(chǎn)生能量，所以傳感器不需要任何額外的過(guò)濾來(lái)確保到達(dá)光電二極管的能量是在UV區(qū)域。雖然安裝在QUV中的UC10傳感器“看到”的能量都在大約400納米以下，但它的電信號(hào)輸出不能提供關(guān)于能量來(lái)自哪個(gè)波長(zhǎng)的信息。換句話說(shuō)，它無(wú)法區(qū)分，例如，來(lái)自350納米光子的能量和來(lái)自300納米光子的能量，盡管事實(shí)上，350納米的輻照度比300納米的等效輻照度產(chǎn)生了更高的光電二極管的電能輸出。這就是為什么專門用QUV校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)UC10至關(guān)重要的原因。光二極管所看到的輻照度的光譜曲線必須考慮到精確的測(cè)量。在UC10校準(zhǔn)過(guò)程中，分光輻射計(jì)測(cè)量UVA-340燈的輻照度，具有精確測(cè)量單nm波長(zhǎng)輻照度的能力。此時(shí)，我們“知道”了340nm的輻照度，所以我們“告訴”了UC10，同時(shí)測(cè)量了燈，以解讀來(lái)自的電信號(hào)
傳感器等同于分光輻射計(jì)測(cè)量。在數(shù)學(xué)上，UVA-340 燈的光譜曲線和 UC10 傳感器的靈敏度曲線(它本身是光電二極管靈敏度曲線和濾光玻璃透過(guò)率的函數(shù))已經(jīng)集成在一起。這就產(chǎn)生了一個(gè)從傳感器電流輸出到 340 nm處實(shí)際輻照度的轉(zhuǎn)換因子。
此轉(zhuǎn)換因子僅適用于UVA-340燈。如果您測(cè)量任何其他UV光源，如陽(yáng)光或UVB-313燈，您將應(yīng)用一個(gè)不正確的轉(zhuǎn)換因子。有人認(rèn)為，在UC1屏幕上選擇UVA-340或UVB-313燈(類似地，按CR10上的A或B按鈕)，只是告訴輻射計(jì)分別測(cè)量340nm和310nm。這種說(shuō)法只對(duì)了一部分。UVB的選擇還考慮了UVB-313 和FS-40光譜曲線，因此與UVA-340有不同的轉(zhuǎn)換因子。如果你正在測(cè)量UVA-340燈，但選擇了UVB-313燈，你得到的310nm值要比正確的測(cè)量值高得多，因?yàn)閭鞲衅餍盘?hào)和310nm 輻照度之間的轉(zhuǎn)換因子假設(shè) UVB 燈的光譜曲線非常不同。這就是所謂的光譜失配誤差。例如，如果您錯(cuò)誤地選擇了UC1上的UVB-313，但您的測(cè)試人員使用的是UVA-340燈，設(shè)備將讀取0.97W/m2/nm，而正確的值實(shí)際上是0.12W/m2/nm時(shí)的310nm和0.89W/m2/nm在340nm處。
上述討論也適用于 Q-SUN，但使用單一轉(zhuǎn)換因子時(shí)的光譜失配誤差比使用 QUV 時(shí)小。UC20/340中的340nm傳感器使用了窄帶濾波器，旨在限度地減少340nm以外的輻照度。這種濾波器的阻擋特性已經(jīng)切斷了320nm和360nm附近的波長(zhǎng)，因此包含這種濾波器大大降低了潛在的光譜錯(cuò)配誤差，但并不能消除它。
如果氙弧燈的光譜功率分布(SPD)在 你測(cè)量的區(qū)域是一條水平 線，就不會(huì)有光譜失配誤 差，因?yàn)閷?duì)于給定的傳感器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換因子總是相同的。此外，如果帶通濾波器在被測(cè)量的波長(zhǎng)周圍足夠精確，就不會(huì)有光譜錯(cuò)配誤差，因?yàn)閭鞲衅鞯碾娸敵鲋荒軄?lái)自感興趣波長(zhǎng)的光。如果只有 340 nm 的輻射能(±0.5nm)到達(dá)傳感器，則信號(hào)與340nm輻照度之間的轉(zhuǎn)換因子將是恒定的，而與光源的SPD無(wú)關(guān)。
然而，在氙燈老化試驗(yàn)箱中，約340nm的SPD有一個(gè)相對(duì)陡峭的斜率(圖1，左)。帶通濾波器并不能精確地消除該波長(zhǎng)以外的輻照度，這在用不同的光學(xué)濾光片測(cè)量輻照度時(shí)造成了光譜失配誤差。大多數(shù)光學(xué)濾光片會(huì)在340nm左右產(chǎn)生傾斜的光譜曲線，其差異足以導(dǎo)致給定轉(zhuǎn)換因子的誤差。
UC20/340使用校準(zhǔn)因子編程到智能傳感器，以糾正這些光譜不匹配。CR20/340系統(tǒng)包括不同的型號(hào)，每種光學(xué)濾光片類型都有特定的轉(zhuǎn)換因子。
圖1所示，在340nm(左)和420nm(右)的控制點(diǎn)選擇光學(xué)濾光片的SPD。
Q-SUN420nm傳感器使用420nm干涉濾波器。因?yàn)?20nm處的SPD對(duì)于每個(gè)濾光器都是相對(duì)水平的(圖1，右)，我們有一個(gè)單一的轉(zhuǎn)換因子UC20/420傳感器，對(duì)所有這些傳感器都是準(zhǔn)確的。
光譜不匹配是我們需要校準(zhǔn) QUV 和 Q-SUN 中的紫外控制點(diǎn)的原因，我們需要使用針對(duì)燈具和濾光片量身定制的特定輻射測(cè)量設(shè)備。在UC10中，我們校準(zhǔn)了兩種不同的設(shè)置(310nm和340nm)，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。UC20/340 有校準(zhǔn)因子編程，以考慮不同光學(xué)濾光片光譜之間的差異。UC20/420 適用于所有不使用校準(zhǔn)因子的濾光片，因?yàn)樵?420 nm時(shí)濾光片之間的光譜差異最小。
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