涂层的热红外发射率计算模型

根据Kubelka-Munk 模型和Mie散射理论,解出了涂覆在高发射率衬底上的红外涂层里的辐射传输方程（RTE）,建立了涂层在热红外（8～14 μm）波段的发射率的计算模型.在运用铝粉粒子作为颜料粒子的情况下,根据计算结果,得出了涂层发射率与粒子半径、涂层厚度的关系,以及最优的粒子半径范围.     

红外伪装涂料发射率的季节性要求

为了研究伪装涂料8～14 μm波段的平均发射率在不同季节的取值范围,结合太阳辐射,植被温度以及气温的一日变化,建立目标及单一植被背景在晴朗天气情况下不同季节的一日辐射温度变化模型.以合肥地区为例,分别以春分、夏至、秋分、冬至四个节气的日气候状况代表春夏秋冬四季的气候特征,采集该地区在四个节气近五年的日值气侯数据,对覆盖不同发射率伪装涂料的目标以及植被背景在四个节气中从6时到22时的辐射温度变化进行模拟.获得目标和植被背景的日辐射温度变化数据,计算不同覆盖发射率值的伪装涂层时的目标和背景的欧氏距离和伪装效率.利用欧氏距离和伪装效率对目标的伪装效果进行分析.当欧氏距离最小时目标与植被背景红外特征最接近,春夏秋冬欧氏距离最小时的发射率值依次为0.58、0.33、0.41、0.86;以参考目标与背景的辐射温度差控制在4K以内为实现隐身的标准,春夏秋冬伪装效率最高时的发射率值依次为0.6、0.3、0.4、0.9.     

纯钨红外光谱发射率特性研究

光谱发射率是一个重要的热物性参数,在辐射测温、热传输计算等领域有着广泛的应用。钨作为一种重要的金属,关于其光谱发射率的研究报道较少。利用黑体炉、傅里叶红外光谱仪、加热装置和光学系统搭建了一套能量对比法光谱发射率测量装置,该装置能够测量3~20μm的光谱发射率,测量装置的整体不确定度优于5%。利用该装置测量了纯钨在4个温度点(573, 673, 773和873 K)的法向光谱发射率,重点探讨了氧化、温度、波长和加热时间对纯钨光谱发射率的影响。研究结果表明:纯钨在表面未氧化的情况下,光谱发射率在几个温度点的变化规律基本一致,且数值相差较小,而当其表面发生氧化后光谱发射率迅速增加,在某些波长处出现了强烈的振荡。表面未氧化时纯钨的光谱发射率受温度的影响较小,随着温度的增加仅出现微小的增加,但是当表面发生氧化后,随温度的升高而迅速增大。纯钨的光谱发射率整体上随着波长的增加而减小,但是当表面发生氧化后,由于表面氧化膜与钨金属基底发生干涉效应,在4, 9, 12.5和16.5μm处均出现了峰值。在573和673 K,纯钨的光谱发射率随着加热时间的增加无明显变化。然而,随着温度的升高,在773和873 K时,光谱发射率随着加热时间增加而增大,在773 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较大,因为在该温度点,纯钨表面刚开始发生氧化,氧化速率较大,在873 K时光谱发射率随加热时间的增加增幅较为平缓,并且随着加热时间的增长呈现稳定的趋势。综上,纯钨的光谱发射率在温度较低和表面未氧化时较为稳定。随着温度的升高,当表面发生氧化后,光谱发射率迅速增大,并且在多个波长位置出现了强烈的振荡。由此可见,纯钨光谱发射率受温度、波长、加热时间的影响较大,在实际应用过程中,特别是在辐射测温过程中,如果把纯钨的光谱发射率看做常数将会带来较大的测量误差。该研究将进一步丰富钨的光谱发射率数据,并为其在科学研究和应用中提供数据支持。     

目标表面发射率对红外辐射偏振特性的影响分析

偏振探测不仅可以获得目标的光谱、强度、偏振态以及空间几何形状等参数,还可以获得更丰富的目标信息,有利于改善对目标的探测和识别能力。红外辐射偏振成像是近年来发展起来的一种新的红外探测技术,主要通过目标与场景的红外辐射偏振特性差异进行目标探测与识别。但由于红外辐射偏振信息在传输过程中,其偏振态会受到传输介质的影响,而通常基于实验分析总结目标红外偏振特性的方法难以对偏振传输过程中的影响因素进行估计,也不能定量描述各相关参数对于红外偏振信息的影响。通过微面元理论的双向反射分布函数模型,建立了基于偏振双向反射分布函数的红外辐射偏振传输方程, 推导分析了目标表面发射率对红外辐射偏振度的影响,结果表明：目标表面发射率对目标红外偏振度影响可以忽略;在理论分析基础上,有针对性的开展红外光谱偏振探测试验,试验数据分析与理论推导结论吻合。这表明：材料表面发射率的变化不影响目标表面的红外辐射偏振度。该研究成果有利于提高红外伪装探测的目标识别效率,可为进一步提高红外偏振成像系统的伪装目标探测提供新的途径和方法,如在伪装目标探测识别中,通过探测其表面的红外辐射偏振特性的改变实现伪装目标识别探测。     

红外光谱法用于塑料馀管成份的分析

对一种塑料软管 ,采用溶剂萃取方法进行组分分离 ,然后通过红外光谱对分离后的组分进行分析鉴定 ,从而确定塑料软管的组成配方 ,获得了较为满意的结果。     

颜料含量对复合涂层红外发射率的作用机制研究

以聚氨酯(PU)为粘合剂,某片状金属粉为颜料,采用刮涂法制备了PU/片状金属复合涂层。对不同颜料含量条件下涂层的红外发射率进行了测试,并采用扫描电镜对涂层的微结构进行了观察。发射率测试结果表明,涂层发射率随金属粉含量增加呈“∪”型变化。微结构观察结果表明,PU/片状金属复合涂层由PU和片状金属粉交错堆叠而成,具有类似一维光子结构特征。基于涂层的微结构特征,对具有转折变化特征的4个金属粉含量点状态下涂层中一维光子结构的反射光谱进行了模拟计算,结果表明：PU/片状金属复合涂层的发射率随金属粉含量变化呈“∪”型变化关系特征主要是由涂层中一维光子结构的主反射峰中心波长随颜料含量增加所产生的蓝移现象引起的。     

红外光谱仪测定含氧化合物结构的研究

红外光谱仪测定结果表明,所有含氧化合物,无论是有机物还是无机物,其红外活性都是很大的,表现为强宽的吸收峰,这为判定化合物是否含氧提供了有力的分析检测依据.     

红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射光谱研究

为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性,制备了红外低发射率隐身涂料,测试了其可见光效果、红外热像图及红外发射率等特性参数。以土黄色红外低发射率涂料为测试样品,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。分析了特征矩阵理论,并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm）与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。结果表明,在相应厚度及入射角度范围内,太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值,最高值可达90%以上,有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。此外,涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响,涂层越厚,太赫兹波的反射振荡越多,反射峰值越大。入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响,但整体影响不大,有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。最后,以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品,实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性,并与部分理论计算结果进行对比。结果表明：实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合,但也存在一定的偏差。究其原因,主要由样品厚度和样品参数误差导致,但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。     

吡唑林荧光化合物的合成与红外光谱研究

由苯并噻唑基及苯并咪唑基取代的吡唑林类化合物是一类新型荧光化合物。此类荧光化合物可用于多种领域,但一直发展较缓慢。依据Schellhammer经验中化学结构与荧光性关系,在吡唑林的1-位引入了苯并噻唑基或苯并咪唑基,3-位引入苯基衍生物,使其具有荧光性,5-位引入苯基作为助色团,可使荧光谱红移,增加荧光性。作者设计出新型荧光化合物的结构式,新合成了两种苯并咪唑及苯并噻唑吡唑林荧光化合物,用元素分析确定其结构。两种化合物具有较好的荧光性,荧光发射波长处在蓝绿光的范围内。经红外光谱分析,找出由苯并噻唑基或苯并咪唑基取代的吡唑林类化合物具有的典型特征吸收峰,可由此作为基准,推断化合物的结构。两种化合物的合成与光谱分析研究可为吡唑林类荧光化合物的研究开拓新途径。     

金属钨三键多核金属有机配合物高压拉曼及红外光谱研究

研究了金属钨三键多核金属有机配合物 [Cl(CO) 2 (DPPE)WCC6 H4CCC6 H4NC]2 ReCl(CO) 3(DPPE =bis(diphenylphosphino)ethane,(Ph) 2 PCH2 CH2 P(Ph) 2 )不同压力下的拉曼和红外光谱 (最高压力约 5 0kbar)。配合物在 3 0kbar存在一压力诱导二级相变。金属钨三键伸缩振动ν(WC)压力相关 (dν/dp)在低压相区 ( 0 5 9cm-1·(kbar) -1)与高压相区 ( 0 0 4cm-1·(kbar) -1)差别很大 (约 15倍 )。在高压下 ,从基团Cl(CO) 2 (DPPE)WC中的金属钨W向COπ 轨道的π 反馈明显增强 ,WC的键强度减弱 ,力常数减小和ν(WC)降低 ;此效应与压力缩短WC键 ,增大力常数和增加ν(WC)的效应互相竞争。     

新型蓝光吡唑啉荧光化合物的合成与红外光谱研究

用已合成的苯并噻唑吡唑啉类化合物作为参考［1,2］,依据Schellhammer经验中化学结构与荧光性关系,在吡唑啉的1-位引入了苯并噻唑基或苯并咪唑基,3-位引入苯基衍生物,使其具有荧光性,5-位引入苯基作为助色团,可使荧光谱红移。考虑3-位苯环上若带有—NH₂的吡唑啉化合物有利荧光性的提高,设计合成了两种目前国内外均未见报道的带有—NH₂的苯并噻唑及苯并咪唑吡唑啉化合物,经荧光检测证明其荧光性能受—NH₂的影响有所增强,荧光发射波长处在蓝绿光的范围内,是两种新型蓝光荧光化合物。经红外光谱分析,确定了带有—NH₂的苯并噻唑基或苯并咪唑基取代的吡唑啉类化合物具有的典型特征吸收峰,确证了化合物的结构。为利用红外光谱分析此类新型化合物的结构提供了便捷的方法。     

用红外光谱法研究癸二酸钙及其类似物结构

合成了丙二酸钙、柠檬酸钙、癸二酸钙等二元羧酸盐 ,以红外光谱等方法进行了表征 ,研究了二元羧酸盐的分子结构与红外光谱的关系及癸二酸与癸二酸钙在结构上的差异性     

On the Relative Intensity-Concentration Relationship of Carbonyl Bands in the Solution Infrared Spectra of Metal Carbonyl Compounds of C4v Symmetry

The theory on the relative intensities of CO stretching bands of metal carbonyl compounds of C^4v symmetry has been advanced by orgel, inter alios. ² For complexes of formula M(CO)₅Xⁿ [a = -1, 0), three infrared active bands are expected, 2A₁ + E. The two A₁ bands consist of modes which are predominantly vibration of the CO trans to X (A₁ ⁽¹⁾) and the symmetrical stretch of the four equatorial CO's (A^{1 (2)}). The A₁ ⁽²⁾ band is nearly forbidden, and owes its intensity to the contribution of the axial CO stretch to the normal mode. The end result of this coupling between axial and radial CO stretching symmetry modes would appear to be an aid in assigning the bands in the carbonyl stretching region to the appropriate symmetry modes; the relative intensities are weak (A₁ ⁽²⁾), strong (E), and medium (A₁ ⁽¹⁾) Although this weak-strong-medium pattern is invariably observed in the spectra of     

超光谱红外卫星资料同步反演不同地表类型的大气廓线、地表温度和地表发射率

大气温度、水汽、地表温度和地表发射率是大气和地表的本征信息量。利用卫星红外资料精确反演大气温湿廓线有利于准确预报天气和研究气候变化,同时地表温度和地表发射率光谱的反演为研究植物生长与作物产量、地表水分蒸发与循环、能量平衡、地表成分及物理性质、气候变迁与全球环境提供重要参数指标。把大气和地面作为一个整体系统来考虑,建立一种能同步反演大气温度廓线、大气水汽廓线、地表温度和地表发射率的反演方法,利用超光谱红外卫星资料(atmospheric infrared sounder, AIRS),针对我国新疆地区沙漠和雪地两种典型发射率地表同步反演大气温度廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率。反演方法首先线性化地球-大气系统红外辐射传输方程, 提出通过经验正交函数构建大气廓线和地表发射率光谱,有效减少反演变量数,建立同步物理反演模式,然后以美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的预报结果(初始大气温度、水汽廓线以及地表参数)作为初始值,最后通过牛顿迭代得到最优化解。反演观测区域覆盖我国新疆塔克拉玛干沙漠和准噶尔盆地,分别选择位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中探测站(纬度38.98°, 经度83.64°)和准噶尔盆地的阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站(纬度44.2°, 经度87.9° )为反演地面验证点。反演结果表明,塔克拉玛干沙漠地表温度明显高于准噶尔盆地地表温度,与实际情况相一致;根据反演的8.6和13.4 μm处的地表发射率分布情况,可以看出在8.6 μm处沙漠地表发射率明显低于雪地发射率,在6～15 μm范围内,反演的沙漠地区(塔中站)地表发射率和雪地地区(阜康站)地表发射率与美国喷气推进实验室测量的沙漠发射率光谱和雪地发射率光谱相一致。研究表明,把大气和地面作为一个整体系统来考虑,把地表发射率加入到反演中,通过比较和分析沙漠地区(塔中)和雪地地区(阜康)的大气廓线反演结果与当地气象探空值和传统反演方法反演值,改进了大气温度廓线和水汽廓线反演精度,特别是边界层温度和水汽改进尤为明显;同时分析表明在发射率光谱变化较大的沙漠地区, 大气廓线反演精度的改进比雪地要高,这是由于地表发射率光谱在沙漠、戈壁地区变化较大,而雪地的发射率光谱变化不大。用该方法针对地表发射率光谱变化较大的地区(沙漠)同步反演大气廓线、地表温度和地表发射率,可以更有效的提高大气温度廓线、水汽廓线的反演精度。该研究结果可以为数值天气预报和我国未来超光谱红外卫星应用提供服务和有力支持, 具有十分重要的意义。     

一种基于脉冲红外光源和折叠光路的微小型红外光谱仪

设计了一种不同于传统光栅扫描型光谱仪的新型微小型红外光谱仪。该光谱仪采用灵敏度高且体积小巧的非致冷红外探测器LiTaO₃,在光路上直接采用MEMS脉冲红外光源,从而去掉了传统机械斩波器,并通过折叠光路进一步减小光谱仪体积。初步结果显示,所设计的微小型红外光谱仪的方法是可行的,工作波段2 000～5 000 nm, 光谱带宽45 nm,可用来分析塑料薄膜、生物液体以及环境大气在内的样品。     

Thermally Biological Effects and Its Medical Functions of the Infrared Rays Absorbed by Living Systems

thermally biological effects of infrared lights absorbed have been studied by nonlinear quantum theory and molecular biological theory on the basis of structures of cell and water molecules. There is a large number of water in the living systems, it play an important role in living activity, and has a lot of biological functions. There would be no life without water. We can confirm that the thermally biological effect is a result produced by disorder motions of bio-water-molecules according to the essence of heat, feature of molecular structure of water, theory of molecular physics, principle of resonante absorption and experimental fact that infrared light can heat liquid water. Therefore, mechanism of this effect is that the infrared light absorbed results in the quantum vibrations of water molecules with hydrogen bonds, the vibrational energy again transformes as thermal energy of disorder motions of a great number of water molecules in the living systems. The heating waters can cause a lot of biological effects and phenomena to occur in the living systems. Therefore, the infrared lights absorbed by the living systems have some medical functions.     

Method of Calculating the Radiance of Point-Source Target in Infrared Image

In traditional method of obtaining the radiance of target in infrared image, a target is often considered as an extended source. In that way, we only need the atmosphere transmittance, path radiance, and target apparent temperature to calculate the blackbody equivalent temperature of the target. However, in real infrared system imaging process, the target may be so far from the sensor that the target should be taken as a point source. In that case, the traditional data analysis method is not applicable anymore. A new method of calculating the radiance of small target is presented, which is based on the infrared system imaging theory. And the parameter needed to be input in this method is easily obtained. This method is tested by three different imaging systems. They are Thermal Vision AGEMA 900, AGEMA 1000, and Airborne Surveillance Pod Imaging System. The method is programmed into software, IRIDAS (Infrared Radiation Image Data Analysis Software) version 1.0. This software includes infrared imaging system calibration, atmosphere modification calculation, target and background selection and radiance calculation. This method can be used in infrared data anaylsis, infrared system evaluation and testing, target and background characteristics obtaining.     

三氧化钨电致变色薄膜最佳掺杂含量的理论计算

介绍电致变色薄材料最佳掺杂含量的定量理论。该理论建立了电子薄膜材料的某一物理性能与晶体结构、制备方法和掺杂剂含量之间的联系，给出了一个能够拟合实验曲线的具有确定物理意义的抛物线方程。该方程的极值点确定了最佳掺杂含量与晶体结构和制备方法之间的定量关系，进而得到了一个最佳掺杂含量的表达式。分析三氧化钨电致变色薄膜材料的掺杂改性的实验结果，应用最佳掺杂含量表达式定量计算了三氧化钨以及三氧化钼电致变色薄膜材料的最佳掺杂含量，定量计算的结果与实验数据相符合。该理论方法也适用于其他材料最佳掺杂粒子数分数的理论计算。     

Infrared absorption and water structure in aerosol OT reverse micelles

Summary The structure of water in bis(2-ethylhexyl)sodium sulfosuccinate (AOT) micelles has been studied as a function of the [H₂O]/[AOT] ratio (W) by using the absorption IR due to O−H stretching modes in the 3800–3000 cm⁻¹ range. Three systems have been studied: water/AOT/carbon tetrachloride, water/AOT/n-heptane and water/AOT iso-octane. Experimental spectra are presented and discussed for the O−H stretching region both of H₂O and isotopically diluted HDO molecules in D₂O. We have restricted ourselves to the region of small amounts of water (0<W<20) where the properties of the systems change strongly with the water content. The results show that IR spectra can be expressed as sum of contributions from interfacial and bulk-like water. The fraction of water in the two “regions” within the water pool was evaluated as a function ofW. From the data a continuous variation appears in the water properties inside micellar cores rather than a two-steps hydration mechanism. The solubilization of water is described in terms of hydration of the AOT head group and Na⁺ counterions. The maximum hydration number of AOT was found to be 3.5. The same behaviour has been observed in the three solvents studied.     

红外光谱法在纸张分析中的应用

红外光谱法作为一种应用广泛的光谱分析手段,在纸张分析中有重要的应用,其应用范围不断得到拓展,本文综述了红外光谱法在纸张分析中的应用。