发射率是表征材料热物性的参数之一,是一个相对参数,也是衡量物体向外辐射红外电磁波能力大小的一个重要指标。科研人员对发射率研究感兴趣主要是因为该物理参数在科学技术上有着广泛的应用:通过高温计进行的温度测量;辐射热传输与热转换;加热效率;光伏应用等。另外,在航空航天,军事演练,国家防御以及工农业生产等领域中都具有非常重要的研究价值和广阔的应用前景。例如,在高温和真空环境中计算热辐射传热,通过辐射计(高温计)测量目标的温度时,都需要首先知道准确的发射率数值才能获得准确的数据,由此可见,发射率是一个关键性参数。材料表面的光谱发射率受很多因素的影响,例如样品表面的温度、测量的波长范围、所测的方向和角度、样品表面的化学组分和微观结构,以及材料表面的粗糙度和氧化程度。发射率不是物体的本征参数,它随着外界环境以及物体自身状态的变化而变化,是一个相对来说比较难测的物理量,但随着红外热辐射理论的不断完善,以及科技的不断发展和进步,许多国家的科研人员对发射率测量进行了详细的研究和探讨,提出了很多的发射率测量方法和技术,研制了各种各样的实验仪器,并获得了大量材料的发射率数据。在近红外波段,特别是在温度较低的情况下,由于表面辐射信号微弱,用直接法测量材料表面的发射率,其测量精度较差,所以通常采用间接法来进行测量,首先测量样品的光谱反射率,然后根据能量守恒定律和基尔霍夫定律计算出在同一波长下材料表面的光谱发射率。在中远红外,通常用能量对比法来进行测量。本文在国家自然科学基金的支持下,利用实验室现有的测量装置,搭建了一套积分球发射率测量装置,实现了近红外波段的发射率测量。此外,利用实验室现有的能量对比法测量装置对纯铜的光谱发射率进行系统的研究。主要研究内容如下:1.利用反射法测量技术,基于RTG-060-IG积分球,搭建了一套测量物体半球光谱发射率实验装置,能够测量波长范围为0.9-1.7μm,温度在室温下的半球光谱发射率。装置共包括三部分:辐射源,积分球,信号收集装置。辐射源使用EQ光源,积分球用来收集样品表面的反射信号,光谱光谱仪接收来自积分球的信号,经计算机中配套的软件系统进行处理后得到数据。2.研究了纯铜在热氧化过程中,在四个不同温度(573K,673K,773K,873K)和不同加热时间下(10min,20min,30min,40min,50min,60min)的法向光谱发射率,分析了波长、温度、加热时间和氧化对光谱发射率的影响。研究结果发现,在673K时,不同加热时间下,铜在12μm,15μm和17μm的光谱发射率保持恒定。但在其他三个温度下,铜的光谱发射率在同一波长下随加热时间的增加而略微增加。同时,还可以明显看到纯铜在氧化过程中的法向光谱发射率有明显的振荡。在较短波长处,我们引入氧化物层和基底之间的辐射干涉理论来解释这种振荡。在较长波段中,用氧化膜的晶格振荡来解释这种现象。