产品涂层 25μm之后波段的红外光谱发射率检测

以下是针对产品涂层在25μm及以上波段（远红外区）的红外光谱发射率检测的详细方法及技术要点，适用于热控涂层、隐身材料、节能建材等领域的性能评估：

一、检测原理与关键参数

1. 发射率定义

• 光谱发射率（ε_λ）：在特定波长（λ）下，涂层辐射能量与同温度黑体辐射能量的比值（0 ≤ ε_λ ≤ 1）。

• 远红外波段：25~1000 μm（对应波数400~10 cm^-1），需重点关注25~300 μm（热辐射主波段）。

2. 核心标准

• ASTM E423 / ISO 18434-1（红外发射率测量）

• GB/T 7287-2022（红外涂层发射率测试方法）

二、检测方法（远红外波段）

1. 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）+ 远红外附件

• 仪器配置：

• 光谱范围：扩展至50 μm（200 cm^-1）或更低（需配置远红外DTGS检测器或液氦冷却 bolometer）。

• 附件：远红外光束分裂器、聚乙烯窗片（替代常规KBr）。

• 步骤：

• 使用Kramers-Kronig关系校正反射相位（适用于高反射涂层）。

• 涂层样品加热至稳定温度（如50℃，避免热辐射干扰背景）。

• 采集反射率（R_λ）或直接辐射光谱，计算发射率：

  ��=1−��(假设透射率��≈0)ελ=1−Rλ(假设透射率Tλ≈0)

1. 基线校准：用已知高发射率黑体（如炭黑涂层）作为参考。

2. 样品测量：

3. 数据处理：

2. 辐射计法（积分球+热像仪）

• 适用场景：无法用FTIR直接测量的超远红外（>300 μm）。

• 步骤：

1. 将涂层样品与黑体源置于同一温控平台。

2. 用远红外辐射计（如德国Bruker IRcube）测量辐射功率，对比计算ε。

3. 间接法（反射率/透射率换算）

• 公式：

  ��=1−��−��(需独立测量��和��)ελ=1−Rλ−Tλ(需独立测量Rλ和Tλ)

• 反射率测量：

• 使用远红外激光（如CO₂激光器，波长10.6 μm）扩展至更长波段。

三、样品制备与关键控制

1. 样品要求

• 表面平整（粗糙度＜1 μm），尺寸≥5×5 cm（避免边缘效应）。

• 基底材料需低发射率（如抛光铝箔）以凸显涂层特性。

2. 温度控制

• 恒温环境（±0.5℃），避免热辐射波动影响数据。

3. 干扰排除

• 水汽吸收：远红外区易受大气水蒸气干扰，需用干燥氮气吹扫或真空腔。

• 基底影响：若基底不透明，需确保涂层厚度＞热渗透深度（通常＞50 μm）。

四、数据分析与报告

1. 典型输出

• ��(�)Bλ(T)：普朗克黑体辐射公式。

• 光谱发射率曲线（ε_λ vs. 波长，25~300 μm）。

• 加权平均发射率（按黑体辐射权重计算）：

  �avg=∫��⋅��(�) ��∫��(�) ��εavg=∫Bλ(T)dλ∫ελ⋅Bλ(T)dλ

2. 案例参考

   涂层类型	25 μm发射率	100 μm发射率
   高发射率黑漆	0.92~0.95	0.90~0.93
   低发射率银涂层	0.02~0.05	0.03~0.08

五、注意事项

1. 仪器极限：

• 商用FTIR通常下限为50 μm，超远红外需定制系统（如同步辐射光源）。

2. 标准选择：

• 军事隐身涂层参考MIL-STD-3021，建筑涂层参考EN 15886。

3. 误差来源：

• 表面污染（指纹、灰尘）可显著降低ε，需清洁后检测。

六、推荐设备与标准

• 设备：

• FTIR：Bruker Vertex 80v（配远红外附件）

• 辐射计：ThermoFisher Nicolet IS50

• 标准：

• ASTM E903（光谱法测发射率）

• ISO 18554（涂层红外性能评估）