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首先红外线有很多特征,我们在将红外线应用到气体分析的过程中用到红外的特性有:(1)整个电磁波谱中,红外线波段的热功率最大,红外辐射--“热射线”(2)红外线被物体吸收后,会很快转换成热量,使物体温度升高。(3)物体加热可以向外辐射红外电磁波。红外线气体分析仪制造原理: 利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性。具有不对称结构的双原子或多原子气体分子,在某些波长范围内(1~25um)吸收红外线,具有各自的特征吸收波长。 红外线:波长比可见光的波长长1000~0.75um 近红外线:15~0.75um 气体分析用红外线范围:2~25um吸收性红外线分析仪概念: 指气体对红外线的吸收特性做的气体分析仪。不分光(非色散型)红外线分析仪概念: 连续光谱的射线,全部投射到被分析的样气上。使用红外线气体分析仪注意要素: 1、一台红外线气体分析仪只能分析一种气体,若背景气体中含有与被测气体的特征上吸收峰重迭的部分(干扰组分),要先过滤去除。 2、不同气体只吸收某一波长范围或几个波长范围的红外辐射能。几种气体的吸收光谱范围图CO吸收红外线光谱范围: 4.65umCO2吸收红外线光谱范围:2.7um, 4.26umCH4 吸收红外线光谱范围: 2.4um 3.3um 7.65umSO2吸收红外线光谱范围: 4um 7.45um 8.7umhttp://www.7tfx.com/upFiles/infoImg/2012091077262529.jpg各种气体吸收红外线光谱图http://www.7tfx.com/upFiles/infoImg/2012091077100265.jpg 双光路红外线气体分析仪的组成原理图
红外线加热跟普通加热的区别 物质加热一般有三种方式,传导,对流,辐射; 传导是热能以物质接触方式从温度高的地方传递到温度较低的地方, 梯度越大热量传递越快,介质热导性越好,传递热量越快, 这种方式耗能、升温慢,降温亦慢 ;对流是通过空气作为介质, 将热量散布到一定的空间,也就是空气分子携带热量流动到别的地方, 热量传递较快些; 辐射,是热量通过空间直线方式传播,不需要介质,它本身就是一种能量粒子,一种电磁波,传递很快,加热速度也快,降温也快,能耗比较低,相比较而言,辐射加热是比较理想的热量传递方式.红外线是辐射传热的主要方式,有阳光的地方我们感觉到温暖,就是红外线的能量.红外线加热管是利用红外线原理做成的管状加热器, 它具有品质优良、热效率高、功率密度大、升温迅速、省电、寿命长等特点,是80年代迅速发展起来的一项节能加热技术,广泛用于工业加热或烘干,如汽车、塑料、印刷、玻璃、纺织、食品、金属零件、线路板封装、胶片及电子领域等表面加热烘干固化的工艺流程。.实验室现有很多加热器很多采用的是电阻丝加热,靠传导方式加热, 普通电炉,电热板,磁力搅拌加热台等等,这些装置比较简单,价格便宜,但使用中热效率很低,实验室大多用于加热玻璃烧杯,烧瓶等容器, 玻璃导热性比较差,靠传导加热比较慢,另一方面,以电阻丝为加热元件的加热器,电阻丝暴露于空气中高温下容易氧化,所以寿命较短,传导热台具有较大的热惯性,被加热溶液到达设定温度,热台本身温度要高于溶液温度很多,温冲在所难免,在恒温控制中,时间滞后很多,导致控温精度比较差,而且,用于烧瓶加热时,只能选择油浴或水浴,控温精度更差, 红外线(Infrared)是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,其波长在760纳米(nm)至1毫米(mm)之间,是波长比红光长的非可见光,它的传播速度非常快,和光一样的速度, 及时性非常强,用于加热及恒温控制非常优越,自然界的有机物以及水, 对红外线有很好的吸收性能,化学实验中大多以水溶液作为介质,或者是有机物,他们都能够很好的吸收红外线能量,受热面积很大,升温迅速,同时,由于红外线辐射直线传播的特性,只要红外线能够照到,圆底\平底玻璃容器都可以使用,所以,实验室中用红外线加热是最理想的加热方式.在恒温控制中,红外线具有无可比拟的优越性,通电迅速升温,断电迅速降温,热惯量非常小,所以恒温控制精度很高.另一方面,红外线加热安全性很高,没有明火以及漏电的危险,红外线加热管大多采用石英管封装,抽去管内空气,灯丝不易氧化,所以寿命也比较长.红外线加热管主要有两种,一种是卤素加热管,另一种是碳纤维加热管,相比较而言,卤素红外线灯管比碳纤维红外线灯管光照度高,发热更为迅速(1-2秒); 碳纤维红外线灯管光照度比较低,发热时间稍微慢一些(3—5秒),但热效率更高一些.
电磁波吸收材料背景:根据频率的不同,可以将电磁波分为无线电波、紫外线、可见光和红外线等(如图1)。电磁波自被发现以来,其应用已经涉及到我们生活的各个方面,其中最重要的应用就是雷达的探测与反探测。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509161443_566248_3028526_3.jpg http://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gif电磁波吸收材料(以下简称吸波材料):指能够让接触到材料表面的电磁波进入材料内部,然后通过能量转换,或者干涉等方式将电磁波消耗的一类材料的总称。电磁波吸收原理:目前,吸波材料的理论依据大多是根据传输线理论来推演:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509161446_566254_3028526_3.jpghttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gifhttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gifhttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gifhttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gifhttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gifhttp://bbs.instrument.com.cn/xheditor/xheditor_skin/blank.gifμr=μ′-jμ″,该复数等式代表吸波材料的复磁导率;εr=ε′-jε″,该复数等式代表吸波材料的复介电常数;f、c分别表示电磁波的介质传播频率、光在真空中速度,d表示材料的测试厚度。f、c、d是常数或者固定值,因此材料的复介电常数和复磁导率是影响材料吸波性能的最关键的两个指标。μ′、ε′代表吸波材料磁导率、介电常数的实部,μ″、ε″代表吸波材料磁导率、介电常数的虚部,简单来说,材料的μ″、ε″数值越大,材料的吸波性能越好,不过其值越大,可能材料的阻抗匹配性增加,即会影响电磁波进入吸波材料而被反射回去。因此,材料的吸波性能是多种参数综合作用的结果。吸波材料的分类:吸波材料的分类根据区分对象的不同,可以有不同的分类。大致的分类包括以下:1、根据材料对电磁波的损耗方式不同将吸波材料分为三类:电阻型、磁介质型、电介质型;2、根据材料制作工艺以及承载工艺的不同,可分为两类:结构型和涂料涂敷型;3、根据吸波材料的更新换代、吸波能力的不同,可分为两大类:传统型吸波材料,如铁氧体、碳化硅、石墨等材料;新型吸波材料,如纳米吸波材料、手性吸波材料与电路模拟吸波材料等。常见的吸波材料:1、铁氧体:由铁元素、氧元素以及一系列不同价态的金属元素组成,其优点是吸波性能良好、易制备、成本较低,缺点是材料的密度较大、热稳性定较差;2、碳系吸波材料:指吸波剂的主要构成元素是碳元素,包括石墨、碳纤维、碳纳米管以及石墨烯等,碳系材料本身的电学性能良好,且各自具有独特的性能,通过改性、修饰等手段,能制备性能较好的吸波材料;3、导电高聚物:指掺杂了对阴离子或者对阳离子在高分子聚合物中的一类化合物的总称。其优点是密度小、电导率可调,缺点是吸波频带窄,吸波强度低,制作成本高;4、新型吸波材料:包括纳米吸波材料、电路模拟吸波材料,以及智能吸波材料等。吸波材料研究趋势:1、复合化:探测技术的飞速发展,单一组分的材料很难满足现代化的需求,最佳的解决方式是综合不同优点的材料进行复合。通常来说,复合密度较小的电损耗型材料与吸波强度大的磁损耗材料,弥补缺点,优势互补。2、低维化:纳米材料由特殊尺寸带来的独特性质,如纳米吸波材料的界面特点、多重散射功能,这些性质可以很好的利用到吸波材料上来。目前研究较多的主要是纳米颗粒和纳米纤维吸波材料。3、兼容化:不同波段雷达探测器的发明,使得单一频段的隐身材料很难取得理想的隐身效果,未来的军事设备要求隐身材料兼容多频谱吸波功能,以达到对各种波段先进探测器的隐身效果。目前研究方向主要针对红外、微波、激光兼容的吸波材料。4、智能化:智能化吸波材料的宗旨是材料能根据刺激给出的信息,通过传感器,自行做出判断,然后调节自身的电磁参数,从而达到隐身效果。智能化吸波材料无疑是一种理想的吸波材料,最早由美国提出,还有待研究力度的加大。结论:本文的目的只是简单综合吸波材料相关知识作一个入门级的吸波材料普及,更多相关内容可参阅《电磁波屏蔽及吸波材料》以及相关论文。