UV-3600分光光度計測量太陽能用玻璃的透射比研究

■ 堯克光 宋凱 莫根茂 賈晨輝

一 引言

隨著化石能源全球日益緊缺及氣候變化的壓力逐漸增大，太陽能、風能等可再生能源的開發及利用受到世界各國政府的重視，在這些可再生能源中，太陽能的開發與利用得到較好的發展。太陽能光熱行業在過去的幾十年中得到很大的發展，對于光熱行業不論是真空管還是平板集熱器，玻璃的透射比對于太陽能熱利用產品相當重要，如果真空管罩玻璃和平板蓋板玻璃的透射比不高，將影響太陽能熱水器及熱水系統的性能。

本文介紹利用UV-3600分光光度計測量玻璃太陽透射比，參照GB/T 25968-2010《分光光度計測量材料的太陽透射比和太陽吸收比試驗方法》進行測試，通過大量試驗發現，對平板壓花蓋玻璃太陽透射比測量時，需要調整光路測量才能得到較為準確的結果。

二 實驗

在大量的實驗中，選出較典型的3組樣品，樣品分別為鍍減反膜罩玻璃(高硼硅玻璃)、普通真空管玻璃(高硼硅玻璃)、平板壓紋玻璃(超白玻璃）。檢測設備為日本島津UV-3600，積分球直徑為150mm，白板為BaSO4。實驗步驟：(1)首先基線掃描，然后不放樣品，直接測空氣的透射曲線；(2)將3組樣品分別放在樣品光路測試窗口，測量樣品的透射與反射；(3)將樣品光路(S)和參比光路(R)對調，然后將樣品放到樣品光路測試窗口，測量樣品的透射比。

三 結果與討論

1 積分球光路圖

如圖1，左側為積分球形狀，右側為積分球光路圖，從積分球光路圖中可以看出樣品光路和參比光路是形貌。右圖左下角的白板是可自由拿下，樣品光路的光照在該白板上。

2 不放樣品的透射曲線

圖2為不放樣品的透射曲線，從圖中可知，透射曲線在300～2400nm整個測量范圍內透射比都在100%附近，基線正常，說明儀器狀態良好。

3 在光路測試窗口測量樣品的透射與反射

圖3為3種玻璃放在樣品光路窗口測量得到的透射與反射曲線。由圖可知，帶減反膜玻璃的透射比為0.96，反射比為0.026；真空管玻璃的透射比為0.913，反射比為0.059。這兩種玻璃的透射比與反射比測量值與現實情況吻合，證明用該種方法對這兩種玻璃測量是有效的。平板壓紋玻璃的透射比為0.831，反射比為0.072，該種玻璃的透射比測量值與玻璃行業中對該種玻璃宣傳透射比為0.92相差較遠；測得的透射曲線在1900nm附近有一很高的峰，究竟是設備本身造成的還是玻璃本身帶來的，為了分清原因，找出問題，先分析光通過這3種玻璃以后的光路情況。

4 光通過玻璃后的情況

圖4 用激光筆檢查光通過玻璃后情況

用激光筆照出點狀激光分別照在這3種玻璃，光通過玻璃后光路情況如圖4所示。光通過帶減反膜玻璃、普通真空管玻璃時，照在玻璃上的是點光源透過也是點光源，而光照在平板壓紋玻璃上透過以后光是發散的，這主要是光通過壓紋玻璃時被反射與折射改變了原來的光路。所以在測量帶減反膜玻璃、普通真空管玻璃透射時，透過的光能全部照到白板上，這樣白板對于測量這兩種玻璃的透射比是沒有影響的。而測量壓紋玻璃透射時，透過的光不能完全照到白板上，有很多光照到積分球內壁上，由于BaSO4白板與積分球內壁上BaSO4加工方式不同，白板的可移動性使得白板上BaSO4與積分球內壁上的BaSO4老化情況不一樣，從而使得白板的反射能力與積分球內壁反射能力不同。在掃描基線時光全部照在白板上，而測量壓紋玻璃時透過的光很多照在積分球內壁上，掃基線與測量時參考標準不同，從而造成測量的結果有誤。由圖3可知，1900nm附近有高峰，這主要是BaSO4在白板上吸潮比內壁上嚴重，掃描基線時將1900nm左右水的吸收峰消除，在測量時該峰對結果產生了影響，所以在1900nm處有一高透射峰。

在測量壓紋玻璃時，為了避免白板對測量的影響，在軟件中將樣品光路與參比光路對調，將壓紋玻璃放在對調后的樣品光路上測量透射比，因為參比光路的光直接照在積分球的內壁上，這樣光通過壓紋玻璃后發散光全都照在積分球內壁上，與掃基線時光照的標準物是一樣的。

5 將樣品光路(S)和參比光路(R)對調后測量平板壓紋玻璃的透射比

在軟件中將S與R進行對調，然后掃基線，將平板壓紋玻璃放在對調后的樣品光路窗口(原來的參比光路窗口)測量透射，具體結果見圖5。測得透射比為0.895，這個測量值與實際結果吻合。從圖中我們發現，之前在1900nm處的峰也沒有了，和普通玻璃的透射曲線相似。

四 總結

通過以上實驗結果可以得出，對于不壓紋玻璃，在測透射比時只要按UV-3600的正常光路將玻璃放在樣品窗口測量即可；對于壓紋玻璃，由于通過該玻璃的光被發散，用UV-3600測量透射時要求將S/R對調，然后將玻璃放到樣品窗口測量，否則會由于BaSO4白板自身問題給測量結果帶來影響。