基于真空室的真空紫外光源测试系统的制作方法
基于真空室的真空紫外光源测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于紫外光源测试技术领域，具体设及一种基于真空室的真空紫外光 源测试系统。
【背景技术】
[0002] 在当前的生产、生活中，紫外灯在众多领域都发挥着重要的作用。紫外线的光生物 效应可用于灭菌，细菌受到紫外线照射后，引起DNA链的断裂或变异，致使细菌死亡或失去 繁殖能力。紫外线灭菌用于空气、水、牛奶、饮料等介质，W及教室、办公室、实验室、车间和 医院等许多场合。紫外线也广泛用于人体保健，适量的紫外照射对人体内脏和免疫系统有 良好的影响，但过量的紫外线会造成皮肤红斑等皮肤疾病。目前已发展的紫外线物理疗法 可W治疗牛皮癖和何偿病，消除炎症。紫外线的巧光效应可用于无机元素和有机物质的化 学分析，食品卫生中的微量元素和有害物质的检测，工业生产中产品质量的监测，矿床探测 中的样品分析。紫外线的光化学效应可用于复印、油墨固化、半导体材料光刻、高分子材料 老化试验和同位素分离等。大功率紫外光源可W在有限的体积内产生紫外福射功率，设备 紧凑，使用成本较低。国外已有各类紫外光源的产品，在城市饮用水、给排水和空气杀菌领 域已有大规模应用。
[0003] 为了测试各类紫外光源的紫外福射效率，1971年Keitz提出由福照度计算福射 功率的公式(KeitzHAE.LightCalculationsandmeasurements[M].London,UK: MacmillanandCoLtd, 1971.)
[0004]
[0005] 现在称之为Keitz公式。假设紫外光源为朗伯体线光源，被测光源长度为Z，福照 度计对准发光中屯、，发光中屯、到福照度计距离为C，福照度计对线光源所张的半顶角为〇， 用此公式可由紫外福照度i?计算福射功率A
[0006] 许多国外企业及研究机构都已采纳Keitz公式测定低压隶灯的254nm福射功率 及其福射效率，已证明测量准确度高，能大大简化测量过程（Lawal0，DussertB，Howarth C,etal.Proposedmethodformeasurementoftheoutputofmonochromatic(254 nm)lowpressureUVlamps[J].lUVANews,2008, 10 (1) : 14-17.)，多家紫外光源制 造和应用企业最近推荐采用Keitz公式来测试低压隶灯的254nm紫外福射。
[0007] 根据对于分布式福射度法、Keitz公式、线光源和柱光源计算福射功率的方法比较 (张源，孙鸣华，朱绍龙，等.测量低压隶灯254皿福通量的Keitz方法[J].复旦学 报（自然科学版），2010，49 (2): 262-265.)，当测量距离公与被测灯的正柱长度Z之间 的关系为2. 5Z<K4Z范围内，Keitz方法与分布式福射度计法的误差小于1%，准确性很高， 而且该一方法只需要测量灯中屯、的法向福照度，方便快捷，可W替代分布福射度计法测量 低压隶灯的福射功率。
[0008] Keitz公式已用于准分子灯紫外福射效率的测量，并得到国际认可（ZhuangXB， HanQY,ZhangHJ,etal.TheefficiencyofcoaxialKrCl*excilamps[J].Journal〇/ 化_7占ics公；也於7i化/化占，2010，43 (20) : 205202，9pp. )(HanQY,AnRJ, ListerG,efa7.RadiationcharacteristicsofcoaxialKrBr*excilampsbasedona dielectricbarrierdischarge[J].JournalofPhysicsD:AppliedPhysics,2013, 46 巧0): 505203， 10pp.)。
[0009] 但是波长小于200nm的真空紫外福射，如低压隶灯的185nm谱线和氣准分子灯 的172nm谱线，无法在一般大气环境进行测试，因为空气中的氧气会强烈吸收真空紫外福 射从而严重影响测试的精度。因此需要一种操作简便的真空紫外福射功率测试设备，用来 满足真空紫外光源绝对福射功率的测试要求。
【发明内容】
[0010] 本实用新型的目的在于提供一种能够防止氧气和水蒸汽对真空紫外的强烈吸收， 并且可W同时测量真空紫外和其他紫外的光谱、福射功率及福射效率的真空紫外光源测试 系统。
[0011] 本实用新型提供的真空紫外光源测试系统，是基于真空室的，其包括一个真空室 主体、真空累、灯架和紫外福射测试设备等，可W用来测量线性紫外光源的真空紫外福射功 率和福射效率。其中：
[0012] 所述的真空室主体采用金属材料制成，形状为圆柱体或圆台，可W是立式（即轴 线垂直于水平面），也可W是邱式（即轴线平行于水平面）；真空室的内表面进行黑化处理； 真空室的口是球冠、或抛物面等耐压曲面形状；真空室装配有若干个法兰，一个充气阀，一 个放气阀。
[0013] 所述的真空室通过法兰与真空累连接；所述的真空累可W是一个或多个机械累、 扩散累、分子累等单独或串联工作。
[0014] 所述真空室的充气阀通过管道与压缩气体钢瓶或气体源管道相连，可W向真空室 内填充高纯氮气、氣气等不吸收紫外和真空紫外的气体。
[0015] 紫外福射测试设备包括若干紫外福照度计、光纤、真空单色仪；
[0016] 所述灯架位于真空室内，可W是固定式灯架；也可W是旋转式的能够多样个灯的 灯架，可将多根线形光源依次旋转对准探头和光纤。
[0017] 本实用新型中，所述的真空室装配有观察窗口，窗口材料是能耐受1个大气压强 负压的紫外截止型石英玻璃、硬质玻璃或钢化玻璃。
[0018] 本实用新型中，所述真空室装配有测量低真空度的电阻规、测量高真空度的电离 规和测量水蒸汽、氧气含量的探头。
[0019] 本实用新型中，所述真空室的法兰可用于装配若干多巧航空插头，用于实现真空 室内外的电连接。
[0020] 本实用新型中，所述真空室的法兰可用于封装恒温水浴的水管，从而控制真空室 内的紫外光源的冷端温度。
[0021] 本实用新型中，所述的真空室设有若干个探测窗口，窗口外侧放置紫外福照度计 的探头或配有光纤；测量波长200nmW下的真空紫外福射时，探测窗口的材料采用氣化儀 晶体，探头或光纤与窗口之间需要抽真空或者保持氮气或氣气氛围；测量波长200nmW上 的紫外福射时，窗口材料是石英玻璃，探头或光纤周围处于常温常压的大气中即可。
[0022] 本实用新型中，所述的真空室设有若干个闽板阀探测口，所述探测口与紫外福照 度计探头或光纤之间填充氮气或氣气；测量时打开闽板阀，真空紫外光直接照射到探头或 光纤头。
[0023] 所述的真空室内表面的黑化处理可W是涂覆耐真空紫外福照的黑漆、碳化娃粉、 银粉、纳米碳管等吸光材料。
[0024] 所述的真空室内装有若干个紫外福照度计探头或光纤头。
[00巧]所述的光纤头前可W安装余弦校正片、准直透镜等光学器件。
[0026] 所述的真空室可W直接跟真空单色仪的入射缝法兰连接，组成联合测试系统，同 时测定真空紫外光源的相对光谱功率分布、绝对福射功率和福射效率。
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型的真空室的主视图。
[0028] 图2为本实用新型的真空室的A-A方向的局部剖视图。
[0029] 图3为本实用新型的真空室的左视图。
[0030] 图4为本实用新型的真空室的右视图。
[0031] 图5为本实用新型的真空室的后视图。
[0032] 图中标号；1一真空室；2-把手；3-不诱钢口；4-电阻规；5-真空紫外福照 度计探头测试窗；6-紫外福照度计探头测试窗；7-电离规；8-充气阀；9-四巧航空插 头；10-观察窗；11-四巧航空插头；12-放气阀；13-机械累法兰；14-八巧航空插头； 15~17-备用法兰；18-光纤测试窗法兰；19-进水管法兰；20-出水管法兰；21-观察窗； 22-水探头；23-氧探头；31-探头周围区域；32-紫外福照度计探头；33~34-探头封闭 法兰；35-测量窗口； 36~37-圆台截面。
【具体实施方式】
[0033]W下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。所描述的实施例仅为本实 用新型的部分实施例。基于本实用新型中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施 例，都属 于本实用新型的保护范围。
[0034] 从图1，图3,图4,图5所示的本实用新型实施方式可知，基于真空室的真空紫外 光源测试系统的主体是一个圆柱体不诱钢材料的真空室1，侧面安装有可打开可关闭的抛 物面不诱钢口 3,松开把手2可W将口打开，将测试用紫外光源放入真空室内，安装光源时 要满足Keitz公式的使用条件；探头到光源发光中屯、的垂直距离至少为发光长度的2. 5倍， 才能保证Keitz公式测得的结果准确；通过四巧航空插头9、11和八巧航空插头14连接紫 外光源正常工作需要的各条供电导线、为低压隶灯电极加热提供电流的导线W及测量电场 强度连接静电探针的导线；对于需要控制冷端温度的低压隶灯，还要在灯的外表面安装控 制冷端温度的水套装置，进水管和出水管通过真空室1底部的法兰19、20,与外部的恒温水 浴连接，对于不需要控制冷端温度的紫外光源测试，将法兰19、20封闭即可；真空室1底部 法兰18封装的测试窗外可固定光纤来探测光源的光谱。旋紧把手2可W紧闭不诱钢口 3。 真空室1内表面和不诱钢口 3的内表面全部黑化处理，W减少反射光对福照度测量产生的 影响。
[0035] 从图2所示的真空室A-A方向的局部剖视图可知，对于测量真空紫外的探头，必须 采用图2所示的结构，测量窗口与真空室1的连接部分36、37是圆台形截面；圆台上方面 积较小，足够安放紫外福照度计探头32即可，该样可W缩小探测窗口的氣化儀晶体35的直 径，降低成本；圆台下方开口较大，保证探头32的视场可W探测到整根光源发射的紫外福 射；探头32周围的区域31为真空状态或氮气或氣气氛围，使用法兰33、34封闭区域31，通 过0圈压紧测量窗口 35 (氣化儀晶体)，防止氧气对真空紫外福射的吸收，确保测量数据的 准确。巧幢波长200nmW上的紫外福射时，测量窗口 35使用石英玻璃圆板，探头32周围 的区域31只需要保持常温常压的大气即可，法兰34通过0圈压紧测量窗口 35,可不需要法 兰33。
[0036] 在图1中，真空室的主体1需要通过法兰13连接外部的机械累，选择合适抽速的 机械累和足够粗的抽气管道，可W在30分钟内将真空室内气压抽至<10Pa;然后通过充气 阀8充入一定的气压的氮气，再排气（此为洗气过程）；经过2-3次洗气，最后充入1个大 气压的氮气，使真空室内外压强保持在平衡状态，减小整个装置受到的大气压力差，减少气 氛对光源工作状态的影响；测试结束后，打开放气阀12,真空室内逐渐恢复到常温常压大 气状态。在实验测试过程中，使用真空室1顶部安装的电阻规4测量低真空度，使用电离规 7测量高真空度，侧面安装的水探头22和氧探头23测量真空室内的水蒸汽和氧气含量。
[0037] 在图1中，真空室1的正面和不诱钢口 3的中间分别装有观察窗口 10、21，窗口材 料可W是耐压为1个大气压的钢化玻璃或紫外截止型石英玻璃。观察窗口的作用是在测量 过程中，测试人员可W随时观察真空室内各个部件的工作情况，如有异常可W及时作出应 对，且能保护测试人员免受紫外福射的伤害。在真空室1的左面装配2个备用法兰15、16， 真空室1底部装配1个备用法兰17,该些法兰都是封闭的，可W作为接电、接分子累等其他 需求的备用。
[0038] 测试实验在真空室1中进行。测试前，先将紫外光源固定在灯架上，保持灯水平。 真空室1顶部测试窗口 5、6上可W放置测量两种不同波长的紫外福照度计，探头与光源处 于同一平面内，探头与光源的垂直距离C必须大于光源被测长度Z的2. 5倍，用福射照度计 主机读取探头信号，由数据传输线连接电脑进行保存，利用Keitz公式可W用测量的福射 照度公计算福射功率户
[0039]
[0040] 其中〇、公是探头对被测光源两端所张的半顶角。
[0041] 光纤固定在真空室1底部的观测窗18外，光纤头对准灯管的法线方向，连接光谱 仪，数据传输到电脑进行处理与保存，然后用Keitz公式方法测定的福射功率巧t光谱仪测 得的全光谱进行定标，可W得到各条谱线的福射功率
[0042]
(2)
[0043] 其中，Ai。是利用Keitz公式计算得到的波长为人的福射功率，&。是光谱仪测 得波长为人福射照度，&是光谱仪测得的波长为J的福射照度，是波长为J的谱线 的福射功率。
[0044] 灯电流/由电流表读出，由示波器测量灯的发光长度的电位差并计算出电场强度 f，计算单位长度正柱区的输入功率/f，结合测量得到的各条谱线的福射功率，可W计算 各条谱线在输入功率中所占百分比
[0045]
[0046] 其中巧为单位长度的光源发出的波长J处的福射功率。
【主权项】
1. 一种基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：包括一个真空室、真空泵、 紫外辐射测试设备和灯架，其中： 所述的真空室用金属材料制成，形状为圆柱体或圆台；真空室的内表面进行黑化处理； 真空室的门是球冠或抛物面形状；真空室装配有若干个法兰、一个充气阀、一个放气阀； 真空室通过一法兰与真空泵连接； 真空室的充气阀通过管道与压缩气体钢瓶或气体源管道相连，用于向真空室内填充高 纯氮气、氩气不吸收紫外和真空紫外的气体； 所述紫外辐射测试设备包括若干紫外辐照度计、光纤、真空单色仪； 所述灯架位于真空室内，为固定式或旋转式，可将多根线形光源依次旋转对准探头和 光纤。2. 按照权利要求1所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述的 真空室装配有观察窗口，窗口材料是能耐受1个大气压强负压的紫外截止型石英玻璃、硬 质玻璃或钢化玻璃。3. 按照权利要求1或2所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所 述真空室装配有测量低真空度的电阻规、测量高真空度的电离规和测量水蒸汽、氧气含量 的探头。4. 按照权利要求3所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述真 空室的法兰用于装配若干多芯航空插头，从而实现真空室内外的电连接。5. 按照权利要求4所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述真 空室的一法兰封装恒温水浴的水管，从而控制真空室内的紫外光源的冷端温度。6. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于： 所述的真空室设有若干个探测窗口，窗口外侧放置紫外辐照度计的探头或配有光纤；测量 波长200 nm以下的真空紫外辐射时，探测窗口的材料采用氟化镁晶体，探头或光纤与窗口 之间抽真空或者保持氮气或氩气氛围；测量波长200 nm以上的紫外辐射时，窗口材料是石 英玻璃，探头或光纤周围处于常温常压的大气中。7. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于： 所述的真空室设有若干个闸板阀探测口，探测口与紫外辐照度计探头或光纤之间填充氮 气或氩气；测量时打开闸板阀，真空紫外光直接照射到探头或光纤头。8. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于： 所述的真空室内表面的黑化处理是涂覆下述吸光材料之一种：耐真空紫外辐照的黑漆、碳 化娃粉、银粉或纳米碳管。9. 按照权利要求7所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述的 光纤头前安装有余弦校正片、准直透镜光学器件。10. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在 于：所述的真空室直接跟真空单色仪的入射缝法兰连接，组成联合测试系统，同时测定真空 紫外光源的相对光谱功率分布、绝对辐射功率和辐射效率。
【专利摘要】本实用新型属于紫外光源测试技术领域，具体为一种基于真空室的真空紫外光源测试系统。本测试系统，包括一个真空室、真空泵、灯架和紫外辐射测试设备等。真空室采用金属材料制成，内表面进行黑化处理；真空室通过法兰与真空泵连接，同时有一个充气阀与一个放气阀，可以向真空室内填充高纯氮气、氩气等不吸收紫外和真空紫外的气体，并装配有测量低真空度的电阻规、测量高真空度的电离规和测量水蒸汽、氧气含量的探头；真空室用法兰封装恒温水浴的水管以控制光源的冷端温度；采用紫外辐照度计和光纤来测量真空紫外和200nm以上紫外辐射；与真空单色仪的入射缝法兰连接，组成联合测试系统，同时测定各类真空紫外光源的相对光谱功率分布、绝对辐射功率和辐射效率。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN204694447
【申请号】CN201520131373
【发明人】张善端, 韩秋漪, 张豪俊
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年3月7日
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于紫外光源测试技术领域，具体设及一种基于真空室的真空紫外光 源测试系统。
【背景技术】
[0002] 在当前的生产、生活中，紫外灯在众多领域都发挥着重要的作用。紫外线的光生物 效应可用于灭菌，细菌受到紫外线照射后，引起DNA链的断裂或变异，致使细菌死亡或失去 繁殖能力。紫外线灭菌用于空气、水、牛奶、饮料等介质，W及教室、办公室、实验室、车间和 医院等许多场合。紫外线也广泛用于人体保健，适量的紫外照射对人体内脏和免疫系统有 良好的影响，但过量的紫外线会造成皮肤红斑等皮肤疾病。目前已发展的紫外线物理疗法 可W治疗牛皮癖和何偿病，消除炎症。紫外线的巧光效应可用于无机元素和有机物质的化 学分析，食品卫生中的微量元素和有害物质的检测，工业生产中产品质量的监测，矿床探测 中的样品分析。紫外线的光化学效应可用于复印、油墨固化、半导体材料光刻、高分子材料 老化试验和同位素分离等。大功率紫外光源可W在有限的体积内产生紫外福射功率，设备 紧凑，使用成本较低。国外已有各类紫外光源的产品，在城市饮用水、给排水和空气杀菌领 域已有大规模应用。
[0003] 为了测试各类紫外光源的紫外福射效率，1971年Keitz提出由福照度计算福射 功率的公式(KeitzHAE.LightCalculationsandmeasurements[M].London,UK: MacmillanandCoLtd, 1971.)
[0004]
[0005] 现在称之为Keitz公式。假设紫外光源为朗伯体线光源，被测光源长度为Z，福照 度计对准发光中屯、，发光中屯、到福照度计距离为C，福照度计对线光源所张的半顶角为〇， 用此公式可由紫外福照度i?计算福射功率A
[0006] 许多国外企业及研究机构都已采纳Keitz公式测定低压隶灯的254nm福射功率 及其福射效率，已证明测量准确度高，能大大简化测量过程（Lawal0，DussertB，Howarth C,etal.Proposedmethodformeasurementoftheoutputofmonochromatic(254 nm)lowpressureUVlamps[J].lUVANews,2008, 10 (1) : 14-17.)，多家紫外光源制 造和应用企业最近推荐采用Keitz公式来测试低压隶灯的254nm紫外福射。
[0007] 根据对于分布式福射度法、Keitz公式、线光源和柱光源计算福射功率的方法比较 (张源，孙鸣华，朱绍龙，等.测量低压隶灯254皿福通量的Keitz方法[J].复旦学 报（自然科学版），2010，49 (2): 262-265.)，当测量距离公与被测灯的正柱长度Z之间 的关系为2. 5Z<K4Z范围内，Keitz方法与分布式福射度计法的误差小于1%，准确性很高， 而且该一方法只需要测量灯中屯、的法向福照度，方便快捷，可W替代分布福射度计法测量 低压隶灯的福射功率。
[0008] Keitz公式已用于准分子灯紫外福射效率的测量，并得到国际认可（ZhuangXB， HanQY,ZhangHJ,etal.TheefficiencyofcoaxialKrCl*excilamps[J].Journal〇/ 化_7占ics公；也於7i化/化占，2010，43 (20) : 205202，9pp. )(HanQY,AnRJ, ListerG,efa7.RadiationcharacteristicsofcoaxialKrBr*excilampsbasedona dielectricbarrierdischarge[J].JournalofPhysicsD:AppliedPhysics,2013, 46 巧0): 505203， 10pp.)。
[0009] 但是波长小于200nm的真空紫外福射，如低压隶灯的185nm谱线和氣准分子灯 的172nm谱线，无法在一般大气环境进行测试，因为空气中的氧气会强烈吸收真空紫外福 射从而严重影响测试的精度。因此需要一种操作简便的真空紫外福射功率测试设备，用来 满足真空紫外光源绝对福射功率的测试要求。
【发明内容】
[0010] 本实用新型的目的在于提供一种能够防止氧气和水蒸汽对真空紫外的强烈吸收， 并且可W同时测量真空紫外和其他紫外的光谱、福射功率及福射效率的真空紫外光源测试 系统。
[0011] 本实用新型提供的真空紫外光源测试系统，是基于真空室的，其包括一个真空室 主体、真空累、灯架和紫外福射测试设备等，可W用来测量线性紫外光源的真空紫外福射功 率和福射效率。其中：
[0012] 所述的真空室主体采用金属材料制成，形状为圆柱体或圆台，可W是立式（即轴 线垂直于水平面），也可W是邱式（即轴线平行于水平面）；真空室的内表面进行黑化处理； 真空室的口是球冠、或抛物面等耐压曲面形状；真空室装配有若干个法兰，一个充气阀，一 个放气阀。
[0013] 所述的真空室通过法兰与真空累连接；所述的真空累可W是一个或多个机械累、 扩散累、分子累等单独或串联工作。
[0014] 所述真空室的充气阀通过管道与压缩气体钢瓶或气体源管道相连，可W向真空室 内填充高纯氮气、氣气等不吸收紫外和真空紫外的气体。
[0015] 紫外福射测试设备包括若干紫外福照度计、光纤、真空单色仪；
[0016] 所述灯架位于真空室内，可W是固定式灯架；也可W是旋转式的能够多样个灯的 灯架，可将多根线形光源依次旋转对准探头和光纤。
[0017] 本实用新型中，所述的真空室装配有观察窗口，窗口材料是能耐受1个大气压强 负压的紫外截止型石英玻璃、硬质玻璃或钢化玻璃。
[0018] 本实用新型中，所述真空室装配有测量低真空度的电阻规、测量高真空度的电离 规和测量水蒸汽、氧气含量的探头。
[0019] 本实用新型中，所述真空室的法兰可用于装配若干多巧航空插头，用于实现真空 室内外的电连接。
[0020] 本实用新型中，所述真空室的法兰可用于封装恒温水浴的水管，从而控制真空室 内的紫外光源的冷端温度。
[0021] 本实用新型中，所述的真空室设有若干个探测窗口，窗口外侧放置紫外福照度计 的探头或配有光纤；测量波长200nmW下的真空紫外福射时，探测窗口的材料采用氣化儀 晶体，探头或光纤与窗口之间需要抽真空或者保持氮气或氣气氛围；测量波长200nmW上 的紫外福射时，窗口材料是石英玻璃，探头或光纤周围处于常温常压的大气中即可。
[0022] 本实用新型中，所述的真空室设有若干个闽板阀探测口，所述探测口与紫外福照 度计探头或光纤之间填充氮气或氣气；测量时打开闽板阀，真空紫外光直接照射到探头或 光纤头。
[0023] 所述的真空室内表面的黑化处理可W是涂覆耐真空紫外福照的黑漆、碳化娃粉、 银粉、纳米碳管等吸光材料。
[0024] 所述的真空室内装有若干个紫外福照度计探头或光纤头。
[00巧]所述的光纤头前可W安装余弦校正片、准直透镜等光学器件。
[0026] 所述的真空室可W直接跟真空单色仪的入射缝法兰连接，组成联合测试系统，同 时测定真空紫外光源的相对光谱功率分布、绝对福射功率和福射效率。
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型的真空室的主视图。
[0028] 图2为本实用新型的真空室的A-A方向的局部剖视图。
[0029] 图3为本实用新型的真空室的左视图。
[0030] 图4为本实用新型的真空室的右视图。
[0031] 图5为本实用新型的真空室的后视图。
[0032] 图中标号；1一真空室；2-把手；3-不诱钢口；4-电阻规；5-真空紫外福照 度计探头测试窗；6-紫外福照度计探头测试窗；7-电离规；8-充气阀；9-四巧航空插 头；10-观察窗；11-四巧航空插头；12-放气阀；13-机械累法兰；14-八巧航空插头； 15~17-备用法兰；18-光纤测试窗法兰；19-进水管法兰；20-出水管法兰；21-观察窗； 22-水探头；23-氧探头；31-探头周围区域；32-紫外福照度计探头；33~34-探头封闭 法兰；35-测量窗口； 36~37-圆台截面。
【具体实施方式】
[0033]W下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。所描述的实施例仅为本实 用新型的部分实施例。基于本实用新型中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施 例，都属 于本实用新型的保护范围。
[0034] 从图1，图3,图4,图5所示的本实用新型实施方式可知，基于真空室的真空紫外 光源测试系统的主体是一个圆柱体不诱钢材料的真空室1，侧面安装有可打开可关闭的抛 物面不诱钢口 3,松开把手2可W将口打开，将测试用紫外光源放入真空室内，安装光源时 要满足Keitz公式的使用条件；探头到光源发光中屯、的垂直距离至少为发光长度的2. 5倍， 才能保证Keitz公式测得的结果准确；通过四巧航空插头9、11和八巧航空插头14连接紫 外光源正常工作需要的各条供电导线、为低压隶灯电极加热提供电流的导线W及测量电场 强度连接静电探针的导线；对于需要控制冷端温度的低压隶灯，还要在灯的外表面安装控 制冷端温度的水套装置，进水管和出水管通过真空室1底部的法兰19、20,与外部的恒温水 浴连接，对于不需要控制冷端温度的紫外光源测试，将法兰19、20封闭即可；真空室1底部 法兰18封装的测试窗外可固定光纤来探测光源的光谱。旋紧把手2可W紧闭不诱钢口 3。 真空室1内表面和不诱钢口 3的内表面全部黑化处理，W减少反射光对福照度测量产生的 影响。
[0035] 从图2所示的真空室A-A方向的局部剖视图可知，对于测量真空紫外的探头，必须 采用图2所示的结构，测量窗口与真空室1的连接部分36、37是圆台形截面；圆台上方面 积较小，足够安放紫外福照度计探头32即可，该样可W缩小探测窗口的氣化儀晶体35的直 径，降低成本；圆台下方开口较大，保证探头32的视场可W探测到整根光源发射的紫外福 射；探头32周围的区域31为真空状态或氮气或氣气氛围，使用法兰33、34封闭区域31，通 过0圈压紧测量窗口 35 (氣化儀晶体)，防止氧气对真空紫外福射的吸收，确保测量数据的 准确。巧幢波长200nmW上的紫外福射时，测量窗口 35使用石英玻璃圆板，探头32周围 的区域31只需要保持常温常压的大气即可，法兰34通过0圈压紧测量窗口 35,可不需要法 兰33。
[0036] 在图1中，真空室的主体1需要通过法兰13连接外部的机械累，选择合适抽速的 机械累和足够粗的抽气管道，可W在30分钟内将真空室内气压抽至<10Pa;然后通过充气 阀8充入一定的气压的氮气，再排气（此为洗气过程）；经过2-3次洗气，最后充入1个大 气压的氮气，使真空室内外压强保持在平衡状态，减小整个装置受到的大气压力差，减少气 氛对光源工作状态的影响；测试结束后，打开放气阀12,真空室内逐渐恢复到常温常压大 气状态。在实验测试过程中，使用真空室1顶部安装的电阻规4测量低真空度，使用电离规 7测量高真空度，侧面安装的水探头22和氧探头23测量真空室内的水蒸汽和氧气含量。
[0037] 在图1中，真空室1的正面和不诱钢口 3的中间分别装有观察窗口 10、21，窗口材 料可W是耐压为1个大气压的钢化玻璃或紫外截止型石英玻璃。观察窗口的作用是在测量 过程中，测试人员可W随时观察真空室内各个部件的工作情况，如有异常可W及时作出应 对，且能保护测试人员免受紫外福射的伤害。在真空室1的左面装配2个备用法兰15、16， 真空室1底部装配1个备用法兰17,该些法兰都是封闭的，可W作为接电、接分子累等其他 需求的备用。
[0038] 测试实验在真空室1中进行。测试前，先将紫外光源固定在灯架上，保持灯水平。 真空室1顶部测试窗口 5、6上可W放置测量两种不同波长的紫外福照度计，探头与光源处 于同一平面内，探头与光源的垂直距离C必须大于光源被测长度Z的2. 5倍，用福射照度计 主机读取探头信号，由数据传输线连接电脑进行保存，利用Keitz公式可W用测量的福射 照度公计算福射功率户
[0039]
[0040] 其中〇、公是探头对被测光源两端所张的半顶角。
[0041] 光纤固定在真空室1底部的观测窗18外，光纤头对准灯管的法线方向，连接光谱 仪，数据传输到电脑进行处理与保存，然后用Keitz公式方法测定的福射功率巧t光谱仪测 得的全光谱进行定标，可W得到各条谱线的福射功率
[0042]
(2)
[0043] 其中，Ai。是利用Keitz公式计算得到的波长为人的福射功率，&。是光谱仪测 得波长为人福射照度，&是光谱仪测得的波长为J的福射照度，是波长为J的谱线 的福射功率。
[0044] 灯电流/由电流表读出，由示波器测量灯的发光长度的电位差并计算出电场强度 f，计算单位长度正柱区的输入功率/f，结合测量得到的各条谱线的福射功率，可W计算 各条谱线在输入功率中所占百分比
[0045]
[0046] 其中巧为单位长度的光源发出的波长J处的福射功率。
【主权项】
1. 一种基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：包括一个真空室、真空泵、 紫外辐射测试设备和灯架，其中： 所述的真空室用金属材料制成，形状为圆柱体或圆台；真空室的内表面进行黑化处理； 真空室的门是球冠或抛物面形状；真空室装配有若干个法兰、一个充气阀、一个放气阀； 真空室通过一法兰与真空泵连接； 真空室的充气阀通过管道与压缩气体钢瓶或气体源管道相连，用于向真空室内填充高 纯氮气、氩气不吸收紫外和真空紫外的气体； 所述紫外辐射测试设备包括若干紫外辐照度计、光纤、真空单色仪； 所述灯架位于真空室内，为固定式或旋转式，可将多根线形光源依次旋转对准探头和 光纤。2. 按照权利要求1所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述的 真空室装配有观察窗口，窗口材料是能耐受1个大气压强负压的紫外截止型石英玻璃、硬 质玻璃或钢化玻璃。3. 按照权利要求1或2所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所 述真空室装配有测量低真空度的电阻规、测量高真空度的电离规和测量水蒸汽、氧气含量 的探头。4. 按照权利要求3所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述真 空室的法兰用于装配若干多芯航空插头，从而实现真空室内外的电连接。5. 按照权利要求4所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述真 空室的一法兰封装恒温水浴的水管，从而控制真空室内的紫外光源的冷端温度。6. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于： 所述的真空室设有若干个探测窗口，窗口外侧放置紫外辐照度计的探头或配有光纤；测量 波长200 nm以下的真空紫外辐射时，探测窗口的材料采用氟化镁晶体，探头或光纤与窗口 之间抽真空或者保持氮气或氩气氛围；测量波长200 nm以上的紫外辐射时，窗口材料是石 英玻璃，探头或光纤周围处于常温常压的大气中。7. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于： 所述的真空室设有若干个闸板阀探测口，探测口与紫外辐照度计探头或光纤之间填充氮 气或氩气；测量时打开闸板阀，真空紫外光直接照射到探头或光纤头。8. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于： 所述的真空室内表面的黑化处理是涂覆下述吸光材料之一种：耐真空紫外辐照的黑漆、碳 化娃粉、银粉或纳米碳管。9. 按照权利要求7所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在于：所述的 光纤头前安装有余弦校正片、准直透镜光学器件。10. 按照权利要求1、2、4或5所述的基于真空室的真空紫外光源测试系统，其特征在 于：所述的真空室直接跟真空单色仪的入射缝法兰连接，组成联合测试系统，同时测定真空 紫外光源的相对光谱功率分布、绝对辐射功率和辐射效率。
【专利摘要】本实用新型属于紫外光源测试技术领域，具体为一种基于真空室的真空紫外光源测试系统。本测试系统，包括一个真空室、真空泵、灯架和紫外辐射测试设备等。真空室采用金属材料制成，内表面进行黑化处理；真空室通过法兰与真空泵连接，同时有一个充气阀与一个放气阀，可以向真空室内填充高纯氮气、氩气等不吸收紫外和真空紫外的气体，并装配有测量低真空度的电阻规、测量高真空度的电离规和测量水蒸汽、氧气含量的探头；真空室用法兰封装恒温水浴的水管以控制光源的冷端温度；采用紫外辐照度计和光纤来测量真空紫外和200nm以上紫外辐射；与真空单色仪的入射缝法兰连接，组成联合测试系统，同时测定各类真空紫外光源的相对光谱功率分布、绝对辐射功率和辐射效率。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN204694447
【申请号】CN201520131373
【发明人】张善端, 韩秋漪, 张豪俊
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年3月7日
最新回复(0)