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實驗室老化試驗中使用的各種光源討論
更新時間:2012-05-16   點擊次數:3014次

    一.封閉式碳弧燈

    這種燈已使用大約70年之久了,在1918年首先使用在紡織品曝曬牢度試驗,成為(wei) AATCC

(AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists)的光源,現在許多舊的規範仍要求用它。

    封閉式碳弧燈由一隊碳棒組成,這碳棒密封在一金屬氣體(ti) 檢塊板(metalgascheckplate)和硼矽玻璃球形成的氣密封套中,當電流在碳棒

之間流過,產(chan) 生弧光。由於(yu) 碳電極的成份,決(jue) 定它燃燒時產(chan) 生的光的品質,對碳棒的任何改變將改變它們(men) 的光譜能量分布(SPD),從(cong) 而改變

測試條件。

    封閉式碳弧燈的SPD顯示,它的主要能量集中在3個(ge) 相當窄的波帶中。在低於(yu) 345nm處還有相對小的能量可采用,在這一段聚合物有zui大吸

收靈敏度。但封閉碳弧燈的光譜功率分布與(yu) 自然日光相差較大。碳弧燈既沒有自然日光中的短波紫外輻射,在400~800nm間也沒有日光的高強

度能量。由於(yu) 這種燈在光譜上與(yu) 日光存在較大差異,要比較自然氣候老化和使用碳弧燈的實驗室老化相關(guan) 性就困難了。

    二.日光碳弧燈

    日光碳弧燈與(yu) 封閉碳弧燈一樣是星期老化試驗使用的光源,zui早始於(yu) 1933年。弧光在三隊碳棒中的一對產(chan) 生,用八塊玻璃濾光片環繞弧燈

,它主要用在塗料工業(ye) 中,許多規範中規定使用此種光源。

    由於(yu) 封閉碳弧燈的缺陷,日光碳弧燈碳棒的成份改變,使它的SPD較類似於(yu) 日光方麵有明顯的改進。但是與(yu) 日光的SPD比較在350nm和50nm

之間的很大差別仍可引起相關(guan) 性差。

    三.熒光紫外燈

    在理論上進短波能量是主要的。如果它的很少能量就能導致材料的老化。為(wei) 什麽(me) 不顯著增加這能量,達到快速試驗的效果呢?比較FS-40

熒光燈的SPD和Florida太陽光的SPD,可以看出達到了增加紫外線能量的設計標準,不僅(jin) 是UV能量水平增加,而且光譜範圍也增加到自然光中

沒有的UV能量。這能量分布的急劇改變可以使許多產(chan) 品加速損壞。

    由於(yu) 熒光裝置中存在在地球表麵測量時自然日光中沒有的輻射能量,熒光裝置可以引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜

線外,沒有高於(yu) 375nm的能量,這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會(hui) 使曝曬在自然日光下那樣變化。

    由於(yu) 這些固有缺陷,不僅(jin) 在光譜分布上,而且還有無法控製的其他因素,從(cong) 而得出不規則的結果。Atlas公司一般不考慮使用這種光源。

我們(men) 認為(wei) 它的主要用途是作為(wei) 一個(ge) 紫外篩選裝置,限於(yu) 質量控製應用。四.氙弧燈

    的,也是的光源是氙弧燈,它在50年代引入使用時為(wei) 空氣冷卻係統,隨後在60年代使用水冷。這種光源對本世紀初形成加速

老化的原始概念時期使用密封碳弧燈加速老化試驗裝置以很大衝(chong) 擊。

    無論是空氣冷卻還是水冷卻,氙燈都有相同的基本光譜能量分布(SPD),冷卻的方式不同,則燈的源光玻璃裝置和結構不同。下麵我們(men)

隻限於(yu) 討論Atlas產(chan) 品采用的水冷係統。

    水冷氙燈係統由石英,燃燒管,內(nei) ,外濾光裝置和不鏽鋼裝配組件組成,不鏽鋼部件使各部份裝配成一個(ge) 係統。安裝後,將去離子水或蒸

餾水泵入這係統冷卻燈管和吸收長波紅外能量。當用硼矽玻璃,內(nei) ,外濾光時,氙燈係統zui近似於(yu) 自然日光,將外濾光玻璃該為(wei) 鈉鈣玻璃,則

接近經過玻璃窗過濾後的自然日光。

    zui初開發的2500W和6000W氙燈,由於(yu) 隨著點燃時間的增加,有黑色沉積物在電極區形成,隨著繼續使用,沉積從(cong) 電極區向燈管中心擴大,

這些沉積物嚴(yan) 重影響了燈的能量輸出,使燈的壽命縮短,當時,在額定輻射水平上使用的6000W氙燈,每300~500小時就需要更換。Atlas立即

開始了改進氙燈性能的研究。

    1974年秋,在J.NORTON的指導下,研製出了6500W氙燈,這種新的氙燈工作在新的金屬件中,用這種新的金屬沒有了電極區,消除了

黑色沉積的問題。當與(yu) Atlas的光監視係統一起使用時,6500W的氙燈使用壽命超過1500小時,一般可達2000小時。但工作在高強度輻射下的氙

燈的使用壽命會(hui) 受影響。

    6500W氙燈現在在AtlasC係列氣候老化儀(yi) 和褪色試驗儀(yi) 中使用。

    氙弧燈首先用於(yu) 塑料工業(ye) :許多規範如AATCC,ASTM,ISO和政府的規範都將它列入為(wei) 使用燈。紡織工業(ye) 是傳(chuan) 統使用碳弧燈的用戶,現在也

改變他們(men) 的規範使用氙燈。AATCC不僅(jin) 規定了使用氙燈,而且規定了使用的輻射水平,以及輻射曝露劑量(每平方米多少焦耳)以便產(chan) 生一個(ge)

期望的顏色變化。

    使用碳弧燈的另一傳(chuan) 統工業(ye) 是汽車工業(ye) ,zui近工業(ye) 纖維協會(hui) IFAI強調氙弧燈方法已發展作為(wei) 汽車內(nei) 部裝備,裝飾產(chan) 品的老化試驗方法

    事實上,在Ci35和Ci65氙燈老化儀(yi) 中試驗,證明許多產(chan) 品與(yu) 曝露在Florida試驗基地的自然老化試驗結果相關(guan) 性高達98%。
 

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