JJF1754—20191氘燈光譜輻射亮度(250nm~400nm)校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于氘燈在(250nm~400nm)波長范圍內的光譜輻射亮度的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG383光譜輻射亮度標準燈凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3概述氘燈是一種氣體放電燈,氘燈按窗口的形式分類可以分為端窗型氘燈和側窗型氘燈兩種。雖然因使用的要求和加工的工藝不同每種氘燈有所不同,但其基本的結構和性質是相同的。由于氘燈發(fā)出的輻射主要集中在紫外波段,且具有穩(wěn)定性高、復現性好、壽命長、體積小、使用方便等優(yōu)點,使其成為紫外波段常用的光譜輻射亮度傳遞標準光源。圖1為兩種窗口形式的氘燈結構示意圖。(a)端窗型氘燈圖1氘燈的結構示意圖JJF1754—20192(b)側窗型氘燈圖1氘燈的結構示意圖1—發(fā)光孔2—陰極/燈絲3—陽極4計量特性4.1穩(wěn)定性經過預熱后,氘燈的穩(wěn)定性≤2%/h。4.2重復性氘燈光譜輻射亮度的重復性≤1%。4.3氘燈光譜輻射亮度氘燈光譜輻射亮度≥0.5μW/(cm2·nm·sr)。注:以上指標不適用于合格性判定,僅提供參考。5校準條件5.1環(huán)境條件校準工作所在房間,周圍無影響儀器正常工作的電磁場、機械振動,無雜散光干擾。室內清潔,無腐蝕性氣體。溫度應保持在(23±5)℃,濕度小于85%RH。5.2校準用設備5.2.1光譜輻射亮度標準氘燈光譜輻射亮度標準氘燈應經過老化,年穩(wěn)定性≤2%,光譜輻射亮度不確定度≤5%(k=1)。5.2.2氘燈光譜輻射亮度校準裝置氘燈光譜輻射亮度校準裝置如圖2所示。JJF1754—20193圖2氘燈光譜輻射亮度校準裝置示意圖該裝置主要由光學系統(tǒng)和光譜輻射計組成。光學系統(tǒng):由成像凹面反射鏡、平面反射鏡以及相應的光學調節(jié)支架、視場光闌、擋屏、光軌、燈架及其調節(jié)平臺等組成。擋屏外表面要發(fā)黑,整個裝置要用漫反射比低的材料圍起,以屏蔽雜散光。視場光闌為圓形小孔,視場光闌的大小通過光學系統(tǒng)物像比例關系確定氘燈發(fā)光面的大小。氘燈發(fā)光面的大小,為其光譜輻射亮度的限定幾何條件,應與上一級氘燈保持一致。光譜輻射計:包括單色儀和探測部分。單色儀的工作波長范圍不小于(250~400)nm,波長示值誤差應小于0.1nm,雜散光水平小于10-4;探測器部分由性能穩(wěn)定、高靈敏度的光電接收器及相應的數字電測儀表組成。讀數的有效數字必須在三位半以上。探測部分的線性誤差應小于0.1%。5.2.3電測和供電設備0.01級,額定電流不小于1A,數字電壓表準確度等級不低于0.05級。直流穩(wěn)流電源要求滿足氘燈的供電要求,電流隨時間漂移≤0.5mA/h。JJF1754—20194圖3氘燈供電和電測控制線路圖6校準項目和校準方法校準前,應檢查氘燈的外觀。氘燈應標明制造廠名、出廠編號、型號,玻殼應透明,不得有氣泡、結石、斑點、條紋、擦傷、發(fā)霧及影響透明度的缺陷,薄厚均勻。6.1穩(wěn)定性的校準點燃待測氘燈并經過預熱后,在波長300nm處,分別于0min,10min,20min,30min,40min,50min和60min用氘燈光譜輻射亮度校準裝置測量光譜輻射亮度值,共測量7次,設測量最小值為Lλmin,最大值為Lλmax,按式(1)計算穩(wěn)定性S。S=×100%(1)6.2重復性的校準點燃待測氘燈并經過預熱后,在波長300nm處,分別進行n(n≥6)次光譜輻射亮度測量并得到n個測量值(L1,…,Ln),則平均值為:L=Li/n(2)重復性R按式(3)計算:R=(nL-i-1L)2×100%(3)6.3光譜輻射亮度的校準氘燈在使用前用酒精棉球輕輕擦拭窗口,避免用手觸摸。操作時應輕拿輕放,保持氘燈玻殼清潔。在測量光路中,氘燈與凹面鏡之間應設置幾個孔徑適當的限制光闌。調JJF1754—20195節(jié)平面反射鏡及凹面鏡的角度以及氘燈的位置,使得氘燈的發(fā)光點成像于視場光闌處。調節(jié)氘燈支架,使得探測器輸出信號最大。氘燈通電預熱至少45min。氘燈光譜輻射亮度的校準采用替代法,在氘燈光譜輻射亮度校準裝置上進行測量。將標準氘燈和待測氘燈的輻射光束經光學系統(tǒng)分別成像到視場光闌處,經單色儀分光后由出射狹縫射出后被探測器接收,接收到的響應值正比于光譜輻射亮度值。校準方法如下:a)將標準氘燈安裝于氘燈光譜輻射亮度校準裝置上,在每一測量波長λ,測量響應I標準(λ)。b)將待測氘燈安裝于氘燈光譜輻射亮度校準裝置上,在每一測量波長λ,測量響應I待測(λ)。c)設標準氘燈的光譜輻射亮度值為L標準(λ),按式(4)計算待測氘燈的光譜輻射亮度值L待測(λ)。L待測(λ)=L標準(λ)·校準的波長點見表1。I待測(λ)I標準(λ)(4)表1氘燈光譜輻射亮度校準的波長點n12345678校準的波長點λ/nm250260270280290300310320n910111213141516校準的波長點λ/nm3303403503603703803904007校準結果表達經校準的氘燈發(fā)給校準證書。校準證書內頁推薦格式見附錄B。校準證書應至少包含以下內容:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數的標識;e)客戶名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結果的有效性和應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結果的有效性和應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環(huán)境的描述;l)校準結果及其測量不確定度的說明;JJF1754—20196m)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識;n)校準結果僅對被校對象有效的聲明;o)未經實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。8復校時間間隔建議氘燈的校準周期為1年。根據實際使用情況,可以按照用戶的需要確定氘燈的校準時間間隔。JJF1754—20197附錄A氘燈光譜輻射亮度校準原始記錄建議格式校準日期:年月日第頁原始記錄編號證書編號儀器名稱規(guī)格型號制造廠出廠編號送校單位電話單位地址聯系人校準依據送檢日期校準地點室溫:℃相對濕度:%本次校準使用的標準燈:編號:標準燈證書編號:有效期至:年月日氘燈電流:mA氘燈電壓:V氘燈發(fā)光點的直徑:mm光譜帶寬:nm校準結果λ/nmLλ/(μW·cm-2·nm-1·sr-1)U/%(k=2)λ/nmLλ/(μW·cm-2·nm-1·sr-1)U/%(k=2)250330260340270350280360290370300 380 310390320400穩(wěn)定性:S=×100%0min10min20min30min40min50min60min重復性:1234567R=1L(Li-L)2i=1n-1×100%校準員:核驗員:8附錄B校準證書內頁推薦格式校準條件:1.氘燈工作電流:mA2.氘燈發(fā)光點直徑:3.光譜帶寬:nm4.環(huán)境條件:室溫℃相對濕度:%校準結果:穩(wěn)定性:重復性:λ/nmLλ/(μW·cm-2·nm-1·sr-1)U/%,k=2λ/nmLλ/(μW·cm-2·nm-1·sr-1)U/%,k=2250330260340270350280360290370300380310390320400JJF1754—2019附錄C氘燈光譜輻射亮度(250nm~400nm)不確定度評定示例C.1測量模型氘燈光譜輻射亮度測量的數學表達式為(C.1),式中各變量的定義見本規(guī)范6.3。L待測(λ)=L標準(λ)·(C.1)C.2不確定度A類評定氘燈光譜輻射亮度測量的相對實驗標準差,即相對標準不確定度uA。氘燈光譜輻射亮度測量的相對實驗標準差按照式(C.2)計算:1L(λ)uA=1L(λ)n[Li(λ)-L(λ)]2n-1(C.2)其中Li(λ)(i=1,2,…,n且n≥6)為波長為λ處第i次測量的光譜輻射亮度值,L(λ)為波長為λ處n次測量的光譜輻射亮度值的平均值,按式(C.3)計算L(λ)。L(λ)=Li(λ)/n(C.3)點燃待測氘燈并經過預熱后,在波長200nm處,進行9次光譜輻射亮度測量,校準結果見表C.1。表C.1光譜輻射亮度測量校準結果n123456789I待測(μA)7.9187.9958.1348.2578.2737.9028.0728.0417.948I標準(μA)6.7916.7916.7916.7916.7916.7916.7916.7916.791L標準(μW·cm-2·nm-1·sr-1)44.044.044.044.044.044.044.044.044.0L待測(μW·cm-2·nm-1·sr-1)51.351.852.753.553.651.252.352.151.5由9次測量數據得到uA=1.7%。C.3測量不確定度B類評定C.3.1標準氘燈光譜輻射亮度的相對標準不確定度u1=5.0%。C.3.2探測器的非線性導致的光譜輻射亮度的相對標準不確定度