Излучения используют

где Р„ — излучаемая мощность, Вт; С0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела: С0 = 5,67 Вт/(м2 град*); Т— температура нагретого тела, К, Гокр ..— температура окружающих тел, К; е„ — приведенная степень черноты; .s — поверхность тела, м2.

Температурное излучение реальных тел может значительно отличаться от излучения абсолютно черного тела, поэтому их коэффициент лучеиспускания С рассчитывается с учетом относительной излучатель-ной способности или степени черноты тела как С == еС0. Коэффициент в является физической постоянной излучателя и в большинстве случаев определяется экспериментально, так как на его значение оказывает влияние состояние поверхности. Значение е для различных тел лежит в пределах от нуля до единицы и приводится в справочной литературе.

Между реперными точками температуру определяют с помощью интерполяционных эталонных приборов и соответствующих интерполяционных формул. Для воспроизведения шкалы в диапазоне от —259,34 до 630,74 °С служит платиновый термопреобразователь сопротивления, в диапазоне 630,74... 1064,43 °С— платино-платиноро-диевый термоэлектрический термопреобразователь, а свыше 1064,43 °С температура определяется из отношения спектральной энергетической яркости излучения абсолютно черного тела при данной температуре к спектральной энергетической яркости излучения при температуре затвердевания золота при той же длине волны.

Пирометры полного излучения. Энергия полного излучения абсолютно черного тела всегда больше энергии излучения реальных тел; поэтому радиационная температура всегда меньше действительной температуры тела, а связь между ними определяется соотношением Гр =

В основе теории бесконтактных методов лежат законы излучения абсолютно черного тела, т. е. такого тела, которое поглощает всю направленную на него энергию и соответственно способно излучать при данной температуре максимальную энергию.

Зависимость спектральной плотности излучения абсолютно черного тела от температуры и длины волны выражается формулой

Интегрируя уравнение (7-2) в пределах длин волн от О до оо, найдем энергию излучения абсолютно черного тела. Она составляет:

Между реперными точками температуру определяют с помощью интерполяционных эталонных приборов и соответствующих интерполяционных формул. Для воспроизведения шкалы в диапазоне от —259,34 до 630,74 °С служит платиновый термопреобразователь сопротивления, в диапазоне 630,74... 1064,43 °С — платино- платиноро-диевый термоэлектрический термопреобразователь, а свыше 1064,43 °С температура определяется из отношения спектральной энергетической яркости излучения абсолютно черного тела при данной температуре к спектральной энергетической яркости излучения при температуре затвердевания золота при той же длине волны.

Пирометры полного излучения. Энергия полного излучения абсолютно черного тела всегда больше энергии излучения реальных тел; поэтому радиационная температура всегда меньше действительной температуры тела, а связь между ними определяется соотношением Тр =»

Тело, способное полностью поглощать падающие на него лучи, называют абсолютно черным телом. При нагреве оно отдает такое же количество теплоты, которое и поглощает. К абсолютно черному телу приближаются сажа, черная матовая краска. Излучение реальных тел, которые рассматриваются в аппаратостроении, всегда меньше излучения абсолютно черного тела. Степень уменьшения излучательной способности таких тел учитывается степенью черноты поверхности еч. Основной закон теплового излучения тела дан Стейфаном и Больц-маном в следующем виде:

где &Б — 5,67—постоянная Больцмана, Вт/(м2-К4), (постоянная излучения абсолютно черного тела); Т — температура излучающей поверхности, К.

Для индивидуального дозиметрического контроля в широком диапазоне экспозиционных доз у-излучения используют комплект термолюминесцентных дозиметров КДТ-1 «Пахра», состоящий из кассет с детекторами на основе LiF и измерительного пульта.

Для хранения слабоактивных твердых отходов с ^-активностью менее 3,7-106 Бк/кг и невысокой мощностью у-излучения используют траншейное хранилище.

Почти все упомянутые источники света излучают неполяризованные электромагнитные волны. Исключение составляют некоторые виды лазеров. Для поляризации излучения используют целый ряд устройств. Наиболее известными поляризаторами являются призмы Николя, Волластона, Рошона, Арсена, изготовленные из анизотропных материалов, таких, как кварц и исландский шпат. Действие этих призм как поляризаторов основано па различии показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, линейно поляризованных ортогонально друг другу. З'ти призмы пригодны главным образом в видимом диапазоне длин волн. В инфракрасной области спектра применяют устройства, основанные на поляризации при отражении от границы раздела воздух — диэлектрик под углом Брюстера. Отраженный луч оказывается линейно

В качестве первичного преобразователя пирометров полного излучения используют зачерненные термоэлектрические преобразователи, чувствительные ко всем длинам волн. Оптическая система предназначена для концентрации потока энергии на чувствительный элемент и выполняется самым различным образом. Чаще всего применяют пирометры следующей структуры ( 22.3). Поток излучения от объекта 1 концентрируется на термоэлектрическом приемнике 5 с помощью вогнутого зеркала 3. Диафрагма 2 служит для создания необходимого уровня выходного сигнала, соответствующего верхнему диапазону измерения. Схема 6 предназначена для компенсации влияния изменений температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя. Для уменьшения влияния температуры корпуса на чувствительный элемент он защищен экраном 4, а внутренняя поверхность трубы выполнена ребристой и зачернена. Для повышения чувствительности пирометров применяют более сложную' оптическую систему, например с двумя зеркалами.

Оптопара — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, со стоящий из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми имеется оптическая связь и обеспечена электрическая изо ляция. Простейшая оптопара состоит из светодиода и фотодиода размещенных в общем корпусе ( 8.10). В качестве источников; излучения используют светодиоды, спектрально согласованные с фотоэлектрическим полупроводниковым приемником излучения, Е. данном случае с фотодиодом, в качестве фотоприемников — фототранзисторы, фототиристоры и фоторезисторы.

В качестве первичного преобразователя пирометров полного излучения используют зачерненные термоэлектрические преобразователе, чувствительные ко всем длинам волн. Оптическая система предназначена для концентрации потока энергии на чувствительный элемент и выполняется самым различным образом. Чаще всего применяют пирометры следующей структуры ( 22.3). Поток излучения от объекта / концентрируется на термоэлектрическом приемнике 5 с помощью вогнутого зеркала 3. Диафрагма 2 служит для создания необходимого уровня выходного сигнала, соответствующего верхнему диапазону измерения. Схема 6 предназначена для компенсации влияния изменений температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя. Для уменьшения влияния температуры корпуса на чувствительный элемент он защищен экраном 4, а внутренняя поверхность трубы выполнена ребристой и зачернена. Для повышения чувствительности пирометров применяют более сложную оптическую систему, например с двумя зеркалами.

В качестве источника ультрафиолетового излучения используют электрический разряд в парах ртути. Из стеклянной трубки откачан воздух, вместо которого введен инертный газ (аргон) при низком давлении. Кроме того, в стеклянную трубку помещена дозированная капля ртути 3, которая при нагреве превращается в ее пары. Оба конца стеклянной трубки оканчиваются цоколем с двумя штырьками, к которым внутри трубки припаяны вольфрамовые электроды 2 в виде небольших спиралей, покрытых специальным составом из углекислых солей бария и стронция.

Конструкции электромагнитных датчиков тесно связаны со схематическими изображениями на 3.45. Обмотки выполняются из медной проволоки, причем — особенно в датчиках с изменяемой площадью зазора — необходима хорошая равномерность намотки катушек. В качестве изоляции провода используют изоляционные лаки, а для применений при высоких температурах или при наличии проникающего излучения используют керамические покрытия или заменяют медную проволоку анодированной алюминиевой проволокой. Каркасы катушек выполняются из пластмасс, а для экстремальных условий — из плохо проводящих электрический ток металлов (например, немагнитных высококачественных сталей) или из керамики.

Люминесценция согласно С. И. Вавилову — это избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью, примерно 10~10 сек и больше. Различают фотолюминесценцию, осуществляемую за счет возбуждения излучением оптических частот, к а т о д о л ю-м и н е с ц е н ц и ю, возникающую за счет энергии .падающих заряженных частиц (электронов) и другие виды. Различают также свечение дискретных центров (одни и те же частицы поглощают и излучают световую энергию) и рекомбинацион-н о е свечение, когда процессы излучения и процессы поглощения пространственно разделены. Для люминесцентного излучения используют вещества, способные к преобразованию получаемой энергии (например, электронов) в энергию света без существенного повышения температуры. Для этой цели могут служить многие неорганические соединения, в особенности так называемые кристаллофосфоры, или люминофоры,— сложные.кристаллические вещества, содержащие примеси — активаторы. Атомы активаторов, попадая в кристаллическую решетку, искажают ее, поэтому люминофоры имеют дефектную структуру. Изменяя состав и концентрацию активаторов, получают •различные характеристики люминофора.

Выращивание из расплава проводят или при радиационном нагреве тигля ( 38) или при комбинированном радиационном и индукционном нагреве ( 39). В последнем случае радиационный нагрев является предварительным, необходимым для уменьшения удельного сопротивления шихты до значения, обеспечивающего дальнейший разогрев индуктором. В обоих случаях в качестве источника излучения используют ксеноновые дуговые лампы сверхвысокого давления мощностью до 10 кВт.

Тепловая дефектоскопия основана на регистрации температурных полей объекта контроля. В качестве приемников излучения используют фотосопротивления, фотодиоды, фототриоды, фотоумножители, электронно-оптические преобразователи (ЭОП), болометры, термоиидикаторы, термопары, пирометры и др. Объект контроля может подвергаться воздействию внешнего источника тепловой энергии - плазмотрона, лампы накаливания, лазера (активный метод), при этом осуществляется измерение прошедшего через объект или отраженного от него теплового излучения. Наиболее распространены пассивные тепловые методы без использования внешнего источника нагрева, такие как тешювизионный метод получения и анализа изображения температурного поля дефекта с помощью сканирования поверхности объекта узким оптическим лучом, метод термокрасок, цвет которых зависит от температуры поверхности изделия и др.

К полупроводниковым фотоприемникам близки по принципу действия детекторы ядерного излучения. При попадании в базу или область объемного заряда р—«-перехода частиц с высокой энергией происходит ионизация атомов полупроводника. Образующиеся неравновесные носители увеличивают обратный ток р—га-перехода так же, как и в фотодиоде. Поскольку наиболее эффективно поглощение излучения в области объемного заряда, в качестве детекторов ядерного излучения используют диффузионные р—«-переходы с широкой областью объемного заряда (до 2 мм), образованные, например, диффузией лития в кремний.