1)光源:在這種人工試驗設備中,我們采用氙弧燈作為光源,它是一種的氣體放電燈,它的燈光經過過濾后,與日光光譜接近,使用過濾技術以調節(jié)其光譜能量分布,這樣以模擬各種條件下的自然光,包括透過玻璃窗的日光等。我們還以通過調節(jié)電功率控制輝光的輻照強度。
a: 光的質量:
為了能在實驗室里進行加速老化試驗,而又不違反自然老化的機理,我們必須保證儀器中光線的光譜能量分布(波長和能量值的對應關系,簡稱SPD)應盡能地近似于材料自然老化時環(huán)境的光線,并且在整個試驗過程中保持其分布曲線的穩(wěn)。我們需要根據材料的終使用環(huán)境,選用不同組合的過濾光片,對光源的SPD進行適當的裁剪。
b: 光的數量(即強度):
在保證SPD的前提下,我們要采用加強的照射強度來實現加速試驗。為了保證試驗結果的重現性,我們需要用閉環(huán)控制的方法來保證其輻照強度的恒,避免了因燈管自然衰減而影響試驗結果。另外,我們要求儀器能提供足夠大的輻照強度控制范圍來面對不同行業(yè)、不同發(fā)展時期的試驗需要。
2)光源冷卻方式:氙弧燈在發(fā)光時會散發(fā)出巨大的熱量,需要進行冷卻,根據兩種不同的冷卻方式,我們將其分為風冷式和水冷式。風冷式是利用風機將熱量帶走。美國“Atlas"公司的suntest臺式日曬機CPS+/XLS+為風冷式設計,它的被測品和燈管均呈水平放置。
3)輻照強度控制:在試驗過程中,為了保證試驗結果的重現性,需要保持試驗過程參數的恒性,其中光源的輻照強度是一個主要的控制參數。為了克服燈管的衰減和電壓的不穩(wěn)性,CPS+/XLS+通過光傳感器對波長300~800nm段輻照強度的測量和積分,在與設值進行比較后,通過電流調節(jié)對燈管功率進行閉環(huán)控制,來保證樣品受到的輻照強度始終恒。玻璃窗后的日光和室外光相比,光線中的短波紫外線受到很大的削減,于是在CPS+/XLS+中需要選用特的玻璃窗過濾器來去除310nm以下的紫外光,地模擬真實的光譜能量分布。
4)BST黑板溫度控制:樣品在接受照射時,會主要由于吸收了光線中的紅外段能量而使表面溫度升高,不同顏色的表面溫度會不同。在老化過程中,溫度也是影響老化速度的重要原因。因為根據電化學原理,溫度每升高10℃,電化學反應速度會提高一倍。所以在試驗過程中樣品的表面溫度也是一個重要的控制參數。我們統(tǒng)一將黑板的表面溫度(稱為“黑板溫度")作為一個通用的控制參數。CPS+/XLS+中采用了一個黑板溫度計對樣品的黑板溫度進行閉環(huán)控制。
5)箱體溫度:CPS+/XLS+在閉環(huán)控制輻照強度和黑板溫度的同時,還以測量和顯示測試箱內的溫度,它采用了微處理器控制器,以多儲存6個測試程序(6段/個),通過程序,用戶以直接設控制參數和測試時間(或試驗輻照量)。另外,如果客戶選擇了Suncool系統(tǒng),就以同時控制黑板溫度和箱體溫度了。