JIS R 1693-1:2012 ファインセラミックス及びセラミックス複合材料の放射率測定方法―第１部：ＦＴＩＲを用いた分離黒体法による垂直分光放射率

                                                                                 R 1693-1 : 2012

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語及び定義・・・・[2]
•  4 記号及び単位・・・・[2]
•  5 原理・・・・[2]
•  6 測定装置・・・・[2]
•  6.1 測定装置の構成・・・・[2]
•  6.2 測定装置を構成する要素・・・・[3]
•  7 試験片・・・・[3]
•  7.1 試験片の形状及び寸法・・・・[3]
•  7.2 試験片の材質・・・・[4]
•  7.3 試験片の数・・・・[4]
•  8 測定準備・・・・[4]
•  8.1 測定環境・・・・[4]
•  8.2 FTIRの光学系雰囲気置換・・・・[4]
•  8.3 黒体炉及び試験片の位置・・・・[4]
•  8.4 FTIRのパラメータ設定・・・・[4]
•  8.5 FTIRの波長(波数)校正及び赤外放射輝度測定値の線形性確認・・・・[4]
•  8.6 測定装置の安定性及び測定結果の妥当性確認・・・・[5]
•  9 測定の手順・・・・[5]
•  9.1 背景放射の測定・・・・[5]
•  9.2 黒体放射の測定・・・・[5]
•  9.3 試験片からの放射の測定・・・・[5]
•  10 計算方法・・・・[6]
•  10.1 分光放射率の算出・・・・[6]
•  10.2 特定波長域における垂直放射率の算出・・・・[6]
•  11 報告・・・・[6]
•  附属書A(参考)測定装置の構成例・・・・[8]

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――――― [JIS R 1693-1 pdf 1] ―――――

R 1693-1 : 2012

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,一般社団法人日本ファインセラミックス協会
(JFCA)及び一般財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべき
との申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。
  JIS R 1693の規格群には,次に示す部編成がある。
    JIS R 1693-1 第1部 : FTIRを用いた分離黒体法による垂直分光放射率
    JIS R 1693-2 第2部 : FTIRを用いた反射法による垂直放射率
    JIS R 1693-3 第3部 : 直接加熱熱量法による半球全放射率

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                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                           R 1693-1 : 2012

ファインセラミックス及びセラミックス複合材料の放射率測定方法−第1部 : FTIRを用いた分離黒体法による垂直分光放射率

Measurement method for emissivity of fine ceramics andceramic matrix composites-Part 1: Normal spectral emissivity by black body reference method usingFTIR

序文

  ファインセラミックス及びセラミックス複合材料は,耐久性及び耐熱性に優れ,各種産業分野における
部材として幅広く利用されている。ファインセラミックスを高温部材又は放射素材として使用する場合に
は,使用温度における放射率が部品設計上の材料特性として重要になる。この規格は,フーリエ変換赤外
分光光度計(FTIR)を用いた分離黒体法によるファインセラミックス及びセラミックス複合材料の垂直分
光放射率測定について実用的方法を提供し,ファインセラミックス及びセラミックス複合材料を利用する
諸工業の発展に寄与することを目的として制定した。
  なお,この規格に対応する国際規格は制定されていない。

1 適用範囲

  この規格は,平板状のファインセラミックス及びセラミックス複合材料(炭素材料含む。)及び遠赤外ヒ
ータに放射部材として用いられるセラミックスの表面における垂直分光放射率を,FTIRを用いた分離黒体
法によって測定する方法について規定する。対象とする材料は波長1.6725 μm(波数4006 000 cm−1)
の波長帯において不透明であるとともに,その波長範囲における垂直全放射率が0.2以上であるものとす
る。また,測定温度範囲は,約100800 ℃とする。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS C 1602 熱電対
    JIS C 1604 測温抵抗体
    JIS C 1612 放射温度計の性能試験方法通則
    JIS R 1600 ファインセラミックス関連用語

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2
R 1693-1 : 2012
    JIS R 1802 遠赤外ヒータの表面温度測定方法−熱電対法
    JIS Z 8117 遠赤外線用語
    JIS Z 8401 数値の丸め方

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS C 1612,JIS R 1600及びJIS Z 8117によるほか,次による。
3.1
放射率
  ある温度において物体表面から放射される熱放射輝度と,それと同じ温度の黒体放射輝度との比。
3.2
分光放射率
  波長λにおける放射率。
3.3
垂直分光放射率
  物体表面に対して垂直方向(法線方向)の分光放射率。
3.4
特定波長域における垂直放射率
  特定の波長帯域における物体表面に対して垂直方向(法線方向)の放射率。
3.5
垂直全放射率
  全波長域における物体表面に対して垂直方向(法線方向)の放射率。

4 記号及び単位

  記号及び単位は,表1による。
                                       表1−記号及び単位
                               名称              記号          単位
                        垂直分光放射率             攀           −
                        波長                      λ            μm
                        試験片の温度              T             K

5 原理

  温度が既知の黒体放射源からの熱放射輝度と,同じ温度に保持された試験片からの熱放射輝度を,FTIR
によって測定し,得られた放射輝度スペクトルの比を計算することによって垂直分光放射率を測定する。
また,黒体放射源と試験片からの放射輝度スペクトルをそれぞれ特定波長域において積分し,その比を計
算することによって特定波長域における垂直放射率を算出する。

6 測定装置

6.1 測定装置の構成

  測定装置の基本構成は,赤外放射輝度スペクトルを測定するFTIR,試験片を裏面から加熱して試験片表

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                                                                                              3
                                                                                 R 1693-1 : 2012
面温度を制御する試験片加熱装置及び分光放射率を算出する際に参照スペクトルとして用いる黒体放射源
(黒体炉)からなる。構成例を図1及び附属書Aに示す。このほか,試験片表面の温度及び黒体炉の温度
を測定するための温度計を必要とする。また,測定装置を設置する環境及び測定装置自体からの放射を測
定するための背景放射測定用ミラーが必要である。

6.2 測定装置を構成する要素

  測定装置の構成は,次による。
a)   TIR 分光放射率測定には,図1に示すような構成のFTIRを用いる。黒体炉及び試験片加熱装置に
    設置された試験片表面から放射される赤外放射又は背景放射測定用ミラーからの赤外放射は,導入光
    学系を通って干渉計に導かれ,その後,検出器に入射して電気信号に変換される。電気信号は,AD
    変換器を経由してコンピュータに入力され,干渉信号(インターフェログラム)として記録される。
    記録された干渉信号データは,フーリエ変換処理によって分光放射輝度スペクトルとなる。コンピュ
    ータは,干渉計の制御,フーリエ変換,分光放射率の算出,データ処理などに用いられる。
b) 試験片加熱装置 測定する試験片を加熱する装置は,試験片載台(ブロック)を電熱線ヒータ,熱媒
    体などによって加熱する方式とし,温度制御が可能なものとする。試験片載台(ブロック)には,測
    定試験片と比較して,熱容量が大きく,表面の放射率が低い材料(例えば,ステンレス鋼,耐熱合金
    など)を用いる。
c) 黒体炉 黒体炉はJIS C 1612の附属書1(校正方法)に規定する標準黒体炉,又は比較黒体炉を用い
    る。黒体炉は,その輝度温度を国家標準トレーサブルに校正されたものを用いることが望ましい。黒
    体炉の開口は,試験片位置における分光器の測定スポット径の3倍以上の面積をもつものとする。
d) 温度計 黒体炉及び試験片温度の測定は,国家標準トレーサブルに校正された熱電対又は測温抵抗体
    を用いて行う。黒体炉の温度測定については,JIS C 1612に規定する基準温度計を用いる。また,試
    験片の温度測定には,JIS C 1602に規定する熱電対又はJIS C 1604に規定する測温抵抗体を用いる。
e) 背景放射測定用ミラー 金蒸着膜又は金スパッタ膜をコートした清浄なミラーを用いる。対象波長域
    におけるミラーの反射率は,0.95以上とする。ミラーは試験片位置における分光器の測定スポット径
    の3倍以上の面積をもつものとする。
  試験片加熱装置
      黒体炉            導入光学系      干渉計        検出器       AD変換器
                                                                   A/D変換器     コンピュータ
                                         フーリエ変換赤外分光器(FTIR)
  背景放射測定用
       ミラー
                                      図1−測定装置の構成

7 試験片

7.1 試験片の形状及び寸法

a) 試験片は平板形状とし,加熱炉の試験片位置において,分光器の測定スポット径の3倍以上の面積を

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