研究目的
评估熔融硫化锡(SnS)的发射率并估算其辐射热导率,以理解其在高温传热机制中的作用。
研究成果
熔融SnS的发射率较低(0.15–0.45),表明其属于中等吸收体。辐射热导率估计较小(上限为0.33 W m?1 K?1),且随温度升高而降低,并非熔融SnS的主要传热机制。该方法为估算熔融半导体带隙提供了途径。
研究不足
熔融SnS的折射率并非直接测量,而是通过固态数据外推得出,这可能引入误差。高温下熔融SnS的高蒸气压导致测量困难。实验装置在温度控制和光学通路方面存在局限。
1:实验设计与方法选择:
采用无容器法通过浮区炉研究熔融SnS的光学发射特性。该方法利用基尔霍夫定律建立发射率与吸收率的关系,并选用已知发射率的石墨作为校准材料。
2:样品选择与数据来源:
熔融SnS样品由单质硫和锡反应熔融制成棒状,石墨用于校准。
3:实验设备与材料清单:
浮区炉(型号TX-12000-I-MIT-VPO-PC,Crystal Systems公司)、紫外-可见分光光度计(USB 2000+,OceanOptics)、近红外分光光度计(NIRQuest256-2.1,OceanOptics)、氙灯、高纯氩气(UHP 300,Airgas)、石墨棒(EC-15超细晶粒,东海碳素)、氟化钙透镜(LB5284,Thorlabs)、蓝宝石视窗(SS-2WC-1-50,AdValue科技)、莫来石挡板、石英管、热电偶。
4:1,OceanOptics)、氙灯、高纯氩气(UHP 300,Airgas)、石墨棒(EC-15超细晶粒,东海碳素)、氟化钙透镜(LB5284,Thorlabs)、蓝宝石视窗(SS-2WC-1-50,AdValue科技)、莫来石挡板、石英管、热电偶。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将SnS棒安装于炉中熔融形成悬挂液滴,关闭氙灯避免干扰后用分光光度计测量发射光谱,温度通过功率校准估算。
5:数据分析方法:
通过SnS与石墨发射强度比值计算发射率,利用包含折射率和吸收系数的理论公式估算辐射热导率。
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UV–vis Spectrophotometer
USB 2000+
OceanOptics
Measures emission spectra in the UV–visible range (200–850 nm).
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Near-IR Spectrophotometer
NIRQuest256-2.1
OceanOptics
Measures emission spectra in the near-IR range (900–2050 nm).
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Calcium Fluoride Lens
LB5284
Thorlabs
Focuses light emission from the sample to the optical fiber.
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Floating Zone Furnace
TX-12000-I-MIT-VPO-PC
Crystal Systems Corp.
Used as a container-less method to stabilize and melt SnS samples for optical emission measurements.
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Argon Gas
UHP 300
Airgas
Provides inert atmosphere to prevent contamination during experiments.
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Graphite Rod
EC-15 ultrafine grain
Tokai Carbon
Used for calibration and sample preparation.
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Sapphire Viewport
SS-2WC-1-50
AdValue Technology
Provides optical access for spectroscopy measurements.
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Thermocouple
Type-K
Omega
Measures temperature for calibration purposes.
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