氙燈加速老化試驗箱裝置采用碳弧光源,燈管垂直放置于儀器中心,周圍設(shè)有過濾系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)樣品架。試樣面向光源安裝,并像月球公轉(zhuǎn)一樣繞傳送帶一樣繞中心燈旋轉(zhuǎn)。自第二次世界大戰(zhàn)以來,這一測試箱一直在改進(jìn),但基本的設(shè)計原則沒有改變。管狀冷卻系統(tǒng)中比較常見的是水冷型,這類水冷型氙弧冷卻試驗箱名為鼓形冷卻。
近幾年來,出現(xiàn)了一種新的靜態(tài)樣品放置氙燈加速老化試驗箱,在試驗盒頂部安裝一個或多個氣冷式氙燈管。該系統(tǒng)將濾光器平放在燈管下,并將反射系統(tǒng)安裝在試驗室的頂部和側(cè)面,以增加均勻的輻射強(qiáng)度。試樣被裝在燈管下的試樣盒中。托盤傾斜一點,讓水往下流。這類測試箱被稱為“平板式”。
不管哪種類型的氙燈加速老化試驗箱,都有一個控制系統(tǒng)來控制光強(qiáng)、溫度和相對濕度。由于氙弧燈發(fā)射的光譜接近太陽光譜,包括紫外(UV)、可見光和紅外(IR),因此氙弧燈試驗箱廣泛用于材料和產(chǎn)品的光穩(wěn)定性和抗老化性能測試。為得到精確、可重現(xiàn)的檢測結(jié)果,必須對光穩(wěn)定性或老化性能進(jìn)行全面的檢測。光照強(qiáng)度的變化影響材料的損傷速率,光譜能量分布的變化影響材料的退化速率和類型。
光輻照度是在平面上照射的光能量的比值。儀器必須能夠控制光的照射強(qiáng)度,以加快試驗速度和重現(xiàn)試驗結(jié)果。光照強(qiáng)度的變化會影響到材料的質(zhì)量劣化速度,而光波長(如光譜能量分布)的變化也會影響到其速度和類型。該裝置的輻照部設(shè)有感光探頭,也稱為太陽眼,這是一種高精度的光度測量系統(tǒng),可顯示燈管老化或任何時候變化所致的光能量下降。在測試期間,太陽眼可以選擇適當(dāng)?shù)妮椪斩?,甚至可以選擇與夏季正午陽光相當(dāng)?shù)妮椪斩?。日光可連續(xù)監(jiān)測照射室內(nèi)的光照,通過手動調(diào)節(jié)燈管電壓,可使光照保持在工作設(shè)定值。當(dāng)輻照度降至設(shè)定值以下時,因長時間工作,需更換新的燈管,以保證正常的輻照度。
氙弧燈的發(fā)射比較復(fù)雜,因為它涉及到濾光器傳輸、輻照度控制和燈管老化等多個變量。光強(qiáng)和光譜受輻射控制系統(tǒng)的影響。氙燈加速老化試驗箱光強(qiáng)的測量和控制。