專利名稱：超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域這項(xiàng)發(fā)明是1998年1月13日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第09/006,746號(hào)的部份繼續(xù)申請(qǐng)，并且涉及用來(lái)讓材料經(jīng)受允許大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化的價(jià)值在水平非常高的天然日光下在包括若干種溫度和/或相對(duì)濕度并發(fā)水平在內(nèi)的受控的風(fēng)化條件下在大約3天到大約10天的周期內(nèi)被累積起來(lái)的輻照度加速暴曬因素的程序。
在本發(fā)明的程序中，太陽(yáng)能集中器[它可以包括高通量太陽(yáng)爐(HFSF)和輻照度重新分配引導(dǎo)裝置(IRG)]被用來(lái)獲得用于材料樣品的加速試驗(yàn)的高水平(25-100X)集中的日光。當(dāng)使用IRG的時(shí)候，它提供能夠把來(lái)自HFSF的高斯分布形的光束修正(重新分配)成在樣品暴曬平面上的更均勻一致的分布的能力。
為了獲得用于材料樣品的加速的天然日光試驗(yàn)的高水平(25-100X)集中的日光，使用諸如多階梯和多小面的集中器之類的反射裝置和諸如菲涅耳透鏡集中器、全息集中器、2D或3D微透鏡陣列和菲涅耳透鏡小面的陣列之類的折射裝置也被包括在本發(fā)明用來(lái)獲得超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的程序中。
通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂茦悠窚囟群妥C明服從互易性關(guān)系(即，外加的加速應(yīng)力的水平不改變損壞/降解機(jī)制)，這種新奇的能力允許材料經(jīng)受25-100X的加速的輻照度暴曬因數(shù)，借此允許數(shù)年有代表性的風(fēng)化(根據(jù)天然的日光暴曬)的價(jià)值在大約3到大約10天內(nèi)被累積起來(lái)。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利第4,817,447號(hào)揭示一種使用燈和使用冷卻空氣控制樣品溫度的風(fēng)化室。均勻的樣品輻照度在高達(dá)10個(gè)太陽(yáng)(在UV帶寬范圍內(nèi))的加速水平下似乎是可達(dá)到的。
與拒斥紅外線的鏡子合并的試驗(yàn)裝置是在第4,012,954號(hào)美國(guó)專利中揭示的。在954號(hào)專利中，對(duì)流冷卻空氣和傳導(dǎo)冷卻基體也被并入。然而，雖然使用了對(duì)流冷卻，但是空氣運(yùn)動(dòng)不被用來(lái)在暴曬期間把潮氣運(yùn)送給樣品；而潮氣是通過(guò)樣品基體漂浮在水浴中提供的。進(jìn)而，如同在美國(guó)專利第4,817,477號(hào)中的情況那樣，954號(hào)專利使用人造光源暴曬樣品。
美國(guó)專利第3,686,940號(hào)揭示一種在UV試驗(yàn)裝置中使用的拒絕紅外輻射的水冷的圓筒形的鏡子。在940號(hào)專利中，不使用天然的日光。
用冷卻空氣控制樣品溫度的太陽(yáng)能風(fēng)化裝置是在美國(guó)專利第4,807,247號(hào)中揭示的。雖然這份專利使用天然的日光，但是所用的樣品輻照度在完整的太陽(yáng)光譜上僅僅達(dá)到8個(gè)太陽(yáng)的加速水平。
美國(guó)專利第5,138,892號(hào)揭示一種采用氙燈并且用氣流控制樣品溫度的材料的加速耐曬性試驗(yàn)。樣品輻照度在高達(dá)8個(gè)太陽(yáng)的加速的UV水平(在300-400nm之間180W/m2)下是可達(dá)到的。這份專利在它的材料試驗(yàn)中不利用天然的日光。
使用氙燈并且用氣流控制樣品溫度和濕度的風(fēng)化試驗(yàn)機(jī)是在美國(guó)專利第5,646,358號(hào)中揭示的。均勻的樣品輻照度在不超過(guò)1-3個(gè)太陽(yáng)(在UV帶寬范圍內(nèi))的加速水平下是可達(dá)到的。這份專利在它的風(fēng)化試驗(yàn)機(jī)中不利用天然的日光。
美國(guó)專利第5,153,780號(hào)揭示一種用來(lái)把適度的太陽(yáng)能通量均勻地集中在目標(biāo)平面上的盤子反射鏡和方法，所述的盤子具有階梯式的反射表面并且以眾多圍繞著公用軸排列的環(huán)狀部分為特色，其中每個(gè)環(huán)狀部分都有凹球面結(jié)構(gòu)。對(duì)超出現(xiàn)有技術(shù)的能力的需求需要為在包括在非常高水平的天然日光下并發(fā)的一些溫度和相對(duì)濕度水平在內(nèi)的受控的風(fēng)化條件下進(jìn)行的材料和器件的超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)設(shè)計(jì)一些設(shè)施。這種需要與依據(jù)在如此實(shí)際加速的試驗(yàn)結(jié)果和在正常使用情況期間獲得的那些結(jié)果之間的相關(guān)關(guān)系預(yù)測(cè)所述材料和器件的服務(wù)壽命的愿望相關(guān)聯(lián)。進(jìn)而，需要以從大約25到100個(gè)太陽(yáng)的輻照度暴曬因數(shù)實(shí)施這些超加速暴曬試驗(yàn)，其中輻照度是非常均勻一致的。實(shí)施材料和器件的這些超加速天然日光暴曬試驗(yàn)的需求應(yīng)該排除總是引入關(guān)于被暴曬的樣品上的輻照應(yīng)力的現(xiàn)實(shí)光譜內(nèi)容的不確定性的人造光源。舉例來(lái)說(shuō)，使用人造光將導(dǎo)致由在地球的太陽(yáng)光譜中不存在低波長(zhǎng)(＜300nm)的光子引起的被暴曬材料的不切實(shí)際的降解機(jī)制和故障模態(tài)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過(guò)控制樣品溫度和濕度和證明互易性關(guān)系得到遵從(即，外加的加速應(yīng)力水平不改變故障/降解機(jī)制)提供材料和器件的超加速暴曬試驗(yàn)。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供為材料經(jīng)受25-100X的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的材料和器件的超加速暴曬試驗(yàn)，以便根據(jù)在大約3到大約10天內(nèi)累積起來(lái)的天然日光暴曬提供大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供利用在暴曬期間為控制溫度和濕氣創(chuàng)造條件的樣品室來(lái)實(shí)施材料和器件的超加速暴曬試驗(yàn)的方法；其中被集中起來(lái)的日光使通過(guò)適當(dāng)?shù)拇翱?可以包括石英)進(jìn)入樣品室的。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供利用冷光鏡作為反射太陽(yáng)光譜的紫外線/可見(jiàn)光(UV/VIS)部分和傳輸太陽(yáng)光譜的近紅外(NIR)部份的濾光鏡來(lái)實(shí)施材料和器件的超加速暴曬試驗(yàn)的方法，因?yàn)闃I(yè)已證明短波長(zhǎng)的(UV)光線是在戶外的風(fēng)化期間材料和器件所經(jīng)歷的主要的有害應(yīng)力。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供在受控的風(fēng)化條件下實(shí)施材料和器件的超加速暴曬試驗(yàn)的方法，其中樣品材料的傳導(dǎo)冷卻是由上面放置樣品的水冷基體提供的，而對(duì)流冷卻是通過(guò)讓潮濕或干燥的空氣在樣品的頂部表面上吹過(guò)提供的，以便在改變?nèi)∠蜻M(jìn)入暴曬室的被集中起來(lái)的日光的暴曬期間減少樣品上的熱負(fù)荷把高或低的濕度提供給樣品。
本發(fā)明是憑借下述步驟完成的利用太陽(yáng)能集中器獲得在被試驗(yàn)的材料或樣品上具有均勻一致的通量分布的高水平(25-100X)的被集中起來(lái)的日光；從太陽(yáng)光譜中分離出進(jìn)入樣品室的有害的紫外線/可見(jiàn)光(UV/VIS)；阻止被集中起來(lái)的近紅外(NIR)輻射進(jìn)入樣品室以便將樣品材料的不希望有的熱負(fù)荷減少到最低限度；以及進(jìn)一步控制在暴曬室里面樣品材料所經(jīng)歷的溫度和/或相對(duì)濕度。太陽(yáng)光譜在切斷波長(zhǎng)λcutoff被這樣分離，以致UV/VIS由小于λcutoff的波長(zhǎng)組成，而VIS/NIR由大于λcutoff的波長(zhǎng)組成。各種集中器設(shè)計(jì)(反射的和折射的)、次級(jí)反射鏡、次級(jí)集中器和轉(zhuǎn)向鏡的各種不同的組合可以被用來(lái)提供均勻一致的通量。此外，光譜分離可以通過(guò)使用加到許多光學(xué)要素上的涂層在系統(tǒng)中各種不同的點(diǎn)上得以實(shí)現(xiàn)。
就用來(lái)推動(dòng)材料的超加速天然日光暴曬試驗(yàn)的全局構(gòu)思的最好的附加裝置而言，設(shè)備如下(1)多小面的集中器設(shè)計(jì)，其中小面具有下述特征小面中心位于平面、拋物面、球面或其它非解析形狀上；屬于平面的、球面的、拋物線的或非球面的小面曲率；以及為在下述結(jié)構(gòu)中反射UV光和傳輸可見(jiàn)光和IR而設(shè)計(jì)的小面反射鏡涂層(a)多小面的集中器，其中小面的幾何形狀和設(shè)計(jì)在位于小面的目標(biāo)點(diǎn)或目標(biāo)點(diǎn)附近的樣品室上產(chǎn)生均勻一致的通量，(b)多小面的集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到位于小面陣列中心附近的樣品室而設(shè)計(jì)的，(c)多小面的集中器，其中次級(jí)集中器是為了把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)出口附近的樣品室而設(shè)計(jì)的(d)多小面的集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到在次級(jí)下面的樣品室以允許樣品室的水平取向而設(shè)計(jì)的，(e)多小面的集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到位于被放在小面陣列中心附近的轉(zhuǎn)向鏡的下面的樣品室而設(shè)計(jì)的，(f)多小面的集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到在被置于小面陣列中心附近的轉(zhuǎn)向鏡下面的樣品室而設(shè)計(jì)的。
(2)在下述結(jié)構(gòu)中使用為反射UV光線和傳輸VIS和NIR而設(shè)計(jì)的反射鏡涂層的美國(guó)專利第5,153,780號(hào)“用來(lái)為PV應(yīng)用均勻地集中太陽(yáng)能通量的方法和裝置(Method and Apparatusfor Uniformly Concentrating Solar Flux for PV Application)”的多階梯集中器(a)多階梯集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到位于多階梯集中器中心附近的樣品室而設(shè)計(jì)的，(b)多階梯集中器，其中次級(jí)集中器是為了把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)出口附近的樣品室而設(shè)計(jì)的，(c)多階梯集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)下面的樣品室以允許樣品室的水平取向而設(shè)計(jì)的，(d)多階梯集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到位于被放在多階梯集中器中心附近的轉(zhuǎn)向鏡下面的樣品室而設(shè)計(jì)的。
(e)多階梯集中器，其中次級(jí)反射鏡是為了把均勻一致的通量遞送到在被置于多階梯集中器中心附近的轉(zhuǎn)向鏡下面的樣品室而設(shè)計(jì)的。
(3)僅僅允許需要的光譜范圍被傳輸?shù)姆颇哥R集中器/熱反射鏡結(jié)構(gòu)(a)其中熱反射鏡位于透鏡的頂部表面上方，(b)其中透鏡的一個(gè)或兩個(gè)表面有熱反射鏡涂層，(c)其中熱反射鏡被放置在透鏡和樣品之間，(d)其中熱反射鏡被放置在透鏡和樣品之間，但是作為把需要的波長(zhǎng)反射到某個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢闷淙∠虼怪庇谕哥R的平面，(e)為了提供光譜的選擇性作為成對(duì)的棱鏡相互作用的兩個(gè)階梯的菲涅耳透鏡，(f)為實(shí)現(xiàn)通量的均勻性而與次級(jí)集中器合并的任何上述結(jié)構(gòu)。
(4)在下述結(jié)構(gòu)中的全息集中器(a)在它的基本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)光譜分離和均勻集中兩者，(b)在它的基本設(shè)計(jì)中提供光譜分離并且使用次級(jí)集中器實(shí)現(xiàn)均勻一致的通量，(c)在它的基本設(shè)計(jì)中集中并且使用次級(jí)集中器實(shí)現(xiàn)均勻一致的通量，但是在次級(jí)上有冷光鏡涂層，
(d)在它的基本設(shè)計(jì)中提供均勻一致的通量并且使用冷光鏡實(shí)現(xiàn)光譜分離，(e)在它的基本設(shè)計(jì)中集中并且使用次級(jí)集中器實(shí)現(xiàn)均勻一致的通量，但是冷光鏡被置于透鏡和次級(jí)之間以實(shí)現(xiàn)光譜分離，(5)使用2D或3D的微透鏡陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)通量的均勻性和/或光譜分離，(6)菲涅耳透鏡小面的陣列能夠被用來(lái)實(shí)現(xiàn)通量的均勻性而且與熱反射鏡或冷光鏡相結(jié)合能夠提供光譜分離。
圖2展示傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到依次把均勻一致的被集中起來(lái)的天然日光反射到樣品暴曬平面上的次級(jí)反射鏡上的多小面的設(shè)計(jì)。
圖3展示用來(lái)影響超加速天然日光暴曬試驗(yàn)的多小面集中器設(shè)計(jì)，其中天然的日光入射到傳輸VIS/NIR并且反射UV/VIS使之通過(guò)次級(jí)集中器照在樣品暴曬平面上的多小面的設(shè)計(jì)上。
圖4展示有次級(jí)反射鏡把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)反射鏡下面的樣品室以允許樣品室的水平取向的多小面的集中器設(shè)計(jì)。
圖5展示有為了把均勻一致的通量遞送到在位于轉(zhuǎn)向鏡下面的艙室中的樣品暴曬平面而設(shè)計(jì)的次級(jí)反射鏡的多小面的集中器。
圖6展示包含把完整的太陽(yáng)光譜反射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到樣品暴曬平面上的次級(jí)反射鏡上的反射鏡涂層的多小面集中器設(shè)計(jì)。
圖7展示把完整的太陽(yáng)光譜反射到依次僅僅把UV/VIS反射到水平放置的樣品暴曬平面上的次級(jí)反射鏡上的多小面集中器設(shè)計(jì)。
圖8展示反射完整的太陽(yáng)光譜UV/VIS/NIR的多小面集中器設(shè)計(jì)。完整的太陽(yáng)光譜被反射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到把UV/VIS反射到水平放置的樣品暴曬平面上的轉(zhuǎn)向鏡上的次級(jí)反射鏡上。
圖9展示用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的多階梯集中器設(shè)計(jì)，其中具有反射表面的多階梯的集中器被用來(lái)把UV/VIS反射到樣品暴曬平面上和傳輸VIS/NIR。要素的其它組合能夠與多階梯集中器一起使用，其中包括為樣品暴曬室重新定位創(chuàng)造條件的次級(jí)反射鏡或轉(zhuǎn)向鏡。


圖10展示為了僅僅允許所需要的光譜范圍被傳輸被置于菲涅耳透鏡的頂部表面上方的熱反射鏡，而且該菲涅耳透鏡被用來(lái)均勻地集中UV/VIS。
圖11展示菲涅耳透鏡的另一種用途，其中菲涅耳透鏡的一個(gè)或兩個(gè)表面具有僅僅允許所需要的光譜范圍被傳輸?shù)臒岱瓷溏R涂層，而且該菲涅耳透鏡被用于均勻地集中UV/VIS。
圖12展示菲涅耳透鏡，其中熱反射鏡位于菲涅耳透鏡和樣品平面之間以便僅僅允許該光譜范圍被傳輸，而且菲涅耳透鏡被用來(lái)均勻地集中UV/VIS。
圖13展示一種菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡在垂直于菲涅耳透鏡平面的樣品暴曬平面上提供均勻一致的被集中起來(lái)的光線而且使用完成所需要的光譜分離并且為了實(shí)現(xiàn)均勻性以適當(dāng)?shù)慕嵌确胖玫闹欣^鏡。
圖14展示兩級(jí)(雙層)的菲涅耳透鏡排列，其中表面的幾何形狀是這樣的，以致在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上所需要的被集中的均勻性得以實(shí)現(xiàn)但是(被諸如n＝1的空氣之類的低折射率介質(zhì)分開(kāi)的)兩個(gè)陣列的表面特征作為成對(duì)的棱鏡要素互相影響提供光譜的選擇性。
圖15展示一種折射裝置，用這種折射裝置波長(zhǎng)的空間分離可以是通過(guò)使用實(shí)現(xiàn)光譜選擇性的一對(duì)色散棱鏡完成的。
圖16是從前面在圖10到圖14中描述的結(jié)構(gòu)中任意挑選的，其中次級(jí)集中器是為了在暴曬試驗(yàn)期間獲得所需要的通量均勻性和/或把樣品暴曬平面重新定位到更符合要求的取向(例如，水平取向)上而被并入的(在這種情況下次級(jí)集中器也可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)光譜的選擇性，例如，也可以作為冷光鏡發(fā)揮作用)。
圖17展示集中太陽(yáng)的輻照、完成所需要的光譜分離并且在樣品暴曬平面(SEP)中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性的全息裝置。
圖18展示集中太陽(yáng)的輻照、完成所需要的光譜分離并且使用次級(jí)集中器在樣品暴曬平面(SEP)中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性的全息裝置。
圖19展示集中太的輻照、在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性并且使用冷光鏡實(shí)現(xiàn)所需要的光譜分離的全息裝置。
圖20展示集中太陽(yáng)的輻照、在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性并且使用熱反射鏡實(shí)現(xiàn)所需要的光譜分離的全息裝置。
圖21展示集中太陽(yáng)的輻照、使用次級(jí)集中器在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性并且使用次級(jí)集中器實(shí)現(xiàn)所需要的光譜分離的全息裝置。
圖22展示集中太陽(yáng)的輻照、使用次級(jí)集中器在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性并且使用熱反射鏡實(shí)現(xiàn)所需要的光譜分離的全息裝置。
圖23利用前面在圖17-22中描述的任何結(jié)構(gòu)，其中次級(jí)集中器是為了在暴曬試驗(yàn)期間實(shí)現(xiàn)所需要的通量均勻性和/或把樣品暴曬平面重新定位到更符合要求的取向(例如，水平取向)上而被并入的。
圖24展示用微透鏡的二維或三維陣列通過(guò)折射實(shí)現(xiàn)集中太陽(yáng)的輻照和/或光譜分離和/或通量均勻性的裝置。
圖25展示與熱反射鏡一起使用的多小面的折射要素(即透鏡或菲涅耳透鏡)。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方案現(xiàn)在參照?qǐng)D1，該圖展示接收入射的天然日光NS的多小面集中器設(shè)計(jì)MF。這種多小面設(shè)計(jì)傳輸VIS/NIR并且在提供促進(jìn)加速老化的單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置(未示出)中把UV/VIS反射到樣品暴曬平面SEP上。
如圖2所示，天然日光NS入射在另外一種多小面的MF設(shè)計(jì)上。在這張圖中，多小面的設(shè)計(jì)傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到次級(jí)反射鏡SR上，后者依次把均勻一致的被集中起來(lái)的天然日光反射到位于提供促進(jìn)樣品材料風(fēng)化的單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置中的樣品暴曬平面SEP之上。
用來(lái)影響超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的多小面集中器設(shè)計(jì)是在圖3中展示的，其中天然日光NS入射到在傳輸VIS/NIR并且通過(guò)次級(jí)集中器SC把UV/VIS反射到被置于提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置之內(nèi)的樣品暴曬平面SEP上的多小面的設(shè)計(jì)上。
具有為了把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)反射鏡下面的樣品室以便為樣品室的水平取向創(chuàng)造條件而設(shè)計(jì)的次級(jí)反射鏡SR的多小面集中器MF的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是在圖4中展示的，其中天然日光NS入射到多小面集中器上，該多小面集中器傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到次級(jí)反射鏡SR上，后者依次把UV/VIS的均勻一致的通量反射到在提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置之內(nèi)水平放置的樣品暴曬平面SEP上。
具有為了把均勻一致的通量遞送到在位于轉(zhuǎn)向鏡TM下面的艙室中的樣品暴曬平面SEP而設(shè)計(jì)的次級(jí)反射鏡SR的多小面的集中器MF設(shè)計(jì)是在圖5中展示的。在這張圖中，天然日光NS入射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到次級(jí)反射鏡SR上的MF上，次級(jí)反射鏡SR把均勻一致的通量反射到轉(zhuǎn)向鏡TM上，轉(zhuǎn)向鏡TM再把UV/VIS反射到在提供引起加速風(fēng)化的單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置中的樣品暴曬平面SEP上。
包含反射完整的太陽(yáng)光譜的反射鏡涂層的多小面集中器MF是在圖6中展示的。在圖6中，天然日光入射到多小面的反射鏡涂層上，完整的光譜UV/VIS/NIR被反射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到位于提供用來(lái)促進(jìn)試驗(yàn)樣品的加速老化的單一和多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置之中的樣品暴曬平面SEP上的次級(jí)反射鏡SR上。
把完整的太陽(yáng)光譜反射到僅僅依次把UV/VIS反射到被水平放置的樣品暴曬平面SEP上的次級(jí)反射鏡SR上的多小面集中器設(shè)計(jì)MF是在圖7中展示的。
圖8展示也反射完整的太陽(yáng)光譜UV/VIS/NIR的多小面集中器設(shè)計(jì)MF。UV/VIS/NIR被反射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到把UV/VIS反射到在提供促進(jìn)樣品材料加速老化的單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置中水平放置的樣品暴曬平面SEP上的轉(zhuǎn)向鏡TM上的次級(jí)反射鏡SR上。
在圖9中，用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的多階梯集中器設(shè)計(jì)被展示，其中具有舉例來(lái)說(shuō)由包括用n1表示的輪轂要素和環(huán)形的反射要素n2-n5的五個(gè)反射表面要素組成的反射表面的多階梯集中器圓盤10對(duì)稱地臥在公用軸線A的周圍。如圖所示，反射要素n1-n5可以用一個(gè)想象中的共享公用軸線A的拋物面圓盤——基準(zhǔn)盤RD來(lái)定義?；鶞?zhǔn)盤RD有焦距F和垂直于軸線A在距頂點(diǎn)V的距離等于焦距F處的目標(biāo)平面TP、以及位于提供促進(jìn)加速老化的單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室裝置之中的樣品暴曬平面SEP。多階梯集中器使用把UV/VIS反射到SEP上并且傳輸VIS/NIR的反射鏡涂層RC。
小面的幾何形狀和設(shè)計(jì)在位于小面的目標(biāo)點(diǎn)或目標(biāo)點(diǎn)附近(如圖9所示)的樣品室上產(chǎn)生均勻一致的通量的多階梯集中器的替代設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以是具有為了把均勻一致的通量遞送到位于小面陣列中心附近的樣品室而設(shè)計(jì)的次級(jí)反射鏡的多階梯集中器；具有為了把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)集中器出口附近的樣品室而設(shè)計(jì)的次級(jí)集中器的多階梯集中器；具有為了把均勻一致的通量遞送到位于次級(jí)集中器下面的樣品室以便為樣品室的水平取向創(chuàng)造條件而設(shè)計(jì)的次級(jí)反射鏡的多階梯集中器；以及具有為了把均勻一致的通量遞送到在被置于小面陣列的中心附近的轉(zhuǎn)向鏡下面的樣品室而設(shè)計(jì)的次級(jí)反射鏡的多階梯集中器。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10，人們可以看到均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光NS入射到反射VIS/NIR但傳輸U(kuò)V/VIS的熱反射鏡HM上。UV/VIS被傳送到菲涅耳透鏡FL以便僅僅允許光譜分離后在需要的光譜范圍內(nèi)的被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光D入射樣品暴曬平面SEP上。
如同在圖11中展示的那樣，菲涅耳透鏡的一個(gè)或兩個(gè)表面可以備有為傳輸所需要的光譜范圍創(chuàng)造條件的熱反射鏡涂層HMC，在在這種情況下入射的具有一致的未被集中起來(lái)的天然日光NS入射到在菲涅耳透鏡FL的頂面、底面或兩者上的熱反射鏡涂層HMC上，以致UV/VIS被傳輸?shù)綐悠繁衿矫鍿EP上。
用來(lái)促進(jìn)超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案如圖12所示憑借被置于菲涅耳透鏡和樣品平面之間的熱反射鏡HM僅僅允許所需要的光譜范圍被傳輸。在圖12中，均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光NS入射到把被均勻地集中起來(lái)的寬帶光譜范圍傳輸?shù)椒瓷銿IS/NIR但把UV/VIS傳輸?shù)綐悠繁衿矫鍿EP上的熱反射鏡HM的菲涅耳透鏡FL上。
如圖13所示，在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案中，菲涅耳透鏡FL是為了提供均勻一致的未被集中起來(lái)的入射日光NS而設(shè)計(jì)的，它把完整的光譜范圍傳輸?shù)街欣^冷光鏡上，后者依次傳輸VIS/NIR和把均勻一致的被集中起來(lái)的天然日光反射到樣品暴曬平面SEP上。
在圖14所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，均勻地集中UV/VIS的兩級(jí)或雙層的菲涅耳透鏡排列被使用，其中表面的幾何形狀是這樣的，以致不但在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上實(shí)現(xiàn)了所需要的集中的均勻性，而且(被諸如n＝1的空氣之類的低折射率介質(zhì)分開(kāi)的)陣列的表面特征作為棱鏡要素互相影響，提供光譜的選擇性。在圖1 4中，均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光NS入射到第一菲涅耳/棱鏡陣列FPA1，以致光線在空間上被分到截然不同的波長(zhǎng)之中(“彩虹”)。然后，掩模圖案被放置到第二菲涅耳棱鏡陣列FPA2的頂部表面上，以便阻擋不想要的波長(zhǎng)＞λcutoff(即，高端VIS和NIR)以致離開(kāi)FPA2的光線是按λ＜λcutoff重組的光線，然后這種按λ＜λcutoff重組的光線被引導(dǎo)到樣品暴曬平面SEP上。
如圖15所示，一對(duì)色散棱鏡(1和2)可以被用來(lái)以下述方式實(shí)現(xiàn)光譜的選擇性，其中首先使輸入的均勻分布的完整的太陽(yáng)光譜FSS通過(guò)第一棱鏡，以便一方面影響在空間上分開(kāi)的/截然不同的波長(zhǎng)SSDW，另一方面引起被傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)λ＞λUV/VIS或λ＞λcutoff的可調(diào)整的阻擋塊，其中棱鏡2被用于重建和由棱鏡1在空間上選定的波長(zhǎng)并且使之均勻，以便獲得λ＜λcutoff的輸出均勻分布的光譜選定的光線UDSSL。然后，光線UDSSL以類似于菲涅耳透鏡-透鏡的方式被集中起來(lái)。關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)該注意可調(diào)整的阻擋塊可能被直接應(yīng)用于棱鏡2的第一表面(例如，通過(guò)使用黑色油漆)。
一般地說(shuō)，圖10-14所描述的為了在暴曬試驗(yàn)期間實(shí)現(xiàn)所需要的通量均勻性和/和把樣品暴曬平面重新定位到更符合要求的取向(例如，水平取向)把次級(jí)集中器并入的任何結(jié)構(gòu)可能都是適當(dāng)?shù)?，而且?yīng)該注意，次級(jí)集中器也可以被用來(lái)獲得光譜選擇性，例如，如同在圖16中展示的那樣能夠作為冷光鏡發(fā)揮作用。在圖16中，均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光NS入射到主跟蹤菲涅耳透鏡陣列FLA上，而且來(lái)自它傳輸是用與主跟蹤一起自我調(diào)整的次級(jí)集中器SC予以調(diào)整的。次級(jí)集中器傳輸VIS/NIR(這是用冷光鏡完成的)，然后被集中起來(lái)的均勻一致的UV/VIS被反射到水平固定的樣品暴曬平面SEP上。
圖17所示的特定實(shí)施方案展示一種集中太陽(yáng)的輻照、完成所需要的光譜分離并且在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性的全息裝置。更具體地說(shuō)，在圖17中，未被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光NS入射到把集中起來(lái)的UV/VIS引導(dǎo)到樣品暴曬平面SEP上的全息裝置，而被光譜分離的VIS/NIR未到達(dá)樣品暴曬平面。
在圖18所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，展示了一種集中太陽(yáng)的輻照、完成所需要的光譜分離并且使用次級(jí)集中器在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性的全息裝置。更具體地說(shuō)，在圖18中，未被集中的均勻一致的天然日光NS入射到全息裝置HD上，該全息裝置把入射光線這樣光譜分離成均勻的被集中的UV/VIS輸入，以致它落到在樣品暴曬平面SEP上提供均勻一致的被集中起來(lái)的VIS/NIR輸出(O)的次級(jí)集中器上，并且借此使不均勻的被集中起來(lái)的VIS/NIR與次級(jí)集中器分離。
如圖19所示，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，全息裝置HD被用來(lái)引導(dǎo)均勻一致的，未被集中起來(lái)的天然日光NS，在這種情況下入射的NS被引導(dǎo)通過(guò)HD，把VIS/NIR傳輸?shù)桨裊V/VIS反射到樣品暴曬平面SEP上的冷光鏡CM上。
圖20中展示的本發(fā)明的另一個(gè)的實(shí)施方案利用全息裝置集中太陽(yáng)的輻照、在樣品暴曬平面中必不可少的區(qū)域上提供通量均勻性并且利用熱反射鏡實(shí)現(xiàn)所需要的光譜分離(UV+低端VIS對(duì)高端VIS+NIR)。具體地說(shuō)，利用全息裝置HD引導(dǎo)未被集中的均勻一致的天然日光NS通過(guò)熱反射鏡HM實(shí)現(xiàn)光譜分離，以致UV/VIS被傳輸?shù)綐悠繁衿矫鍿EP上，而VIS/NIR被熱反射鏡反射掉。
通過(guò)它來(lái)引導(dǎo)未被集中的均勻的天然日光NS的全息裝置HD是在圖21中展示的。在圖21所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，全息裝置這樣引導(dǎo)入射的NS，以致被傳輸?shù)腣IS/NIR通過(guò)次級(jí)集中器的冷光鏡SCCM，而UV/VIS被SCCM反射到樣品暴曬平面SEP上。
在圖22所示的特定實(shí)施方案中，利用全息裝置HD把未被集中的均勻的天然日光NS引導(dǎo)到熱反射鏡HM上，該熱反射鏡把集中起來(lái)的不均勻的UV/VIS通量傳輸?shù)桨丫鶆虻腢V/VIS通量集中到樣品暴曬平面SEP上的次級(jí)集中器SC上，同時(shí)該熱反射鏡反射VIS/NIR。在圖17-22的結(jié)構(gòu)中展示的任何設(shè)備，其中的次級(jí)集中器SC都是為了在操作期間獲得所需要的通量均勻性和/或把樣品暴曬平面重新定位到更符合要求的取向(例如，水平取向)而被并入的，都可以如同在圖23的特定實(shí)施方案中展示的那樣憑借用主跟蹤來(lái)調(diào)整次級(jí)集中器而得到使用。在圖23中，未被集中的均勻的天然日光NS被引導(dǎo)這樣通過(guò)全息裝置HD，以致為了把被均勻地集中起來(lái)的天然日光反射到水平固定的樣品平面HFSP上NS的UV/VIS部分被用跟蹤進(jìn)行調(diào)整的次級(jí)集中器SC反射掉(而VIS/NIR部分被傳輸)。VIS/NIR是被SC傳輸?shù)摹?br> 用來(lái)通過(guò)折射實(shí)現(xiàn)被集中起來(lái)的太陽(yáng)輻照和/或光譜分離和/或通量均勻性的另一種裝置是二維或三維的微透鏡陣列。關(guān)于這一點(diǎn)，參照?qǐng)D24，其中這樣的微透鏡陣列是用橫截面展示的。如同在圖24中看到的那樣，個(gè)別的透鏡IL被展示在微透鏡的二維或三維陣列的剖視圖中。個(gè)別的微透鏡的俯視圖也被展示出來(lái)。
如同多小面的反射要素能夠被用來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻的集中那樣，多小面的折射要素(即，透鏡或菲涅耳透鏡)能夠如同在圖25中展示的那樣與熱反射鏡和/或冷光鏡和/或次級(jí)集中器結(jié)合起來(lái)使用。在圖25中，均勻的未被集中的天然日光NS被引導(dǎo)通過(guò)透鏡的多小面陣列MFAL照射到把UV/VIS傳輸?shù)綐悠繁衿矫鍿EP上并且反射VIS/NIR的熱反射鏡HM上。這個(gè)透鏡的多小面陣列還可以代替在圖17-23的實(shí)施方案中展示的全息裝置，在這種情況下熱反射鏡涂層和/或冷光鏡涂層被涂到透鏡或分立元件上或者被合并到次級(jí)集中器之中。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下提供用于樣品材料的超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的多面集中器裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線的裝置；用來(lái)引導(dǎo)所述的被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)引導(dǎo)被集中起來(lái)的均勻一致的反射光的裝置包括由若干小面組成的多小面集中器，這些小面在提供并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度允許樣品材料經(jīng)受足以提供樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能的對(duì)應(yīng)時(shí)間的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)的艙室裝置中接收入射的天然日光、傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS的均勻一致的通量反射到位于所述小面的目標(biāo)點(diǎn)或附近的樣品暴曬平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的多小面的集中器包括若干小面，這些小面在提供并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度允許樣品材料經(jīng)受足以提供樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能的對(duì)應(yīng)時(shí)間的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)的艙室裝置中接收入射的天然日光、傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到次級(jí)反射鏡上，該反射鏡把UV/VIS的均勻一致的通量投射到位于小面陣列中心附近的樣品暴曬平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的多小面的集中器包括若干小面，這些小面在提供并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度允許樣品材料經(jīng)受足以提供樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能的對(duì)應(yīng)時(shí)間的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)的艙室裝置中接收入射的天然日光、傳輸VIS/NIR并且使UV/VIS的均勻一致的通量穿過(guò)次級(jí)集中器反射到位于次級(jí)集中器出口附近的樣品暴曬平面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的多小面的集中器包括若干小面，這些小面接收入射的天然日光、傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到次級(jí)集中器上，該次級(jí)集中器把UV/VIS的均勻一致的通量投射到位于所述的次級(jí)反射鏡下面的樣品暴曬平面上，以便允許用來(lái)安排樣品暴曬平面的樣品室具有水平取向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的多小面的集中器包括小面陣列，該小面陣列接收入射的天然日光、傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS反射到次級(jí)反射鏡上，該次級(jí)反射鏡把UV/VIS的均勻一致的通量反射到位于小面陣列中心附近的轉(zhuǎn)向鏡上；所述的轉(zhuǎn)向鏡是為了把所述的UV/VIS的均勻一致的通量反射到位于所述的轉(zhuǎn)向鏡下面的艙室中的樣品暴曬平面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的多小面的集中器陣列包括若干小面，這些小面接收入射的天然日光、把全光譜的UV/VIS/NIR反射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS的均勻一致的通量反射到在所述的多小面的集中器陣列附近提供并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度允許樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速的輻照度暴曬因數(shù)的艙室裝置中的樣品暴曬平面上的次級(jí)反射鏡上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的多小面的集中器包括若干小面，這些小面接收入射的天然日光、把全光譜的UV/VIS/NIR反射到傳輸VIS/NIR并且把UV/VIS的均勻一致的通量反射到轉(zhuǎn)向鏡上的次級(jí)反射鏡上，而所述的轉(zhuǎn)向鏡把所述的UV/VIS的均勻一致的通量反射到位于提供并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度允許樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能的相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)的水平放置的艙室裝置中的樣品暴曬平面上。
8.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線的裝置；用來(lái)引導(dǎo)所述的被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置之上，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)引導(dǎo)被集中起來(lái)的均勻一致的反射光線的裝置包括多階梯集中器，它接收入射的天然日光、傳輸VIS/NIR并且使UV/VIS的均勻一致的通量穿過(guò)次級(jí)集中器反射到在所述的多階梯集中器的反射要素的公用軸線周圍提供并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度允許樣品材料經(jīng)受足以提供樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能的對(duì)應(yīng)時(shí)間的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)的艙室裝置中垂直放置的樣品暴曬平面上。
9.一種多階梯集中器，其利用次級(jí)反射鏡和/或轉(zhuǎn)向鏡把UV/VIS反射到位于陣列中心附近或下面的樣品暴曬平面上。
10.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)引導(dǎo)被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置包括(a)反射VIS/NIR和傳輸U(kuò)V/VIS的前表面VIS/NIR反射涂層裝置；(b)接收被傳輸?shù)腢V/VIS并且傳輸經(jīng)過(guò)光譜分離在所需光譜范圍內(nèi)的被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光的菲涅耳透鏡；以及(c)能夠接收經(jīng)過(guò)光譜分離在所述的需要范圍內(nèi)的被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光的艙室裝置，該艙室裝置在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中以便允許樣品材料經(jīng)受足以提供與重要時(shí)段提供至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)。
11.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)引導(dǎo)被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置包括(a)在其頂面或底面或兩個(gè)面上有反射VIS/NIR和傳輸U(kuò)V/VIS的熱反射鏡涂層的菲涅耳透鏡；以及(b)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收被傳輸?shù)腢V/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
12.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的均勻一致的未被集中的天然日光并且傳輸需要的光譜范圍的菲涅耳透鏡，在所述的菲涅耳透鏡和樣品材料之間反射VIS/NIR但傳輸U(kuò)V/VIS的熱反射鏡裝置；以及(b)能夠接收來(lái)自所述的封裝提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的熱反射鏡裝置的被引導(dǎo)的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
13.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收均勻一致的未被集中的入射日光并且傳輸需要的光譜范圍的菲涅耳透鏡；(b)接收所述的被傳輸?shù)男枰墓庾V范圍并且傳輸VIS/NIR和反射UV/VIR的中繼冷光鏡；以及(c)能夠接收從所述的中繼冷光鏡進(jìn)入用來(lái)提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置的被加速的均勻一致的天然日光為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
14.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的均勻一致的未被集中的天然日光并且將它們光譜分離成截然不同的波長(zhǎng)的第一菲涅耳/棱鏡陣列；(b)為了阻擋高端VIS和NIR的不必要的波長(zhǎng)λ＞λcutoff并且把UV/VIR傳輸和重組到艙室裝置中在其頂端表面上有掩模圖案的第二菲涅耳/棱鏡陣列；以及(c)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收所述的被重組的超加速的天然日光為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
15.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)在空間上影響來(lái)自入射的未被集中起來(lái)的均勻一致的日光的截然不同的波長(zhǎng)而且在波長(zhǎng)λ＞λUV/VIS或λ＞λcutoff時(shí)提供可調(diào)整的光線阻擋塊的第一棱鏡陣列；(b)為了提供選定光譜的光線的均勻分布重建或使來(lái)自所述的第一棱鏡陣列的波長(zhǎng)均勻的第二棱鏡陣列；以及(c)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收所述分布的選定光譜的光線為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
16.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光的主跟蹤菲涅耳透鏡陣列；(b)傳輸來(lái)自所述的主跟蹤透鏡陣列的VIS/NIR波長(zhǎng)范圍并且反射UV/VIS的次級(jí)集中器；以及(c)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收被反射的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
17.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收未被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光、把所述的日光光譜分離成VIS/NIR并且引導(dǎo)所述的UV/VIS進(jìn)入艙室裝置的全息裝置；以及(b)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收被反射的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
18.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收和集中入射的未被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光并且把所述的日光光譜分離成VIS/NIR和UV/VIS的全息裝置；(b)接收所述的UV/VIS并且引導(dǎo)所述的UV/VIS進(jìn)入艙室裝置的次級(jí)集中器；以及(c)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收所述的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
19.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的未被集中起來(lái)的均勻一致的天然日光并且傳輸它們的全息裝置；(b)傳輸從所述的全息裝置收到的VIS/NIR并且把從所述的全息裝置收到的UV/VIS反射到艙室裝置中的冷光鏡；以及(c)能夠接收從所述的冷光鏡進(jìn)入提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
20.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的均勻一致的未被集中的天然日光而且把所述的日光光譜分離成VIS/NIR分量和UV/VIS分量的全息裝置；(b)反射VIS/NIR分量并且把UV/VIS分量傳輸?shù)脚撌已b置上的熱反射鏡；以及(c)能夠接收從所述的熱反射鏡進(jìn)入提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置的所述的UV/VIS分量為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
21.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的均勻一致的未被集中的天然日光并且把所述的日光光譜分離成VIS/NIR分量和UV/VIS分量的全息裝置；(b)傳輸VIS/NIR而且把UV/VIS反射到艙室裝置上的UV/VIS的次級(jí)集中器冷光鏡；以及(c)能夠接收從所述的次級(jí)集中器冷光鏡反射到提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
22.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的均勻一致的未被集中的天然日光并且把所述的日光光譜分離成VIS/NIR分量和UV/VIS分量的全息裝置；(b)接收和集中所述的UV/VIS分量的次級(jí)集中器和反射所述的VIS/NIR分量的熱反射鏡；以及(c)能夠接收所述的從所述的次級(jí)集中器進(jìn)入提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置的UV/VIS分量為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
23.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)全息裝置，該全息裝置接收入射的均勻一致的未被集中的天然日光并且反射掉屬于用主跟蹤予以調(diào)整的次級(jí)集中器的所述的日光，以便在固定的水平的樣品平面上反射均勻一致的被集中起來(lái)的超加速的天然日光；(b)能夠接收進(jìn)入提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置的所述的均勻一致的被集中起來(lái)的天然日光為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
24.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光并且通過(guò)折射把所述的日光集中和/或光譜分離成VIS/NIR分量和UV/VIS分量的二維或三維的微透鏡陣列裝置；(b)傳輸所述的VIS/NIR和反射所述的UV/VIS的表面裝置；以及(c)能夠接收被折射到提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中的UV/VIS為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
25.一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下為樣品材料提供超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置包括用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線的裝置；以及用來(lái)把所述的被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到裝在具有提供單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的裝置的艙室中的樣品材料上的裝置，其中所述的用來(lái)均勻地集中太陽(yáng)能通量的裝置和用來(lái)把被集中起來(lái)的均勻一致的折射光線引導(dǎo)到樣品材料上的裝置包括(a)接收入射的均勻一致的未被集中起來(lái)的天然日光的透鏡器件裝置的多小面陣列；(b)反射所述日光的VIS/NIR分量并且傳輸所述日光的UV/VIS分量的熱反射鏡；以及(c)能夠在提供單一或多重的并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的封閉裝置中接收所述的被傳輸?shù)腢V/VIS分量為樣品材料經(jīng)受足以提供與樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能相對(duì)應(yīng)的為期大約3到10天的加速輻照度暴曬因數(shù)創(chuàng)造條件的艙室裝置。
全文摘要
一種用來(lái)在受控的風(fēng)化條件下提供樣品的超加速的天然日光暴曬試驗(yàn)的裝置，該裝置既不把不切實(shí)際的降解機(jī)制引進(jìn)被暴曬的材料也不破壞通量暴曬水平和包括在高水平的天然日光下溫度和/或相對(duì)濕度的單一或多重的并發(fā)水平在內(nèi)的累積劑量之間的互易性關(guān)系，該裝置包括(a)用來(lái)把太陽(yáng)能通量均勻地集中成被集中起來(lái)的均勻一致的反射或折射光線的裝置；(b)用來(lái)在引導(dǎo)光譜的UV/VIS部分進(jìn)入樣品暴曬室之前實(shí)現(xiàn)光譜分離的裝置；以及(c)用來(lái)引導(dǎo)所述的受控的均勻一致的反射或折射光線照射到被封在具有單一或多重并發(fā)水平的溫度和/或相對(duì)濕度的艙室中的樣品材料之上的裝置，以便允許樣品材料經(jīng)受對(duì)應(yīng)于足以提供所述樣品材料的至少大約數(shù)年有代表性的風(fēng)化性能的時(shí)間的數(shù)天時(shí)間周期的加速的輻照度暴曬因數(shù)。
文檔編號(hào)G01N17/00GK1416524SQ01806183
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2001年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月9日
發(fā)明者加里·J·喬吉森, 艾倫·A·萊溫道斯基 申請(qǐng)人:米德韋斯特研究院, 加里·J·喬吉森