JJF 2169-2024 氘燈光譜輻射照度(200 nm～400 nm)校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF2169—2024氘燈光譜輻射照度(200nm~400nm)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDeuteriumLampsSpectralIrradiance(200nm~400nm)2024-10-19發(fā)布2025-04-19實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2169—2024氘燈光譜輻射照度(200nm~400nm)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforDeuteriumLampsSpectralIrradiance(200nm~400nm)→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→JJF2169—2024→ →→→→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國光學(xué)計量技術(shù)委員會主要起草單位:中國計量科學(xué)研究院蘇州市計量測試院參加起草單位:江蘇省計量科學(xué)研究院陜西省計量科學(xué)研究院深圳市計量質(zhì)量檢測研究院本規(guī)范委托全國光學(xué)計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋JJF2169—2024本規(guī)范主要起草人:代彩紅(中國計量科學(xué)研究院)吳志峰(中國計量科學(xué)研究院)黎俊(蘇州市計量測試院)參加起草人:李玲(中國計量科學(xué)研究院)張帆(江蘇省計量科學(xué)研究院)張恒(陜西省計量科學(xué)研究院)杜嵐(深圳市計量質(zhì)量檢測研究院)JJF2169—2024Ⅰ引言 1范圍 (1)2概述 (1)3計量特性 (1)3.1光譜輻射照度穩(wěn)定性 (1)3.2光譜輻射照度 (2)3.3相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率 (2)4校準(zhǔn)條件 (2)4.1環(huán)境條件 (2)4.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 (2)5校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 (2)5.1校準(zhǔn)項目 (2)5.2校準(zhǔn)前檢查 (2)5.3校準(zhǔn)方法 (2)6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) (4)7復(fù)校時間間隔 (5)附錄A校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式 (6)附錄B校準(zhǔn)原始記錄參考格式 (7)附錄C測量不確定度評定示例 (10)JJF2169—2024ⅡJJF1001《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1032《光學(xué)輻射計量名詞術(shù)語及定義》、JJF1059.1《測量不確定評定與表示》和JJF1071《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范制定的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。JJF2169—20241氘燈光譜輻射照度(200nm~400nm)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于氘燈在200nm~400nm波長范圍內(nèi)的光譜輻射照度的校準(zhǔn)。氙燈等其他類型紫外光源在200nm~400nm波長范圍內(nèi)的光譜輻射照度校準(zhǔn)可參照本規(guī)范進(jìn)行。2概述氘燈是一種氣體放電燈,燈絲陰極發(fā)射的熱電子在電場加速下向陽極運(yùn)動,與氘氣分子產(chǎn)生非彈性碰撞而激發(fā)紫外輻射。按照窗口的形式可以分為端窗型和側(cè)窗型,按照插腳方式可分為插座式和引線式。采用紫外玻璃窗口的氘燈的光譜范圍為185n400nm,采用合成二氧化硅窗口的氘燈的光譜范圍為160nm~400nm,采用MgF2窗口的氘燈的光譜范圍為115nm~400nm。由于氘燈發(fā)出的輻射主要集中在紫外波段,且具有高穩(wěn)定性、復(fù)現(xiàn)性好,壽命長,體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn),使其成為國際上紫外波段常用的光譜輻射照度傳遞標(biāo)準(zhǔn)光源,用于保存和傳遞200nm~400nm波段光譜輻射照度量值,還可用于紫外波段光譜輻射計的校準(zhǔn)等。典型氘燈的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,主要由燈殼、陰極、陽極、小孔、芯柱等組成。有的氘燈系統(tǒng)帶有監(jiān)測探測器,用于監(jiān)測氘燈紫外輻射的變化。常用氘燈的功率是30W,工作電流約為300mA。圖1典型氘燈的結(jié)構(gòu)示意圖3計量特性3.1光譜輻射照度穩(wěn)定性待氘燈預(yù)熱穩(wěn)定后,在200nm~400nm波長范圍,30min內(nèi)氘燈的光譜輻射照度變化量不超過1.5%。JJF2169—202423.2光譜輻射照度距離氘燈500mm處,200nm波長的光譜輻射照度大于或等于0.03μW·cm-2·nm-1。3.3相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率在200nm~400nm波長范圍,氘燈相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度最大變化率不超過±12%。注:以上指標(biāo)不適用于合格性判定,僅供參考。4校準(zhǔn)條件4.1環(huán)境條件4.1.1環(huán)境溫度:(23±5)℃,相對濕度:≤80%。4.1.2光學(xué)暗室。環(huán)境應(yīng)清潔,無腐蝕性氣體,周圍無影響儀器正常工作的粉塵、振動和電磁場、雜散光的干擾。4.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備4.2.1光譜輻射照度標(biāo)準(zhǔn)氘燈光譜輻射照度標(biāo)準(zhǔn)氘燈應(yīng)經(jīng)過老化,相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)變化率不超過±10%,4.2.2其他配套設(shè)備200nm~400nm范圍光譜輻射照度測量不確定度Urel=9.0%(k=2)4.2.2其他配套設(shè)備光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置主要由光譜輻射計(照度測量模式)、氘燈調(diào)整平臺、光闌和雜散光屏蔽系統(tǒng)、準(zhǔn)直激光等組成。光譜輻射計(照度測量模式):入射光學(xué)系統(tǒng)一般為積分球或漫反射板。工作波長范圍不小于200nm~400nm,波長示值誤差不超過±0.5nm,采樣間隔不大于5nm,采用長波通濾光片法測量的雜散光系數(shù)小于10-4,非線性誤差小于1.0%。氘燈調(diào)整平臺:調(diào)整氘燈的六維姿態(tài),確保氘燈發(fā)射面的中心與測量系統(tǒng)的光軸重合且垂直。光闌和雜散光屏蔽系統(tǒng):用于屏蔽系統(tǒng)的雜散光。準(zhǔn)直激光:用于調(diào)整并保存氘燈及測量系統(tǒng)的光軸。5校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法5.1校準(zhǔn)項目光譜輻射照度穩(wěn)定性、光譜輻射照度、相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率。5.2校準(zhǔn)前檢查校準(zhǔn)前,應(yīng)檢查氘燈的外觀。氘燈應(yīng)標(biāo)明制造廠名、出廠編號、型號,玻殼應(yīng)透明,不得有氣泡、結(jié)石、斑點(diǎn)、條紋、擦傷、發(fā)霧及影響透明度的缺陷,薄厚均勻。氘燈電源如采用自帶電源,應(yīng)標(biāo)明制造廠名、出廠編號、型號。氘燈電源顯示部分和按鍵等不應(yīng)有影響正常工作的缺陷,如影響其正常工作,則應(yīng)立即通知送校單位。5.3校準(zhǔn)方法5.3.1校準(zhǔn)前準(zhǔn)備氘燈在使用前用酒精棉球輕輕擦拭窗口,避免用手觸摸。操作時應(yīng)輕拿輕放,保持JJF2169—20243氘燈玻殼清潔。調(diào)整氘燈位姿,確保氘燈發(fā)射面的中心與測量系統(tǒng)的光軸重合且垂直。5.3.2校準(zhǔn)裝置原理圖采用光譜比較測量法,將標(biāo)準(zhǔn)氘燈和被校氘燈依次移至光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置的光軸位置。先用標(biāo)準(zhǔn)氘燈校準(zhǔn)光譜輻射計(照度測量模式)在200nm~400nm的光譜輻射照度響應(yīng)度,再用光譜輻射計測量被校氘燈的光譜輻射照度。如圖2所示。圖2光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置的原理框圖5.3.3光譜輻射照度穩(wěn)定性點(diǎn)燃被校氘燈,預(yù)熱穩(wěn)定后,30min內(nèi)用光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置等間隔測量被校氘燈的光譜輻射照度不少于4次。設(shè)最小值為Emin(λ),最大值為Emax(λ),平均值為 E(λ)。按式(1)計算光譜輻射照度變化量S(λ)。測量時可減小氘燈的測量距離,確保足夠的測量信噪比:式中:S(λ)—光譜輻射照度變化量;Emax(λ)—測量光譜輻射照度的最大值,μW·cm-2·nm-1;Emin(λ)—測量光譜輻射照度的最小值,μW·cm-2·nm-1; E(λ)—測量光譜輻射照度的平均值,μW·cm-2·nm-1。取200nm~400nm范圍、間隔10nm的最大光譜輻射照度變化量作為光譜輻射照度穩(wěn)定性校準(zhǔn)結(jié)果。5.3.4光譜輻射照度校準(zhǔn)時應(yīng)選擇合適的測量距離并做記錄,通常為500mm,也可根據(jù)校準(zhǔn)需求選擇其他合適的測量距離。氘燈光譜輻射照度的校準(zhǔn)采用光譜比較測量法,在光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置上進(jìn)行測量。校準(zhǔn)方法如下:a)將標(biāo)準(zhǔn)氘燈安裝于光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置上,測量每一波長λ處的光譜響應(yīng)信號Vs(λ)。b)將被校氘燈安裝于光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置上,測量每一波長λ處的光譜響應(yīng)信號V(λ)。JJF2169—20244c)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)氘燈的光譜輻射照度值為Es(λ),則被校測氘燈的光譜輻射照度值E(λ)按式(2)計算:(2)式中:E(λ)—被校氘燈的光譜輻射照度值,μW·cm-2·nm-1;Es(λ)—標(biāo)準(zhǔn)氘燈的光譜輻射照度值,μW·cm-2·nm-1;V(λ)—被校氘燈的光譜響應(yīng)信號,V或A;Vs(λ)—標(biāo)準(zhǔn)氘燈的光譜響應(yīng)信號,V或A。氘燈校準(zhǔn)波長點(diǎn)間隔應(yīng)不大于10nm。5.3.5相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率上一校準(zhǔn)周期被校氘燈的光譜輻射照度為E0(λ),本次校準(zhǔn)的光譜輻射照度為E(λ)。采用10nm采樣間隔數(shù)據(jù),按式(3)計算相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率ΔE(λ):式中:ΔE(λ)—相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率;E(λ)—本次校準(zhǔn)的光譜輻射照度值,μW·cm-2·nm-1;E0(λ)—上一校準(zhǔn)周期的光譜輻射照度值,μW·cm-2·nm-1。取200nm~400nm范圍光譜輻射照度最大變化率作為校準(zhǔn)結(jié)果。6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)經(jīng)校準(zhǔn)的氘燈發(fā)給校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式見附錄A。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包含以下內(nèi)容:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識;g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述(包括校準(zhǔn)時試驗裝置內(nèi)的溫度和濕度);l)校準(zhǔn)的波長范圍;m)校準(zhǔn)結(jié)果及測量不確定度的說明;JJF2169—20245n)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;o)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識,以及簽發(fā)日期;p)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;q)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)印證書的聲明。7復(fù)校時間間隔建議氘燈光譜輻射照度(200nm~400nm)的復(fù)校時間間隔為2年或累計使用50h,以先到者為準(zhǔn)。由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。JJF2169—20246附錄A校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式A.1光譜輻射照度校準(zhǔn)結(jié)果:波長/nm光譜輻射照度E(λ)測量不確定度/%(k=2)波長/nm光譜輻射照度E(λ)測量不確定度/%(k=2)200310210320220330230340240350250360260370270380280390290400300—A.2光譜輻射照度穩(wěn)定性:A.3相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率:說明:1.光譜輻射照度E(λ)單位:μW·cm-2·nm-12.校準(zhǔn)距離:mm3.校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)氘燈:4.被校準(zhǔn)氘燈的工作電流:mA;電壓:V5.光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置的光譜帶寬:nm6.其他有必要說明的事項JJF2169—20247附錄B校準(zhǔn)原始記錄參考格式原始記錄編號:證書編號:-客戶名稱:電話:送檢日期:客戶地址:郵編:聯(lián)系人:檢測類別:□校準(zhǔn)□測試制造廠:型號規(guī)格:出廠編號:外觀檢查:□正常□有缺陷□其他說明:所依據(jù)的技術(shù)文件:□JJF2169—2024《氘燈光譜輻射照度(200nm~400nm)校準(zhǔn)規(guī)范》□其他文件:校準(zhǔn)使用的主要基(標(biāo))準(zhǔn)裝置或主要標(biāo)準(zhǔn)器:名稱:型號規(guī)格:測量范圍:測量不確定度:證書編號:證書有效期至:校準(zhǔn)方法:光譜比較測量法用標(biāo)準(zhǔn)氘燈校準(zhǔn)光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置,得到200nm~400nm校準(zhǔn)裝置的光譜輻射照度響應(yīng)度,再用光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置測量被校氘燈的光譜輻射照度。實驗室環(huán)境條件:溫度:℃相對濕度:%JJF2169—20248光譜輻射照度校準(zhǔn)結(jié)果:波長/nm光譜輻射照度E(λ)測量不確定度/%(k=2)波長/nm光譜輻射照度E(λ)測量不確定度/%(k=2)200310210320220330230340240350250360260370270380280390290400300—光譜輻射照度穩(wěn)定性:波長/nm光譜輻射照度E1(λ)光譜輻射照度E2(λ)光譜輻射照度E3(λ)光譜輻射照度E4(λ)光譜輻射照度最大值Emax(λ)光譜輻射照度最小值Emin(λ)平均光譜輻射照度 E(λ)光譜輻射照度變化量S(λ)/%200210220230240250260270280290300310320330340350360370380390400JJF2169—20249相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)光譜輻射照度變化率:波長/nm上一校準(zhǔn)周期光譜輻射照度E0(λ)本次校準(zhǔn)周期光譜輻射照度E(λ)相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)變化率/%波長/nm上一校準(zhǔn)周期光譜輻射照度E0(λ)本次校準(zhǔn)周期光譜輻射照度E(λ)相鄰校準(zhǔn)周期內(nèi)變化率/%200310210320220330230340240350250360260370270380280390290400300—說明:1.光譜輻射照度E(λ)單位:μW·cm-2·nm-12.校準(zhǔn)距離:mm3.校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)氘燈:4.被校準(zhǔn)氘燈的工作電流:mA;電壓:V5.光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置的光譜帶寬:nm復(fù)校時間間隔:2年或累計使用50h,以先到者為準(zhǔn)。校準(zhǔn)日期:校準(zhǔn)地點(diǎn):校準(zhǔn)員:核驗員:JJF2169—202410附錄C測量不確定度評定示例本附錄對氘燈在200nm~400nm光譜輻射照度的測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定。C.1校準(zhǔn)方法用標(biāo)準(zhǔn)氘燈校準(zhǔn)光譜輻射照度校準(zhǔn)裝置,得到200nm~400nm校準(zhǔn)裝置的光譜輻射照度響應(yīng)度,再用校準(zhǔn)裝置測量被校氘燈的光譜輻射照度。C.2不確定度評定的測量模型光譜輻射照度的測量模型為:(C.1)式中:E(λ)—被校氘燈的光譜輻射照度,μW·cm-2·nm-1;Es(λ)—標(biāo)準(zhǔn)氘燈的光譜輻射照度,μW·cm-2·nm-1;V(λ)—被校氘燈的光譜響應(yīng)信號,V或A;Vs(λ)—標(biāo)準(zhǔn)氘燈的光譜響應(yīng)信號,V或A。不確定度來源包括:測量重復(fù)性,安裝與裝調(diào)誤差,標(biāo)準(zhǔn)氘燈的測量不確定度,波長誤差,距離測量,測量系統(tǒng)的非線性、雜散輻射、氘燈不穩(wěn)定度等。假設(shè)各不確定度之間互不相關(guān),則不確定度計算公式可表示為:(C.2)C.3輸入量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定C.3.1測量重復(fù)性被校氘燈安裝并預(yù)熱后,測量條件固定,在200nm~400nm波長范圍,連續(xù)進(jìn)行多次(n≥6)重復(fù)測量,根據(jù)貝塞爾公式計算測量的相對實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差,即測量的重復(fù)性引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1rel。本示例中的測量次數(shù)為6,測量的重復(fù)性不確定度見表C.1。表C.1測量的重復(fù)性(n=6)波長/nm重復(fù)性%波長/nm重復(fù)性%波長/nm重復(fù)性%2001.502700.403400.402101.302800.403500.502201.002900.403600.502300.803000.403700.502400.603100.303800.602500.403200.303900.802600.403300.304000.90JJF2169—202411C.3.2安裝與裝調(diào)對被校氘燈進(jìn)行多次安裝和裝調(diào)(n≥3),安裝和裝調(diào)帶來的測量不確定度為u2rel。表C.2為3次安裝和裝調(diào)帶來的測量不確定(采用極差算法)。表C.2安裝和裝調(diào)帶來的不確定度(n=3)波長/nm安裝和裝調(diào)/%波長/nm安裝和裝調(diào)/%波長/nm安裝和裝調(diào)/%2001.602700.433400.552101.502800.433500.602201.102900.433600.602300.903000.353700.602400.703100.353800.602500.433200.353900.902600.433300.354000.95C.3.3標(biāo)準(zhǔn)氘燈的量值溯源標(biāo)準(zhǔn)氘燈的量值溯源標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3rel見表C.3。表C.3標(biāo)準(zhǔn)氘燈的量值溯源標(biāo)準(zhǔn)不確定度波長/nm標(biāo)準(zhǔn)氘燈的量值溯源/%波長/nm標(biāo)準(zhǔn)氘燈的量值溯源/%波長/nm標(biāo)準(zhǔn)氘燈的量值溯源/%2002.642700.903401.132102.142800.923501.192201.762900.933601.242301.503000.913701.292401.223100.913801.372500.923200.953901.672600.913300.974001.79C.3.4波長誤差式(C.3)描述了氘燈不確定度與波長不確定度的關(guān)系:u4=(C.3)式中:—氘燈光譜分布對波長的導(dǎo)數(shù);uλ—波長的測量不確定度。光譜輻射計的波長誤差為0.025nm,帶來的光譜輻射照度測量不確定度u4rel見表C.4。JJF2169—202412表C.4波長誤差帶來的測量不確定度波長/nm波長誤差/%波長/nm波長誤差/%波長/nm波長誤差/%2000.252700.143400.082100.192800.123500.082200.182900.123600.062300.183000.113700.062400.173100.113800.032500.163200.103900.032600.153300.094000.03C.3.5距離測量采用千分尺測量被校氘燈與校準(zhǔn)裝置之間的距離,測量誤差為0.5mm,對于500mm的測量距離,帶來的光譜輻射照度測量不確定度u5rel為0.25%。C.3.6測量系統(tǒng)的非線性采用雙光闌法測量系統(tǒng)的非線性,帶來的測量不確定度u6rel不超過0.5%。C.3.7雜散輻射采用截止濾光片法測量系統(tǒng)的雜散輻射,帶來的測量不確定度u7rel見表C.5。表C.5雜散輻射帶來的不確定度波長/nm雜散輻射/%波長/nm雜散輻射/%波長/nm雜散輻射/%2000.502700.103400.102100.252800.103500.102200.202900.103600.102300.153000.103700.102400.123100.103800.102500.103200.103900.102600.103300.104000.10C.3.8氘燈的光譜輻射照度穩(wěn)定性氘燈光譜輻射照度的測量時間約為30min,經(jīng)實測計算,測量期間氘燈的光譜輻射照度變化帶來的測量不確定度u8rel小于0.50%。C.4相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各不確定度分量不相關(guān),各不確定度分量、相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc,以及擴(kuò)展不確定度的計算結(jié)果見表C.6。JJF2169—202413表C.6測量不確定度評定不確定度的A類評定/%不確定度的