ASTM E903-20 使用積分球測量材料的太陽光吸收、反射和透射率的標準測試方法

美國材料與試驗協會（ASTM）發布的標準「ASTM E903-20 使用積分球對材料的太陽吸收、反射率和透射率進行標準測試方法」描述了一種測試方法，規定了光譜吸收、反射率、使用配備積分球的分光光度計測量材料的透射率。

本標準規定了根據測量的光譜值計算太陽加權特徵的方法。此測試方法適用於同時具有鏡面和漫射光學特性的材料。此測試方法適用於具有光學塗層的材料，並特別考慮對測試材料組織的影響。

不均勻、有紋理、有圖案或波紋的導體片材質需要特別考慮此測試方法的適用性。在這方面，標準「ASTM E1084-86 使用太陽光測量片材的太陽光透射率（地面）的標準測試方法」被認為更適合確定紋理或非均質材料的整體光學性能。對於均質材料，此測試方法優於 ASTM E1084-86(2023) 中所述的測試方法。

此測試方法指的是使用標準參考太陽光譜分佈的應用，但也可以使用替代選擇的光譜來應用，只要報告太陽光譜分佈和權重的來源和細節。

就本標準而言，除了 ASTM E772-15 中給出的定義外，還適用以下術語和定義：

• 積分球是一種光學裝置，用於將樣品反射或透射的通量收集到半球中或實現從完整半球對樣品的各向同性照射。它由一個近似球形的空腔組成，該空腔具有用於接受和檢測通量的開口，並且通常還具有用於放置樣品和參考樣品的附加開口。
• 近法線半球表示輻射在樣品表面附近是定向的，並且在整個半球上收集來自表面或環境的通量以進行檢測。
• 光伏太陽能是指一種光學特性，並指定光譜特性的加權平均值，該加權平均值使用從標準太陽輻照度分佈導出的每單位面積每秒的光子數作為加權函數。
• 它是具有光滑、平坦和水平的表面，沒有粗糙或突起，並且沒有表面不平整或不規則的表面。
• 鏡面反射表示通量以數值上等於入射角的角度離開表面或介質，與入射光線位於同一平面並垂直，但位於垂直於表面的另一側。漫反射過去被用來指稱半球集合（包括鏡面反射分量）。這種用法已被棄用，取而代之的是更精確的術語“半球”。
• 有紋理、不平坦的表面的性質。是指具有某種程度的粗糙、粗糙或突起。

使用積分球分光光度計在 300 至 2500 nm 的光譜範圍內進行光譜正常近半球透射率（或反射率）測量。太陽透過率、反射率或吸收率是透過直接計算適當的捲積積分或透過加權或選定縱座標法以標準或選定的太陽光譜輻照度作為加權函數計算加權平均值而獲得的。

太陽能吸收、反射和透射對於所有太陽能係統（從被動式建築系統到集中接收電力系統）的性能都很重要。此測試方法提供了一種在恆定條件下確定這些值的方法，這些值代表在溫帶使用系統期間可能遇到的平均值。

太陽能的吸收、反射和透射對於太空船的熱控制和地外系統的太陽能具有重要意義。這種測試方法還提供了一種確定外星條件下這些值的方法。

此測試方法旨在提供可重複的數據，適合實驗室之間或同一實驗室在不同時間的結果比較，以及比較不同材料所獲得的數據。

這種測試方法已被證明適用於具有鏡面反射和漫反射光學特性的光滑材料。紋理化、非均質、圖案化或溝槽化的材質需要特別注意。表面粗糙度可能由物理或化學過程引起，例如壓制、軋製、磨損或在材料上沉積薄膜或化學層，從而形成紋理化的表面。

分光光度計及其組件（光束尺寸、球形光闌、樣品架配置）的表面粗糙度會顯著影響使用此測試方法進行的測量精度。即使紋理材料測量的重複性或靈敏度良好，包括在樣品的不同位置或方向上進行重複測量，不同實驗室中不同分光光度計的規格差異也可能導致測量結果的顯著差異。

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