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Diplomarbeit aus dem Jahr 1993 im Fachbereich Physik - Sonstiges, Ludwig-Maximilians-Universität München (Unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Problemstellung:
Selektive Abdeckungen für Sonnenkollektoren zeichnen sich durch hohen Transmissionsgrad im solaren Spektralbereich und hohen Reflexionsgrad im Infraroten aus. Sie ermöglichen die Erzeugung von Prozeßwärme (T 200°C) aus Sonnenstrahlung ohne Einsatz konzentrierender Systeme.
Zur Charakterisierung und Optimierung dieser Schichten ist eine genaue Bestimmung der optischen Eigenschaften notwendig. Bei hohen Kollektortemperaturen (T 250°C) werden insbesondere die Infraroteigenschaften entscheidend, die mit herkömmlichen Spektrometern nur unzureichend genau bestimmt werden können.
Gang der Untersuchung:
In dieser Arbeit wird eine Meßmethode vorgestellt, die eine Bestimmung des hemisphärischen Reflexionsgrades bzw. des Verlustanteiles mit einer Genauigkeit von +- 005 ermöglicht. Der Meßaufbau basiert auf einer bereits bestehenden kalorimetrischen Anlage zur Bestimmung des hemisphärischen Emissionsgrades ehe, selektiver Absorber. Es ist mit der in dieser Arbeit umgebauten Anlage auch möglich, Kombinationen aus selektiven Absorbern mit selektiven Abdeckungen zu untersuchen. Aus den Meßergebnissen lassen sich Rückschlüsse auf die Materialparameter der Schicht und damit auf optimierte Herstellungsbedingungen ziehen, was anhand einer selektiven Abdeckung auf Basis einer dünnen Silberschicht gezeigt wird.
Als alternative Methode zur Messung der optischen Eigenschaften selektiver Schichten allgemein wird eine Anlage vorgestellt, die nach dem Prinzip der Photodeflexion arbeitet (41. Die Tauglichkeit dieser Methode zur Messung von wurde untersucht und die Ergebnisse vorgestellt.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
TabellenverzeichnisVI
Zusammenfassung0
AbbildungsverzeichnisIV
1.Einleitung1
2.Theoretische Grundlagen selektiver Abdeckungen4
2.1Definition der optischen Eigenschaften4
2.1.1Optische Konstanten4
2.1.2Optische Eigenschaften einer Grenzschicht zwischen zwei Medien5
2.1.3Optische Eigenschaften von Schichtsystemen6
2.1.4Absorption und Emission7
2.2Drude-Modell8
2.2.1Gleichstromwiderstand8
2.2.2Wechselstromwiderstand9
3.Methoden zur Messung des Verlustanteiles12
3.1Anforderungen an die Messung12
3.2Überblick über gängige Methoden13
3.2.1Statische Meßmethoden14
3.2.2Dynamische Meßmethoden14
3.2.3Relaxationsmethoden17
3.3Zusammenfassung17
4.Messung der optischen Eigenschaften durch Photodeflexion19
4.1Theoretische Grundlagen der Photodeflexion19
4.1.1Berechnung der Temperaturabhängigkeit von n22
4.1.2Berechnung des Temperaturprofils aT/öx23
4.1.3Zusammenfassung26
4.2Aufbau der Mirage-Anlage 29
4.2.1Detektor29
4.2.2Lichtquelle30
4.2.3Blende30
4.2.4Chopper31
4.2.5Probenjustierung34
4.3Meßergebnisse35
4.3.1Auswertung der Meßdaten36
4.3.2Meßergebnisse inLuft37
4.3.3Meßergebnisse im Substrat39
4.3.4Zusammenfassung41
5.Kalorimetrische Bestimmung von ehem43
5.1Simulation der Wärmeflüsse in der Anlage45
5.1.1Bestimmung der Zufallsverteilungen45
5.1.2Simuliertes Modell46
5.1.3Fehler der Simulationsergebnisse47
5.1.4Diskussion der Ergebnisse50
5.1.5Zusammenfassung55
5.2Versuchsaufbau Kalorimetrie56
5.2.1Versuchsaufbau Kalorimetrie56
5.2.2Halterung für selektive Abdeckungen 57
5.2.3Schwarzer Absorber59
5.2.4Abdeckung des Abschirmblocks61
5.2.5Kühlung der Probe61
5.3Meßergebnisse62
5.3.1Temperaturverhalten einer Aluminiumprobe63
5.3.2Einfluß des Abstandes Probe - Abschirmblock64
5.3.3Messung des Verlustanteils einer selektiven Abdeckung64
5.3.4Zusa...
Selektive Abdeckungen für Sonnenkollektoren zeichnen sich durch hohen Transmissionsgrad im solaren Spektralbereich und hohen Reflexionsgrad im Infraroten aus. Sie ermöglichen die Erzeugung von Prozeßwärme (T 200°C) aus Sonnenstrahlung ohne Einsatz konzentrierender Systeme.
Zur Charakterisierung und Optimierung dieser Schichten ist eine genaue Bestimmung der optischen Eigenschaften notwendig. Bei hohen Kollektortemperaturen (T 250°C) werden insbesondere die Infraroteigenschaften entscheidend, die mit herkömmlichen Spektrometern nur unzureichend genau bestimmt werden können.
Gang der Untersuchung:
In dieser Arbeit wird eine Meßmethode vorgestellt, die eine Bestimmung des hemisphärischen Reflexionsgrades bzw. des Verlustanteiles mit einer Genauigkeit von +- 005 ermöglicht. Der Meßaufbau basiert auf einer bereits bestehenden kalorimetrischen Anlage zur Bestimmung des hemisphärischen Emissionsgrades ehe, selektiver Absorber. Es ist mit der in dieser Arbeit umgebauten Anlage auch möglich, Kombinationen aus selektiven Absorbern mit selektiven Abdeckungen zu untersuchen. Aus den Meßergebnissen lassen sich Rückschlüsse auf die Materialparameter der Schicht und damit auf optimierte Herstellungsbedingungen ziehen, was anhand einer selektiven Abdeckung auf Basis einer dünnen Silberschicht gezeigt wird.
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2.1.4Absorption und Emission7
2.2Drude-Modell8
2.2.1Gleichstromwiderstand8
2.2.2Wechselstromwiderstand9
3.Methoden zur Messung des Verlustanteiles12
3.1Anforderungen an die Messung12
3.2Überblick über gängige Methoden13
3.2.1Statische Meßmethoden14
3.2.2Dynamische Meßmethoden14
3.2.3Relaxationsmethoden17
3.3Zusammenfassung17
4.Messung der optischen Eigenschaften durch Photodeflexion19
4.1Theoretische Grundlagen der Photodeflexion19
4.1.1Berechnung der Temperaturabhängigkeit von n22
4.1.2Berechnung des Temperaturprofils aT/öx23
4.1.3Zusammenfassung26
4.2Aufbau der Mirage-Anlage 29
4.2.1Detektor29
4.2.2Lichtquelle30
4.2.3Blende30
4.2.4Chopper31
4.2.5Probenjustierung34
4.3Meßergebnisse35
4.3.1Auswertung der Meßdaten36
4.3.2Meßergebnisse inLuft37
4.3.3Meßergebnisse im Substrat39
4.3.4Zusammenfassung41
5.Kalorimetrische Bestimmung von ehem43
5.1Simulation der Wärmeflüsse in der Anlage45
5.1.1Bestimmung der Zufallsverteilungen45
5.1.2Simuliertes Modell46
5.1.3Fehler der Simulationsergebnisse47
5.1.4Diskussion der Ergebnisse50
5.1.5Zusammenfassung55
5.2Versuchsaufbau Kalorimetrie56
5.2.1Versuchsaufbau Kalorimetrie56
5.2.2Halterung für selektive Abdeckungen 57
5.2.3Schwarzer Absorber59
5.2.4Abdeckung des Abschirmblocks61
5.2.5Kühlung der Probe61
5.3Meßergebnisse62
5.3.1Temperaturverhalten einer Aluminiumprobe63
5.3.2Einfluß des Abstandes Probe - Abschirmblock64
5.3.3Messung des Verlustanteils einer selektiven Abdeckung64
5.3.4Zusa...