第三章 實驗計畫與結果
第一節 玻璃及貼膜之光學與熱力實驗設備及程序
一、實驗設備：
(一)紫外/可視光/近紅外光分光光譜儀
分光光譜儀早期係作為化學分析應用，原理係利用鎢鹵燈或 重氫燈等作為光源，通過單光器或濾光鏡調整色調後，經聚焦 後通過單色光分光稜鏡或光柵，再經過狹縫選擇波長，使成單 一且特定波長之光線，而後射入樣品管中之試樣，最後射入光 電管中將光能轉換為電器訊號，藉由試樣及空白濃度間所吸收 之光能量差，與標準液之能量吸收值相比較，便可律定試樣中 之待測物濃度，目前已開發相關的配件可進行玻璃、液晶電路 板、各種光學電子設備材料的透射/反射率的非破壞性檢測，以 及應用於芳香環結構化合物及含有共軛雙鍵的化合物、食品添 加物、色素及其它成份分析及定量、醫藥用品純度鑑定、染色 顏料的配製、DNA、RNA、蛋白質的定量等相關檢測，本研究 所採用之儀器為 PerkinElmer 公司產品，其性能如下：
1.可量測範圍：175～3300 nm。
2.解析度（Resolution）：≤ 0.05 nm 在 UV/VIS (紫外/可見光)範圍、
≤ 0.2 nm 在 NIR(近紅外光)範圍。
3.波長準確度(Wavelength Accuracy) : +/- 0.08 nm 在 UV/VIS 範圍、
+/-0.3nm NIR 範圍。
4.波長再現性(Wavelength Reproducibility) : ≤ 0.02 nm 在 UV/VIS 範圍、 ≤ 0.08 nm 在 NIR 範圍。
5.光度準確度 (Photometric Accuracy) : +/- 0.008 A。
6.光度再現性(Photometric Reproducibility) : ≤ 0.00016 A。
7.光度雜訊值(Photometric Noise RMS) : UV/VIS ≤ 0.005A 或。
8.儀器外部尺寸：150 cm(長) ×100 cm(寬) ×50 cm(高)或更小。
9.儀器重量：100 公斤或更輕。
10.光學系統：
a.雙光束(Double beam)、雙單光器(Double monochromator)，且 均使用光柵(Grating)光學系統，可由外接電腦之操作軟體進行 控制。
b.單光器(Monochromator)：UV/VIS 範圍 1440 lines/mm 或更多 在波長 240 nm 位置( blazed at 240 nm)及 NIR 範圍 360 lines/mm 或更多在波長 1100 nm 位置( blaze at 1100 nm)。
c.光源(Source)：鎢鹵燈(pre-aligned tungsten-halogen ) 及重氫燈 (deuterium)。
d.偵測器(Detector)：光電倍增管(photomultiplier )在 UV/VIS 範 圍、硫化鉛(PbS)偵測器在 NIR 範圍。
e.狹縫(Bandpass) :在 UV/VIS 範圍可設定從 0.05～5.00 nm 每 次 0.01 nm 增量(increments)、在 NIR 範圍.可設定從 0.2～20.00 nm 每次 0.04 nm 增量(increments)。
11.分析軟體：
a.具控制本項儀器及處理數據之功能。
b.可進行全波長掃描、一段時間內定波長掃描、多波長測量(1
～6 點或更多)、圖譜(加、減、乘、除)運算。
c.可擴充二維軟體( 2D software)，觀察改變不同物理量(如：溫 度、濃度、磁性…等)，對樣品光譜的變化，並以 2D 等高線 強弱分佈圖呈現。
d.可控制孔罩(aperture mask)自動調整光點大小。
e.可選擇 1% 或 10% 衰減片。
12.附屬設備：150 mm 積分球 a.直徑: 150 mm。
b.穿透/反射角度: 0º/8 º。
c.樣品孔尺寸: 直徑 20 mm。
圖 3-1.1 本所紫外/可視光/近紅外光分光光譜儀
（資料來源：本研究拍攝）
(二)傅利葉轉換紅外線光譜儀
傅立葉轉換紅外線光譜分析方法於 1950 年代開發出來至今 已發展超過半個世紀，分析速度快，對樣品不具破壞性，且可 以分析固態液態與氣態樣品，使其漸漸成為材料分析不可或缺 的定性工具，在特定情況下甚至可以達到快篩定量的能力，原 理係利用分子間的振動模式吸收特定紅外線能量，來鑑別出分 子所有的官能基，利用此特性即可鑑別有機物質的種類，傅 立 葉 轉 換 紅 外 線 光 譜 儀 的 核 心 為 麥 克 森 干 涉 儀 (Michealson interferometer)，其光學設計為紅外線光源經過分光鏡 (Beam splitter)分光後的兩道紅外線光束分別射向固定鏡與移動鏡，經 過反射後再結合成單一紅外光線，由於移動鏡所形成的光程差，
使得最終合併的紅外光線因為破壞性與建設性干涉而形成不同 能量的紅外線光束，當這個光束與樣品接觸(穿透、反射)之後，
在偵測器上形成不同的干涉圖，再經過傅立葉轉換 (Fourier Transfer)之後，即是我們一般所觀察到的紅外線光譜，除作為有 機化學分析外，目前已開發穿透、反射與半衰減全反射(ATR)
等配件可進行玻璃、IC 晶片或電子、電器、半導體工業的小零 件中微小瑕疵的分析、藥物鑑定等，本研究所採用之儀器為 PerkinElmer 公司產品，其性能如下：
1.可量測範圍：4000～100 cm-1。
2.解析度（Resolution）：≤ 0.4 cm-1。
3.準確度（Accuracy）：≤ 0.2 cm-1（量測位置 1600 cm-1）。
4.重複性（Repeatability）：≤ 0.05 cm-1（量測位置 1600 cm-1）。
5. S/N 比（Signal to Noise）：應大於 30000:1（量測條件 peak-peak、
1min、4 cm-1 測量）。 6.光學系統：
a.密封乾燥的光學系統，可保護儀器不受溼氣及化學溶劑蒸氣侵 蝕，可由軟體自動控制切換分光鏡，偵測器。
b.自動補償干涉儀（Interferometer）：可自我補償傾斜產生之掃 描誤差。
c.偵測器（Detector）：DTGS（deuterated triglycine sulphate）可 後續擴充為 MCT（mercury cadmium telluride）系統。
d.光源（Source）：長效型 Mid-/Fir-IR 光源，可自行更換。
e.鏡面（Mirror）: 高反射率鍍金（Au）鏡面。
f.分光鏡（Beamsplitter）：需具備 2 組或以上分光鏡，材質 KBr
（potassium bromide）或 PP（polypropylene）。
g.光圈: 可採軟體控制改變光圈大小，以便得到最佳光圈大小輸 出紅外光能量。
h.內建自動波長精準系統：儀器內建標準品（例如聚苯乙烯、
ng11 玻璃、或甲烷等）可由軟體隨時確認儀器波長、穿透率 的準確性，不需手動處理。
7.儀器尺寸：≤ 65 cm( W ) ×65 cm( H ) ×35 cm( D )。
8.儀器重量：≤40 公斤。
9.訊號傳輸控制系統：
a.光譜訊號可由 TCP/IP 網路及 USB 傳輸。
b.儀器可自動辨認配件種類及測試條件。
c.儀器內建 LCD 面板可即時顯示各儀器元件條件。
d.儀器可利用 LCD 面板按鍵及軟體操控儀器。
10.分析軟體：
a.可進行圖譜加、減、乘、除、ATR、KK、KM 轉換、自動基 線調正、平滑、消除雜訊、比對、頻峰標示、波峰分辦功能、
圖譜微分、圖譜放大、文字說明等功能。
b.可即時自動扣除環境 CO2、H2O 之干擾，不需再另做光譜相 減(subtraction)處理。
c.定量計算：可選擇依光譜的波峰(peak high)、波面積(peak area)、波比率(peak ratio) 等方式進行計算。
d.可利用軟體控制選擇不同光源、偵測器、或分光鏡切換。
e.化學品圖庫乙套。
11.附屬設備:10度角正反射配件
a.適用本次採購傅立葉轉換紅外線光譜儀。
b.調校用反射片乙片。
c.調整樣品照射面大小遮蔽孔（Mask）一組（3/8”、1/4”、3/16”
共 3 片）。
圖 3-1.2 本所傅利葉轉換紅外線光譜儀
（資料來源：本研究拍攝）
(三) Hot Disk 熱傳性質分析儀
Hot Disk 熱傳性質分析儀係採用 ISO 22007-2 Transient plane heat source method（TPS) 瞬變平面熱源測試法，可進行 固體、粉末、液狀、膏狀、膠狀、薄膜或異向性材料（anisotropic sample）等樣品之熱傳導係數與比熱值等熱傳性質量測，本研 究所採用之儀器為 Hot Disk AB 公司產品，其性能如下：
1.可量測範圍：熱傳導係數為 0.01～500W/m-K、熱擴散(Thermal Diffusivity) 為 10-8～10-4 m2/s。
2.準確度（Accuracy）
a.量測條件在室溫時，量測之熱傳導係數準確度值≤ 5%、熱擴 散係數準確度≤ 10%。
b.量測條件高於室溫下或量測平板固體（slab）時，量測之熱傳 導係數準確度值≤ 7%、熱擴散係數準確度≤ 11%。
3.精密度（Percision）：熱傳導係數≤ 2%、熱擴散係數≤ 2%。
4.樣品形式：固相、粉末、薄膜（厚度範圍：0.01mm～1.0mm 或 更薄）、平板固體（slab）、熱傳導係數異方向性材料皆可。
5.量測探針及信號傳輸設備：
a.可進行基本量測（含金屬、合金、陶瓷、礦物、高分子、粉末 等熱傳性質量測）之探針。
b.可進行高溫量測之探針，溫度大於 200℃。
c.可進行平板固體（slab）量測之探針。
d.可進行薄膜（thin film）量測之探針。
e.可進行異向性材料（anisotropic sample）量測之探針。
6.標準片：.適用 ISO 22007-2 —瞬變平面熱源技術（Transient plane heat source method）方法之標準片、薄膜量測承載台。
7.分析軟體：
a.基本材料（含金屬、合金、陶瓷、礦物、高分子、粉末等）熱
傳性質量測軟體。。
b.平板(slab)材料熱傳性質量測軟體。
c.薄膜(thin film)材料熱傳性質量測軟體。
d.異向性材料(Anisotropic sample)熱傳性質量測軟體。
e.材料比熱量測軟體。
8.附屬配件包括：
a.電源功率量表。
b.量測試件支撐架＊4（SUS＃304 以上等級之耐熱耐寒不銹鋼 材質）。
c.高溫保護電纜
圖 3-1.3 本所 Hot Disk 熱傳性質分析儀及量測探針
（資料來源：本研究拍攝）
二、實驗條件與程序：
(一)方法概述
本程序主要提供 CNS 12381、JIS R 3106、JIS R 3107、ISO 9050 以及 ISO 22007-2 等標準測定平板玻璃材料之光學性能以 及熱學性能試驗。
1.目的：
本程序以「紫外/可視光/近紅外光分光光譜儀」、「傅利葉轉 換紅外線光譜儀」及「Hot Disk 熱傳性質分析儀」量測平板玻 璃之紫外光、可視光、日光透射率與反射率、玻璃表面輻射率 及熱傳導係數，再藉由定義公式計算求得日光輻射熱取得係數、
遮蔽係數及熱傳透率。
2.適用範圍：
本程序說明建築用透明平板玻璃及其加工之單片玻璃﹝以 下稱之為單層玻璃﹞，以及用此種單層玻璃製成之複層玻璃，
對紫外光、可視光以及日光之透射率與反射率，日光輻射熱取 得係數、遮蔽係數以及熱傳透率之試驗方法。
3.待測(校)件規格說明：
(1)試體尺度為長寬各為約 10cm 之玻璃。
(2)試件兩面為平滑且平行之平面。
(二)試驗儀器/環境需求/人員資格：
1.試驗儀器：紫外/可視光/近紅外光分光光譜儀、傅利葉轉換紅外線 光譜儀及 Hot Disk 熱傳性質分析儀
2.環境需求：室內溫度低於 30℃以下，相對濕度低於 80％
3.人員資格：
(1)具備相關之教育、訓練、技術與經驗，以及通過實驗中心之考 核鑑定。
(2)熟悉本測試程序及相關參考資料與引用規範 (三)準備事項
1.名詞解釋：
本程序所使用之用語意義，如下所示。
(1)紫外光透射率(反射率)：照射至窗玻璃之紫外光，所產生之透 射光光束(反射光光束)與入射光光束之比。
(2)可視光透射率(反射率)：照射至窗玻璃之入射白晝光，所產生
之透射光光束(反射光光束)與入射光光束之比。
(3)日光透射率(反射率)：照射至窗玻璃之太陽輻射，所產生之透 射光光束(反射光光束)與入射光光束之比。
註:太陽輻射是指直接照射之日光，亦即太陽光經過大氣層，直 接到達地面之紫外線、可視光及近紅外線波長區域
(300~2500nm)之輻射線。
(4)輻射率：照射至窗玻璃之熱輻射量與在相同溫度下之黑體放射 出熱輻射量之比。
(5)日光輻射熱取得係數：當太陽輻射垂直照射平板玻璃，直接穿 透玻璃加上被玻璃吸收而傳導至室內的能量與入射太陽輻射 能量之比。
(6)玻璃遮蔽係數：日光輻射熱取得係數除以 0.87(2020 年版綠建 材解說與評估手冊調整以 0.88 為基準)。
2.待測試件前處理：
(1)實驗室對待測試件執行試驗所需之各項設備及先前準備工作 安排妥善前，必須對待測試件進行前處理。
(2)將待測試件以拭布擦拭其表面，避免指紋或雜質殘留至待測試 件表面。
(3)以游標尺量測待測試件之外觀尺寸。
(4)以標籤紙標明玻璃之室內面與室外面。
(5)若待測試件為複層玻璃，則必先以刀片將複層玻璃之各層分開，
(5)若待測試件為複層玻璃，則必先以刀片將複層玻璃之各層分開，