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1.透反射

透射/反射光譜是材料本身的一項重要光學特性，在現今工業蓬勃發展的背景下，對材料本身特性的質量控制越來越嚴格，從而利用光譜儀進行快速準確的反射光譜/透射光譜的測量技術也開始日漸成熟。

1.1原理知識

在透過率測量時，象素n上的透過率是用當前樣品、參考和背景數據按下面方程計算出來的：

式中T-----------透過率

Sample-----------樣品透過強度值

Ref------------參考樣片透過強度

Dark-----------背景數據

透過率的百分比在數學上與反射率是一樣的，所以同樣可以用于反射實驗，反射測試中ref為參考板反射強度（如果需要測量絕對反射率值，需要在式中乘以系數C，C為參考反射板在每個波長的絕對反射率值）。

2.應用背景

透射/反射光譜儀系統具有測量快速，準確，方便集成等優點，目前已經廣泛應用到實驗室檢測、產品在線測試等應用。目前的主要應用在：

高分子材料反射/透射測試

建筑玻璃 反射/透射測試

在線 反射/透射測試

光伏壓花玻璃 透射測試

干涉濾光片 透射測試

薄膜樣品 反射/透射測試

各種晶體、塑料、紡織品等反射測試

平板、LCD、背光板、手機/平板油墨孔等透射測量l

3.透射/反射測量及常用配置

3.1反射率測量（光纖反射探頭）

光譜反射測量的基本原理是利用光纖將光源輸送到物體的表面，再將材料的光譜反射數據傳到光纖光譜儀上，由軟件將其顯示，并對其進行分析，從而可以對待測樣品進行鑒定。在測量時，將一面與基準光路呈一定角度的標準反射器置于測量光路上，并以其反射光譜為參照。當暗光譜和參考光譜都收集完畢后，可以將被測量的樣品替換為標準的反射板，進行后續實驗的測試。

圖3-1 反射率測量（探頭）連接示意圖

使用萊森光學的iSpec-TMS100-IND光譜系統反射率測量，一般采用反射積分球測量光路，反射積分球內表面是完美的漫射體，具有非常均勻的空間反射特性，反射光在內表面經過多次反射后變得十分均勻，而且光強隨之衰減；具有測量穩定，重復性好，結果準確等優點。

3.2反射率測量（積分球）

對待測樣品進行反射率光譜測量，一般使用鹵鎢燈作為照明光源，本文實驗中光源采用萊森光學的氘鹵組合光源，利用光譜儀配合反射積分球進行測量，是由于積分球內部表面是一個完全的漫射體，其空間的反射性質十分均勻，反射的光線在內部被反射后會變得很均勻，并且強度會隨著反射次數增多而減弱；具有測量穩定，重復性好，結果準確等優點。下圖為用積分球測全反射率的光路示意圖。

圖3-2反射率光路示意圖

圖3-3iSpec-TMS-IND光譜透射/反射率測量系統

使用萊森光學的iSpec-TMS100-IND光譜系統反射率測量，一般采用反射積分球測量光路，反射積分球內表面是完美的漫射體，具有非常均勻的空間反射特性，反射光在內表面經過多次反射后變得十分均勻，而且光強隨之衰減；具有測量穩定，重復性好，結果準確等優點。

4.實驗

產線上的小麥種子好壞的檢驗需要單次測量時間較短的測量系統才能保證滿足實際應用需求，本次實驗主要驗證反射探頭配合光譜儀實現快速測量種子反射率的可行性，同時對比獲得感染種子和消毒種子在反射率曲線上的差異。

圖4-1測量樣品

4.2實驗儀器列表

4.3實驗內容

測量隨機種子在2mm和5mm距離下相對于標準白板的相對反射率，一組共10次測量數據，在同一距離下對比感染種子和消毒種子的反射率曲線差異。由于種子高度不一難以控制，反射強度也會不一樣。

圖4-2 實驗光路示意圖

圖4-3 測量實驗圖

圖4-4 測量實驗圖

4.4實驗結果

4.1.1 2mm測量距離下的種子反射率

隨機測量感染種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致，反射率的高低是由于種子的高度形態不一、很難跟參考白板的測量情況一致導致的。

隨機測量消毒種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致。

選取感染種子和消毒種子各五組數據繪制反射率曲線圖，反射率曲線趨勢基本一致

4.4.2 5mm測量距離下的種子反射率

隨機測量感染種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致，有個別樣品的反射率曲線變化相對明顯。

隨機測量消毒種子，選取十次測量結果繪制曲線，曲線的趨勢基本一致。

選取感染種子和消毒種子各五組數據繪制反射率曲線圖，反射率曲線趨勢基本一致。

4.4.3 測量時間

理論測量時間等于軟件的光譜積分時間X軟件設置平均次數。在本次實驗中各距離下的單次測量時間如下：

1. 2mm距離下的光譜積分時間為12ms，平均次數為1，則單次測量時間約為12*1=12ms。

2. 5mm距離下的光譜積分時間為25ms，平均次數為1，則單次測量時間約為25*1=25ms。

實際的測量時間會略長一些。

不同測量距離會影響收光強度從而影響測量時間，同時不同距離反射探頭出射的光斑大小也不同，距離越遠光斑越大。在5mm距離下，打在小麥種子上的光斑已經非常接近小麥種子本身的寬度尺寸，因此如果距離出現偏移，光斑就會打到小麥種子以外的物體從而影響測量結果；而2mm測量距離出射光斑在1mm左右，能輕松將光斑只打在小麥種子上。

5.分析討論

1、在2mm和5mm這兩種測量距離下，感染種子和消毒種子的反射率曲線差異不明顯。

2、理想測量時間在2mm距離下能實現單次測量時間接近12ms，5mm測量距離下能實現單次測量時間接近25ms。