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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**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**反射率值)。
2.1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
3.顏色測量
傳統的測色方法直接用人眼觀察,方法簡單靈活,但是結果依賴于觀測人員的經驗和心理、生理等主觀因素的影響,也依賴于觀察條件,結果使得測量結果的準確性和公正性經常受到質疑,目前已經被光譜測色技術取代。
顏色的產生:
視網膜光感細胞、視網膜接收體、視覺信號傳遞
心理、生理、物理量
彩色、非彩色
顏色的特性:
色調Hue:又稱色相,如紅、綠、藍等
明度Lightness:光亮度,與反射比有關
彩度Chroma:又稱飽和度,顏色的純度
人眼可分辨約13000種顏色
CIE1931-RGB系統所選用的三原色波長分別為700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B),在2度圓形視場范圍內用相同數量的三原色刺激值匹配出等能白光(E光源)來確定三刺激值單位。匹配等能白光的(R)、(G)、(B)三原色單位的亮度比率為1:4.5907:0.0601,它們的輻亮度比率為72.0962:1.3791:1。
CIE1931-RGB系統的r、g、b值會出現負值,用起來不方便,又不易理解。所以在CIE1931—RGB系統的基礎上,用三個假想原色X、Y、Z建立了一個新的色度系統,又稱CIE1931-XYZ系統。其中X為紅原色,Y為綠原色,Z為藍原色。
4.透射/反射、顏色測量及常用配置
4.1透射測量
萊森光學的透過率光譜系統進行透過率測量時,一般采用積分球測量方式。積分球具有非常好的空間反射特性,透射光經過多次反射后會變得非常均勻,測結果穩定,重復性好,同時積分球良好的光學特性,使在測試不同性質的樣品時都可以得到準確的測量結果。
圖4-1 透過率光路示意圖
這種光路多用于實驗室內或工業在線測試;這種光路配置不需要接觸樣品表面,搭建方便,對樣品形狀沒有嚴格要求,測試方便快速,搭配定制光學附件可應用于高溫的產線環境,既適用于在線測試,也適用于實驗室測量;對于有些特殊測量,如以不同入射角照射樣品,測量材料透射比的變化情況,或者當測試樣品具有不同的表面特性時,如光伏壓花玻璃、平板油墨孔、OLED等光學玻璃可以定制**角度光學鏡頭及附件以不同角度用到積分球的方式進行測試。
4.2反射測量
圖4-2 反射率光路示意圖
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。(顏色測量可用同樣光路。)
5.實驗
5.1實驗目的
測量共計13種布料紙片的反射率及顏色測量。
圖5-1待測樣品圖
5.2實驗儀器列表
5.3實驗內容
按圖4-2示意圖搭建光路,在外部環境、光路不變的條件下,更換測試樣品以及樣品的測試面,測試不同樣品光譜范圍在350-1050nm的反射率及色坐標。實際搭建光路如圖5-1所示。
圖5-2 反射率測試實驗實際光路圖
5.4實驗結果
色號1紅色紙片(反光)
色號4白色紙片(反光)
色號2大紅色布料(人造絲)
色號2藍色紙片(反光)
色號2藍色紙片(反光)
色號2藍色紙片(反光)
色號5紅色紙片(啞光)
色號8白色紙片(啞光)
4.9 色號12寶藍色布料(人造絲)
4.10 色號23寶藍色皮類
4.11 色號32水藍色皮類
4.12 色號33天藍色皮類
4.13 色號41紫羅蘭色皮類
注:顏色測量結果是基于A光源下,觀察角度2°模式下測量得到