1.透反射
透射/反射光谱是材料本身的一项重要光学特性,在现今工业蓬勃发展的背景下,对材料本身特性的质量控制越来越严格,从而利用光谱仪进行快速准确的反射光谱/透射光谱的测量技术也开始日渐成熟。
1.1原理知识
在透过率测量时,象素n上的透过率是用当前样品、参考和背景数据按下面方程计算出来的:
式中T-----------透过率
Sample-----------样品透过强度值
Ref------------参考样片透过强度
Dark-----------背景数据
透过率的百分比在数学上与反射率是一样的,所以同样可以用于反射实验,反射测试中ref为参考板反射强度(如果需要测量**反射率值,需要在式中乘以系数C,C为参考反射板在每个波长的**反射率值)。
2.1应用背景
透射/反射光谱仪系统具有测量快速,准确,方便集成等优点,目前已经广泛应用到实验室检测、产品在线测试等应用。目前的主要应用在:
高分子材料反射/透射测试
建筑玻璃 反射/透射测试
在线 反射/透射测试
光伏压花玻璃 透射测试
干涉滤光片 透射测试
薄膜样品 反射/透射测试
各种晶体、塑料、纺织品等反射测试
平板、LCD、背光板、手机/平板油墨孔等透射测量
3.颜色测量
传统的测色方法直接用人眼观察,方法简单灵活,但是结果依赖于观测人员的经验和心理、生理等主观因素的影响,也依赖于观察条件,结果使得测量结果的准确性和公正性经常受到质疑,目前已经被光谱测色技术取代。
颜色的产生:
视网膜光感细胞、视网膜接收体、视觉信号传递
心理、生理、物理量
彩色、非彩色
颜色的特性:
色调Hue:又称色相,如红、绿、蓝等
明度Lightness:光亮度,与反射比有关
彩度Chroma:又称饱和度,颜色的纯度
人眼可分辨约13000种颜色
CIE1931-RGB系统所选用的三原色波长分别为700nm(R)、546.1nm(G)、435.8nm(B),在2度圆形视场范围内用相同数量的三原色刺激值匹配出等能白光(E光源)来确定三刺激值单位。匹配等能白光的(R)、(G)、(B)三原色单位的亮度比率为1:4.5907:0.0601,它们的辐亮度比率为72.0962:1.3791:1。
CIE1931-RGB系统的r、g、b值会出现负值,用起来不方便,又不易理解。所以在CIE1931—RGB系统的基础上,用三个假想原色X、Y、Z建立了一个新的色度系统,又称CIE1931-XYZ系统。其中X为红原色,Y为绿原色,Z为蓝原色。
4.透射/反射、颜色测量及常用配置
4.1透射测量
莱森光学的透过率光谱系统进行透过率测量时,一般采用积分球测量方式。积分球具有非常好的空间反射特性,透射光经过多次反射后会变得非常均匀,测结果稳定,重复性好,同时积分球良好的光学特性,使在测试不同性质的样品时都可以得到准确的测量结果。
图4-1 透过率光路示意图
这种光路多用于实验室内或工业在线测试;这种光路配置不需要接触样品表面,搭建方便,对样品形状没有严格要求,测试方便快速,搭配定制光学附件可应用于高温的产线环境,既适用于在线测试,也适用于实验室测量;对于有些特殊测量,如以不同入射角照射样品,测量材料透射比的变化情况,或者当测试样品具有不同的表面特性时,如光伏压花玻璃、平板油墨孔、OLED等光学玻璃可以定制**角度光学镜头及附件以不同角度用到积分球的方式进行测试。
4.2反射测量
图4-2 反射率光路示意图
使用莱森光学的iSpec-TMS100-IND光谱系统反射率测量,一般采用反射积分球测量光路,反射积分球内表面是完美的漫射体,具有非常均匀的空间反射特性,反射光在内表面经过多次反射后变得十分均匀,而且光强随之衰减;具有测量稳定,重复性好,结果准确等优点。(颜色测量可用同样光路。)
5.实验
5.1实验目的
测量共计13种布料纸片的反射率及颜色测量。
图5-1待测样品图
5.2实验仪器列表
5.3实验内容
按图4-2示意图搭建光路,在外部环境、光路不变的条件下,更换测试样品以及样品的测试面,测试不同样品光谱范围在350-1050nm的反射率及色坐标。实际搭建光路如图5-1所示。
图5-2 反射率测试实验实际光路图
5.4实验结果
色号1红色纸片(反光)
色号4白色纸片(反光)
色号2大红色布料(人造丝)
色号2蓝色纸片(反光)
色号2蓝色纸片(反光)
色号2蓝色纸片(反光)
色号5红色纸片(哑光)
色号8白色纸片(哑光)
4.9 色号12宝蓝色布料(人造丝)
4.10 色号23宝蓝色皮类
4.11 色号32水蓝色皮类
4.12 色号33天蓝色皮类
4.13 色号41紫罗兰色皮类
注:颜色测量结果是基于A光源下,观察角度2°模式下测量得到