Admesy Rhea光譜式色度計(ji)系列在(zai)透過(guo)率(lv)測試(shi)中的應用

一．介紹

在(zai)這篇(pian)文章中，我(wo)們將(jiang)指出Admesy Rhea光譜式色度計(ji)系列可(ke)用于半透(tou)明材料透(tou)過(guo)率(lv)測(ce)(ce)(ce)量的(de)多種靈活方式，以及(ji)如何定制它。由(you)于半透(tou)明材料測(ce)(ce)(ce)量的(de)應用很多，我(wo)們專注(zhu)于透(tou)射測(ce)(ce)(ce)量的(de)一般原理。一些(xie)應用領域的(de)例子(zi)可(ke)以是(shi)(shi)薄膜、箔、玻璃的(de)測(ce)(ce)(ce)量，也可(ke)以是(shi)(shi)試管(guan)中的(de)液體(ti)和(he)熒(ying)光測(ce)(ce)(ce)量。

首先，我們簡要地討論(lun)了這個過程，并展(zhan)示了一些可能(neng)的測(ce)(ce)試設置，以測(ce)(ce)量透過率(lv)(lv)的光(guang)(guang)學配置。其(qi)次，我們指出如何調整光(guang)(guang)源(yuan)和(he)光(guang)(guang)譜測(ce)(ce)量引擎，以適應(ying)(ying)特(te)定的透過率(lv)(lv)測(ce)(ce)量應(ying)(ying)用。

二．透過率的測量

2.1 測量程序(xu)和設置

透(tou)射測(ce)量(liang)程序(xu)通(tong)常(chang)包括兩(liang)個(ge)步驟:通(tong)過(guo)(guo)(guo)測(ce)量(liang)沒有(you)物(wu)體或材料的參考標準光源來收(shou)集基線和(he)使用物(wu)體或材料進行測(ce)量(liang)。這些(xie)測(ce)量(liang)之間的偏(pian)差決定了給定物(wu)體的光譜透(tou)過(guo)(guo)(guo)率特性(xing)。本(ben)章解釋了透(tou)過(guo)(guo)(guo)率測(ce)量(liang)的一般方面。

對于透(tou)射率測量，需要(yao)一(yi)個探測器和參考(kao)(kao)標準光源(yuan)(yuan)來(lai)測量物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)透(tou)射率。例如(ru)，這個參考(kao)(kao)光源(yuan)(yuan)可(ke)以是LED或鹵素光源(yuan)(yuan)。可(ke)以使用(yong)各種光源(yuan)(yuan)來(lai)匹配(pei)被測物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)光譜特性:光源(yuan)(yuan)應在任何時候發出被測物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)整個所需波長范圍(wei)。在沒(mei)有光發射的(de)(de)(de)波長，沒(mei)有光可(ke)以透(tou)過率，因此(ci)不能(neng)從測量數據中得到任何性質。

對于所有(you)半透(tou)明的(de)物(wu)(wu)體(ti)，光的(de)一(yi)部(bu)分被反(fan)射(she)，一(yi)部(bu)分被吸(xi)收，一(yi)部(bu)分被透(tou)射(she)。物(wu)(wu)體(ti)的(de)特(te)性(xing)決(jue)定了這三個(ge)變量(liang)在不同波長下的(de)偏(pian)差。由于能量(liang)守恒，一(yi)個(ge)光源射(she)向一(yi)個(ge)物(wu)(wu)體(ti)發出的(de)總光量(liang)等于特(te)定物(wu)(wu)體(ti)的(de)吸(xi)收、透(tou)射(she)和(he)反(fan)射(she)之和(he)(公(gong)(gong)式(shi)1)。考(kao)慮到(dao)探(tan)測器(qi)只(zhi)能測量(liang)物(wu)(wu)體(ti)的(de)透(tou)射(she)。吸(xi)收和(he)反(fan)射(she)不能用本應用說明中描(miao)述的(de)設(she)置和(he)程序來測量(liang)，只(zhi)能用公(gong)(gong)式(shi)1從(cong)收集的(de)數(shu)據中推導出一(yi)個(ge)和(he)。

圖(tu)1  入射光(guang)(1)分為吸收光(guang)、透射光(guang)和(he)反射光(guang)。

公式1

2.2樣本屬性

半透明物體的應(ying)用可能導致特(te)定的透過(guo)率特(te)性。材(cai)料可以將光(guang)(guang)直(zhi)接穿過(guo)物體，也可以在物體的另一側或兩者(zhe)之(zhi)間有漫射(she)光(guang)(guang)分布。圖(tu)2和3顯(xian)示(shi)了(le)彌(mi)漫性和非彌(mi)漫性材(cai)料之(zhi)間的區別。當考(kao)慮正(zheng)確(que)的測量(liang)幾何時，這些被(bei)測材(cai)料的響應(ying)特(te)性是很重要(yao)的。可選擇使用透鏡(jing)發射(she)和接收光(guang)(guang)，使用余弦(xian)校正(zheng)器(qi)和積分球(qiu)，以及這些光(guang)(guang)學的組(zu)合。

對于高度擴(kuo)散的半(ban)透明(ming)物體，建議使用(yong)(yong)積分球。當余(yu)弦校正器用(yong)(yong)于測量高漫射半(ban)透明(ming)材料時(shi)，光輸出可能相對較低(di)。根據整個設置的不(bu)同，信噪比可能不(bu)是優的(de)，從(cong)而對(dui)測量結果(guo)產(chan)生負面影響。

圖2  擴(kuo)散透射(she)響應示例:透射(she)光(guang)(guang)線分(fen)布在一個(ge)大(da)角度上。可能需要一個(ge)積(ji)分(fen)球(qiu)來(lai)捕獲所有透射(she)光(guang)(guang)。

圖(tu)3非擴散(san)透射響應示(shi)例(li):透射的光線不擴散(san)擴散(san)。對于這種應用，基于余弦校正(zheng)器(qi)的系統可能是有用的。

2.3幾何1:積分球(qiu)/透鏡

下(xia)面(mian)的(de)程序顯示了(le)使(shi)用光(guang)譜儀(yi)連(lian)(lian)接到(dao)(dao)積(ji)分球(qiu)和帶準直(zhi)透鏡的(de)Steropes LED光(guang)源的(de)設置。注意，根據應用的(de)不同，光(guang)源可以連(lian)(lian)接到(dao)(dao)提供漫射光(guang)的(de)積(ji)分球(qiu)。然后將透鏡連(lian)(lian)接到(dao)(dao)光(guang)譜儀(yi)上(shang)測(ce)量(liang)(liang)光(guang)線。另(ling)一種方(fang)法(fa)是將光(guang)源連(lian)(lian)接到(dao)(dao)透鏡上(shang)，通過連(lian)(lian)接到(dao)(dao)光(guang)譜儀(yi)的(de)積(ji)分球(qiu)測(ce)量(liang)(liang)透射率。基本上(shang)，本文檔中解釋的(de)所有透過率測(ce)量(liang)(liang)都依賴于相同的(de)程序，只是使(shi)用不同的(de)光(guang)學。

第一種選擇:光(guang)源-積分(fen)球-樣品(pin)-準直透鏡-光(guang)譜(pu)儀。

第二種選擇:光譜(pu)儀-積分球-樣品-準直透鏡-光源。

2.4幾何(he)2:余弦校(xiao)正器/透鏡

連接(jie)到(dao)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)或光(guang)源的(de)(de)(de)(de)(de)余(yu)弦校正(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)組合(he)，以(yi)及連接(jie)到(dao)另(ling)一(yi)個設備的(de)(de)(de)(de)(de)(準(zhun)(zhun)(zhun)直)透鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)端(duan)，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)用于透過(guo)率(lv)測(ce)(ce)量。如(ru)果將(jiang)準(zhun)(zhun)(zhun)直透鏡(jing)與(yu)光(guang)源連接(jie)，則透射(she)光(guang)將(jiang)被準(zhun)(zhun)(zhun)直。根據被測(ce)(ce)材料的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)，余(yu)弦校正(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)(qi)應該(gai)連接(jie)到(dao)光(guang)譜(pu)(pu)儀(yi)，透鏡(jing)連接(jie)到(dao)光(guang)源，反之亦然。之后的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量過(guo)程保持相(xiang)同:設置(zhi)基線，然后執行測(ce)(ce)量。注(zhu)意，為了獲得(de)最佳的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)量結果，余(yu)弦校正(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)(qi)與(yu)物(wu)(wu)體、物(wu)(wu)體與(yu)光(guang)源之間的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離應盡可(ke)(ke)能小。人們應該(gai)考慮到(dao)，與(yu)積(ji)分球設置(zhi)相(xiang)比(bi)，這是(shi)一(yi)種更經(jing)濟有效的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)學配(pei)置(zhi)，盡管(guan)它也(ye)需要更高的(de)(de)(de)(de)(de)對準(zhun)(zhun)(zhun)精度(du)。如(ru)果余(yu)弦校正(zheng)(zheng)(zheng)器(qi)(qi)和透鏡(jing)沒(mei)有正(zheng)(zheng)(zheng)確對齊(qi)，測(ce)(ce)量偏差(cha)可(ke)(ke)能會對測(ce)(ce)量數據產生負面影響。

余弦校正鏡

第一種選擇:光源(yuan)-余弦校正器-樣品-準直(zhi)透(tou)鏡-光譜(pu)儀(yi)。

第(di)二種選擇(ze):光(guang)譜儀-余弦校正器-樣品(pin)-準直透鏡-光(guang)源(yuan)。

三．選(xuan)擇和(he)定(ding)制合適的測(ce)量(liang)設備

3.1光源

透射測(ce)(ce)(ce)量(liang)可以在各種(zhong)半透明材料(liao)或物體上(shang)進行。不僅遵(zun)循正確的(de)(de)(de)(de)(de)程序，而且所(suo)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)設備的(de)(de)(de)(de)(de)組合也將決(jue)定(ding)透過率測(ce)(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。為(wei)(wei)了(le)獲(huo)得可用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據，重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)要(yao)(yao)使用(yong)與被(bei)測(ce)(ce)(ce)材料(liao)感興趣的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)區域(yu)相匹(pi)配的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)和探測(ce)(ce)(ce)器(光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀)。例如，如果您的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)應用(yong)程序需要(yao)(yao)VIS (380-780nm)范圍內的(de)(de)(de)(de)(de)全光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)分析，那(nei)么光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)和光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)儀都應該覆(fu)蓋(gai)該波(bo)(bo)長(chang)(chang)范圍，并(bing)具(ju)有(you)(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)噪(zao)比。這意味著，一(yi)方面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)應該發(fa)射足夠的(de)(de)(de)(de)(de)特定(ding)波(bo)(bo)長(chang)(chang)。為(wei)(wei)了(le)支(zhi)持不同的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)應用(yong)，Admesy提(ti)供了(le)一(yi)系(xi)列(lie)穩(wen)定(ding)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，從白(bai)色(se)和(定(ding)制)彩色(se)LED光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，到鹵(lu)素和可選的(de)(de)(de)(de)(de)藍色(se)增強(qiang)濾波(bo)(bo)器，在整(zheng)個波(bo)(bo)長(chang)(chang)范圍內優化響(xiang)應。下面是(shi)一(yi)些Admesy光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)功率分布的(de)(de)(de)(de)(de)例子。可以看(kan)出(chu)，所(suo)有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)具(ju)有(you)(you)(you)不同的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)分布，突出(chu)不同的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)長(chang)(chang)峰值。

3.2譜儀

選(xuan)擇(ze)正確的(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)配(pei)置也是獲得(de)可用的(de)(de)(de)透過(guo)率(lv)(lv)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)一個重要因(yin)素。分光(guang)計應該在(zai)你的(de)(de)(de)樣品感興趣(qu)的(de)(de)(de)給(gei)定波長范圍內足夠靈敏。除了感興趣(qu)的(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)范圍之外，測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)(ju)中所需的(de)(de)(de)細(xi)節(jie)量(liang)也很重要:如(ru)果您(nin)的(de)(de)(de)測(ce)量(liang)應用程序要求(qiu)對小光(guang)譜(pu)范圍進(jin)行高精度分析，那么(me)光(guang)學分辨率(lv)(lv)可能必(bi)須(xu)高于寬(kuan)帶測(ce)量(liang)。為了涵(han)蓋所有(you)這些重要方面，Admesy開發了Rhea光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)色(se)度計系(xi)列:一個覆(fu)蓋200-1100nm范圍的(de)(de)(de)定制(zhi)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)。下(xia)面我們將簡要討(tao)論Admesy Rhea系(xi)列光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)色(se)度計的(de)(de)(de)所有(you)可調諧元件。

探測器

Admesy Rhea光(guang)譜式色(se)度計使用的(de)是Hamamatsu的(de)冷卻(que)ccd探(tan)測器(qi)。目前(qian)Admesy Rhea光(guang)譜式色(se)度計支(zhi)持200-1100nm范圍的(de)探(tan)測器(qi)。該探(tan)測器(qi)的(de)量子效(xiao)率如下圖所示(shi)。在(zai)未來，更(geng)多的(de)探(tan)測器(qi)選項(xiang)將添加到Rhea系(xi)列(lie)光(guang)譜儀。

狹(xia)縫(feng)尺寸(cun)

狹縫(feng)大(da)小決定了進(jin)入光(guang)學臺架(jia)的光(guang)量，受此(ci)影響(xiang)，FWHM會受到(dao)影響(xiang):狹縫(feng)大(da)小越(yue)小，FWHM越(yue)低，分辨(bian)率越(yue)高。Admesy Rhea光(guang)譜式色度計(ji)的所有配(pei)置(zhi)都可以(yi)配(pei)置(zhi)不同的狹縫(feng)尺寸(cun)。下表顯示了給定槽密度和(he)狹縫(feng)尺寸(cun)下的近似FWHM的概述(shu)。

光柵

光(guang)柵將光(guang)分(fen)散到單獨的波(bo)長(chang)(chang):色散量(liang)由凹槽的數量(liang)決定，通(tong)常表(biao)示(shi)為每毫米(mi)凹槽。火焰波(bo)長(chang)(chang)決定了(le)在某一波(bo)長(chang)(chang)下的最佳效率。

200槽系統響應

300槽系統響應

500槽系統響應

600槽系統響應

900槽系統響應

1200槽系統響應

1600槽系統響應

1800槽系統響應

擴散(san)范圍

溝(gou)槽(cao)(cao)數量越多(duo)，色散(san)越廣。然而(er)，這也限制(zhi)了可解析波長(chang)(chang)的范圍(wei)(wei)，因為探測器(qi)有(you)固定的寬度。對于寬波長(chang)(chang)范圍(wei)(wei)，可以使用低槽(cao)(cao)光(guang)柵(zha)，對于小波長(chang)(chang)范圍(wei)(wei)的詳細分析，可以使用高槽(cao)(cao)光(guang)柵(zha)。這個(ge)范圍(wei)(wei)被定義為色散(san)范圍(wei)(wei)。溝(gou)槽(cao)(cao)的數量也對FWHM有(you)影響。

濾光片轉(zhuan)輪

Admesy Rhea光(guang)譜(pu)式色度計包含一個帶有(you)4個ND濾(lv)波(bo)器(OD1, OD2, OD3和OD4)的濾(lv)光(guang)輪，以(yi)實現巨大的動態范圍(wei)，允許測量OD4以(yi)上(shang)的光(guang)密度。第五(wu)和第六位置的過(guo)濾(lv)輪是全開和關閉(bi)。每個ND濾(lv)波(bo)器都(dou)是校準的，因此在ND濾(lv)波(bo)器輪位置之間沒有(you)可見的光(guang)譜(pu)差異。

起始和終止波長

起始(shi)(shi)和(he)終止波(bo)長取(qu)決于光(guang)柵的(de)選擇和(he)對(dui)準。例(li)如，一個色散范圍為200nm的(de)光(guang)柵可以在(zai)300nm到(dao)500nm之間使用(yong)，也可以在(zai)400nm到(dao)600nm之間使用(yong)。根據感興趣的(de)透過率(lv)測量(liang)區域，可以確定(ding)開始(shi)(shi)和(he)停止波(bo)長以適(shi)合您的(de)特定(ding)測量(liang)應用(yong)。

上圖(tu)(tu)為(wei)光柵的(de)(de)響應圖(tu)(tu)，當槽密度為(wei)每(mei)毫米300槽，火焰波長(chang)為(wei)1000nm時，顯示(shi)其在600-1100nm范圍內(nei)的(de)(de)最(zui)高靈敏(min)度。這個Admesy Rhea光譜(pu)式色度計配置將是在這個光譜(pu)范圍內(nei)透過率測量的(de)(de)選擇。其中一個可能的(de)(de)應用(yong)是測量近紅(hong)外阻擋濾(lv)波器，以確(que)定超(chao)出視覺光譜(pu)的(de)(de)光密度。

隨著可用光柵數量的增加，配置的數量將變得多樣。掃碼查看更多型(xing)號admesy色度計(ji)產品：

主要色(se)度計產品Hyperion，對標(biao)柯(ke)尼卡美(mei)能達CA-410，性價比高(gao)。

Hyperion系(xi)列提(ti)供了一(yi)個(ge)高速(su)和準確性為一(yi)體的(de)(de)色度測(ce)量設備，改善了之前傳統的(de)(de)鍍膜(mo)特性，客(ke)戶不需要校準就可以快速(su)取(qu)得(de)準確的(de)(de)色度數據。覆蓋被測(ce)樣品較寬(kuan)的(de)(de)光譜范圍。

Hyperion系列配置了一款靈(ling)敏(min)度高的(de)(de)探測器，擁有其極(ji)低的(de)(de)電子噪聲和較(jiao)高的(de)(de)動態范圍，在亮(liang)度極(ji)低的(de)(de)情況下(xia)表現穩定良(liang)好，是顯示領域測量的(de)(de)理(li)想設備(bei)。

標(biao)準的Hyperion系列色度計采用的是10mm或(huo)者20mm的鏡頭，也可以根據客戶的要求提(ti)供(gong)光纖(xian)接(jie)口選(xuan)項。

產品特(te)點(dian)：

超(chao)高準確(que)度的CIE1931曲線響應特(te)性

• 低亮度下的高靈敏度

• 自動覆蓋，快速、Flicker測(ce)量功能

• 系統集成方便，包含JEITA，支持多(duo)種系統

• 支持XYZ, Yxy，Yu’v’等(deng)色空(kong)間

• USB和RS232接口，支持(chi)多個軟件平臺(tai)

  
  

規(gui)格參數(shu)：

本文件(jian)中(zhong)的(de)內容可能會有所(suo)更(geng)改。本文件(jian)的(de)內容不(bu)能衍生任(ren)(ren)何(he)(he)權(quan)(quan)利。保留所(suo)有權(quan)(quan)利。未經(jing)出(chu)版(ban)(ban)者(zhe)事先書面許可，本文件(jian)的(de)任(ren)(ren)何(he)(he)部分(fen)不(bu)得復制(zhi)、存儲在數據庫(ku)或檢索系統中(zhong)，或以任(ren)(ren)何(he)(he)形式或方(fang)式、電子(zi)、機械、印(yin)(yin)刷(shua)、照片(pian)打印(yin)(yin)、縮微膠(jiao)片(pian)或任(ren)(ren)何(he)(he)其他方(fang)式出(chu)版(ban)(ban)。

Admesy 不(bu)僅在亮度，色(se)度，光譜(pu)方面為大家提(ti)供了解決(jue)方案，并且也(ye)提(ti)供了測量Flicker閃爍值的解決(jue)方案。歡迎(ying)大家來電(dian)。

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