Admesy Rhea光譜式色度計系列在透過率測試中的應用

一．介紹

在這篇文章中，我們將指出Admesy Rhea光譜式色度計系列可用于半透明材料透過率測量的多種靈活方式，以及如何定制它。由于半透明材料測量的應用很多，我們專注于透射測量的一般原理。一些應用領域的例子可以是薄膜、箔、玻璃的測量，也可以是試管中的液體和熒光測量。

首先，我們簡要地討論了這個過程，并展示了一些可能的測試設置，以測量透過率的光學配置。其次，我們指出如何調(diào)整光源和光譜測量引擎，以適應特定的透過率測量應用。

二．透過率的測量

2.1 測量程序和設置

透射測量程序通常包括兩個步驟:通過測量沒有物體或材料的參考標準光源來收集基線和使用物體或材料進行測量。這些測量之間的偏差決定了給定物體的光譜透過率特性。本章解釋了透過率測量的一般方面。

對于透射率測量，需要一個探測器和參考標準光源來測量物體的透射率。例如，這個參考光源可以是LED或鹵素光源。可以使用各種光源來匹配被測物體的光譜特性:光源應在任何時候發(fā)出被測物體的整個所需波長范圍。在沒有光發(fā)射的波長，沒有光可以透過率，因此不能從測量數(shù)據(jù)中得到任何性質(zhì)。

對于所有半透明的物體，光的一部分被反射，一部分被吸收，一部分被透射。物體的特性決定了這三個變量在不同波長下的偏差。由于能量守恒，一個光源射向一個物體發(fā)出的總光量等于特定物體的吸收、透射和反射之和(公式1)。考慮到探測器只能測量物體的透射。吸收和反射不能用本應用說明中描述的設置和程序來測量，只能用公式1從收集的數(shù)據(jù)中推導出一個和。

圖1  入射光(1)分為吸收光、透射光和反射光。

公式1

2.2樣本屬性

半透明物體的應用可能導致特定的透過率特性。材料可以將光直接穿過物體，也可以在物體的另一側(cè)或兩者之間有漫射光分布。圖2和3顯示了彌漫性和非彌漫性材料之間的區(qū)別。當考慮正確的測量幾何時，這些被測材料的響應特性是很重要的。可選擇使用透鏡發(fā)射和接收光，使用余弦校正器和積分球，以及這些光學的組合。

對于高度擴散的半透明物體，建議使用積分球。當余弦校正器用于測量高漫射半透明材料時，光輸出可能相對較低。根據(jù)整個設置的不同，信噪比可能不是優(yōu)的，從而對測量結果產(chǎn)生負面影響。

圖2  擴散透射響應示例:透射光線分布在一個大角度上。可能需要一個積分球來捕獲所有透射光。

圖3非擴散透射響應示例:透射的光線不擴散擴散。對于這種應用，基于余弦校正器的系統(tǒng)可能是有用的。

2.3幾何1:積分球/透鏡

下面的程序顯示了使用光譜儀連接到積分球和帶準直透鏡的Steropes LED光源的設置。注意，根據(jù)應用的不同，光源可以連接到提供漫射光的積分球。然后將透鏡連接到光譜儀上測量光線。另一種方法是將光源連接到透鏡上，通過連接到光譜儀的積分球測量透射率。基本上，本文檔中解釋的所有透過率測量都依賴于相同的程序，只是使用不同的光學。

第一種選擇:光源-積分球-樣品-準直透鏡-光譜儀。

第二種選擇:光譜儀-積分球-樣品-準直透鏡-光源。

2.4幾何2:余弦校正器/透鏡

連接到光譜儀或光源的余弦校正器的組合，以及連接到另一個設備的(準直)透鏡的另一端，也可以用于透過率測量。如果將準直透鏡與光源連接，則透射光將被準直。根據(jù)被測材料的特性，余弦校正器應該連接到光譜儀，透鏡連接到光源，反之亦然。之后的測量過程保持相同:設置基線，然后執(zhí)行測量。注意，為了獲得最佳的測量結果，余弦校正器與物體、物體與光源之間的距離應盡可能小。人們應該考慮到，與積分球設置相比，這是一種更經(jīng)濟有效的光學配置，盡管它也需要更高的對準精度。如果余弦校正器和透鏡沒有正確對齊，測量偏差可能會對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生負面影響。

余弦校正鏡

第一種選擇:光源-余弦校正器-樣品-準直透鏡-光譜儀。

第二種選擇:光譜儀-余弦校正器-樣品-準直透鏡-光源。

三．選擇和定制合適的測量設備

3.1光源

透射測量可以在各種半透明材料或物體上進行。不僅遵循正確的程序，而且所使用的設備的組合也將決定透過率測量的結果。為了獲得可用的數(shù)據(jù)，重要的是要使用與被測材料感興趣的光譜區(qū)域相匹配的光源和探測器(光譜儀)。例如，如果您的測量應用程序需要VIS (380-780nm)范圍內(nèi)的全光譜分析，那么光源和光譜儀都應該覆蓋該波長范圍，并具有良好的信噪比。這意味著，一方面光源應該發(fā)射足夠的特定波長。為了支持不同的測量應用，Admesy提供了一系列穩(wěn)定光源，從白色和(定制)彩色LED光源，到鹵素和可選的藍色增強濾波器，在整個波長范圍內(nèi)優(yōu)化響應。下面是一些Admesy光源的光譜功率分布的例子。可以看出，所有的光源具有不同的光譜分布，突出不同的波長峰值。

3.2譜儀

選擇正確的光譜儀配置也是獲得可用的透過率測量數(shù)據(jù)的一個重要因素。分光計應該在你的樣品感興趣的給定波長范圍內(nèi)足夠靈敏。除了感興趣的光譜范圍之外，測量數(shù)據(jù)中所需的細節(jié)量也很重要:如果您的測量應用程序要求對小光譜范圍進行高精度分析，那么光學分辨率可能必須高于寬帶測量。為了涵蓋所有這些重要方面，Admesy開發(fā)了Rhea光譜儀色度計系列:一個覆蓋200-1100nm范圍的定制光譜儀。下面我們將簡要討論Admesy Rhea系列光譜儀色度計的所有可調(diào)諧元件。

探測器

Admesy Rhea光譜式色度計使用的是Hamamatsu的冷卻ccd探測器。目前Admesy Rhea光譜式色度計支持200-1100nm范圍的探測器。該探測器的量子效率如下圖所示。在未來，更多的探測器選項將添加到Rhea系列光譜儀。

狹縫尺寸

狹縫大小決定了進入光學臺架的光量，受此影響，F(xiàn)WHM會受到影響:狹縫大小越小，F(xiàn)WHM越低，分辨率越高。Admesy Rhea光譜式色度計的所有配置都可以配置不同的狹縫尺寸。下表顯示了給定槽密度和狹縫尺寸下的近似FWHM的概述。

光柵

光柵將光分散到單獨的波長:色散量由凹槽的數(shù)量決定，通常表示為每毫米凹槽。火焰波長決定了在某一波長下的最佳效率。

200槽系統(tǒng)響應

300槽系統(tǒng)響應

500槽系統(tǒng)響應

600槽系統(tǒng)響應

900槽系統(tǒng)響應

1200槽系統(tǒng)響應

1600槽系統(tǒng)響應

1800槽系統(tǒng)響應

擴散范圍

溝槽數(shù)量越多，色散越廣。然而，這也限制了可解析波長的范圍，因為探測器有固定的寬度。對于寬波長范圍，可以使用低槽光柵，對于小波長范圍的詳細分析，可以使用高槽光柵。這個范圍被定義為色散范圍。溝槽的數(shù)量也對FWHM有影響。

濾光片轉(zhuǎn)輪

Admesy Rhea光譜式色度計包含一個帶有4個ND濾波器(OD1, OD2, OD3和OD4)的濾光輪，以實現(xiàn)巨大的動態(tài)范圍，允許測量OD4以上的光密度。第五和第六位置的過濾輪是全開和關閉。每個ND濾波器都是校準的，因此在ND濾波器輪位置之間沒有可見的光譜差異。

起始和終止波長

起始和終止波長取決于光柵的選擇和對準。例如，一個色散范圍為200nm的光柵可以在300nm到500nm之間使用，也可以在400nm到600nm之間使用。根據(jù)感興趣的透過率測量區(qū)域，可以確定開始和停止波長以適合您的特定測量應用。

上圖為光柵的響應圖，當槽密度為每毫米300槽，火焰波長為1000nm時，顯示其在600-1100nm范圍內(nèi)的最高靈敏度。這個Admesy Rhea光譜式色度計配置將是在這個光譜范圍內(nèi)透過率測量的選擇。其中一個可能的應用是測量近紅外阻擋濾波器，以確定超出視覺光譜的光密度。

隨著可用光柵數(shù)量的增加，配置的數(shù)量將變得多樣。掃碼查看更多型號admesy色度計產(chǎn)品：

主要色度計產(chǎn)品Hyperion，對標柯尼卡美能達CA-410，性價比高。

Hyperion系列提供了一個高速和準確性為一體的色度測量設備，改善了之前傳統(tǒng)的鍍膜特性，客戶不需要校準就可以快速取得準確的色度數(shù)據(jù)。覆蓋被測樣品較寬的光譜范圍。

Hyperion系列配置了一款靈敏度高的探測器，擁有其極低的電子噪聲和較高的動態(tài)范圍，在亮度極低的情況下表現(xiàn)穩(wěn)定良好，是顯示領域測量的理想設備。

標準的Hyperion系列色度計采用的是10mm或者20mm的鏡頭，也可以根據(jù)客戶的要求提供光纖接口選項。

產(chǎn)品特點：

超高準確度的CIE1931曲線響應特性

• 低亮度下的高靈敏度

• 自動覆蓋，快速、Flicker測量功能

• 系統(tǒng)集成方便，包含JEITA，支持多種系統(tǒng)

• 支持XYZ, Yxy，Yu’v’等色空間

• USB和RS232接口，支持多個軟件平臺

  
  

規(guī)格參數(shù)：

本文件中的內(nèi)容可能會有所更改。本文件的內(nèi)容不能衍生任何權利。保留所有權利。未經(jīng)出版者事先書面許可，本文件的任何部分不得復制、存儲在數(shù)據(jù)庫或檢索系統(tǒng)中，或以任何形式或方式、電子、機械、印刷、照片打印、縮微膠片或任何其他方式出版。

Admesy 不僅在亮度，色度，光譜方面為大家提供了解決方案，并且也提供了測量Flicker閃爍值的解決方案。歡迎大家來電。

更多詳情請聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電

關于昊量光電：

上海昊量光電設備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學測量設備、光學元件等，涉及應用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等；可為客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務。

您可以通過我們昊量光電的網(wǎng)站了解更多的產(chǎn)品信息。