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xrite色差仪积分球测量原理

xrite色差仪是来自美国的进口色差仪品牌,很多用户对xrite色差仪积分球测量原理还不了解,本文就给大家带来积分球色差仪测色原理及结构误差分析。

xrite色差仪

xrite色差仪积分球原理:

积分球是一个内壁涂油漫反射涂层的球形腔体。因这些涂层有近似理想漫反射性能,所以,若有一辐射光束照射球的内壁,则反射辐射将按余弦定律分布。因涂层漫反射性质和球形腔的几何性质,使积分球具有特殊功能:其内壁上任一小面元经照射称为一个光源后,在球内壁上的辐射照度处处均匀相同。这是积分球工作的基础。通过积分球可以对样品的反射比进行相对测量。常见的积分球类型分为以下两种:

1、将待测样品置于球壁或球心,把光束引入球内,并依次照射样品和球内壁的高漫反射涂层(或已知反射比的标准反射体),从样品及球内壁反射的光束,经球内多次反射后,在球壁产生的辐射照度与样品及球内首次被照面的反射比有关。在球内壁另一位置的探测器将分别产生两个输出信号,其比值即为样品反射比的绝对测量。若用标准反射体,则探测器的两个输出信号比就是样品与标准反射体的反射比之比值,因此给出反射比的相对测量。

2、将待测样品置于球壁或球心,把光束引入球内(或在入射孔处放一漫透射体),并在入射孔与样品之间用挡板屏蔽。进入球内的光束经多次反射后,使球壁成为一个理想的漫射光源。将探测器一次对准样品和球壁某部位测量,其比值就是样品的反射比。

积分球分光色差仪结构误差分析:

1、样品和探测器凹进误差

样品凹进:样品的部分漫射光被阻挡而进不了球内,造成读数值减小。如果选用与样品漫射特性近似的参比标准,误差可以减小。当然,正确的结构应该是样品尽可能贴近球的内壁。

探测器凹进:使探测器只能接收部分球壁的漫射光,从而造成误差。同样也应该使探测器的受光面尽可能贴近球的内壁。

2、积分球内屏的使用

积分球内安装屏,会使积分球偏离理想积分球的基本条件;但是,把积分球同光源、探测器组织在一起时,加屏就不可避免了。屏的作用是阻止样品和探测器之间(如:8°:di条件)、样品和光源之间(如di:8°条件)光束的直接传递。值得说明的是:探测器在球壁上的测量点(如:8°:di条件)或光源光束在球壁上的投射点(如di:8°条件),也要当成探测器或光源来处理,也就是说他们和样品之间也要加屏。在进行包含镜面反射成分测量时,镜面反射光束在球壁上的透射处到探测器之间,必要时也要加屏。有的双光束仪器,所放置的参比标准也要当成样品来处理。

如果在结构上他们与样品本来就不可能有光束的直接传递,那么这个地方就无加屏的必要。加屏能消除某些重要误差源。但加的太多,也会严重偏离理想积分球的基本条件,可能适得其反。因此,屏常常只加在重要的地方。屏的大小和形状,以达到目的为宜,屏的涂层应和积分球内壁的涂层一样。

3、镜面反射成分的消除

在漫反射样品测量中,需要排除镜面反射成分时常用的有两种方法:一是使样品的法线与接收光束的光轴重合(如d:0°条件);或使样品的法线与照明光束的光轴成一定角度(如8°:de条件);或者样品的法线与接收光束的光轴成一定角度(de:8°条件)。这种角度的大小一般取8°(有的仪器取6°)。同时,在样品的镜面反射方向上,在积分球上开孔。作排除镜面反射成分测量时,开孔处放置光吸收阱、使镜面反射成分被光吸收阱吸收。为使镜面反射成分排除的更彻底一些,光吸收阱的孔径应大于镜面反射光束的几何光学尺寸。对于常见样品,光束的几何光学尺寸周围可大出2°。光吸收阱的尺寸越大越好,但受结构的限制,应合理选定。如果机箱内部光密闭性较好,在一定条件下可不用专作光吸收阱。让镜面反射光直接进入机箱即可(要考虑光进入机箱后有无其他不利影响!)。如果作包含镜面反射成分测量,应将积分球开孔盖上。当然,盖板的涂层应该与积分球内壁的涂层一致。

4、积分球大小和涂层的影响

一般用于色度测量的积分球,CIE 15:2004未对大小做具体规定,只要求积分球开孔总面积不超过积分球内壁总面积的10%。但是增大积分球的尺寸,能有效地减少屏和球内其他物体,使积分球偏离理想条件的影响,改善积分球出射窗处辐照度的均匀性,从而提高测试精度。找光度测量中积分球一般做得很大,经验表明,如果要保证出射窗处辐照度的均匀性在1%左右,出射窗的直径最好不大于积分球直径的1/10.积分球直径增大的负面影响是降低了出射窗处的辐照度,因为它和积分球直径的平方成反比。增大积分球内壁涂层的反射比,会有效地提高出射窗处的富照度;但也会增加出射窗处的辐照度对涂层反社会比变化的敏感性。随着涂层的污染和老化,反射比变化是不可避免的。

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