色差仪的积分球是色差仪光学系统的重要组成部分,使用积分球的色差仪光收集能力强、且光线均匀性好,有利于提升仪器的测量精度。那么,色差仪积分球尺寸一般是多少?色差仪积分球尺寸大好还是小好?本文对此做了具体的分析。
色差仪光学系统的组成:
一般来说,色差仪的光路系统主要由光源、透镜、隔热玻璃、导光筒、积分球和滤色片等几个部分构成,具体如下:
1.光源
光源首先考虑的是稳定性,光源定向性,寿命以及最终获得的光谱曲线的有效性。目前采用的多为卤素石英钨丝灯及氙灯两种光源。
2.凸透镜
作用是把光源发出的光变成均匀的“平行光”。但是实际上这是不可能的,因为我们的光源不是点光源,所以只能得到近似的平行光。
3.隔热玻璃
因为光电探测器在红外和紫外波段仍有响应,这是不需要的,也是不希望的。它对实际测量结果有很大的影响,所以我们选择在透镜下方增加一块隔热玻璃,用来消除紫外和红外部分。
4.导光筒
为了保证光线照射到待测样品上时,光线与透镜轴线的夹角不超过10°,需要把一些倾斜角较大的光线去处掉,这样消除去杂散光。
5.积分球
积分球是用金属做成一个内部空心的球,球的内表而均匀喷涂一层具有朗伯漫射特性的材料。该涂料还应该光谱选择性小、反射比高。积分球本质上在于它具有混光特性。一束光进入积分球后,经多次漫反射,就形成一个理想的漫射源。这样就可以消除被测样品的不均匀性和探测器件受光的不均匀性带来的影响。
6.隔板
在积分球上半球和下半球之间安装一个与积分球相同材质的隔板,使光线形成漫反射,在积分球内漫反射积分计算,以避免没有经过漫反射积分的光线直接到达探测器。
色差仪积分球的作用:
色差仪中积分球作为一个理想的漫反射光源或匀光其来使用,目的是为了消除光源本身原因造成的出射光线不均匀或者带有偏振方向。均匀的照射光线才能保证色差仪测里数据的准确性和稳定性。积分球之所可以实现这种功能主要是因为入射光线在积分球内部经过多次均匀漫发射。
我们暂且把色差仪使用积分球定义为理想积分球,那么其内壁的材料为理想漫反射材料,并且不考虑壁上开孔的影响,则积分球内壁上每一个面元都有均匀辐照度,这也是为什么积分球可以作为理想漫反射光源或均匀光源器件被使用的原因。
在通常情况下,光学扩散片在小心地使用状况下,可以降低测里时侦测器因为入射光源分布不均匀或光束稍微偏移所造成误差,从而提高测里的准确度。但是对于色差仪这种精密仪器来说仅仅是扩散片是完全不能满足要求的所以积分器作为光学扩散器被使用以使上述误差变得更小。使用积分球测里光通里时,测里结果更可靠,因为积分球可以降低并排除因光线形状、发射角度、侦测器相应位置的不同所带来的误差。
在更高级的分光色差仪中积分球与分光器搭配使用,将积分球输出的孔衔接与分光器的入射光栅前,以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同,使测里精度再现性大幅提高。
色差仪积分球尺寸大好还是小好?
1.色差仪积分球尺寸大的优势
大尺寸积分球内部空间大,能更充分地收集样品反射或透射的光线,减少光线损失,对于一些低反射率或散射较强的样品,可提高测量的准确性和稳定性。例如,在测量毛糙表面或半透明材料时,大积分球能更好地收集漫反射光,使测量结果更可靠。另外,大积分球可使光线在内部充分散射,形成更均匀的光照环境,降低样品表面不均匀性对测量结果的影响。对于表面颜色分布不均或有纹理的样品,大尺寸积分球能更准确地反映整体颜色特征。此外,大积分球的测量口径较大,可直接测量较大面积的样品,无需对样品进行切割或拼接,能保持样品的完整性,适用于大型物体的颜色测量。
2.色差仪积分球尺寸小的优势
小尺寸积分球的色差仪体积小、重量轻,便于携带和操作,适合现场快速检测或需要频繁移动测量的场合。另外,小积分球的测量光斑小,可精准测量微小样品的颜色,避免周围环境光的干扰。一般来说,小尺寸积分球的制造工艺相对简单,材料用量少,因此价格相对较低。对于一些预算有限或对测量精度要求不是极高的用户或应用场景,如小型加工企业对产品颜色的初步筛选,小型积分球的色差仪是性价比更高的选择。