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Admesy Rhea光谱式色度计系列在透过率测试中的应用

更新时间:2022-11-11 点击次数:899

Admesy Rhea光谱式色度计系列在透过率测试中的应用


一.介绍

在这篇文章中,我们将指出Admesy Rhea光谱式色度计系列可用于半透明材料透过率测量的多种灵活方式,以及如何定制它。由于半透明材料测量的应用很多,我们专注于透射测量的一般原理。一些应用领域的例子可以是薄膜、箔、玻璃的测量,也可以是试管中的液体和荧光测量。

首先,我们简要地讨论了这个过程,并展示了一些可能的测试设置,以测量透过率的光学配置。其次,我们指出如何调整光源和光谱测量引擎,以适应特定的透过率测量应用。


二.透过率的测量

2.1 测量程序和设置

透射测量程序通常包括两个步骤:通过测量没有物体或材料的参考标准光源来收集基线和使用物体或材料进行测量。这些测量之间的偏差决定了给定物体的光谱透过率特性。本章解释了透过率测量的一般方面。


对于透射率测量,需要一个探测器和参考标准光源来测量物体的透射率。例如,这个参考光源可以是LED或卤素光源。可以使用各种光源来匹配被测物体的光谱特性:光源应在任何时候发出被测物体的整个所需波长范围。在没有光发射的波长,没有光可以透过率,因此不能从测量数据中得到任何性质。


对于所有半透明的物体,光的一部分被反射,一部分被吸收,一部分被透射。物体的特性决定了这三个变量在不同波长下的偏差。由于能量守恒,一个光源射向一个物体发出的总光量等于特定物体的吸收、透射和反射之和(公式1)。考虑到探测器只能测量物体的透射。吸收和反射不能用本应用说明中描述的设置和程序来测量,只能用公式1从收集的数据中推导出一个和。


图1  入射光(1)分为吸收光、透射光和反射光。


公式1


2.2样本属性

半透明物体的应用可能导致特定的透过率特性。材料可以将光直接穿过物体,也可以在物体的另一侧或两者之间有漫射光分布。图2和3显示了弥漫性和非弥漫性材料之间的区别。当考虑正确的测量几何时,这些被测材料的响应特性是很重要的。可选择使用透镜发射和接收光,使用余弦校正器和积分球,以及这些光学的组合。


对于高度扩散的半透明物体,建议使用积分球。当余弦校正器用于测量高漫射半透明材料时,光输出可能相对较低。根据整个设置的不同,信噪比可能不是的,从而对测量结果产生负面影响。


图2  扩散透射响应示例:透射光线分布在一个大角度上。可能需要一个积分球来捕获所有透射光。


图3非扩散透射响应示例:透射的光线不扩散扩散。对于这种应用,基于余弦校正器的系统可能是有用的。


2.3几何1:积分球/透镜

下面的程序显示了使用光谱仪连接到积分球和带准直透镜的Steropes LED光源的设置。注意,根据应用的不同,光源可以连接到提供漫射光的积分球。然后将透镜连接到光谱仪上测量光线。另一种方法是将光源连接到透镜上,通过连接到光谱仪的积分球测量透射率。基本上,本文档中解释的所有透过率测量都依赖于相同的程序,只是使用不同的光学。



第一种选择:光源-积分球-样品-准直透镜-光谱仪。

第二种选择:光谱仪-积分球-样品-准直透镜-光源。

 

2.4几何2:余弦校正器/透镜

连接到光谱仪或光源的余弦校正器的组合,以及连接到另一个设备的(准直)透镜的另一端,也可以用于透过率测量。如果将准直透镜与光源连接,则透射光将被准直。根据被测材料的特性,余弦校正器应该连接到光谱仪,透镜连接到光源,反之亦然。之后的测量过程保持相同:设置基线,然后执行测量。注意,为了获得最佳的测量结果,余弦校正器与物体、物体与光源之间的距离应尽可能小。人们应该考虑到,与积分球设置相比,这是一种更经济有效的光学配置,尽管它也需要更高的对准精度。如果余弦校正器和透镜没有正确对齐,测量偏差可能会对测量数据产生负面影响。

 

余弦校正镜



第一种选择:光源-余弦校正器-样品-准直透镜-光谱仪。

第二种选择:光谱仪-余弦校正器-样品-准直透镜-光源。

 

三.选择和定制合适的测量设备

3.1光源

透射测量可以在各种半透明材料或物体上进行。不仅遵循正确的程序,而且所使用的设备的组合也将决定透过率测量的结果。为了获得可用的数据,重要的是要使用与被测材料感兴趣的光谱区域相匹配的光源和探测器(光谱仪)。例如,如果您的测量应用程序需要VIS (380-780nm)范围内的全光谱分析,那么光源和光谱仪都应该覆盖该波长范围,并具有良好的信噪比。这意味着,一方面光源应该发射足够的特定波长。为了支持不同的测量应用,Admesy提供了一系列稳定光源,从白色和(定制)彩色LED光源,到卤素和可选的蓝色增强滤波器,在整个波长范围内优化响应。下面是一些Admesy光源的光谱功率分布的例子。可以看出,所有的光源具有不同的光谱分布,突出不同的波长峰值。



3.2谱仪



选择正确的光谱仪配置也是获得可用的透过率测量数据的一个重要因素。分光计应该在你的样品感兴趣的给定波长范围内足够灵敏。除了感兴趣的光谱范围之外,测量数据中所需的细节量也很重要:如果您的测量应用程序要求对小光谱范围进行高精度分析,那么光学分辨率可能必须高于宽带测量。为了涵盖所有这些重要方面,Admesy开发了Rhea光谱仪色度计系列:一个覆盖200-1100nm范围的定制光谱仪。下面我们将简要讨论Admesy Rhea系列光谱仪色度计的所有可调谐元件。

 

探测器

Admesy Rhea光谱式色度计使用的是Hamamatsu的冷却ccd探测器。目前Admesy Rhea光谱式色度计支持200-1100nm范围的探测器。该探测器的量子效率如下图所示。在未来,更多的探测器选项将添加到Rhea系列光谱仪。




狭缝尺寸

狭缝大小决定了进入光学台架的光量,受此影响,FWHM会受到影响:狭缝大小越小,FWHM越低,分辨率越高。Admesy Rhea光谱式色度计的所有配置都可以配置不同的狭缝尺寸。下表显示了给定槽密度和狭缝尺寸下的近似FWHM的概述。




光栅

光栅将光分散到单独的波长:色散量由凹槽的数量决定,通常表示为每毫米凹槽。火焰波长决定了在某一波长下的最佳效率。


200槽系统响应



300槽系统响应



500槽系统响应



600槽系统响应



900槽系统响应



1200槽系统响应



1600槽系统响应



1800槽系统响应



扩散范围

沟槽数量越多,色散越广。然而,这也限制了可解析波长的范围,因为探测器有固定的宽度。对于宽波长范围,可以使用低槽光栅,对于小波长范围的详细分析,可以使用高槽光栅。这个范围被定义为色散范围。沟槽的数量也对FWHM有影响。


滤光片转轮

Admesy Rhea光谱式色度计包含一个带有4个ND滤波器(OD1, OD2, OD3和OD4)的滤光轮,以实现巨大的动态范围,允许测量OD4以上的光密度。第五和第六位置的过滤轮是全开和关闭。每个ND滤波器都是校准的,因此在ND滤波器轮位置之间没有可见的光谱差异。




起始和终止波长

起始和终止波长取决于光栅的选择和对准。例如,一个色散范围为200nm的光栅可以在300nm到500nm之间使用,也可以在400nm到600nm之间使用。根据感兴趣的透过率测量区域,可以确定开始和停止波长以适合您的特定测量应用。



上图为光栅的响应图,当槽密度为每毫米300槽,火焰波长为1000nm时,显示其在600-1100nm范围内的最高灵敏度。这个Admesy Rhea光谱式色度计配置将是在这个光谱范围内透过率测量的选择。其中一个可能的应用是测量近红外阻挡滤波器,以确定超出视觉光谱的光密度。


随着可用光栅数量的增加,配置的数量将变得多样。扫码查看更多型号admesy色度计产品:

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主要色度计产品Hyperion,对标柯尼卡美能达CA-410,性价比高。

Hyperion系列提供了一个高速和准确性为一体的色度测量设备,改善了之前传统的镀膜特性,客户不需要校准就可以快速取得准确的色度数据。覆盖被测样品较宽的光谱范围。

Hyperion系列配置了一款灵敏度高的探测器,拥有其极低的电子噪声和较高的动态范围,在亮度极低的情况下表现稳定良好,是显示领域测量的理想设备。

标准的Hyperion系列色度计采用的是10mm或者20mm的镜头,也可以根据客户的要求提供光纤接口选项。


产品特点:

超高准确度的CIE1931曲线响应特性

  • 低亮度下的高灵敏度

  • 自动覆盖,快速、Flicker测量功能

  • 系统集成方便,包含JEITA,支持多种系统

  • 支持XYZ, Yxy,Yu’v’等色空间

  • USB和RS232接口,支持多个软件平台


规格参数:



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Admesy 不仅在亮度,色度,光谱方面为大家提供了解决方案,并且也提供了测量Flicker闪烁值的解决方案。欢迎大家来电


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关于昊量光电:

上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等,涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等服务。

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