[發(fā)明專利]一種材料光學(xué)特性測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510996810.1
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN105424615B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘建根
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州遠(yuǎn)方光電信息股份有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種材料光學(xué)特性測量裝置，包括積分球、照明光源、光學(xué)接收裝置和消光部分，所述積分球球壁上設(shè)有測量窗口，在測量窗口的出射光路上設(shè)有光學(xué)接收裝置，積分球還設(shè)有用于采集被測樣品信號的采樣窗口；所述消光部分位于被測樣品測試區(qū)域的外圍。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本發(fā)明中被測樣品測試區(qū)域外圍的消光部分的設(shè)計可以極大降低光學(xué)接收裝置來自測試區(qū)域以外的雜散光成分，具有測量精度高、操作簡便等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于各種材料的光學(xué)特性測量領(lǐng)域。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種材料光學(xué)特性測量裝置，屬于光學(xué)特性測量領(lǐng)域范疇，特別涉及一種材料光學(xué)特性的測量儀器。

【背景技術(shù)】

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，顏色、光譜反射率等成為衡量材料表面特性的重要指標(biāo)，因此對各種材料的光學(xué)特性進(jìn)行準(zhǔn)確測量十分重要。其中對于不透光或半透光材料，其光學(xué)特性測量關(guān)鍵在于對材料表面反射光的測量；目前工業(yè)界常用的顏色或光譜反射率測量裝置通常采用積分球來為測量提供漫射照明條件，進(jìn)而由光學(xué)成像系統(tǒng)以及光學(xué)探測器對被測材料表面的反射光進(jìn)行測量，如圖1所示。

從圖1中可以看出，實際應(yīng)用中因為設(shè)備的系統(tǒng)誤差以及操作誤差，往往使得進(jìn)入光學(xué)探測器的光線不僅僅來自于被測樣品表面的反射光，還包含很多非期望光線，主要是采樣窗口附近的積分球內(nèi)壁的反射光，尤其當(dāng)采樣窗口較小時，這部分的雜散光影響更為明顯，并且探測器所接收的這部分雜散光的比例會因為采樣窗口處放置不同的測量對象而不同。然而在傳統(tǒng)的儀器定標(biāo)以及測量過程中，一般粗略地將這部分雜散光信號看作相等進(jìn)行處理，這極大的影響了光學(xué)參數(shù)的測量準(zhǔn)確度，不能真實的反應(yīng)材料表面的光學(xué)特性。

例如，在對樣品的反射率進(jìn)行測量前，首先需要用可溯源至相關(guān)認(rèn)證機(jī)構(gòu)的零位校準(zhǔn)盒和標(biāo)準(zhǔn)白板對測量儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，即進(jìn)行反射率定標(biāo)，進(jìn)而進(jìn)行樣品反射率測量，主要通過以下步驟進(jìn)行：

1)將零位校準(zhǔn)盒放置于采樣窗口位置，根據(jù)探測器所接受的信號值A(chǔ)D₀進(jìn)行零位校正；AD₀可表示為

AD₀＝kρ_黑+Z₀＝Z₀ (1)

2)取下零位校準(zhǔn)盒，將標(biāo)準(zhǔn)白板放置于采樣窗口位置進(jìn)行校正；所接受的信號值A(chǔ)D₁可表示為：

AD₁＝kρ_白+Z₁ (2)

3)將待測樣品放置于采樣窗口處，所接受的信號值A(chǔ)D₂可表示為：

AD₂＝kρ_樣+Z₂ (3)

公式(1)、(2)、(3)中，ρ_黑為零位校準(zhǔn)盒的反射率(通常為0)，ρ_白為標(biāo)準(zhǔn)白板的反射率；ρ_樣為被測樣品真實的反射率；kρ_黑，kρ_白，kρ_樣分別為在采樣窗口處放置零位校準(zhǔn)盒、標(biāo)準(zhǔn)白板以及被測樣品時來自于采樣窗口區(qū)域的信號值；Z₀,Z₁，Z₂分別為放置零位校準(zhǔn)盒、標(biāo)準(zhǔn)白板以及待測樣品時探測器所接收的雜散光信號。

分析可知，公式(1)、(2)、(3)中Z₀,Z₁，Z₂均由兩部分組成，為系統(tǒng)本身的噪聲S以及來自采樣窗口邊上積分球內(nèi)壁的雜散光信號M₀、M₁或M₂，即：

Z₀＝S+M₀ (4)

Z₁＝S+M₁ (5)