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色差仪积分球有什么用?色差仪积分球是怎么工作的?

时间:2023-04-13 点击:461次

色差仪作为颜色检测的精密仪器,主要由四部分组成:光源、积分球、光栅和光电检测器。其中积分球是色差仪重要的组成部分,这种部件主要是用于光源均匀性和稳定性,使得色差仪测量的结果更加的精确可靠。本文对色差仪积分球的作用及工作原理进行了简要的介绍,感兴趣的朋友可以了解一下!

色差仪积分球结构示意图

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。


色差仪积分球工作原理:

积分球是一个中空的金属球,其内表面涂有中等灰色的高反射漫射物质,如硫酸钡或聚四氟乙烯。进入这个球体的光线经过多次反射后都只能从测量孔或光源孔射出积分球。一束光从任意的不通过球心的角度照进积分球,经过球壁的多次反射后会从各个角度照射到样板,最终通过测量孔或光源射出积分球。测量孔是在与法线夹角成8°的位置,由一组光电管构成的探测器。例如三恩时公司的TS7020、TS7030、TS7036等色差仪就是这种结构的色差仪。

CIE没有明确规定积分球的开孔尺寸,只要求所有开孔面积不超过内表面积的10%,因此不同厂家的产品的开孔位置、尺寸及光源入射角度会有区别。与观测孔关于法线对称的地方有一个光阱,关闭光阱时镜面反射成分包含在内,简写作d/8:i(d表示漫反射照明,8是8度角接收,i指包括镜面反射),也可简写作SPIN。当光阱打开时去除了镜面反射,此条件简写作d/8:e,e指去除镜面反射。这种仪器不仅能测量不透明样品的颜色,还可以测量透明样品的颜色。


积分球色差仪的SCI和SCE模式:

1.SCI包含镜面反射

SCI包含镜面反射光是Specular Component Include的缩写,又称SPIN,将从样本中捕获真实的颜色数据,无论表面外观如何。与您的眼睛看到没有光泽反射的杂志图片的方式类似,测量包含镜面反光效果可以抵消表面外观对颜色的影响。

如果镜面端口已关闭,则黑色陷阱会被替换为白色瓷砖或板,这包括在照明样品的过程中。如果样品有光泽,球体的这部分将直接将光泽信号发送到观察端口。

从所有可能的方向均匀照明表面为高度抛光的样品(如镜子和金属包装)或非常有质感的样品(如地毯和屋顶瓦片)创建了理想的测量环境。

2.SCE排除镜面反射

SCE排除镜面反射是Specular Component Exclude的缩写,又称SPEX,类似于您的眼睛感知颜色的方式。表面特征成为你看到的颜色的一部分。换句话说,光泽表面通常会测量比相同颜色的无光泽表面更暗。

当用SCE模式时,不是将样品反射回样品表面,而是从球体壁的那部分发出的光线直接进入黑色陷阱并从测量中消失。表面越光滑,颜色的百分比就会返回到仪器的光接收器。如果样品表面是完美的镜面(100%光泽度),则无论“真实”颜色如何,仪器都会将颜色读取为完美的黑色。

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