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什么是分光光度法?分光光度法测色原理及仪器有哪些?

文章出处:未知 人气:532发表时间:2023-03-03

什么是分光光度法?分光光度测色方法主要是测量物体反射的光谱功率分布,或物体本身的光谱光度特性;然后再由这些光谱测量数据通过计算求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值,常用的仪器就是分光测色仪。本文对分光光度法测色的原理及使用仪器做了简单的介绍。

分光光度法测色仪器

什么是分光光度法?

分光光度测色方法主要是测量物体反射的光谱功率分布,或物体本身的光谱光度特性;然后再由这些光谱测量数据通过计算求得物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。这是一种精确的颜色测量方法,而且可以制成自动化的测色设备。分光光度计是用多棱镜或光栅将多色光分离成单色光,通过光敏组件取得样品反射率或透过率,然后按公式计算出样品的三刺激值。采用分光光度法的测色仪器测量准确度高,但是系统复杂操作麻烦,成本高,适合于要求较高的测色与配色场合。

分光光度计的分光原理基本有三种旋转滤色片分光法、散射棱镜分光法、衍射光栅分光法。第一种方法是在圆盘上安装20-30个窄带滤色片,通过旋转圆盘来实现分光,后两种方法是利用光的色散,把光源的复合辐射分解成不同波长的单色辐射.并按一定的顺序排列,使用的色散组件是凌镜或衍射光栅。

常用分光光度计的波长间隔是l0nm或20nm,被记录的可见光谱被分成约30段。在一些高精度的系统中、测量间隔也可以更小(至lnm)。然后在规定照明体和观察视场下。通过光电探测器逐个对每段波长的光量进行测量,再根据反射光谱或透射光谱计算出待测品的色度值。

不同照明体和观察视场的CIE坐标也能通过分光光度计光谱测量的数据来计算。具体地讲,从光谱数值转换到CIE颜色三刺激值时,照明体直接作为一个参数所以如果从一种照明条件再向其它照明体条件转换时,就要采用数学逼近计算法。


分光光度法测色原理:

分光光度法测量物体颜色包括两个过程:一是用分光光度法测量物体的光度特性,二是根据CIE标准观察者光谱三刺激值计算颜色的三刺激值X、Y、Z。这里又有单光路和双光路测量法之分,由于双光路结构较为复杂,本课题采用的是单光路结构测量物体颜色。

使用单光路积分球光谱光度计时,分别测量出工作标准白板和样品的光谱响应读数r0(λ)和r(λ),然后依下列公式1计算出样品的光谱反射比ρ(λ),再依照公式2进一步计算色度值。

公式12

式中K0为校正系数,ρ(λ)为工作标准白板的光谱反射比,S(λ)为所采用的标准照明体的相对光谱功率分布,x(λ)、y(λ)和z(λ)为标准色度观察者光谱三刺激值。

相比光电积分式,分光光度式仪器尽管结构复杂,成本较高,但因其测量精度也高于光电积分式,而且更容易由其光谱分析结果计算其他的光度学或色度学参量,具有一定的可扩展性。


分光光度法测色仪器:

光谱光度计(分光测色)法是以分光光度计为最基本的颜色测量仪器,其并不是直接测量待测物的三刺激值,而是通过测量待测物的反射或者透射光谱,然后根据国际照明委员会推荐的某种颜色计算标准,进行计算得到待测颜色的三刺激值和其他颜色参数。下图是分光光度式测色仪的原理图。

分光光度式测色仪的原理

在分光光度式的测色仪中,最早常用的光源有钨丝灯和弧灯,随着工业的进步,目前通常使用在可见光波段范围内相对稳定的卤钨灯和氙灯,同时采用阵列探测器作为传感器,光栅作为色散器件,导致此类型的测色仪的结构复杂,体积较大,价格较高,难以实现普及。

目前,该类仪器主要还是由国外仪器厂商和科研机构进行开发研制,例如Datacolor、HunterLab、X-Rite等,而国内仪器厂商亦有所建树,深圳市三恩时的分光测色仪产品均己达到较高水平。分光光度式测色仪通过获取待测物的可见光光谱,进而计算出所需的各颜色参数,所以精度较光电积分式测色仪要高很多,它适用于具有配色或较高颜色精度的场合。

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