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色差仪测量反射色和透射色的几何条件有哪些?怎么选择?

文章出处:未知 人气:106发表时间:2023-09-08

在颜色的测量过程中,由于光源、探测器和样品之间的位置关系,会影响颜色测量结果的准确性,因此,为了使颜色的测量具有统一的遵照保准,CIE对测色仪器的几何条件做了相应的规定,其中包括反射测量和透射测量的几何条件。那么,色差仪测量反射色和透射色的几何条件有哪些?怎么选择?本文为大家作了介绍。

色差仪几何条件

色差仪测色几个条件相关的术语介绍:

1.45°单方向入射(符号:45°x)

入射光以与法线成45°的某方位照明反射材料。这种几何条件强调了材料的质地和方向性。符号中x表示入射光束是从某任意方位(x方向的方位角)照射参考平面的。

2.45°环带入射(符号:45°c)

测量45°照明条件下的反射样品色时,如果光源从所有方位同时以与法线成45°角度照明样品,则样品的质地和方向性对测量结果的影响最小。这种照明方式可以通过使用一个小尺寸光源和一个椭球环反射镜或其他非球面光学元件实现。这种几何条件有时可以通过将很多光源排列成环状,或通过用单个光源照明很多光纤束,再形成环形来近似实现。这种近似环带的几何条件叫做圆周几何条件,符号45°c。

3.0°入射

以法线方向照射反射材料。

4.8°入射

从某个方位以与法线成80的方向照射反射样品。在反射测量中,这种几何条件可以实现包含镜面反射或者排除镜面反射的测量,所以在很多实际应用中,用于替代0°入射的几何条件。

5.参考平面

测量过程中样品或标准放置的平面。反射测量的几何条件是根据参考平面定义的。在透射测量中,对于入射光有一个参考平面,对于透射过样品的光,有第二个参考平面,两个参考平面之间是样品的厚度。

6.取样孔径

被测量的参考平面区域。取样孔径指的是照明区域或者接收器探测到通量的区域,二者之中以面积小的为准。如果照明面积大于探测面积,称为“过充满”;如果照明面积小于探测面积,称为“未充满”。


色差仪测量反射色的几何条件类型:

1.漫射照明,8°方向接收,包括镜面反射成分(符号di:8°)

采样孔径被以其平面为界的半球内表面从各方向均匀地照明,测量区域过充满。探测器对采样孔径区域的响应均匀,反射光束轴线和样品中心法线成8°角,在接收光束轴线5°内所有方向上,采样孔径反射的辐射是均匀的。

2.漫射照明,8°方向接收,排除镜面反射成分(符号de:8°)

满足di:8°的条件,但将单面的平面反射镜放置于采样孔径处时,孔径中心及10以内均没有光反射到探测器方向。

3.8°方向照明,漫反射接收,包括镜面反射成分(符号80:di)

几何条件同di:8°,但光路相反。采样孔径被与法线成80角的光照明,以参考平面为界的半球收集采样孔径反射的各个角度的通量。

4.8°方向照明,漫反射接收,排除镜面反射成分(符号8°:de)。

5.漫射照明,漫反射接收(符号d:d)

照明满足di:8°的条件,且以参考平面为界的半球收集采样孔径反射的各个角度的通量。

6.一个备选漫射几何条件(符号d:0°),出射方向沿着样品法线,严格地不包含镜面反射的几何条件。

7.45°环形照明,0°方向接收(符号45°a:0°)

从顶点位于采样孔径中心,中心轴位于采样孔径法线上,半角分别为40°和50°的两个正圆锥之间各个方向射来的光均匀地照明采样孔径:探测器从顶点位于采样孔径中心,中心轴沿样品法线方向、半角为5°的正圆锥内均匀接收反射辐射。这种几何条件可以将样品质地和方向选择性反射的影响降至最低。如果这种照明几何条件是由多个光源以接近于圆形排列来近似得到的,或者由多根出光口排列成圆形且被单个光源照明的光纤束近似得到的,形成的几何条件叫做圆周/垂直几何条件(45°c:0°)

8.0°方向照明,45°环形接收(符号0°:45°a)

几何条件同45°a:0°,但光路相反。采样孔径被垂直照明,反射辐射被中心与法线成45°角的环形接收。

9.45°定向照明,0°方向接收(符号45°x:0°)

几何条件与45°a:0°相同,但照明方向只有一个,而不是环形。这种几何条件排除镜反射,突出样品质地和方向选择性反射的影响。"x”表示入射光束从某任意方位照射参考平面。

10.0°方向照明,45°定向接收(符号0°:45°:x)

几何条件同45°x:0°,但光路相反。样品表面被垂直照明,从与法线成45°角的某个方位接收反射辐射。


色差仪测量透射色的几何条件类型:

1.0°照明,0°接收(符号0°:0°)

入射与测量光束都是完全相同的正圆锥状,正圆锥的轴位于采样孔径中心的法线上,半径是5°,采用孔径的面辐射和角辐射以及探测器的面响应和角度响应都是均匀的。

2.采样孔径被以第一参考平面为界的半球从各个方向均匀地照明(符号di:0°),测量光束同0°:0°几何条件的规定。

3.漫射照明,00接收(符号de:0°)

几何条件满足di:0°,但当开放采样孔径(不放置样品),测量采样孔径中心及10以内的范围时,没有直射到探测器上的光。

4.0°向照明,漫透射接收(符号0°:di),此几何条件与di:0°的光路相反。

5.0°方向照明,漫透射接收,排除规则透射成分(符号00:de),此几何条件与 de:0°的光路相反。

(6)漫射照明,漫透射接收(符号d:d)

采用孔径被以第一参考平面为界的半球从各个角度均匀的照明,透射通量被以第二参考平面为界的半球从各个角度均匀的接收。


色差仪几何条件的选择:

在样品进行颜色评价时,选择几何条件十分重要,因为一般来说,几何条件对测试结果有影响,同一个样品,用不同的几何条件测试时,可能给出很不相同的结果。几何条件的差异是影响仪器之间测试结果一致性的重要原因。人们观测物体时,一般喜欢将样品表面的镜面反射光排除,这样可以获得有关颜色的最多信息。对高光泽和中等光泽样品用排除镜面反射成分的几何条件,测试结果与目视评价有较好的相关性。用45°/0°和d/0°两种几何条件对同样染料不同表面纹理和光泽的样品进行色差测试,45°/0°条件测得结果有明显色差,与目视感觉一致,而d/0°条件则几乎测不到差别。但45°/0°条件对样品表面结果的方向性比较敏感,会造成测试结果的不确定性。为减少这种影响,可用环形照明或环形接收的条件。

如前所述,当用积分球测量发光(荧光或磷光)样品时,照明光的光谱功率分布会被样品的反射和发射光改变,优先采用定向型的几何条件45°a:0°,45°x:0°或0°:45°a,00:45°:x。不同行业有自己的行业标准和习惯,应予以遵守。计算机配色习惯用含镜面反射成分的积分球照明或积分球接收的几何条件,用软件扣除镜面反射成分,进行配色。不同厂家制造的仪器,即使都按CIE推荐的几何条件制作,测试结果也不可能完全一样,就几何条件而言,di:80和8°:di一致性更好些,它们不受吸收阱差异的影响,对样品表面结果也不敏感。以上所述并不能当成必须遵守的规定,只能参考。具体情况和操作者的目的是很复杂的,需要灵活掌握。

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