分光测色仪是什么仪器?分光测色仪是颜色测量中最为常用的一种仪器,这类仪器是用光栅将多色光分离成单色光,通过光敏元件取得样品反射率或透射率,然后按公式计算出样品的三刺激值。本文对分光测色仪的组成机构及应用做了介绍。
分光测色仪的工作原理:
分光测色仪测色的方法就是用分光光度计通过图形的方式,来显示分光比及分射曲线,按照固定计算出测定值。自动记录分光光度计测得的各项数据,然后可以自动进行计算得到测定结果。分光测色仪除了微处理器以及有关电路以外,还有四个主要组成部分,分别是光源、积分球、光栅(分光单色器)和光电检测器。不同型号的分光测色仪,这四个组成部分由于存在差异,所以得出的测量结果精准度就会受到影响。
分光测色仪是一种精度比较高的颜色检测设备,它可以检测出每个颜色点的“反射率曲线”(单纯的色差仪做不到)。还可以模拟多种光源,让您可以在验货商指定的光源箱进行色差校对工作。
分光测色仪被分为“0/45度”和“d/8度积分球”两种测量—观察方式。其中“0/45度”一般只用来测量平滑物体表面,而且不能连接电脑配色,通常为便携式分光测色仪使用的测量—观察方式。而“d/8度积分球”除了可以测量物体表面的色差之外,还可以连接电脑配色,其功能更加强大,并且测量结果更加稳定精确。
不同型号分光测色仪除了测量—观察方式的区别以外,还有“单光束测量原理”以及“双光束测量原理之分”。应用单光束测量原理的仪器只有一个光栅和一个检测器,测量的时候光源会闪两次,分别测量样品和标准品,由于两侧测量的光源实际上发生了变化(虽然变化很小,但是光源光强分布差异、光路、温度等都会有一定改变),这样就会使得结果误差变大。而双光束仪器由于光源只闪一次,就会克服系统变化所带来的误差,测量精度也会更高。当然仪器的制造成本也会增加,相对来说双光束仪器会更贵。
分光测色仪的组成结构:
分光测色仪的典型组成部分有:光源和照明系统、准直系统、色散系统、成像系统、接收系统、数据处理系统等。具体如下:
1.光源和照明系统
分光测色仪器中光源的光谱分布不是关键因素,但光源必须在仪器的整个波长范围内发出连续的光谱辐射,并且有足够的强度,使每一波长上都具有足够能量,那么在探测器上就有满意的信噪比。可利用透镜或反射镜将光源成像在单色器的入射缝上以提高狭缝的照度,照在入射缝上的光应尽可能均匀。
2.准直系统
准直系统由入射狭缝和准直物镜组成。对于仪器内部的系统而言,入射狭缝成为替代的、实际的光源,限制着进入仪器的光束。入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。这样,由它发出的光束经准直物镜后成为平行光束投向色散系统,造成Fraunhofer的衍射条件。
3.色散系统
色散系统的作用是将入射的复合光分解为光谱。分光测色仪中色散系统的功能由单色器完成,单色器的功能是输出不同波长单色光的装置。单色器是分光测色仪器中最主要的部分。根据单色器中色散元件的不同可以分为不同的类型,大致有:棱镜或光栅分光的单色器、滤光片分光的单色器和可调谐激光器单色器三种。
4.成像系统
成像系统的作用是将空间色散开的各波长的光束汇聚在成像物镜的焦平面上,形成按波长依次排列的狭缝的单色像。
5.接收系统
接收系统的作用是将成像系统焦平面上的光谱能量接收,并检测光谱的强度、波长位置。探测器是接收系统的主要部分。根据所使用的光探测器的不同,分为目视分光光度测色仪(以眼睛作为探测器)和自动分光光度测色仪(应用光电探测器),在颜色科学研究和工业测量中应用广泛的是后者,自动分光光度测色仪包括扫描式分光光度测色仪和快速分光光度测色仪。
6.数据处理系统
数据处理系统是测色仪器的重要部分,通过计算机软件系统可以进行大量的数据采集和处理,减轻疲劳程度,增强仪器的实时性;提高仪器的自动化程度,甚至使整个仪器的操作、测量、分析完全按程序自动地进行,并用数字或图表形式显示结果;可以对影响仪器精度的某些误差进行自动修正,提高仪器精度;利用计算机高速运算和存储功能,提高仪器的分析、测量速度。
分光测色仪的应用:
1.色差评价
可以比较两个或多个样品之间的颜色差异、分布以及色差值。测试并且输入标准样及比较样的资料后,仪器配备的计算机系统会根据需要的色差公式来分析样品间比较的结果,然后通过屏幕显示测量的色差数据。
2.染料强度(力份)计算
对不同批次染料,在同一浓度、统一条件下进行染色,通过分光测色仪对所染的样品进行读取,计算机将自动给出这两批次染料的力份差异。将力份差异系数填入配色文件该染料的修正系数中,染色处方将自动进行调整。
3.白度计算(ISO国际标准白度公式)
按标准公式计算白度,对加白样品的白色进行测定,给出不同国际标准的不同白度值。
4.颜色深度计算
颜色深度的评价在染料、颜料着色强度(即力份)分析、染料和颜料的提升性能鉴定和色牢度测试方面有着重要的实际意义。常用的表示颜色深度的方法是计算物体在最大吸收波长处的K/S值。深度在表示染料上染特性方面的作用,有测定染料的提升力、上色率、固色率等,从而表示色样上染料的上染量。
5.色牢度评级
输入标准样的反射率和比较样的反射率,计算机就可以自动按通用灰色样卡标准评估标准样与比较样的色差级别,或者按照沾色色样卡标准,评估两者的沾色牢度。
6.同色异谱指数计算
可以同时在两光源或三光源下进行计算。有多种CIE标准照明体和光源(如:D65、F02、F11、CWF、A等)可供选择。