1.透反射

透射/反射光譜是材料本身的一項(xiàng)重要光學(xué)特性，在現(xiàn)今工業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，對(duì)材料本身特性的質(zhì)量控制越來越嚴(yán)格，從而利用光譜儀進(jìn)行快速準(zhǔn)確的反射光譜/透射光譜的測(cè)量技術(shù)也開始日漸成熟。

1.1原理知識(shí)

在透過率測(cè)量時(shí)，象素n上的透過率是用當(dāng)前樣品、參考和背景數(shù)據(jù)按下面方程計(jì)算出來的：

式中T-----------透過率

Sample-----------樣品透過強(qiáng)度值

Ref------------參考樣片透過強(qiáng)度

Dark-----------背景數(shù)據(jù)

透過率的百分比在數(shù)學(xué)上與反射率是一樣的，所以同樣可以用于反射實(shí)驗(yàn)，反射測(cè)試中ref為參考板反射強(qiáng)度（如果需要測(cè)量絕dui對(duì)反射率值，需要在式中乘以系數(shù)C，C為參考反射板在每個(gè)波長(zhǎng)的絕dui對(duì)反射率值）。

2.應(yīng)用背景

透射/反射光譜儀系統(tǒng)具有測(cè)量快速，準(zhǔn)確，方便集成等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、產(chǎn)品在線測(cè)試等應(yīng)用。目前的主要應(yīng)用在：

高分子材料反射/透射測(cè)試

建筑玻璃 反射/透射測(cè)試

在線 反射/透射測(cè)試

光伏壓花玻璃 透射測(cè)試

干涉濾光片 透射測(cè)試

薄膜樣品 反射/透射測(cè)試

各種晶體、塑料、紡織品等反射測(cè)試

平板、LCD、背光板、手機(jī)/平板油墨孔等透射測(cè)量?

3.反射測(cè)量及常用配置

3.1反射率測(cè)量（光纖反射探頭）

光譜反射測(cè)量的基本原理是利用光纖將光源輸送到物體的表面，再將材料的光譜反射數(shù)據(jù)傳到光纖光譜儀上，由軟件將其顯示，并對(duì)其進(jìn)行分析，從而可以對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行鑒定。在測(cè)量時(shí)，將一面與基準(zhǔn)光路呈一定角度的標(biāo)準(zhǔn)反射器置于測(cè)量光路上，并以其反射光譜為參照。當(dāng)暗光譜和參考光譜都收集完畢后，可以將被測(cè)量的樣品替換為標(biāo)準(zhǔn)的反射板，進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試。

圖3-1 反射率測(cè)量（探頭）連接示意圖

使用萊森光學(xué)的iSpec-TMS100-IND光譜系統(tǒng)反射率測(cè)量，一般采用反射積分球測(cè)量光路，反射積分球內(nèi)表面是完美的漫射體，具有非常均勻的空間反射特性，反射光在內(nèi)表面經(jīng)過多次反射后變得十分均勻，而且光強(qiáng)隨之衰減；具有測(cè)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

3.2反射率測(cè)量（積分球）

對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行反射率光譜測(cè)量，一般使用鹵鎢燈作為照明光源，本文實(shí)驗(yàn)中光源采用萊森光學(xué)的氘鹵組合光源，利用光譜儀配合反射積分球進(jìn)行測(cè)量，是由于積分球內(nèi)部表面是一個(gè)完全的漫射體，其空間的反射性質(zhì)十分均勻，反射的光線在內(nèi)部被反射后會(huì)變得很均勻，并且強(qiáng)度會(huì)隨著反射次數(shù)增多而減弱；具有測(cè)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。下圖為用積分球測(cè)全反射率的光路示意圖。

圖3-2反射率光路示意圖

圖3-3iSpec-TMS-IND光譜透射/反射率測(cè)量系統(tǒng)

使用萊森光學(xué)的iSpec-TMS100-IND光譜系統(tǒng)反射率測(cè)量，一般采用反射積分球測(cè)量光路，反射積分球內(nèi)表面是完美的漫射體，具有非常均勻的空間反射特性，反射光在內(nèi)表面經(jīng)過多次反射后變得十分均勻，而且光強(qiáng)隨之衰減；具有測(cè)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

4.實(shí)驗(yàn)

4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

測(cè)試華中科技大學(xué)樣品的透過率、反射率以及吸光度。（透過率、反射率以及吸光度光譜范圍：350nm-1000nm）

4.2實(shí)驗(yàn)儀器列表

4.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

測(cè)試樣品透過率以及吸光度，測(cè)試實(shí)驗(yàn)光路如下：

在暗室環(huán)境，按示意圖搭建光路，光路不變得條件下，更換測(cè)試樣品以及待測(cè)樣品的正反面，測(cè)試不同樣品光譜范圍在350nm-1000nm的透過率、吸光度（如下圖）。

測(cè)試樣品反射率，測(cè)試實(shí)驗(yàn)光路如下

在暗室環(huán)境，按示意圖搭建光路，光路不變得條件下，更換測(cè)試樣品以及待測(cè)樣品的正反面，測(cè)試不同樣品光譜范圍在350nm-1000nm的反射率（如下圖）。

所有樣品在不破壞的前提下已做好正反標(biāo)記，正反均取兩組數(shù)據(jù)

4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

華中科技大學(xué)“白、黑、薄透、厚透”樣品透過率的測(cè)試和透過率數(shù)據(jù)圖如下所示

華中科技大學(xué)“白、黑、薄透、厚透”樣品反射率的測(cè)試和反射率數(shù)據(jù)圖如下所示

華中科技大學(xué)“白、黑、薄透、厚透”樣品吸光度的測(cè)試和吸光度數(shù)據(jù)圖如下所示

5.結(jié)論

從4個(gè)樣品正反兩面的透過率曲線來看，薄透、厚透正反兩樣品的透過率曲線基本一致；白、黑樣品反面透過率曲線略高于正面；4個(gè)樣品透過率曲線均呈現(xiàn)隨波長(zhǎng)增加而升高的趨勢(shì)；4個(gè)樣品均在900nm附近存在“凹陷”，可能為材料本身光學(xué)特性所導(dǎo)致。

從4個(gè)樣品正反兩面的反射率曲線來看，厚透正反兩樣品的反射率曲線基本一致；白、黑、薄透樣品正面反射率曲線均略高于反面；白、薄透兩樣品的反射率曲線均呈現(xiàn)隨波長(zhǎng)增加而下降的趨勢(shì)；白、薄透、厚透樣品在900nm附近也存在“凹陷”，其中薄透、厚透樣品不太明顯。

從4個(gè)樣品正反兩面的吸光度曲線來看，4個(gè)樣品的吸光度曲線均呈現(xiàn)出重合的趨勢(shì)；且均在900nm附近均呈現(xiàn)微小的“尖峰”，其中白、厚透樣品較為明顯，這與材料本身透過、反射特性相對(duì)應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)采用鹵素?zé)艄庠?，紫外波段的信?hào)很差，使得350-380nm數(shù)據(jù)有嚴(yán)重的噪聲，所以不采用此范圍數(shù)據(jù)。