專(zhuān)利名稱(chēng)：用于測(cè)量透明材料的光學(xué)性質(zhì)的儀器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量至少為部分半透明的樣品的參數(shù)的儀器和方法。
背景技術(shù)：
半透明產(chǎn)品例如玻璃、透明薄片等在許多領(lǐng)域中使用。此時(shí)根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，光學(xué)性質(zhì)扮演很重要的角色。這樣例如要求用于溫室的玻璃面板和薄板具有高度透射率(degreeof transmission)。用于包裝的薄片則應(yīng)允許內(nèi)容物可被盡量清楚地辨認(rèn)并盡量沒(méi)有渾濁(clouding)。如目前研發(fā)以及尤其生產(chǎn)中經(jīng)常采用的那樣僅僅主觀地觀察材料的光學(xué)品質(zhì)的方法所具有的主要缺點(diǎn)是觀察完全無(wú)法被量化或僅能粗略地被量化，致使僅能十分有限地比較結(jié)果。因而在研究開(kāi)發(fā)中使用用于測(cè)量例如透明材料的透射率的儀器。然而這些儀器具有復(fù)雜以及不允許確定不同光學(xué)參數(shù)的缺點(diǎn)，而這些不同參數(shù)是評(píng)估產(chǎn)品光學(xué)品質(zhì)所必須的。D E 295 11 344 Ul描述了一種這一類(lèi)型的用于測(cè)量透明材料光學(xué)參數(shù)的儀器。其中設(shè)置了將光照射到待研究的材料上的照明裝置、該樣品后的樣品記錄空間、以及多個(gè)用于探測(cè)反射到該空間內(nèi)的光的探測(cè)器。該儀器從而允許按照特定標(biāo)準(zhǔn)，即所謂ASTM(American Society For Testing Materials,美國(guó)試驗(yàn)材料協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定參數(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)是確定透明塑料材料透射率的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。DE 295 11 344 Ul的主題也于此通過(guò)全文引用作為本應(yīng)用的主題。除上述標(biāo)準(zhǔn)方法外，還有根據(jù)ISO (International Organization forStandardization，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的另一標(biāo)準(zhǔn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)方法同樣旨在將樣品引起的所使用的烏布利希球(Ulbricht sphere)的有效系數(shù)(efficiency)的變化導(dǎo)致的誤差納入考量。此時(shí)例如使用單光束方法，其中把待研究的樣品應(yīng)用在烏布利希球的兩個(gè)不同的出口處。此外，已知雙光束方法，其中使用兩個(gè)光束，一個(gè)光束構(gòu)成穿過(guò)樣品的測(cè)量光束，另一個(gè)光束不穿過(guò)樣品而是照亮烏布利希球的內(nèi)壁。但上述方法所具有的缺點(diǎn)是，上述光束要彼此精確調(diào)諧并且還要考慮來(lái)自背景照明(例如所述空間的照明)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種能按照所述兩種標(biāo)準(zhǔn)所希望的那樣來(lái)使用的儀器和方法。按照本發(fā)明權(quán)利要求1所述的儀器以及權(quán)利要求16所述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所述目的。根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量透明材料的光學(xué)性質(zhì)的儀器具有用于用預(yù)設(shè)的輻射沿預(yù)設(shè)的照明路徑照亮待研究的材料的第一照明裝置。此外，所述儀器具有用于記錄穿過(guò)所述待研究的材料傳遞的輻射的輻射記錄空間，所述輻射記錄空間設(shè)置為使得由所述第一照明裝置發(fā)射的輻射首先照射在所述材料上然后至少一次和/或至少部分照射在所述輻射記錄空間的內(nèi)壁上。此外，所述儀器具有用于記錄基本僅從所述輻射記錄空間的內(nèi)壁處被反射和/或散射的輻射的第一輻射探測(cè)器裝置，以及用于照亮所述輻射記錄空間的內(nèi)壁的第二照明裝置。根據(jù)本發(fā)明，所述第二照明裝置適用于發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。有益的是使所述第一和第二照明裝置以至少部分不同的照射角來(lái)照射所述輻射(尤其是照射入所述輻射記錄空間)。由所述樣品或所述透明材料分別傳導(dǎo)的所有光隨后有利地分別進(jìn)入所述球或所述輻射記錄空間并優(yōu)選在所述球的空間內(nèi)被傳感器整體地探測(cè)。由此產(chǎn)生的數(shù)字對(duì)應(yīng)于所述樣品的透射(transmission)。此外可用另一方法計(jì)算霧度(haze)。霧度對(duì)應(yīng)于被所述樣品散射的光量并且不沿穿過(guò)所述樣品的直線(xiàn)傳導(dǎo)。所述測(cè)量中所述球的表面的位于所述測(cè)量開(kāi)口對(duì)側(cè)的部分由遮蓋裝置打開(kāi)并隨即有利地起到光阱(light trap)的作用。因此可使以非散射方式直線(xiàn)穿過(guò)所述樣品的光被吸收在所述光阱中。只收集所述球中的散射光并提供給可相應(yīng)于所述透射傳感器的傳感器。產(chǎn)生的數(shù)字提供所述樣品的霧度值信息。有益的是所述輻射被從所述樣品反射入所述輻射記錄空間并被混合。所述第一輻射探測(cè)器裝置有利地位于所述輻射記錄空間內(nèi)或其壁中，或所述第一輻射探測(cè)器裝置至少具有一個(gè)與所述輻射記錄空間的光學(xué)連接并優(yōu)選測(cè)量所述輻射記錄空間內(nèi)的光能。所述測(cè)量相應(yīng)于透射測(cè)量。如果使用包含多段例如設(shè)計(jì)為中心圓和環(huán)繞的環(huán)形傳感器的形式的區(qū)域傳感器(area sensor)取代所述光講,則可以此確定清晰度(clarity)值。所述清晰度值描述小角散射(small angle scattering),即對(duì)基本直線(xiàn)穿過(guò)所述樣品的光束的局部強(qiáng)度分布的形貌進(jìn)行測(cè)試。有益的是提供用于透射、霧度和清晰度的測(cè)量的標(biāo)定方法以便獲得標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字。因此有益的是使所述儀器具有第二輻射探測(cè)器裝置，所述第二輻射探測(cè)器裝置有利地沿所述照明路徑設(shè)置在所述待研究的材料之后，從而使得所述第二輻射探測(cè)器裝置記錄沿所述照明路徑照射的輻射。此處所述第二輻射探測(cè)器裝置可具有(例如圓形)傳感器，所述傳感器適用于空間分辨測(cè)量，且其中心分別位于或基本位于所述光學(xué)軸或所述照明路徑上。此外所述輻射探測(cè)器裝置可具有其它(尤其是圓形)傳感器，所述其它傳感器有利地以同心圓方式繞前述(尤其為圓形的)傳感器設(shè)置。上述測(cè)量可用BYK Gardner GmbH公司的市售設(shè)備haze-gard進(jìn)行。優(yōu)選使所述第一照明裝置適用于發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。此處“經(jīng)調(diào)制的輻射”理解為強(qiáng)度隨時(shí)間變化的輻射。在優(yōu)選方法中所述光束被打開(kāi)和關(guān)閉。這可以通過(guò)例如電子方式或機(jī)械快門(mén)方式進(jìn)行。此處調(diào)制所述光是有利的，以便探測(cè)穿過(guò)所述樣品進(jìn)入所述球并由此篡改所述測(cè)量數(shù)字的環(huán)境光的影響，并從而便于修正所述測(cè)量數(shù)字。特別是所述透射數(shù)字非常容易受到所述環(huán)境光產(chǎn)生的外來(lái)光的影響。如果所述環(huán)境光被經(jīng)遮擋的樣品室擋住，則不需要對(duì)所述環(huán)境光進(jìn)行補(bǔ)償因而也不需要調(diào)制方法。但結(jié)果是使對(duì)所述樣品的操作很難進(jìn)行，因?yàn)橹荒軠y(cè)量尺寸能容納入所述樣品室的樣品。此外所述測(cè)量室在所述測(cè)量中必須一直以光密方式關(guān)閉。如果按照ISO中所述方法進(jìn)行所述測(cè)量，則需要對(duì)所述樣品進(jìn)行補(bǔ)償。放在所述球的端口的測(cè)量樣品事實(shí)上改變了所述烏布利希球的有效系數(shù)并因此影響了所述測(cè)量結(jié)果。對(duì)所述測(cè)量結(jié)果的這一篡改可通過(guò)所述測(cè)量樣品對(duì)附加的(也位于所述球上的)第二補(bǔ)償端口的標(biāo)定方法中被光學(xué)探測(cè)的球的有效系數(shù)的影響而按照ISO得到補(bǔ)償，并通過(guò)計(jì)算得到補(bǔ)償。必須針對(duì)每一樣品材料重新進(jìn)行所述補(bǔ)償步驟，這是很復(fù)雜的?？赏ㄟ^(guò)在測(cè)量中對(duì)所述球的有效系數(shù)自動(dòng)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量并用該數(shù)字或由其推導(dǎo)出的所述測(cè)量值的變量對(duì)所述測(cè)量值進(jìn)行修正來(lái)避免上述補(bǔ)償標(biāo)定。如上所述，尤其對(duì)于所述球的有效系數(shù)的自動(dòng)測(cè)量，在應(yīng)用樣品時(shí)，使用第二光源來(lái)照亮所述球的內(nèi)部并確定所述球的有效系數(shù)。用傳感器(其也可以是所述透射傳感器)來(lái)測(cè)量所述光?？赏ㄟ^(guò)用在沒(méi)有樣品時(shí)確定的并且例如被固定地保存在所述設(shè)備中的所述球的有效系數(shù)數(shù)字進(jìn)行補(bǔ)償來(lái)確定所述修正數(shù)字。根據(jù)本發(fā)明，該第二輻射源發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射或脈沖輻射。因此能探測(cè)并通過(guò)計(jì)算消除穿過(guò)所述樣品進(jìn)入所述球并從而篡改所述球的有效系數(shù)的測(cè)量的環(huán)境光。在本方法的情況下，有益的是所述樣品空間在所述測(cè)量中不必以光密方式關(guān)閉，這大大加快了所述測(cè)量程序。有益的是使所述設(shè)備具有可相對(duì)于所述輻射空間移動(dòng)以便遮蓋所述第二探測(cè)器裝置的遮蓋裝置。有益的是使所述遮蓋裝置可相對(duì)于所述輻射記錄空間或所述輻射記錄空間的壁分別位移或移動(dòng)。這樣能選擇性地遮蓋所述第二探測(cè)器裝置，使得來(lái)自所述第一照明裝置的輻射不能照射在所述第二探測(cè)器裝置上。如果所述遮蓋裝置遮蓋所述第二輻射探測(cè)器裝置，則有益的是使所述遮蓋裝置面朝所述輻射記錄空間的內(nèi)部的面分別是所述輻射記錄空間的內(nèi)表面或內(nèi)壁的組成部分。在有益實(shí)施例的情況下，可分別將所述遮蓋裝置或遮蓋元件移出所述光學(xué)軸，以便有益地釋放(沿著所述光學(xué)軸的尤其位于所述遮蓋裝置后的)光阱，所述光阱吸收未被所述樣品偏轉(zhuǎn)的輻射，從而只有經(jīng)所述樣品散射并經(jīng)輻射探測(cè)器裝置測(cè)量的光在所述輻射記錄空間中被記錄。這樣可進(jìn)行霧度測(cè)量。此外也可有益地將所述遮蓋裝置移出所述光學(xué)軸，以使所述光能照射在傳感器上，有益地以空間分辨方式進(jìn)行測(cè)量。有益的是使所述輻射記錄空間具有第一開(kāi)口，在所述第一開(kāi)口上設(shè)置用于記錄待研究的材料的樣品架。有益的是使所述輻射記錄空間不具有能使輻射或光能從外面分別經(jīng)其進(jìn)入所述輻射記錄空間的其它開(kāi)口。所述第二輻射探測(cè)器裝置有益地分別沿所述第一照明裝置發(fā)射的光的照射軸或光學(xué)軸設(shè)置。所述輻射記錄空間尤其為所謂的烏布利希球，在其開(kāi)口處設(shè)置有待研究的樣品。所述烏布利希球的內(nèi)部具有用于測(cè)量的反射和/或閃光表面。所述可移動(dòng)的遮蓋裝置同樣有益地設(shè)置有所述球涂層并尤其優(yōu)選可具有球面曲率。有益的是使所述第二(清晰度)探測(cè)器裝置設(shè)置有開(kāi)口，上述光學(xué)軸延伸穿過(guò)所述開(kāi)口并且所述輻射或光通過(guò)所述樣品后分別經(jīng)所述開(kāi)口進(jìn)入。所述開(kāi)口的尺寸由所述標(biāo)準(zhǔn)中的準(zhǔn)則確定。所述傳感器的面被分區(qū)并從而能測(cè)量所述光束的強(qiáng)度分布。有益的是使所述輻射記錄空間的內(nèi)壁為球形。在另一有益實(shí)施例中，所述第二照明裝置能分別被打開(kāi)和關(guān)閉，使得所述設(shè)備能根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。在另一有益實(shí)施例中，所述二光源之一或二者都為L(zhǎng)ED或LED的組合。因此LED尤其適用，因?yàn)槠渚哂械秃碾娏亢烷L(zhǎng)服務(wù)壽命。在另一有益實(shí)施例中，所述二照明裝置或其中的光源分別具有相似或相同的照明特性(illumination characteristics),并尤其具有相似或基本相同的光譜圖樣(spectral pattern)。因此如果所述二照明裝置使用了不同的光源,有益的則是使用相同類(lèi)型的光源。在另一有益實(shí)施例中，所述第一照明裝置的照明和所述第二照明裝置的照明彼此率禹合(coupled to each other)。這樣能使所述第二照明裝置通過(guò)光導(dǎo)體以光傳導(dǎo)方式與光源相連。有益的是使所述光源同時(shí)為為所述第一照明裝置分別供應(yīng)輻射或光的光源。這樣也能使用相同的光來(lái)照明所述樣品以及所述輻射記錄空間的內(nèi)部，或以相當(dāng)?shù)恼彰餍再|(zhì)分別進(jìn)行照明。但所述第二照明裝置也可以不與所述第一照明裝置耦合。這樣所述第二照明裝置可具有單獨(dú)的照明源和/或單獨(dú)的調(diào)制器。此時(shí)可以以獨(dú)立于所述第一照明裝置或照明源的方式分別啟動(dòng)和調(diào)制所述第二照明裝置。但一般而言有益的是設(shè)置用于調(diào)制所述第二照明裝置的調(diào)制裝置。此外可設(shè)置將(與所述第一和/或第二照明裝置相關(guān)的)光源發(fā)出的輻射轉(zhuǎn)化為脈沖輻射的(第一)脈沖產(chǎn)生裝置。在另一有益實(shí)施例中，至少一個(gè)所述照明源發(fā)射隨時(shí)間恒定的光通量。此時(shí)可設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)所述發(fā)射隨時(shí)間恒定的光通量的調(diào)節(jié)裝置。有益的是使所述儀器以及尤其至少一個(gè)(優(yōu)選兩個(gè))所述照明裝置具有用于測(cè)量所述照明源的照明特性的變化的裝置。此外可設(shè)置用所述照明源的照明特性的變化的測(cè)量(尤其借助于處理器裝置)來(lái)修正由所述設(shè)備發(fā)出的測(cè)量數(shù)字。優(yōu)選提供用于保持所述光強(qiáng)度恒定或用于探測(cè)所述光強(qiáng)度的變化并通過(guò)計(jì)算加以修正的設(shè)備。此時(shí)可例如通過(guò)擋住部分所述光束并隨即進(jìn)行探測(cè)來(lái)測(cè)量所述光強(qiáng)度的變化，這樣即能修正所述結(jié)果。替換地，也可測(cè)量所述LED的電子參數(shù)例如正向電壓，由此也能進(jìn)行修正。所述修正方法不僅可用于半導(dǎo)體輻射器，也能用于熱輻射器。有益的是使所述設(shè)備具有第二脈沖產(chǎn)生裝置，使得也能針對(duì)至少一個(gè)(優(yōu)選第二)照明裝置的照明產(chǎn)生脈沖輻射。有益的是將所述第一和第二脈沖產(chǎn)生裝置設(shè)置為使得至少一次(優(yōu)選完全)隨時(shí)間交錯(cuò)地用所述第一和第二照明裝置照明所述輻射記錄空間。有益的是使所述輻射記錄空間任何時(shí)間都不被所述第一照明裝置和第二照明裝置同時(shí)照売。在有益實(shí)施例中，所述第一照明裝置適用于發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。因此可設(shè)置例如用于調(diào)制所述第一照明裝置的光束的調(diào)制裝置。該調(diào)制裝置有益地為所謂“斬波遮板(chopper screen)”。這樣可以不必開(kāi)關(guān)所述照明裝置，而導(dǎo)致改變其恒定的操作，而是用前述斬波遮板一次擋住緊急光。此外，也可以設(shè)置用于調(diào)制或斬?cái)嘀苯舆M(jìn)入所述輻射記錄空間的所述第二照明裝置的光。如上所述，所述設(shè)備有益地具有將所述光源發(fā)出的(尤其是連續(xù)地輻射的)輻射轉(zhuǎn)化為脈沖輻射的脈沖產(chǎn)生裝置。但也可以使用輻射轉(zhuǎn)向裝置例如折疊式反射鏡選擇性地實(shí)現(xiàn)用所述第一照明裝置進(jìn)行照明或用所述第二照明裝置進(jìn)行照明。但取代折疊式反射鏡，此處也可以使用能通過(guò)被施加電壓或電流而改變反射性質(zhì)的所謂可開(kāi)關(guān)反射鏡。在另一有益實(shí)施例中，用以將所述第二照明裝置設(shè)置在所述輻射記錄空間的內(nèi)壁上的方式使得在所述至少第一次反射前所述照明裝置的光束不照射在所述球的開(kāi)口或傳感器上。本發(fā)明還涉及一種用于測(cè)量透明材料的光學(xué)性質(zhì)的方法，其中輻射通過(guò)第一照明裝置沿預(yù)設(shè)的照明路徑照射到待研究的材料上，并且回應(yīng)于所述照射輻射而經(jīng)所述透明材料繼續(xù)傳遞的輻射至少部分地和/或一次抵達(dá)輻射記錄空間的內(nèi)壁處，并且由第一輻射探測(cè)器裝置記錄基本僅從所述輻射記錄空間的內(nèi)壁處被反射和/或散射的輻射。此外，所述輻射記錄空間的內(nèi)壁由(尤其能被打開(kāi)的)第二照明裝置照亮。根據(jù)本發(fā)明，所述第二照明裝置發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。此時(shí)有益的是將所述待研究的材料設(shè)置在所述第一照明裝置的輻射路徑中。如上所述，所述經(jīng)調(diào)制的輻射尤其為脈沖輻射。在另一有益實(shí)施例中，所述二照明裝置由至少一個(gè)共同的光源進(jìn)行供給。有益的是使設(shè)置在所述輻射記錄空間中的遮蓋裝置可以至少移動(dòng)一次。此時(shí)所述遮蓋裝置可以一次遮蓋處在所述光學(xué)軸上的(測(cè)量)出口。在另一有益實(shí)施例中，通過(guò)第二輻射探測(cè)器裝置至少一次探測(cè)沿(尤其與所述光學(xué)軸重合的)預(yù)設(shè)照明路徑穿過(guò)所述材料的輻射。在另一有益實(shí)施例中，所述第一照明裝置和所述第二照明裝置以隨時(shí)間彼此至少部分(優(yōu)選完全)交錯(cuò)的方式來(lái)發(fā)射輻射。這樣便能進(jìn)行根據(jù)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(尤其是所述ASTM和ISO標(biāo)準(zhǔn))的測(cè)量。


從附圖中可見(jiàn)其它有益實(shí)施例，其中圖1顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的儀器；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的儀器；圖3為輻射記錄空間的放大圖；以及圖4顯示本發(fā)明另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于測(cè)量透明材料10的光學(xué)性質(zhì)的儀器100。為此設(shè)置有將輻射沿光學(xué)軸P照射到材料10上的照明裝置2。更準(zhǔn)確地說(shuō)，此處設(shè)置了光源24以及帶有透鏡26和凹面鏡28的透鏡系統(tǒng)，透鏡系統(tǒng)以相應(yīng)的方式將光匯聚成光束。附圖標(biāo)記30所指的斬波遮板使得光以受調(diào)制的方式從第一照明裝置2發(fā)射出來(lái)。取代該斬波遮板，也可使用例如折疊式反射鏡等元件。
附圖標(biāo)記32所指的部分半透明反射鏡將輻射的一部分35導(dǎo)向至探測(cè)器裝置38。借助于該探測(cè)器38來(lái)記錄發(fā)射的光強(qiáng)度的測(cè)量值。這樣附圖標(biāo)記2指整個(gè)第一照明裝置并且尤其還指對(duì)所述材料(也即以下所謂樣品)進(jìn)行照明的光學(xué)設(shè)計(jì)。關(guān)于輻射記錄空間的附圖標(biāo)記4此處設(shè)計(jì)為烏布利希球的形式并沿光學(xué)軸P方向設(shè)置在材料10后面?？山柚扉T(mén)或遮蓋裝置86來(lái)確定透射以及霧度。第二輻射探測(cè)器裝置6沿光學(xué)路徑P設(shè)置并記錄穿過(guò)材料10的光的小角散射。附圖標(biāo)記52指用于所述設(shè)置的載體而附圖標(biāo)記54為主載體。圖2為根據(jù)本發(fā)明的儀器I的整體示意圖。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的儀器的關(guān)鍵區(qū)別是第二照明裝置14，該第二照明裝置能被調(diào)制且此處設(shè)置在輻射收集空間4的內(nèi)部空間中，進(jìn)而照亮所述輻射記錄空間的內(nèi)壁4a的一部分。此處設(shè)置LED 24作為第一照明裝置。有益的是該LED發(fā)射白光，但該LED也可發(fā)射設(shè)定顏色的光或包含例如不同譜發(fā)射的LED的組合。此外可以在所述輻射路徑中設(shè)置允許用不同顏色的光照亮樣品10的過(guò)濾器元件。此外可用光學(xué)元件例如漫射盤(pán)(diffusion disc)、透鏡或遮板(screen)以便以適合方式形成或均化所述光束。第二照明裝置的照明可以以合適方式與第一照明分離(對(duì)比圖4)。在圖2所示設(shè)計(jì)的情況下，第二照明裝置14具有單獨(dú)的光源，該光源能以獨(dú)立于第一光源24的方式受控。此時(shí)必須單獨(dú)進(jìn)行所述調(diào)制。從而可設(shè)置斬波裝置(未示出)以斬?cái)鄰乃龅诙彰餮b置發(fā)出并進(jìn)入所述輻射記錄空間的光。這樣所述第二照明裝置也能發(fā)射具有隨時(shí)間恒定的性質(zhì)的光。此處使內(nèi)壁4a可反射輻射，例如為白色或閃光的。這樣所述光在內(nèi)壁4a處多次反射從而能在所述輻射記錄空間內(nèi)部實(shí)現(xiàn)均勻照明，于是該均勻照明能被第一輻射探測(cè)器裝置12探測(cè)。阻擋裝置44防止輻射直接到達(dá)第一輻射探測(cè)器裝置12。該阻擋裝置44此處可以被設(shè)計(jì)為向輻射記錄空間4的內(nèi)部凸進(jìn)的墻元件的形式。此處可使該墻元件本身反射輻射，但也可任選地使之在面朝第二照明裝置14的一側(cè)吸收輻射。第一輻射探測(cè)器裝置12用于記錄在所述輻射記錄空間的內(nèi)壁4a處被反射和/或散射的光。圖3為輻射記錄空間4的放大圖。遮蓋裝置86能放開(kāi)開(kāi)口 82?？捎奢椛涮綔y(cè)器裝置12確定在所述球內(nèi)被散射的光量。可根據(jù)所述遮擋元件的設(shè)定來(lái)計(jì)算透射或霧度數(shù)字。任選地示出了第二探測(cè)器裝置6。第一探測(cè)器元件92直接探測(cè)沿光學(xué)路徑P照射的輻射。此處設(shè)置溝道94，溝道94緊挨內(nèi)壁4a或緊挨位于該內(nèi)壁中的開(kāi)口 82。使溝道94的內(nèi)壁吸收所述照射光的輻射。這樣能使照射光基本只沿著光學(xué)路徑P抵達(dá)第一探測(cè)器元件92。另一溝道84環(huán)繞地包圍溝道82。輻射能穿過(guò)該溝道到達(dá)另一探測(cè)器元件96，由此探測(cè)所述小角散射。所述二探測(cè)器元件92、96為第二探測(cè)器裝置6的組成部分并從而允許探測(cè)沿所述光學(xué)軸照射以及相對(duì)于該光學(xué)軸以小角度散射的光。輻射探測(cè)器裝置6的設(shè)計(jì)方式使得它不將任何光反射回輻射記錄空間4中。當(dāng)遮蓋裝置86打開(kāi)時(shí)所述傳感器同時(shí)起到光阱的作用。在圖3所示設(shè)計(jì)的情況下，照明裝置14直接設(shè)置在輻射記錄空間4的壁4a上。此處所述第二輻射探測(cè)器裝置設(shè)置在所述輻射記錄空間上方。不過(guò)也可以使第二照明裝置14進(jìn)一步朝輻射記錄空間4凸進(jìn)。此外可以使所述第二照明裝置相對(duì)于所述輻射記錄空間的內(nèi)壁4a朝外錯(cuò)位。還可以設(shè)置多個(gè)第二照明裝置來(lái)照亮所述輻射記錄空間的內(nèi)壁。此外所述照明裝置可設(shè)計(jì)為使所述輻射記錄空間的內(nèi)壁4a被部分地從外部照亮。此外可設(shè)置另一遮蓋裝置，該遮蓋裝置能被推到第二照明裝置14前面，此時(shí)還可有利地使該類(lèi)型的另一遮蓋裝置在面朝所述輻射記錄空間的內(nèi)部的一側(cè)反射光。有益的是第一遮蓋裝置86，特別優(yōu)選地，以及所述另一遮蓋裝置，能通過(guò)在所述輻射記錄空間外面形成的元件被移動(dòng)。但也可以設(shè)置用于移動(dòng)所述遮蓋裝置的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。待研究的材料或樣品可分別通過(guò)樣品架16被應(yīng)用于輻射記錄空間4。此處該樣品架有利地設(shè)計(jì)為使光只能穿過(guò)樣品10從外面進(jìn)入輻射記錄空間4。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的儀器I的另一設(shè)計(jì)。在所示設(shè)計(jì)的情況下，除第一調(diào)制裝置30外，還設(shè)置有第二調(diào)制裝置62，不過(guò)此處僅示意地示出該第二調(diào)制裝置，該第二調(diào)制裝置同樣具有的效果是使光以被調(diào)制的方式被繼續(xù)傳遞給光導(dǎo)體56。該第二調(diào)制裝置同樣可為斬波遮板但也可為例如允許或防止光分離進(jìn)入光導(dǎo)裝置56中的另一元件。有益的是將所述二調(diào)制裝置設(shè)置為使由光源24發(fā)出的光只通過(guò)二調(diào)制裝置30、62其中之一。優(yōu)選控制裝置40以彼此依賴(lài)的方式控制所述二調(diào)制裝置，以便選擇性地只沿光學(xué)路徑P或只通過(guò)第二照明裝置14或甚至希望的話(huà)同時(shí)地發(fā)射光。此外，可例如以折疊式反射鏡的形式只設(shè)置一個(gè)調(diào)制裝置，該折疊式反射鏡使得光或者僅從第一照明裝置2沿光學(xué)路徑P或者僅從第二照明裝置14照射到輻射記錄空間4中。此外可見(jiàn)分別在透鏡36和材料10之間的所述區(qū)域或所述空間未被遮蓋，通過(guò)調(diào)制每種情況下發(fā)出的光來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的引用(referencing)。此處控制所述二調(diào)制裝置30和62的方式使得照明裝置2的光輪流沿路徑P和通過(guò)照明裝置14進(jìn)入輻射記錄空間4。因此儀器I的使用者能選擇是希望按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)還是按照ISO標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。如果希望按ASTM標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量，則不用所述第二光源分別評(píng)估或進(jìn)行測(cè)量。有益的是控制裝置40按照相應(yīng)于事先固定的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)控制測(cè)量順序。但也可以在符合所述兩種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量框架內(nèi)進(jìn)行測(cè)量并將所述兩種測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的各測(cè)量結(jié)果提供給使用者。為此所述儀器可附加地具有顯示裝置(未示出)用以發(fā)出各測(cè)量結(jié)果。但也可使所用的輻射傳導(dǎo)裝置56為反射鏡系統(tǒng)的形式或光波導(dǎo)體的形式，所述光波導(dǎo)體將光從光源2引導(dǎo)至輻射記錄空間4或進(jìn)入其內(nèi)部。此外還可將輻射傳導(dǎo)裝置56導(dǎo)入所述載體內(nèi)。還可以將輻射傳導(dǎo)裝置56設(shè)計(jì)為使得所述第一照明裝置和輻射記錄空間4之間的距離沿光學(xué)軸P改變而不必為此重新調(diào)節(jié)輻射傳導(dǎo)裝置56。本申請(qǐng)人保留要求本申請(qǐng)文件中公開(kāi)的所有本發(fā)明的必要特征的權(quán)利，只要它們分別或組合起來(lái)時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有新穎性。附圖標(biāo)記列表I 儀器2第一照明裝置4輻射記錄空間4a輻射記錄空間的內(nèi)壁
6第二輻射探測(cè)器裝置10材料、樣品12第一輻射探測(cè)器裝置14第二照明裝置16樣品架24 光源26 透鏡28凹面鏡30第一調(diào)制裝置32部分透明反射鏡35 部分36 透鏡38探測(cè)器裝置40控制裝置44阻擋元件52 載體54主載體56輻射傳導(dǎo)裝置、光導(dǎo)體60輻射分裂裝置62第二調(diào)制裝置82 開(kāi)口84另一溝道86遮蓋裝置92第一輻射探測(cè)器裝置6的第一探測(cè)器元件94 溝道96第一輻射探測(cè)器裝置6的第二探測(cè)器元件100儀器(現(xiàn)有技術(shù))P光學(xué)路徑、照明路徑
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量透明材料的光學(xué)性質(zhì)的儀器，包括 第一照明裝置(2)，用于用預(yù)設(shè)的輻射沿預(yù)設(shè)的照明路徑(P)照亮待研究的材料(10)； 輻射記錄空間(4)，用于記錄穿過(guò)所述待研究的材料(10)傳遞的輻射，其中所述輻射記錄空間(4)設(shè)置為使得由所述第一照明裝置(2)發(fā)射的輻射首先照射在所述材料(2)上然后至少一次照射在所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)上； 輻射探測(cè)器裝置(12)，用于記錄基本僅從所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)處被反射和/或散射的輻射；以及 第二照明裝置(14)，用于照亮所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)， 其特征在于，所述第二照明裝置(14)適用于發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第一照明裝置(2)適用于發(fā)射經(jīng)調(diào)制的福射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述儀器具有第二輻射探測(cè)器裝置(6)，所述第二輻射探測(cè)器裝置(6)沿所述照明路徑(P)設(shè)置在所述待研究的材料(10)后，從而使得所述第二輻射探測(cè)器裝置(6)記錄沿所述照明路徑(P)照射的輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儀器，其特征在于，所述儀器具有可相對(duì)所述輻射記錄空間移動(dòng)以便遮蓋所述第二輻射探測(cè)器裝置出)的遮蓋裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述兩個(gè)照明裝置(2、14)具有相似或基本相同的光譜圖樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第一照明裝置(2)的照明和所述第二照明裝置(14)的照明彼此耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第一照明裝置(2)和所述第二照明裝置(14)具有共同的光源(24)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第二照明裝置(14)通過(guò)光導(dǎo)體(56)以光傳導(dǎo)方式與光源(24)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述儀器具有第一脈沖產(chǎn)生裝置(30)，所述第一脈沖產(chǎn)生裝置(30)將從所述光源(24)發(fā)出的輻射轉(zhuǎn)換為脈沖輻射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第二照明裝置(14)借助于調(diào)制器裝置￠2)被調(diào)制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第二照明裝置(14)不與所述第一照明裝置⑵耦合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述第二照明裝置(14)具有單獨(dú)的照明源和/或單獨(dú)的調(diào)制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(1)，其特征在于，至少一個(gè)所述照明源發(fā)射隨時(shí)間恒定的光通量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，所述儀器(I)以及尤其至少一個(gè)所述照明裝置具有用于測(cè)量所述照明源的照明特性的變化的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器(I)，其特征在于，至少一個(gè)光源為發(fā)光二極管(24)或發(fā)光二極管的組合。
16.一種用于測(cè)量透明材料(10)的光學(xué)性質(zhì)的方法，其中輻射通過(guò)第一照明裝置沿預(yù)設(shè)的照明路徑(P)照射到待研究的材料上，并且回應(yīng)于所述照射輻射而經(jīng)所述透明材料繼續(xù)傳遞的輻射至少部分地和/或一次抵達(dá)輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁處，并且由第一輻射探測(cè)器裝置(12)記錄基本僅從所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)處被反射和/或散射的輻射，其中所述輻射記錄空間⑷的內(nèi)壁(42)由能被打開(kāi)的第二照明裝置(14)照亮，其特征在于，所述第二照明裝置(14)發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一照明裝置(2)和所述第二照明裝置(14)至少部分地隨時(shí)間彼此交錯(cuò)地發(fā)射輻射。
全文摘要
一種用于測(cè)量透明材料的光學(xué)性質(zhì)的儀器，包括第一照明裝置(2)，用于用預(yù)設(shè)的輻射沿預(yù)設(shè)的照明路徑(P)照亮待研究的材料(10)；輻射記錄空間(4)，用于記錄穿過(guò)所述待研究的材料(10)傳遞的輻射，其中所述輻射記錄空間(4)設(shè)置為使得由所述第一照明裝置(2)發(fā)射的輻射首先照射在所述材料(2)上然后至少一次照射在所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)上；輻射探測(cè)器裝置(12)，用于記錄基本僅從所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)反射和/或散射的輻射；以及第二照明裝置(14)，用于照亮所述輻射記錄空間(4)的內(nèi)壁(42)。根據(jù)本發(fā)明，第二照明裝置(14)適用于發(fā)射經(jīng)調(diào)制的輻射。
文檔編號(hào)G01M11/02GK103063409SQ20121030936
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者塞韋林·溫默, 彼得·施瓦茨 申請(qǐng)人:畢克-加特納有限責(zé)任公司