專利名稱：45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試光路裝置，特別涉及一種45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置。
背景技術(shù)：
在反射光譜分光光度計(jì)儀器中，測(cè)試光源的選擇是至關(guān)重要的，在測(cè)試光源的照明條件下，顏色的測(cè)量結(jié)果應(yīng)該與人眼在自然光下觀察物體的真實(shí)顏色基本一致的?，F(xiàn)有的技術(shù)一般都是采用脈沖氙燈作為測(cè)試光源，但是由于氙燈的結(jié)構(gòu)多為長(zhǎng)條形，很難實(shí)現(xiàn)測(cè)試區(qū)域均勻照明。照明與測(cè)試的幾何條件也很重要，這直接影響到測(cè)試結(jié)果的精度和重復(fù)性，在現(xiàn)有的測(cè)色儀器中，樣品反射光譜的測(cè)量，45° /垂直(符號(hào)為45/0)的照明與測(cè)試 結(jié)構(gòu)是可以獲得與人眼感覺(jué)相近的測(cè)量結(jié)構(gòu)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)45/0測(cè)量結(jié)構(gòu)有三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)復(fù)現(xiàn)性，重復(fù)性和示值誤差。光源對(duì)三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響主要體現(xiàn)在復(fù)現(xiàn)性的指標(biāo)主要和光源從不同方向?qū)Ρ粶y(cè)樣品的照射均勻度有關(guān)；示值誤差的優(yōu)劣主要和光源在可見光范圍內(nèi)是否分布均勻有關(guān)；重復(fù)性主要和光源的穩(wěn)定性有關(guān)。但是這種結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)光線不足以及定向問(wèn)題，即當(dāng)測(cè)試樣品在自身平面旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致測(cè)試的數(shù)據(jù)差別很大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種光源均勻分布的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置。為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，在一積分球體內(nèi)懸掛一個(gè)0°測(cè)量黑腔，0°測(cè)量黑腔內(nèi)有會(huì)聚透鏡，頂部有0°測(cè)試孔，0°測(cè)量黑腔下面對(duì)應(yīng)地有一準(zhǔn)直透鏡，圍繞0°測(cè)量黑腔，自積分球體中部向下依次設(shè)有二層環(huán)形光闌，二層環(huán)形光闌上方為積分球體半球下表面，二層環(huán)形光闌上和積分球體半球下表面上均開有環(huán)形透光狹縫，光線通過(guò)積分球體半球下表面和二層環(huán)形光闌上的透光狹縫，與被測(cè)樣品表面法線成45°的夾角，在積分球體半球下表面上環(huán)繞0°測(cè)量黑腔均勻布設(shè)有多個(gè)LED光源陣列。所述0°測(cè)量黑腔內(nèi)表面涂覆黑色吸光材料，并帶有螺紋結(jié)構(gòu)，去除由0°測(cè)量黑腔內(nèi)透鏡聚焦時(shí)產(chǎn)生的雜散光。所述積分球體上半部的內(nèi)球形表面均勻涂滿高反射率漫反射材料。所述積分球體半球下表面是一平面，表面采用高光澤鏡面作為表面。使LED光源發(fā)出的光在其內(nèi)部進(jìn)行充分地漫反射，使光線在積分球體內(nèi)部均勻分布，實(shí)現(xiàn)很好的勻光效果。所述積分球體上半部球壁上開有監(jiān)測(cè)光源波動(dòng)的小孔，作為參考光路。為了防止LED光源發(fā)出來(lái)的光沒(méi)有經(jīng)過(guò)積分球球體的均勻化而直接入射到參考光路，在小孔附近的積分球體半球下表面處設(shè)有參考光路擋板。保證任意一個(gè)LED光源的出射光不會(huì)直接入射到參考光路，入射到參考光路的光是經(jīng)過(guò)積分球球體均勻化后的漫反射光。參考光路的作用是為了監(jiān)測(cè)光源強(qiáng)度波動(dòng)，對(duì)參考光路和測(cè)量主光路進(jìn)行同時(shí)測(cè)試，可以去除光源波動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響。所述多個(gè)LED光源陣列，每個(gè)LED光源有驅(qū)動(dòng)電源和半球形光擴(kuò)散罩，半球形光擴(kuò)散罩將LED光源均勻射向積分球體的上半部，均勻化后的光通過(guò)積分球體半球下表面及二層環(huán)形光闌上的透光狹縫，直至下面的準(zhǔn)直透鏡。積分球半球下表面開設(shè)一透光狹縫，經(jīng)過(guò)積分球半球均勻化后的光線從狹縫出射，經(jīng)過(guò)兩個(gè)光闌后入射至透鏡，光線經(jīng)過(guò)該透鏡后變?yōu)槠叫泄馔渡涞奖粶y(cè)物體表面。LED光源采用12個(gè)大功率LED光源進(jìn)行匹配，其中每組6個(gè)LED光源經(jīng)過(guò)精確的光譜疊加匹配，獲得所需要測(cè)量光譜范圍內(nèi)全部波段的光譜；此外，在空間排布上，兩組LED光源成中心對(duì)稱分布,便于光源在空間內(nèi)充分混合和均勻分布。為了弱化LED光源本身發(fā)光角度的影響，在每個(gè)LED光源上設(shè)計(jì)了半球形光擴(kuò)散罩，使每個(gè)LED發(fā)光的光強(qiáng)角分布為近似朗伯體,擴(kuò)大了 LED光源的發(fā)光角度,便于各波段的光譜在積分球體半球體內(nèi)進(jìn)行充分地混合。所述準(zhǔn)直透鏡底部有測(cè)試樣品口。光線以與被測(cè)樣品表面45度角方向投射，經(jīng)樣品反射后變?yōu)榕c被測(cè)樣品表面結(jié)構(gòu)相關(guān)的漫射光。漫射光中O度反射光部分經(jīng)過(guò)聚焦透鏡·和測(cè)試黑腔內(nèi)透鏡組成的光路作用后匯聚于O度測(cè)試孔。至此實(shí)現(xiàn)了被測(cè)樣品表面環(huán)形光源45度光入射，O度檢測(cè)。本實(shí)用新型的優(yōu)越功效在于I)實(shí)現(xiàn)了測(cè)試光源的均勻性通過(guò)積分球半球的作用使LED光源的發(fā)光在半球體內(nèi)充分均勻化，使得在射狹縫處得光強(qiáng)均勻，保證了從各個(gè)方向入射到被測(cè)樣品表面的光是近似相等的，即減小了由于不同方向入射光強(qiáng)度差異對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響；2)采用多個(gè)LED匹配使得從狹縫處射出的光光譜分布在被檢測(cè)光譜范圍內(nèi)都有足夠的強(qiáng)度，保證了測(cè)試光譜的完整性；3)在積分半球內(nèi)設(shè)置參考光路，通過(guò)監(jiān)測(cè)光源波動(dòng)來(lái)消除光源波動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響，保證了測(cè)量的重復(fù)性。

圖I為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型單一 LED光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型LED光源陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明I一單一 LED光源；2—半球形光擴(kuò)散罩；3—驅(qū)動(dòng)電源；10—測(cè)試樣品口；11一積分球體下半部；12—積分球體上半部；13—準(zhǔn)直透鏡；14一環(huán)形光闌C ；15—環(huán)形光闌B ；16—積分球體半球下表面；17—透光狹縫；18—環(huán)形透光狹縫P ；19一環(huán)形透光狹縫Q ；20 — LED光源的驅(qū)動(dòng)電源陣列；21 — LED光源陣列；22—半球形光罩陣列；23— 0°測(cè)量黑腔；[0028]24—會(huì)聚透鏡；25—螺紋結(jié)構(gòu)；26一0° 測(cè)試孔；27 —小孔；28—參考光路擋板；29—分光光路M ；30—傳感器和信號(hào)處理電路J ；31—分光光路N ；32—傳感器和信號(hào)處理電路K。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱附圖所示，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。如圖I和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路 裝置，在一積分球體內(nèi)懸掛一個(gè)0°測(cè)量黑腔23，0°測(cè)量黑腔23內(nèi)有會(huì)聚透鏡24，頂部有0°測(cè)試孔26，0°測(cè)量黑腔23下面對(duì)應(yīng)地有一準(zhǔn)直透鏡13，圍繞0°測(cè)量黑腔23，自積分球體中部向下依次設(shè)有二層環(huán)形光闌B15、C14，二層環(huán)形光闌上方為積分球體半球下表面16，環(huán)形光闌B15、環(huán)形光闌C14和積分球體半球下表面16上均開有環(huán)形透光狹縫P18和環(huán)形透光狹縫Q19，光線通過(guò)積分球下表面16、環(huán)形光闌B15和環(huán)形光闌C14上的環(huán)形透光狹縫17、環(huán)形透光狹縫P18和環(huán)形透光狹縫Q19后，與被測(cè)樣品表面法線成45°的夾角，在積分球體半球下表面16上環(huán)繞0°測(cè)量黑腔均勻布設(shè)有多個(gè)LED光源陣列21。所述0°測(cè)量黑腔23內(nèi)表面涂覆黑色吸光材料，并帶有螺紋結(jié)構(gòu)25，去除由0°測(cè)量黑腔23內(nèi)透鏡聚焦時(shí)產(chǎn)生的雜散光，并且進(jìn)一步限制最終入射到0°測(cè)試孔26的光線。所述積分球體上半部12的內(nèi)球形表面均勻涂滿硫酸鋇，使LED光源陣列21發(fā)出的光在其內(nèi)部充分地漫反射，使光線在積分球體內(nèi)部均勻分布。所述積分球體半球下表面16是一平面，表面采用高光澤鏡面作為表面。使LED光源發(fā)出的光在其內(nèi)部進(jìn)行充分地漫反射，使光線在積分球體內(nèi)部均勻分布，實(shí)現(xiàn)很好的勻光效果。所述積分球體上半部12球壁上開有監(jiān)測(cè)光源波動(dòng)的小孔27，作為參考光路。為了防止LED光源發(fā)出來(lái)的光沒(méi)有經(jīng)過(guò)積分球球體的均勻化而直接入射到參考光路，在小孔27附近的積分球體半球下表面16處設(shè)有參考光路擋板28。保證任意一個(gè)LED光源的出射光不會(huì)直接入射到參考光路，入射到參考光路的光是經(jīng)過(guò)積分球球體均勻化后的漫反射光。參考光路的作用是為了監(jiān)測(cè)光源強(qiáng)度波動(dòng)，對(duì)參考光路和測(cè)量主光路進(jìn)行同時(shí)測(cè)試，可以去除光源波動(dòng)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響。如圖3所示，所述多個(gè)LED光源陣列21，每個(gè)LED光源I有驅(qū)動(dòng)電源3和半球形光擴(kuò)散罩2，半球形光擴(kuò)散罩2將LED光源I均勻射向積分球體的上半部12，均勻化后的光通過(guò)積分球下表面16、環(huán)形光闌B15和環(huán)形光闌C14上的環(huán)形透光狹縫17、環(huán)形透光狹縫P18和環(huán)形透光狹縫Q19后，直至下面的準(zhǔn)直透鏡13。積分球半球下表面16開設(shè)一透光狹縫17，經(jīng)過(guò)積分球半球均勻化后的光線從透光狹縫17出射，經(jīng)過(guò)兩個(gè)光闌后入射至透鏡13，光線經(jīng)過(guò)該透鏡13后變?yōu)槠叫泄馔渡涞奖粶y(cè)物體表面。如圖4所示，LED光源采用12個(gè)大功率LED光源I進(jìn)行匹配，其中每組6個(gè)LED光源I經(jīng)過(guò)精確的光譜疊加匹配，獲得所需要測(cè)量光譜范圍內(nèi)全部波段的光譜；此外，在空間排布上，兩組LED光源I成中心對(duì)稱分布，便于光源在空間內(nèi)充分混合和均勻分布。為了弱化LED光源本身發(fā)光角度的影響,在每個(gè)LED光源上設(shè)計(jì)了半球形光擴(kuò)散罩2，使每個(gè)LED發(fā)光的光強(qiáng)角分布為近似朗伯體，擴(kuò)大了 LED光源的發(fā)光角度，便于各波段的光譜在積分球體半球體內(nèi)進(jìn)行充分地混合。[0039]所述準(zhǔn)直透鏡13底部有測(cè)試樣品口 10。多個(gè)LED光源陣列21發(fā)出的光經(jīng)過(guò)半球形光擴(kuò)散罩陣列22充分的擴(kuò)散后,發(fā)散到整個(gè)積分球上半部12中，光線在積分球上半部21中，經(jīng)過(guò)完全漫反射之后，由環(huán)形透光狹縫17透射出來(lái)，變?yōu)榄h(huán)形帶狀光源，再分別經(jīng)過(guò)環(huán)形透光狹縫P18和環(huán)形透光狹縫Q19，進(jìn)一步限制光源入射角度，入射到準(zhǔn)直透鏡13上的光源可近似看作由一系列點(diǎn)光源組成的環(huán)形光源。準(zhǔn)直透鏡13將入射到其上的光變?yōu)榕c測(cè)試樣品成45°角的平行光源，此平行光源照射到測(cè)試樣品上，實(shí)現(xiàn)了環(huán)形45°的照明測(cè)試結(jié)構(gòu)。0°測(cè)量孔26設(shè)置在與測(cè)試樣品垂直的積分球上半部12的頂端。環(huán)形45°平行光源照射到測(cè)試樣品10上，在測(cè)試樣品10表面發(fā)生漫反射，漫反射光源經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡13會(huì)聚，會(huì)聚后的光源進(jìn)入0°測(cè)量黑腔23，再經(jīng)過(guò)會(huì)聚透鏡24后進(jìn)入黑腔的螺紋結(jié)構(gòu)25，到達(dá)O。測(cè)量孔26。0°測(cè)量黑腔23限制入射到會(huì)聚透鏡24和0°測(cè)試孔26的光線，保證O°測(cè)試條件。會(huì)聚透鏡24會(huì)聚入射到其上的光線。0°測(cè)試孔26為測(cè)試樣品的測(cè)試孔，參考光路測(cè)試孔27為參考光路測(cè)試孔，后接分光光路M29、N31、傳感器及電路處理單元J30、K32。
權(quán)利要求1.一種45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于在一積分球體內(nèi)懸掛一個(gè)0°測(cè)量黑腔，0°測(cè)量黑腔內(nèi)有會(huì)聚透鏡，頂部有0°測(cè)試孔，0°測(cè)量黑腔下面對(duì)應(yīng)地有一準(zhǔn)直透鏡，圍繞0°測(cè)量黑腔，自積分球體中部向下依次設(shè)有二層環(huán)形光闌，二層環(huán)形光闌上方為積分球體半球下表面，二層環(huán)形光闌上和積分球體半球下表面上均開有環(huán)形透光狹縫，光線通過(guò)積分球體半球下表面和二層環(huán)形光闌上的透光狹縫，與被測(cè)樣品表面法線成45°的夾角，在積分球體半球下表面上環(huán)繞0°測(cè)量黑腔均勻布設(shè)有多個(gè)LED光源陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于所述多個(gè)LED光源陣列，每個(gè)LED光源有驅(qū)動(dòng)電源和半球形光擴(kuò)散罩，半球形光擴(kuò)散罩將LED光源均勻射向積分球體的上半部，均勻化后的光通過(guò)積分球體半球下表面及二層環(huán)形光闌上的透光狹縫，直至下面的準(zhǔn)直透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于所述0°測(cè)量黑腔內(nèi)表面涂覆黑色吸光材料，并帶有螺紋結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于所述積分球體上半部的內(nèi)球形表面均勻涂滿高反射率漫反射材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于所述積分球體半球下表面是一平面，表面米用高光澤鏡面作為表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于所述積分球體上半部球壁上開有監(jiān)測(cè)光源波動(dòng)的小孔，作為參考光路，在小孔附近的積分球體半球下表面處設(shè)有參考光路擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，其特征在于所述準(zhǔn)直透鏡底部有測(cè)試樣品口。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種45度環(huán)形照明反射光譜分光光度光路裝置，在一積分球體內(nèi)懸掛一個(gè)0°測(cè)量黑腔，0°測(cè)量黑腔內(nèi)有會(huì)聚透鏡，頂部有0°測(cè)試孔，0°測(cè)量黑腔下面對(duì)應(yīng)地有一準(zhǔn)直透鏡，圍繞0°測(cè)量黑腔，自積分球體中部向下依次設(shè)有二層環(huán)形光闌，二層環(huán)形光闌上方為積分球體半球下表面，二層環(huán)形光闌上和積分球體半球下表面上均開有環(huán)形透光狹縫，光線通過(guò)積分球體半球下表面和二層環(huán)形光闌上的透光狹縫，與被測(cè)樣品表面法線成450的夾角，在積分球體半球下表面上環(huán)繞0°測(cè)量黑腔均勻布設(shè)有多個(gè)LED光源陣列。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是；使LED光源的發(fā)光在半球體內(nèi)充分均勻化；保證了測(cè)試光譜的完整性；保證了測(cè)量的重復(fù)性。
文檔編號(hào)G01J3/10GK202793591SQ20122048618
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者袁琨, 高世芝 申請(qǐng)人:上海漢譜光電科技有限公司