[发明专利]一种测量绝对反射率谱的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量绝对反射率谱的装置及方法，属于材料绝对反射率谱测量技术领域。本发明利用漫反射立方积分腔测量材料绝对漫反射率谱，该立方腔包括腔体和活动可拆卸的顶盖板，腔体的侧壁开有入光孔和出光孔；光源发射的光经过双凸透镜汇聚后通过入光孔进入立方腔内，然后从出光孔射出被光纤探头接收并传输给光谱仪，经光谱仪分光后的光谱数据传输给计算机进行记录。并通过调节不同的顶盖开口大小，得到不同的出射光谱，经数据处理后得到漫反射立方腔的绝对漫反射率谱。本发明通过测量不同附加开孔比条件下的立方腔的出射光谱，准确计算出了腔内壁材料的绝对漫反射率谱，实现了材料绝对漫反射率谱的准确测量。

技术领域

本发明涉及一种测量绝对反射率谱的装置及方法，属于材料绝对反射率谱测量技术领域。

背景技术

物体对光的反射可分为镜面反射与漫反射，镜面反射是指当光入射到表面平滑的物体上时，反射光与入射光之间的夹角满足几何光学中的光的反射定律，反射光仍然为平行光。漫反射是指当光入射到粗糙的物体表面时，反射光沿着各个方向传播的现象。材料的反射率是表征材料光学性质的重要参数之一。不同的材料由于其内部结构与成分不同，所以对光的吸收也不同，因此通过测量材料的漫反射率谱，可以得到有关材料的化学成分的相关信息，例如通过测量与对比天然翡翠与人工翡翠的漫反射率谱，可以十分准确的鉴别翡翠的真假。另外，将X射线入射到材料的表面，通过测量发生全反射时X射线的入射角度可以得到待测材料密度，粗糙度以及厚度等重要参数。实际生产生活中所接触到的物质更多的是具有粗糙的表面，因此对各种材料的漫反射率的测量具有重要的实际价值与意义。

目前，材料的漫反射率测量根据是否需要标准白板可总体分为绝对测量法与相对测量法，绝对测量法目前大多数是基于积分球的测量方法，常见的方法有辅助积分球法、科特法、夏普-利特法。其中经过改进的基于辅助积分球的绝对漫反射率谱测量方法是我国计量科学研究院提出的用于我国的绝对漫反射率谱测量与溯源的标准。该方法通过测量辅助积分球与被测样品先后分别防止在仪器积分球样品口时相对于参考板的信号比，以及积分球的参数开孔比来确定内壁涂料的绝对漫反射率谱。但是由于该方法中的开孔比的测量是通过直接测量积分球各个开孔的直径计算出开孔面积再除以积分球的理想总内表面积得到的。而在积分球的实际加工生产过程中，由于球体腔的加工相对于平面的板材来说更为困难。所以不仅加工成本高，而且加工出的积分球往往会产生偏离理想球面的误差，而该误差会进一步导致积分球的真实开孔比与通过测量开孔直径得到的开孔比产生较大误差，从而最终导致绝对漫反射率谱测量误差的增大。

另一种测量材料漫反射率的方法就是相对测量法，该方法一般需要用到聚四氟乙烯(PTFE)制成的标准白板作为参考基准，以漫反射积分球作为主要测量装置。通过测量标准白板的漫反射光谱与待测材料的漫反射率谱的比值确定出待测材料的相对漫反射率，目前国际上比较常用的是利用相对法测量材料的漫反射率，因为该方法相对于绝对测量法更为简单。但是该方法求出的是相对于标准白板漫反射率的相对值而不是材料的绝对漫反射率，所以该方法虽然被普遍使用，但是由于标准白板的绝对漫反射率测量引起的误差，导致该方法测量出的漫反射率仍然不够准确。因此，一种能够更精准测量材料绝对漫反射率谱的方法就变成了一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有漫反射率测量方法测量误差较大的问题，提供一种测量绝对反射率谱的装置及方法。

本发明的技术方案：

一种测量绝对反射率谱的装置，该装置包括：光源1、双凸透镜2、长方腔、光纤探头8、光谱仪9和计算机10；所述的立方腔包括腔体6和顶盖板5，腔体6的相邻两个侧壁分别开有入光孔3和出光孔7，顶盖板5活动可拆卸；

光源1发射的光经过双凸透镜2汇聚后通过入光孔3进入立方腔的腔体6内，光在腔体6内经过漫反射从出光孔7射出，射出后出射光被光纤探头8接收，然后传输给光谱仪9，经光谱仪9分光后的光谱数据传输给计算机10。

进一步限定，光源1为非相干宽带光源，光源1的功率范围为100-150W。