CN208270425U - 基于积分球的漫反射光谱测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于积分球的漫反射光谱测量装置，该测量装置包括积分球主体及切换装置，该积分球主体上设置有入射口，测量口与检测口；在测量口处的光路上设置有待测样品或参考标准反射板，该切换装置能够对测量口处的待测样品和参考标准反射板进行切换。本实用新型在使用上述测量装置进行测量时以标准反射板作为参考，并能够采用扣除背景噪声的测量方式来提高测量准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及光谱测量技术领域，尤其涉及一种基于积分球的漫反射光谱测量装置。
背景技术
积分球是在稳态光测量中应用较为广泛的装置，在光谱检测应用中，特别是针对固体与液体漫反射光谱测量中应用最为广泛。积分球内壁一般为反射率较高的漫反射涂层，入射到球体的光在球内壁经历多次漫反射后，在球面上形成均匀的光强分布，在球体内壁放置光电检测器，则检测到光强可以代表积分球内均匀分布的光强度。使用积分球测量样品漫反射光谱时，可降低由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差。对于测量固体漫反射光谱而言，其优势还在于经过积分球后光源在固体表面形成均匀的入射面，受到待测物表面粗糙度影响较小，可以提高漫反射光谱测量精度。
目前在光谱测量中常用的积分球附件的结构为积分球体上有三个开口，分别为光入射口，样品测量口以及检测器口，一般要求开口面积不影响积分球的球体形状的完整。光从入射口进入，经过样品及积分球内壁反射后，反射光强被检测器口位置的光电检测器检测到。如果测量面积比较大的漫反射固体或者液体样品，为了保证测量样品位置具有代表性，往往在样品口加入旋转样品台装置，使得光谱测量过程中光谱采集位置覆盖整个样品表面。积分球可与光谱仪搭配，可以有效提高光谱测量再现性，提高建模精度。JacquezJ.A.和Kupenheim H.F.等利用单积分球技术测量人活体皮肤的反射光谱，从此积分球技术在光学领域的应用发展较为迅速，同时针对其测量原理以及设计方面的研究也日益增加。Vries等人对于影响积分球测量误差的各个因素进行了研究，讨论了包括积分球开口，样品反照率，各向异性因子以及光学厚度对测量误差的影响。
根据积分球原理，其球体开口所带来的背景噪声的影响将会在一定程度上影响测量结果。因此如何消除背景噪声的影响是本实用新型主要解决的问题
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种基于积分球的漫反射光谱测量装置，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于积分球的漫反射光谱测量装置，包括：
积分球主体，其内表面涂覆有漫反射涂层，其上设置有入射口、测量口和检测器口，其中：
入射口，供测量光进入积分球主体内；
测量口，在所述测量口处的光路上设置有待测样品或参考标准反射板；
检测器口，设置有光电检测器，能够接收经过所述待测样品或参考标准反射板，并在积分球主体内壁多次漫反射的测量光并检测其光强；以及
切换装置，能够对所述测量口处的待测样品和参考标准反射板进行切换。
优选地，所述切换装置为一伸缩机构，该伸缩机构与所述参考标准反射板固定连接，在伸出和缩回两个状态下调整参考标准反射板是否位于测量口处，从而在待测样品和参考标准反射板之间进行切换。
优选地，所述伸缩机构为电磁伸缩机构。
优选地，所述漫反射光谱测量装置还包括旋转样品台以及控制旋转样品台进行旋转的电机传动装置，所述旋转样品台设置于测量口处，供所述待测样品放置。
优选地，所述漫反射光谱测量装置还包括光谱分析装置，与所述光电检测器相连接，能够对所述光电检测器输出的电信号进行分析处理。
优选地，在所述积分球主体的内表面位于测量口和检测器口之间设置有挡板，防止经所述待测样品反射的光直接进入所述光电检测器中。
从上述技术方案可以看出，本实用新型基于积分球的漫反射光谱测量装置具有如下有益效果：
(1)基于积分球方法测量固体或者液体漫反射率，使用标准反射板作为参考，在此基础上可采用扣除背景噪声的测量方式，能够提高测量准确度；
(2)基于积分球方法检测到的光强不会随着入射光的角度、空间分布等改变，并且对于测量固体漫反射光谱而言，其优势还在于经过积分球后光源在固体表面形成均匀的入射面，受到待测物表面粗糙度影响较小。
附图说明
图1为本实用新型实施例中基于积分球的漫反射光谱测量装置结构示意图。
上述附图中，附图标记含义具体如下：
1-积分球主体； 2-入射口； 3-测量口；
4-检测器口； 5-光电检测器； 6-参考标准反射板；
7-切换装置； 8-旋转样品台； 9-挡板。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型提供了一种基于积分球的漫反射光谱测量装置，如图1所示，该测量装置包括积分球主体1，其内表面涂覆有漫反射涂层，其上设置有入射口2、测量口3与检测器口4，在该测量口3处的光路上设置有待测样品(图中未画出)或参考标准反射板6，在该检测器口4设置有光电检测器5；该测量装置还包括切换装置7，能够对该测量口3处的待测样品和参考标准反射板6进行切换。
测量光自入射口2进入积分球主体1内，并直接入射到测量口3，照射于位于测量口3处的待测样品或参考标准反射板6，经待测样品或参考标准反射板6反射后，在积分球主体内部多次反射并均匀分布在积分球主体内壁，此时在检测器口4的光电检测器5将检测到的光强转换为电信号，并输入下一步的光谱分析装置(图中未画出)进行处理。
作为示例，如图1所示，该切换装置7为一伸缩机构，该伸缩机构与参考标准反射板6固定连接，在伸出和缩回两个状态下调整参考标准反射板是否位于测量口3处，从而在待测样品和参考标准反射板6之间进行切换。该伸缩机构例如可为电磁伸缩机构，该电磁伸缩机构为现有的常规结构，故在此不作赘述。
作为示例，该测量装置还包括位于测量口的旋转样品台8以及控制旋转样品台8旋转的电机传动装置(图中未画出)，待测样品能够置于样品台上。
作为优选，在积分球主体的内表面位于测量口和检测器口之间置有挡板9，防止照射到样品上的光强直接反射到光电检测器中，因此，检测器检测到的光强为经过积分球主体内壁多次反射后的均匀光强。理论上，光电检测器所检测到的光强应与照射在样品(标准反射板)表面的光强成比例关系。
使用上述装置进行漫反射光谱测量时，可以消除暗噪声影响，提高漫反射光谱测量精度，具体地，包括以下测量步骤：
1、不放置待测样品于测量口处，并且测量光不进入积分球，此时测量到的光谱为背景噪声值In；
2、将参考反射板放置于测量口，使测量光照射于参考标准反射板，测量参考标准反射板(反射率为rstd)的参考光谱Ir；
3、将待测样品放置于测量口，使测量光照射于待测样品，测量待测样品光谱Is；
4、计算扣除背景噪声后的待测样品漫反射光谱为：
综上所述，本实用新型基于积分球的漫反射光谱测量装置可以消除背景噪声的影响来提高漫反射光谱测量精度。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于积分球的漫反射光谱测量装置，包括：
积分球主体，其内表面涂覆有漫反射涂层，其上设置有入射口、测量口和检测器口，其中：
入射口，供测量光进入积分球主体内；
测量口，在所述测量口处的光路上设置有待测样品或参考标准反射板；
检测器口，设置有光电检测器，能够接收经过所述待测样品或参考标准反射板，并在积分球主体内壁多次漫反射的测量光并检测其光强；以及
切换装置，能够对所述测量口处的待测样品和参考标准反射板进行切换。
2.根据权利要求1所述的漫反射光谱测量装置，其特征在于，所述切换装置为一伸缩机构，该伸缩机构与所述参考标准反射板固定连接，在伸出和缩回两个状态下调整参考标准反射板是否位于测量口处，从而在待测样品和参考标准反射板之间进行切换。
3.根据权利要求2所述的漫反射光谱测量装置，其特征在于，所述伸缩机构为电磁伸缩机构。
4.根据权利要求1所述的漫反射光谱测量装置，其特征在于，所述漫反射光谱测量装置还包括旋转样品台以及控制旋转样品台进行旋转的电机传动装置，所述旋转样品台设置于测量口处，供所述待测样品放置。
5.根据权利要求1所述的漫反射光谱测量装置，其特征在于，所述漫反射光谱测量装置还包括光谱分析装置，与所述光电检测器相连接，能够对所述光电检测器输出的电信号进行分析处理。
6.根据权利要求1所述的漫反射光谱测量装置，其特征在于，在所述积分球主体的内表面位于测量口和检测器口之间设置有挡板，防止经所述待测样品反射的光直接进入所述光电检测器中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820816016.3U CN208270425U (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 基于积分球的漫反射光谱测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN (1) | CN208270425U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108827918A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-16 | 天津九光科技发展有限责任公司 | 基于积分球的漫反射光谱测量装置、测量方法及校正方法 |
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2018
- 2018-05-29 CN CN201820816016.3U patent/CN208270425U/zh active Active
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| CN108827918A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-16 | 天津九光科技发展有限责任公司 | 基于积分球的漫反射光谱测量装置、测量方法及校正方法 |
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Assignee: Tianjin Tongyang Science &Technology Development Co., Ltd. Assignor: Tianjin nine Light Technology Development Co., Ltd. Contract record no.: 2019120000006 Denomination of utility model: Integrating sphere-based diffuse reflection spectral measurement device, measurement method and correction method Granted publication date: 20181221 License type: Common License Record date: 20190719 |