不同的光源由于光譜能量分布的不同,同一個顏色的物體在不同的光源照射下呈現(xiàn)的顏色是不一樣的,因此為了統(tǒng)一顏色測量的光源環(huán)境,CIE規(guī)定了多種用于顏色測量的標準光源。色差儀作為光電測色儀器,其內(nèi)部就配有CIE規(guī)定的標準光源。那么,色差儀測色用什么光源?色差儀測色光源對精度有何影響?
同一個顏色的物體在不同的光源照射下呈現(xiàn)的顏色是不一樣的,因此光源是影響色差儀的一個非常重要的因素。可根據(jù)待測樣板的實際情況選擇CIE規(guī)定的A標準光源、C標準光源、D系列標準光源D50、D65、D75、F標準光源中的一種,A光源的顏色偏黃,色溫為2856K,C光源的色溫為6744K,它表示北方天空的日光,D系列的光源因為其色溫為5000~7500K,接近白色,所以其顯示性較好。F系列的光源為較節(jié)電的熒光燈顯示性一般。光源可以更換,但每次更換光源后要進行色差計較準。
另外,色差計使用一段時間后,光源色溫會發(fā)生變化,其相對光譜功率分布就會改變,導(dǎo)致其與盧瑟條件的匹配精度降低,故其測色精度也隨之下降。因此,為了保證色差儀的長期測量精度,需要定期用標準反射白板進行標定。
色差儀是由照明系統(tǒng)、探測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3大部分組成的,其中照明系統(tǒng)是由光源、透鏡、隔熱玻璃和導(dǎo)光筒組成的。色差儀內(nèi)部照明光源通常是標準A光源,而實際應(yīng)用中都需要測量物體在標準D65和C光源下的色度值,所以要模擬出D65光源,只要使儀器總的光譜靈敏度符合D65下的盧瑟條件即可。在照明系統(tǒng)中影響測量精度的因素有:
1.照明光源
在設(shè)計光源的供電電路時要保證電源輸出電壓的穩(wěn)定性,這樣才能保證光源發(fā)光穩(wěn)定;其次儀器一定要預(yù)熱足夠長的時間,使光源光譜穩(wěn)定,才能進行測量。
2.凸透鏡
作用是把光源發(fā)出的光變成均勻得“平行光”。但是實際上這是不可能的,因為我們的光源不是點光源,所以只能得到近似的平行光。由此它對慮色器光譜透射比的影響如下:
其中,α為光線與慮色器法線的夾角;φ為光束最大傾斜角;d為有色玻璃厚度。上式表明斜光束使得能量增強,因此慮色器的濾色片應(yīng)該適當?shù)募雍?,以校正由斜光束帶來的影響?/p>
3.隔熱玻璃
因為光電探測器在紅外和紫外波段仍有響應(yīng),這是色差儀所不需要的,也是不希望的。它對實際測量結(jié)果有很大的影響,所以可以選擇在透鏡下方增加一塊隔熱玻璃,用來消除紫外和紅外部分。
4.導(dǎo)光筒
為了保證光線照射到待測樣品上時,光線與透鏡軸線的夾角不超過10°,需要把一些傾斜角較大的光線去處掉,這樣消除去雜散光。
在色差儀中,選擇什么樣的光源,首先考慮的是穩(wěn)定性,光源定向性,壽命以及最終獲得的光譜曲線的有效性。目前采用的多為鹵素石英鎢絲燈及氙燈兩種光源。
鎢燈是顏色測量儀器最常用的光源,它是一個內(nèi)充惰性氣體或者鹵素(防止鎢絲氧化和熱蒸發(fā))的白熾燈泡。用鎢作燈絲材料是因為鎢具有足夠的強度,并能經(jīng)受高溫。經(jīng)測試在可見光區(qū)鎢燈的光譜曲線與黑體發(fā)射器光譜曲線幾乎完全重疊。隨著近年穩(wěn)壓電源和脈沖電源的發(fā)展,鎢燈能夠提供重復(fù)穩(wěn)定的,高色溫的光束,完全可以滿足外觀顏色測量對光源的需要。
氙燈是另一種常用于顏色測量儀器的光源。它是一個裝有一對電極的充滿氙氣的密封玻璃管。當在電極上加上高電壓時,內(nèi)部氙氣就會受到激發(fā)瞬間產(chǎn)生弧光,這屬于一種充氣放電燈。氙燈的優(yōu)點在于譜線比白熾燈的譜線更接近于日光并且能量較高。但是氙燈光源需要比較復(fù)雜的高壓震蕩激發(fā)電路,維修亦非常復(fù)雜,在更換時,除了要更換燈泡外,還要更換整組電容,所以價格較貴。所以采用鹵素鎢燈(石英外殼)從技術(shù)和經(jīng)濟上均是最適宜的。特別是便攜式儀器,需要輕巧,省電,便于維護和操作。
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