分光測色儀器三維樣品架的設計

摘 要 目前物理實驗室常用的分光測色儀器只能對片狀樣品進行反射光譜的測量, 但在實際應用中 , 特別是測量地質樣品的光學特性時, 需要進行無損檢測, 因此不能對樣品進行切片處理.針對這一情況 , 我們設計了和測色儀器配套使用的三維樣品架, 該樣品架可以很好地測量三維樣品的顏色.
 
關鍵詞 分光測色儀器;顏色測量;三維樣品架

1  背景介紹 色度學是一門研究人的顏色視覺規律、顏色   測量理論與技術的科學[ 1] , **早起源于牛頓的色 散理論.隨著色度學的發展 , 它被廣泛地應用到 了工業生產中 , 指導著彩色電視機、彩色攝影、彩 色印刷、染料、紡織、造紙、交通信號、照明技術等 *域的工作 , 同時也被應用到產品檢驗和產品質 量監控中, 比如寶石級別的評價、石油中含硫量的 檢測以及水環境污染的監測等 .另外, 在地質方 面, 地質沉積物的色度值也可以反映出沉積物的 組分 , 從而能夠間接地推測出當初的沉積環 境[ 2 , 3] .考慮到色度學和學生專業知識的緊密聯 系, 中G地質大學(北京)物理實驗中心開設了色 度學實驗[ 4] . 色度學實驗中我們使用的儀器是天津拓普公 司的 WSD —1A 型分光測色儀 , 該儀器包括測反 射樣品機構、光柵單色儀、光源系統、測透射樣品 結構、接收單元等部分.主要技術參數分別為 :波 長掃描范圍 380 ~ 780nm , 球面鏡焦距 f   = 302 .5mm , 色散元件是 550nm 閃耀衍射光柵 , 其 中光柵的條數為 1200/m m , 接收裝置是型號為 CR114 的光電倍增管 .該儀器設計了透射光路和反射光路, 可以分別測量樣品的透射色和反射色.
 
2 存在的問題
 
該分光測色儀器在實際應用中存在著缺陷 , 具體就是不能測量不規則樣品的反射光譜 .其反射樣品室外觀如圖 1 所示, 整個樣品盒尺寸為:長
 
10 .55cm , 寬 12 .60cm , 高 9 .00cm , 另外還有一可拆卸彈簧夾板被用來固定樣品, 使其緊貼積分球 , 以便減少測量誤差提高數據的穩定性和重復性 . 這樣的設計嚴格限制了樣品的形狀和尺寸 , 要求被測量的樣品必須是薄片狀 .可是 , 在實際應用中, 我們往往需要測量的是地質樣品 , 對于這些樣品而言, 進行無損檢測往往是必須的 .因此, 對我們實驗室而言 , 如何改進分光測色儀器的反射樣品室成為一項非常有意義的工作.
3 分光測色儀器三維樣品架的設計
 
 
在充分考慮了反射樣品盒的空間尺寸以及實驗條件的情況下 , 我們設計了適用于該分光測色儀器的三維樣品架, 設計圖如圖2 所示.該樣品架設置有旋釘 1 , 圓環 2 , 固定螺釘 3 , Y 形支架 4 , 螺柱5 , 有孔圓臺 6 .旋釘 1 用于固定樣品 , 通過旋松或擰緊圓環 2 邊緣的三個旋釘可以將樣品固定于圓環內部;圓環 2 通過 Y 形支架兩側的固定螺釘 3 與 Y 形支架 4 進行固定連接 ;螺柱 5 , 可以插接在有孔圓臺 6 的圓孔內, 使 Y 形支架 4 能夠在圓孔內部旋轉.
 
在實測樣品時, 我們可以將樣品置于鋼質圓環中間, 用圓環邊緣的旋釘固定樣品;然后松開 Y 形支架兩側的固定螺釘, 可以分別對圓環和 Y 形支架進行旋轉 , 直到一個樣品面正對積分球圓孔;**后 , 旋緊固定螺釘 , 固定好鋼質圓環和 Y 形支架的位置, 進行測量 .這樣的設計能夠使樣品實現三維旋轉 , 便于測量不規則樣品的各個面的反射光譜 .

本文設計了適用于 WSD —1A 型分光測色儀的三維樣品架, 該設計可以用來測量不規則樣品各面的光學性質, 解決了過去測色儀器無法檢測不規則樣品的缺陷 , 實現了樣品的無損檢測
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