近红外透射光谱检测

2019年11月蓝菲光学成功交付上海质检定制摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统。光谱透射率及色贡献指数是衡量摄影镜头质量优劣的重要指标。摄影镜头的光谱透射比特性直接影响彩色摄影的色再现质量，ISO规定了以用对数透射比为基础的色贡献指数来描述照相镜头的色再现性（ISO 6728-1983）。我们知道照相镜头是由多片透镜组成的，其设计是由全世界多个厂商共同协作的，不同厂商根据其设计方案，则选用不同的透镜玻璃。照相机的色贡献指数是由整个镜头的综合光谱透过率决定的。从某种意义上讲，用于照相镜头的每一块透镜玻璃都应该测量其色贡献指数，并且测试值符合标准要求。上海市质量监督检验技术研究院，是国家市场监督管理总局批准设立的，经上海市人民政府依法设置的非营利性公益科研类政府实验室，是国家级产品质量监督检验研究院。是集产品质量检验检测、计量校准、体系与产品认证、标准化服务、培训与咨询为一体的全国最具有综合竞争力的检测院所之一。上海市质检院针对采购检测仪器具有很高的产品要求，在产品质量、性能、售后服务等一系列考察后，选定蓝菲光学定制生产镜头色贡献指数检测系统。蓝菲光学定制生产的镜头色贡献指数检测系统基于积分球的光谱透射率测试系统，来获取镜头的光谱透射比。待测镜头最大尺寸128mm（D）*366mm（L）, 待测镜头重量5kg以内。镜头透过率范围一般在4%-98%。硬件系统由积分球，光谱仪，准直光源，夹具和暗室组成。系统符合JBT8248.1-1999 照相镜头光谱透射比的测量方法和JBT8251-1999 照相镜头的色贡献指数国标。蓝菲光学高漫反射涂料很受行业认可，该测试系统积分球内部使用Spectraflect® 涂料在紫外-可见光-近红外光谱区内漫反射率高达98%。积分球的开口处采用刀刃结构有助于收集大角度散射，挡板采用最小化设计，使得探测器能够最大程度地看到球内壁表面。探测器口位于球的顶部和底部，使用挡板遮挡防止样品和参考口光束直接照射。蓝菲光学的光谱仪光谱范围350-1100nm，该光谱仪内置的电制冷、薄型背照式CCD探测器可高效地抑制杂散光。所使用的准直光源均匀性＞90%，光斑大小可调，配套软件显示光谱透射比和色贡献指数，光谱间隔为10nm，此外允许我们自定义光谱及对软件二次开发，方便实用。图1 上海质检定制摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统图图2 摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统软件界面蓝菲光学定制的摄影镜头光谱透射率及色贡献指数检测系统设计灵活，可依照标准定制，适用于各类镜头透过率和色贡献指数测试。

随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。本文主要介绍采用PerkinElmer紫外可见近红外光谱仪配置可变角度测试附件，直接测试样品不同角度下绝对反射率、透射率曲线，无需参比镜校准，操作简单方便，测试结果更加准确。附件为变角度绝对反射、变角度透射率测试附件，如下图所示，检测器和样品台均可以360度旋转，通过样品台和检测器配合旋转，测试不同角度下透射和反射信号。PerkinElmer Lambda1050+ 光谱仪自动可变角附件光路图图1 仪器外观图固定布局 工具条上设置固定宽高背景可以设置被包含可以完美对齐背景图和文字以及制作自己的模板下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。样品变角度透射测试采用自动可变角附件可以方便快捷的测试样品不同角度下透射数据，自动测试样品不同角度下P光和S光下透射率曲线，一次设置即可完成所有角度在不同偏振态下透射率曲线测试，无需多次操作，测试曲线如下图所示。图2 样品不同角度和偏振态下透射率测试数据样品变角度透射/反射曲线测试同一个样品，可以通过软件设置一次性测试得到样品透射和反射率曲线，如下图所示，该样品在可见波长下反射率大于99.5%，透射率低于0.5%，可同时表征高透和减反性能。图3 样品45度透射和反射曲线测试NIST标准铝镜10度反射率曲线测试采用自动可变角附件测试NIST标准铝镜10度下反射率曲线，如下图所示，黑色曲线为自动可变角附件测试曲线，红色为NIST标准值曲线，发现两条测试曲线完全重合，进一步证明测试系统的可靠性，可以准确测试样品的光学数据。图4 NIST标准铝镜10度反射率曲线测试（红色为NIST标准曲线）样品变角度全波长反射曲线测试（200-2500nm）软件设置不同的测试角度和偏振方向，自动测试样品不同角度下P光和S光偏振态下反射率曲线，如下图所示，200-2500nm整个波段下测试曲线均有优异信噪比，尤其是在紫外区（200-400nm）,可以完成各波长范围的反射性能测试。图5 样品全波段（200-2500nm）变角度反射率测试不同膜系设计的镀膜样品性能验证

随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。本文主要介绍采用珀金埃尔默紫外/可见/近红外光谱仪和Spectrum 3红外傅里叶变换红外光谱仪，配置TAMS等可变角度测试附件，测试样品不同角度下绝对反射率、透射率数据，实现175nm-50000nm透射率、反射率等光学性能的精确表征。TAMS附件为变角度绝对反射、变角度透射测试附件，如下图所示，检测器和样品台均可以360度旋转，通过样品台和检测器配合旋转，测试不同角度下透射和反射信号。 Lambda系列分光光度计 TAMS变角度透射反射附件光路图图1 仪器外观图以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。01样品变角度透射测试采用TAMS附件可以方便快捷的测试样品不同角度下透射数据，自动测试样品不同角度下P光和S光下透射率曲线，一次设置即可完成所有角度在不同偏振态下透射率曲线测试，测试曲线如下图所示。 图2 样品不同角度和偏振态下透射率测试数据（点击查看大图）TAMS附件配套不同的偏振组件，可以自动测试样品不同波长下偏振信号，如下图测试石英样品在45度下偏振P光和S光反射数据： 图3 样品紫外波段P光和S光偏振测试（点击查看大图）02样品变角度透射/反射曲线测试通过软件设置，可一次性测试得到样品透射和反射率曲线，如下图，该样品在可见波长下反射率大于99.5%，透射率低于0.5%，可同时表征高透和减反性能。 图4 样品45度透射和反射曲线测试（点击查看大图）03NIST标准铝镜10度反射率曲线测试测试NIST标准铝镜10度下反射率数据，如下图所示，黑色曲线为TAMS测试曲线，红色为NIST标准值曲线，两条测试曲线完全重合，进一步证明测试系统的可靠性，可以准确测试样品的光学数据。 图5 NIST标准铝镜10度反射率曲线测试（红色为NIST标准曲线）04样品变角度全波长反射曲线测试（200-2500nm）软件设置不同的测试角度和偏振方向，自动测试样品不同角度下P光和S光偏振态下反射率曲线，如下图所示，200-2500nm整个波段下测试曲线均有优异信噪比，尤其是在紫外区（200-400nm）,可以完成各波长范围的反射性能测试。 图6 样品全波段（200-2500nm）变角度反射率测试（点击查看大图）05不同膜系设计的镀膜样品性能验证测试样品600-1400nm下45度反射率曲线，该样品在1200nm以上属于高反射率，反射率大于99.5%，同时需要关注600-1200nm范围各个吸收峰情况，该波段下吸收峰非常尖锐，同时吸收峰较多，需要仪器具备高分辨率，从而准确测试出每一个尖锐吸收峰信号。 图7 膜系设计验证样品45度反射率测试（点击查看大图）06双向散射分布函数（BSDF）测试除了测试常规变角度透射和反射曲线外，TAMS附件可以自动测试样品不同角度下透射和反射率信号，可以得出样品不同角度下的透射分布函数（BTDF）和反射分布函数（BRDF）信号，最终得到双向散射分布函数（BSDF）。采用该附件可方便测试样品双向散射分布函数（BSDF）、双向反射分布函数（BRDF）、双向透射分布函数（BTDF）等光学参数测试，测试结果如下图所示： 图8 BRDF和BTDF测试（点击查看大图）如下图所示，测试样品不同波长下BSDF分布函数曲线（BRDF + BTDF），从而可以得出样品随不同角度下透射和反射信号变化情况。 图9 样品不同波长下BSDF（BRDF+BTDF）测试（点击查看大图）07窄带滤光片测试Lambda系列光谱仪为双样品仓设计，TAMS附件可与标准检测器、积分球检测器自由更换。对于窄带滤光片样品，即需要准确测设带通区域的透过率、半峰宽，也需要准确测试截止区吸光度值（OD值），可直接切换标准检测器进行检测。 图10 用于激光雷达的镀膜镜片透射和OD值测试数据（点击查看大图）08红外波段区变角透射反射测试珀金埃尔默傅里叶变换红外光谱仪，可广泛应用于上述红外材料光学性能测试，可测试样品在不同波段下红外透光率以及反射率，搭配变角透射及变角反射附件，可以实现不同角度下透射率及反射率测试，如下图为红外波段透射和反射测试曲线： 图11 用于Spectrum 3傅里叶红外的TAMS附件 图12 红外TAMS附件测试样品红外波段不同角度透射数据Summary综上，采用Lambda系列紫外/可见/近红外分光光度计以及傅里叶红外光谱仪，搭配TAMS、标准检测器、积分球等多种采样附件，可以组合出完备的材料光学性能测试平台，满足光学镀膜测试的多样化需求，更加准确便捷的得到样品的光学检测数据。 关注我们