光學透過率儀是測量材料透光特性的專業儀器,廣泛應用于玻璃、塑料、薄膜、光學鏡片等行業的質量控制。本文簡單總結了光學透過率儀的測量原理。

一、 核心原理:朗伯-比爾定律與標準化光路
透過率儀的測量原理建立在朗伯-比爾定律的物理基礎之上,該定律描述了單色光通過均勻介質時的衰減規律:透射光強度與入射光強度呈指數衰減關系,衰減程度取決于材料的吸收系數和厚度。
為實現精確測量,儀器內部構建了高度標準化的光路系統。穩定光源(通常為鹵素燈或LED)發出的光經過單色器或特定濾光片,成為特定波長(如380nm-780nm可見光全譜段,或單波長如550nm)的測試光束。該光束被準直系統調整為平行光,垂直照射于待測樣品。穿透樣品后,剩余光強由高靈敏度探測器(如硅光電二極管)精確捕獲,并轉換為電信號。

二、 關鍵環節:消除干擾與精確量化
在實際測量中,需排除非吸收性光損失的影響,以獲取真實的透過率數據。
反射與散射的考量:光線在樣品前后表面會發生反射,樣品內部的不均質可能引起散射。為區分直接透射與總透射(直接透射+散射光),精密儀器常采用積分球作為接收器。樣品緊貼積分球入口測量,球內壁的漫反射涂層將所有透射光(包括散射光)均勻混合后由探測器接收,從而測得總透過率。若需測量規則透過率(直透部分),則需在積分球入口前設置光阱吸收掉散射光。
校準與歸零:儀器精度依賴嚴格的校準流程。測量前,需進行“100%基線校準”(無樣品或置入空氣作為100%透過參考)和“0%基線校準”(用完全不透光的標準黑板遮擋光路)。通過建立基準,儀器能將樣品測量值準確換算為百分比透過率。
三、 測量模式與應用深化
根據被測材料和所需信息,現代透過率儀集成了多種測量模式。
光譜透過率掃描:通過連續改變入射光波長,可獲得樣品在寬譜段(如紫外-可見-近紅外)內的透過率曲線。此模式對濾光片、鍍膜玻璃、太陽膜等光譜選擇性材料的性能評估至關重要。
單波長透過率測量:固定于特定波長(如550nm,人眼最敏感),快速獲取材料的平均透過率或霧度(散射光通量與總透射光通量之比)。這是評價普通透明材料如平板玻璃、樹脂鏡片光效的常用方法。
高精度測量保障:為確保數據可靠,儀器設計需控制光束的平行度與垂直入射,并維持光源的強度穩定性與探測器的溫漂補償。現代儀器多內置標準板進行自動校準,并具備溫度傳感功能,以修正環境變化引入的誤差。