透光率均勻性測(cè)試儀的核心是通過多點(diǎn)采集樣本不同區(qū)域的透光率數(shù)據(jù),再通過計(jì)算分析差異來判定均勻性,其工作原理可拆解為光源控制、光路傳導(dǎo)、信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),具體如下:
一、光源:提供穩(wěn)定可控的入射光
測(cè)試儀的光源系統(tǒng)需滿足光譜穩(wěn)定、強(qiáng)度恒定的要求,以確保入射光參數(shù)一致,避免因光源波動(dòng)影響測(cè)量精度。
常用光源包括白光LED、氙燈或鹵鎢燈,部分高端儀器會(huì)配備單色儀,可輸出特定波長(zhǎng)(如可見光550nm、紫外365nm)的單色光,適應(yīng)不同材料(如玻璃、薄膜)的測(cè)試需求。
光源經(jīng)透鏡或積分球進(jìn)行勻光處理,使入射到樣本表面的光線強(qiáng)度分布均勻,減少光源本身的不均勻性對(duì)測(cè)量的干擾。
二、光路:精準(zhǔn)傳導(dǎo)光線并定位測(cè)量點(diǎn)
光路設(shè)計(jì)的核心是讓光線垂直入射到樣本的不同區(qū)域,并確保反射光、雜散光被有效排除。
機(jī)械定位系統(tǒng):樣本臺(tái)通常可通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)X/Y軸移動(dòng),或采用陣列式探頭分布,按預(yù)設(shè)間距(如5mm×5mm、10mm×10mm)自動(dòng)定位測(cè)量點(diǎn)(常見點(diǎn)數(shù)為9點(diǎn)、16點(diǎn)或自定義網(wǎng)格)。
遮光與準(zhǔn)直:光路中會(huì)加入遮光罩和準(zhǔn)直透鏡,使入射光成為平行光束,避免光線發(fā)散導(dǎo)致的測(cè)量區(qū)域重疊,確保每個(gè)測(cè)點(diǎn)的光線僅來自樣本的特定微小區(qū)域(通常直徑1-3mm)。
三、檢測(cè):捕捉透射光并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)
光線穿過樣本后,由光電探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)化為可量化的電信號(hào),這是測(cè)量的核心環(huán)節(jié)。
探測(cè)器類型:常用硅光電二極管或光電倍增管,其靈敏度與光源光譜匹配(如硅探測(cè)器對(duì)可見光響應(yīng)良好),能將透射光的光強(qiáng)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電流或電壓信號(hào)。
信號(hào)放大與濾波:微弱的電信號(hào)經(jīng)放大器放大后,通過濾波電路去除環(huán)境光、電路噪聲等干擾,確保信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
四、數(shù)據(jù)處理:計(jì)算透光率并分析均勻性
通過對(duì)比入射光與透射光的強(qiáng)度,計(jì)算各點(diǎn)透光率,再通過統(tǒng)計(jì)分析得出均勻性指標(biāo)。
透光率計(jì)算:某點(diǎn)透光率T=(透射光強(qiáng)I?/入射光強(qiáng)I?)×100%,其中I?需在無樣本時(shí)預(yù)先校準(zhǔn)(即“調(diào)零”或“基線校準(zhǔn)”)。
均勻性分析:
計(jì)算所有測(cè)點(diǎn)透光率的最大值(Tmax)、最小值(Tmin)、平均值(Tavg)。
常用均勻性指標(biāo)包括:
偏差率:(Tmax-Tmin)/Tavg×100%(反映最大差異);
標(biāo)準(zhǔn)差:反映所有測(cè)點(diǎn)與平均值的離散程度,數(shù)值越小則均勻性越好。
結(jié)果輸出:儀器通過顯示屏或軟件輸出各點(diǎn)透光率數(shù)值、分布熱力圖或均勻性等級(jí)(如合格/不合格),直觀呈現(xiàn)樣本的均勻性狀況。