分光测色仪器三维样品架的设计

摘 要 目前物理实验室常用的分光测色仪器只能对片状样品进行反射光谱的测量, 但在实际应用中 , 特别是测量地质样品的光学特性时, 需要进行无损检测, 因此不能对样品进行切片处理.针对这一情况 , 我们设计了和测色仪器配套使用的三维样品架, 该样品架可以很好地测量三维样品的颜色.
 
**词 分光测色仪器;颜色测量;三维样品架

1  背景介绍 色度学是一门研究人的颜色视觉规律、颜色   测量理论与技术的科学[ 1] , **早起源于牛顿的色 散理论.随着色度学的发展 , 它被广泛地应用到 了工业生产中 , 指导着彩色电视机、彩色摄影、彩 色印刷、染料、纺织、造纸、交通信号、照明技术等 **域的工作 , 同时也被应用到产品检验和产品质 量监控中, 比如宝石级别的评价、石油中含硫量的 检测以及水环境污染的监测等 .另外, 在地质方 面, 地质沉积物的色度值也可以反映出沉积物的 组分 , 从而能够间接地推测出当初的沉积环 境[ 2 , 3] .考虑到色度学和学生专业知识的紧密联 系, 中**地质大学(北京)物理实验中心开设了色 度学实验[ 4] . 色度学实验中我们使用的仪器是天津拓普公 司的 WSD —1A 型分光测色仪 , 该仪器包括测反 射样品机构、光栅单色仪、光源系统、测透射样品 结构、接收单元等部分.主要技术参数分别为 :波 长扫描范围 380 ~ 780nm , 球面镜焦距 f   = 302 .5mm , 色散元件是 550nm 闪耀衍射光栅 , 其 中光栅的条数为 1200/m m , 接收装置是型号为 CR114 的光电倍增管 .该仪器设计了透射光路和反射光路, 可以分别测量样品的透射色和反射色.
 
2 存在的问题
 
该分光测色仪器在实际应用中存在着缺陷 , 具体就是不能测量不规则样品的反射光谱 .其反射样品室外观如图 1 所示, 整个样品盒尺寸为:长
 
10 .55cm , 宽 12 .60cm , 高 9 .00cm , 另外还有一可拆卸弹簧夹板被用来固定样品, 使其紧贴积分球 , 以便减少测量误差提高数据的稳定性和重复性 . 这样的设计严格限制了样品的形状和尺寸 , 要求被测量的样品**是薄片状 .可是 , 在实际应用中, 我们往往需要测量的是地质样品 , 对于这些样品而言, 进行无损检测往往是**的 .因此, 对我们实验室而言 , 如何改进分光测色仪器的反射样品室成为一项非常有意义的工作.
3 分光测色仪器三维样品架的设计
 
 
在充分考虑了反射样品盒的空间尺寸以及实验条件的情况下 , 我们设计了适用于该分光测色仪器的三维样品架, 设计图如图2 所示.该样品架设置有旋钉 1 , 圆环 2 , 固定螺钉 3 , Y 形支架 4 , 螺柱5 , 有孔圆台 6 .旋钉 1 用于固定样品 , 通过旋松或拧紧圆环 2 边缘的三个旋钉可以将样品固定于圆环内部;圆环 2 通过 Y 形支架两侧的固定螺钉 3 与 Y 形支架 4 进行固定连接 ;螺柱 5 , 可以插接在有孔圆台 6 的圆孔内, 使 Y 形支架 4 能够在圆孔内部旋转.
 
在实测样品时, 我们可以将样品置于钢质圆环中间, 用圆环边缘的旋钉固定样品;然后松开 Y 形支架两侧的固定螺钉, 可以分别对圆环和 Y 形支架进行旋转 , 直到一个样品面正对积分球圆孔;**后 , 旋紧固定螺钉 , 固定好钢质圆环和 Y 形支架的位置, 进行测量 .这样的设计能够使样品实现三维旋转 , 便于测量不规则样品的各个面的反射光谱 .

本文设计了适用于 WSD —1A 型分光测色仪的三维样品架, 该设计可以用来测量不规则样品各面的光学性质, 解决了过去测色仪器无法检测不规则样品的缺陷 , 实现了样品的无损检测