[发明专利]紫外-可见光-近红外透反射光谱测量装置和测量方法

说明书

一种紫外‑可见光‑近红外透反射光谱测量装置和测量方法。测量装置包括复色光源、光栅单色器、光阑、偏振片、分束器、参考光高速探测器、测试光高速探测器、示波器和计算机，本发明优点是：(1)显著提高了透反射光谱的采集速度，可以实现样品透反射光谱的快速测量；(2)测量系统具有较高的测量精度，样品透反射率的测量误差约为0.1％‑0.3％；(3)在测量过程中，光栅单色器内部的机械部件始终保持匀速的运动状态，测试系统因而具有较高的机械稳定性。

技术领域

本发明涉及透反射光谱的测量，特别是一种紫外-可见光-近红外透反射光谱测量装置和测量方法。

背景技术

紫外-可见光-近红外透反射光谱测量技术在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域以及在化工、医药、环境检测、冶金等现代工业生产与管理部门都获得了广泛而重要的应用(参见[1]倪一,黄梅珍,袁波,赵海鹰,窦晓鸣.紫外可见分光光度计的发展与现状[J].现代科学仪器,2004,03:3-7+11.[2]朱英,和惠朋,武晓博,张学俊.紫外可见分光光度计及其应用[J].化工中间体,2012,11:34-37.)。目前紫外-可见光-近红外透反射光谱普遍采用双光路光度法的测量构架，如图1所示，主要包括复色光源1，单色器2，光阑3，偏振片4，分束器5，参考光探测器6，待测样品7和测试光探测器8，数据采集器9和计算机10。复色光源出射的复色光经过单色器后形成测量所需要的单色光，单色光经过光阑和偏振片后形成测量所需的线偏振光，线偏振光经过分束器后形成一束测量光和一束参考光，参考光被参考光探测器收集，测试光经过样品后被测试光探测器所接收，参考光探测器和测试光探测器输出的电压信号被数据采集器记录，计算机用来控制单色器和进行数据运算。基于目前的测量系统，样品透射光谱的主要测量过程如下：

(1)在复色光源关闭的情况下测量参考光探测器和测试光探测器的暗场强度值；

(2)打开复色光源，在光路中不放置样品，使测试光束照射在测试光探测器上；

(3)把单色器的工作波长设置为λ₁，然后测量参考光探测器和测试光探测器的明场强度值；

(4)把单色器的工作波长依次设置为λ₂,λ₃……λ_n，分别重复步骤(3)，得到各个波长下参考光探测器和测试光探测器的明场强度值；

(5)在测试光束中安装待测样品，把单色器的工作波长设置为λ₁，然后测量此时参考光探测器和测试光探测器的信号强度值；

(6)把单色器的工作波长依次设置为λ₂,λ₃……λ_n，分别重复步骤(5)，得到各个波长下参考光探测器和测试光探测器的信号强度值；

(7)根据参考光探测器和测试光探测器的暗场强度值，以及在各个波长下的明场强度值和信号强度值，分别计算波长为λ₁,λ₂,λ₃……λ_n时待测样品的透射率，进而得到待测样品的透射光谱。

目前的测量装置和测量方法可以比较准确的完成样品透反射光谱的测量，测量精度约为0.1％～0.3％，但是主要存在下面几个缺点：