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透射/反射光谱测量是材料本身的重要光学特性，是光谱测量的基本手段。 它通常需要使用光谱仪、光源、光纤、测量支架、标准参考样品、测量软件等设备。 针对不同类型的样品，为了获得更好的光谱数据，这两种基本模式会演变成薄膜测量、吸光度测量等多种测量形式。

随着工业和半导体产业生态的快速发展，人们对产品创新和材料品质的要求不断提高，采用光纤光谱仪的快速准确的透射/反射光谱测量技术也逐渐走向成熟。

透射/反射光谱测量原理

光纤光谱仪通常采用比较法来测量光谱的反射率或透射率，即参考样品和样品在相同波长下反射或透射的单一颜色的辐射能量，从而测量反射率或样品的透射率。

在透射率测量中，像素 n 上的透射率是根据以下等式使用当前样本、参考和背景数据计算的：

其中T------------透光率

Sample------------样品透射强度值

Ref------------参考样品透射强度

深色------------背景数据

透射率的百分比在数学上与反射率相同，因此也可用于反射实验。 反射测试中，ref为参考板的反射强度（如需测量绝对反射率值，需乘以公式中的系数C，C为参考反射板在各波长下的绝对反射率值） .

单光路测试：

首先，在不放置样品的情况下，测量100%透射的光谱信号；

放入样品测试光谱信号

比较两个信号得到的透过率

特征：

1、需要两次测量，测量速度慢；

2、对光源和系统的稳定性要求极高。

双光路测试：

参考光和主光束分别被探测器接收；

透过率=主光束强度/参考光强度；

测试前应进行系统频谱校准。

注意：

测量样品孔径的影响：当样品小于光斑尺寸时，使用孔径限制；

试样厚度：对于较厚的试样，在参考光路中也应放置等厚试样；

试样楔角的影响：尽可能准直光束+使用大口径积分球检测；

测试样品的背面：根据空白基板的双面透光率，由样品的双面透光率值计算出正面的透光率值；

光的偏振效应：样品垂直放置+偏光测试装置；

仪器的光谱分辨率：选择合适的分辨率，滤光片要求分辨率高；

空气中某些成分吸收带的影响：二氧化碳吸收，方法是用氮气​​填充样品室。

应用领域

透射/反射光谱仪系统具有测量快速、准确、集成方便等优点。 已广泛应用于实验室检测、产品在线检测等应用。 目前主要应用有：

在线反射/透射测试、高分子材料反射/透射测试

光学镜头、胶片样品反射/透射测试

干涉滤光片、光伏压花玻璃透射测试

各种水晶、塑料、纺织品等的反射测试。

LCD背光板、手机/平板电脑墨孔等透过率测量。

透射光谱

透射是指入射光通过物体通过折射的出射现象。 透过的物体多为透明或半透明物体，如玻璃、滤光片等。透过光谱反映了样品的透光特性，表示透明体透光的程度。 如果样品是无色透明的，除了少量光线被反射外，大部分光线都会透过物体。 以空气为基准，在整个可见光谱范围内的透过率为1。

光谱透射测量法的原理是：在相同的光源和相同的光强下，分别得到光谱仪在有和没有待测样品时的响应，通过计算响应的比值得到透射率, 和透射率 Γ 通常是样品的透射光谱与参考光谱的比值。

透光率测量连接示意图

由于透射光谱具有角度特性，光滑样品和粗糙样品的光谱透射测量方法也不同，也就是说，被测样品的透射光谱在不同的角度也会有所不同。 对于完全平坦的样品，可以0度入射，180度接收； 对于粗糙样品，要求0度入射，积分球接收。 积分球的空间反射性能非常好。 经过多次反射后光纤光谱仪 工作原理，透射光会非常均匀。 测量结果稳定且重现性好，其光学性能也非常好。 当对样品进行测试时，可以获得更高的准确度。

透光率测量光路示意图

这种光路多用于实验室或工业在线测试。 其结构不需要与样品表面接触。 光路结构简单，对样品形状要求不高。 检测简单、快速。 配合专用光学配件，适用于高温生产。 该环境可实现在线检测，也适用于实验室检测。 在一些特定的测量中，比如在不同的入射角下，在材料透光率的变化下，或者在不同的表面特征样品下，比如光伏压花玻璃、平面墨孔、OLED等光学玻璃也可以定制特殊角度光学镜头及附件，使用积分球在不同角度进行测试。

反射光谱测量

反射率是指入射辐射被反射部分（包括镜面反射和漫反射）所占的比例。 反射光谱法可用于反射率测量、折射率测量、颜色参数测量和膜厚测量，广泛应用于反射元件光学性能的测量。 测量反射样品时，以全反射散射漫射体为参比，其反射率在所有波长下均为1。 由于没有真正具有此性质的物质，现在通常使用烟熏、压粉或喷涂氧化镁（MgO）、硫酸钡（BaSO4）、海伦和白色陶瓷片等作为参考。

光谱反射率测量的基本原理是利用光纤将光源传输到物体表面，然后将材料的光谱反射率数据传输到光纤光谱仪，通过软件进行显示和分析，因此可以识别待测样品。 其方法是：在相同光源和相同光强下，分别得到光谱仪在有和没有待测样品的情况下的响应，通过计算响应的比值得到反射率ρ。

测量时，在测量光路上放置一个与参考光路成一定角度的标准反射镜，以其反射光谱作为参考。 收集完暗光谱和参考光谱后，待测样品可更换为标准反射镜进行后续实验。 计算反射光谱时，必须使用软件读取标准反射器的反射光谱数据。 如果读取的反射率与所使用的标准反射器不匹配，或者两者的角度要求不匹配，都会产生较大的误差。

反射率测量（探头）连接图

测量待测样品的反射光谱，一般采用卤钨灯作为光源。 本实验中，本实验使用的光源为Leysen Optics的iLight-DH-ADJ氘卤素组合光源，采用LiSpec-HS400显微光谱仪配合反射积分球进行测量。 由于积分球的内表面是一个完整的漫射体，其空间的反射特性非常均匀，反射光在内部反射后会变得非常均匀，强度会随着反射次数的增加而减弱； 测量稳定，重复性好，结果准确。 下图是积分球测量全反射的光路示意图。

反射率测量（积分球）连接图

反射率测量光路示意图

下表是一个典型的反射光谱测量系统，其中各部分组成如下：

姓名

模型

姓名

模型

高灵敏度光纤光谱仪

LiSpec-HS400

漫反射标准板

LS-WS30-R2

氚卤素组合光源

iLight-DH-ADJ

光谱测量软件

李景

反射积分球

iSphere-C3

IFR 光纤反射探头

Layson Optics光谱仪具有体积小、稳定性高、支持软件二次开发、配件丰富等特点。 已成功广泛应用于玻璃、高分子材料等行业的检测。 光纤光谱仪采用光纤光路，解决了光路在仪器集成中的局限性。 而莱森光学为用户提供基于光谱仪的光谱测量设备。 利用这些配置丰富的设备光纤光谱仪 工作原理，可以构建各种通用的光谱测量系统。

当我们测量物体的透射率时，光谱仪的选择很重要，但是附件的选择也很重要。 完整解决方案的每一部分都与测量结果的可靠性和准确性密切相关。 接下来我们详细分析透射测量解决方案（光谱配件、探头等）。

光源：

iLight-HAL、iLight-HAL-HP、LS-UV-HAL卤钨灯、紫外增强卤钨灯

iLight-DH-ADJ 氚卤素组合光源

iLight-DHc、iLight-Xe 氙气灯

光纤：

采用高纯度进口石英纤芯，光纤类型采用多模光纤，数值孔径为0.22，也可为用户提供NA=0.12、0.15/0.26/0.37等数值孔径的多模光纤。

积分球：

主要实现强漫散射材料的光学透射/反射测量（SMA905分光或标准BNC检测器方式可根据需要切换），主要适用于手机屏幕、显示屏、玻璃镜片、胶水、油墨、镀膜镜片等透光率测量，特别适用于IR油膜孔洞透光率测量。

标准反射积分球iSphere-C3-REF 标准透射积分球iSphere-C3-TMS

镜片：

LS-FOL 光纤准直聚焦透镜