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多通道快速分光测色仪的结构组成及工作过程

2010-10-07

                             多通道快速分光测色仪的结构组成及工作过程
    扫描式分光光度测色系统虽然实现了分光测色的精度要求，但是由于其光谱测量是通过单色仪的机械扫描来完成的，所以测量速度较慢。这种缺陷在自动配色应用中显得尤其突出，因为在自动配色操作中需要测量大量的颜色样品，特别是在建立色料的基础数据库时更是希望加快测色速度，以缩短建库时间，充分提高工作效率。因此，作为分光光度测色系统的新发展成就，采用光电探测器列阵的多通道快速分光测色仪已逐渐普及，这类仪器处理具有分光光度测色仪外，又有光电积分式测色系统的测量速度，是包括自动配色在内的现代颜色科学研究与工业测控技术不可缺少的颜色测量设备。
    快速分光光度测色仪的出现与光电探测半导体技术的进展是分不开的，是随着固体图像传感器的发展而产生的。固体图像传感器主要有三大类型：一种是电荷耦合器件，第二种是MOS图像传感器，又称自扫描光电二极管列阵，第三种是电荷注入器件，其中前两种用得比较多，在多通道快速测色系统中用得普通的是扫描光电二极管列阵SPD。
    目前国外生产自扫描光电二极管列阵的厂家，以美国公司的水平比较高，线列有64~4096位系列产品，扫描频率达10MHz(单线)，面列阵有14*41~1200*400位产品，以及64~720位环形列阵等，共约50余个品种。日本对ＭＯＳ图像传感器也比较列阵，日立公司则要求在家用方面实用化，该公司已有３８４×４８４位的面阵用于彩色摄像机内。
　　在快速分光光度测色仪器中应用的列阵探测器件可直接安装在色散系统的出射狭缝处，这里色散系统的结构已不需要如扫描式分光光度测色仪那样用出射狭缝把单色辐射分割开来。这种仪器没有出射狭缝机械部件，因此该色散系统实际上是一个多色仪，全部单色光谱辐射都同时从出射狭缝射出并射到光探测器上，探测器列阵同时获得了整个光谱能量分布的信息。可见，这类仪器以光谱信号的电子扫描代替了常规的机械扫描，从而实现了对样品的快速测量。
　　从扫描式分光测色仪到多通道快速分光测色仪的发展过程中，曾经出现过一种过渡型快速测色系统，用分立的硅光电池排列起来组成一个“阵列”作为广电探测器，来接收由光纤束从多色仪的出射狭缝传导过来的光谱信号，由此到达快速光谱扫描测量的目的。
　　在应用列阵探测器的快速分光测色仪器中，有一种比较特别的光学结构在这里作一简要介绍，那就是如日本ＭＩＮＯＬＴＡ公司生产的ＣＭ—1000分光测色计所采用的分光传感器。光接收部分由两列SPD构成，分别用于测定短波长区（400~500nm）和长波长区（500~700nm）。测量光线由上方入射。
    目前，在国际市场上出现的多通道快速分光测色仪越来越多，但是采用的原理结构大同小异，不外乎单光束和双光束两种类型，并以后者见多；照明光源以脉冲疝灯为主，也有卤钨灯等恒定光源的；探测器基本上都是自扫描光电二极管列阵（SPD）,少数采用CCD列阵；样品测量尺寸一般都有几个孔径可供选择，同时系统中都考虑了镜面反射成分的包括与排除切换功能：另外，大多数系统是反射和透射测量两用的。下面就近年来再国际上比较流行的一些快速分光测色仪器的产品型号、光学结构、主要性能指标和特点等进行归纳和整理。