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半透明材料透过率测试，需要双光路测试法获得准确的测量结果 常规测试方法不适用 半透明材料通常具有某些特性和物理结构，导致入射光在穿过样品时形成散射效应。当测量这些材料的透过率时，发生的散射会带来挑战。在某些情况下，需要利用散射来提高光源的均匀性和朗伯特性。例如有些扩散片中加入了含银的胶体颗粒，在这种情况下，常规测试透过率的方法就无法使用。 当光照射到物体时，有三个基本现象发生：反射、透射和吸收。其他现象，如荧光，不在本文研究范围。在透明材料的正常透射测量中，如果入射角已知，则可以使用 Snell 定律计算透射光束的角度， n1Sinθ1 = n2sinθ2 因此透明材料测试时，通常采用直射光路进行测量（不考虑探测器表面反射情况下），如图1. 采用一个稳定的光源照射样品，同时使用光谱辐射度计，或依据需要选择光度计、辐射度计作为检测装置，处理光信号。 首先不放置样品，探测器直接测试光信号，测试到的入射通量记录为φi，然后将样品放在光源和检测器之间，再进行一次测量，并记录为 φt。这两个信号的比率是样品的透射比，可以报告为辐射度、光度或光谱透射比。 在此情况下，入射光束直径与透射光束直径大致相同，因此探测器接收到所有透射光。 图 1. Regular Transmission Measuremet Setup 对于半透明材料，情况并非如此。当入射光经过半透明材料时，会产生散射和扩散，因此透射光的角度不再遵循Snell定律（图2）。这会导致大部分透射光无法被探测器所检测到。这种光的漫透射现象，需要特别注意，必须选择适当的光学接受装置，以确保收集和探测到所有透射光。 图 2. Regular Transmission Measurement Setup 采用积分球收集散射光 为了有效地收集所有漫反射和非漫反射的光，必须选择可大角度收集光的装置。良好设计的积分球可以完美完成这种类型的测量。将样品放置于积分球入口处，可以收集不同角度的光线（图3）。然而，这样直接测量，仍然无法获得准确的测量结果。 图 3. Diffuse Transmission Measurement Setup 乍一看，似乎我们可以简单地使用没有样品与有样品两次测量结果计算光谱透射率。至少从逻辑上，这是合理，但我们没有考虑到这样一个事实：将样品放在积分球入口，我们改变了积分球对光的响应。 在没有样品的情况下，很明显一部分入射光通过积分球入口逸出。将样品放在积分球入口处，也会有一些透射光通过入口逸出，但是比例不同。此外，还有一部分光从样品的球体侧表面反射回球体中，不同波长的反射比例与样品的光谱反射率有关。（图4）。 图4 Light path with and without sample in place 双光路测试法 为了定量分析样品引起的积分球响应的变化，有必要使用两个光源，一个用于照射样品，另一个用于测定积分球光谱响应的变化。当使用“双光路”方法进行透射测量时，必须注意两个光源的光谱分布必须相同。图5所示为测量总透射率 T的典型装置， 总透射率 =透明透射率 漫透射率 图 5 Typical setup for measuring diffuse transmission using “double beam” method 双光路法测量半透明材料透过率包括4个独立步骤：
第1步和第2步结合起来，将校正光源的信号φCS 与入射光源的信号φi 相除，得到系统的修正系数，第3步用于修正样品本身对积分球响应造成的影响，包含光谱的影响和强度的影响。这一步非常重要，通常用 φcal 表示，不同的样品，该值是不同的。该修正系数为 1/φcal 。当样品光谱特性、漫射特性、透射特性等发生变化时，要重新测定该修正系数。 最后一步测定的光信号为 φS，那么光谱透过率就可以计算出来： 测试方法比对 为了分析两种测试方法的差异，我们分别使用单光路和双光路测试两个样品，结果显示出两种方法有明显的差异。图6显示了两种方法的测试结果。特别注意，两种测试结果并不是一个恒定的比例关系，而是在不同波段，比例不同，这会影响到颜色的测试。 |
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