分光測色儀，又稱(chēng)為分光色差儀或分光測色計，是一種基于物質(zhì)對不同波長(cháng)的光的吸收、反射和透射特性來(lái)實(shí)現顏色測量的精密儀器，廣泛的應用于各行各業(yè)的顏色管控或檢定產(chǎn)品產(chǎn)生的色差問(wèn)題，如印刷、涂料、塑料、文物保護、藝術(shù)品鑒定、環(huán)境監測、醫療樣本測量等多個(gè)領(lǐng)域，下面我們將簡(jiǎn)單帶大家了解一下分光測色儀以及其內部光學(xué)結構件，為大家做一個(gè)簡(jiǎn)單的科普。

分光測色儀組成及原理

分光測色儀主要由光源、單色儀（色散元件如光柵、棱鏡）、光電探測器和數據處理系統組成，測色的方法就是用分光光度計通過(guò)圖形的方式，來(lái)顯示分光比及分社曲線(xiàn)，按照固定計算出測定值。光源發(fā)出光線(xiàn)，經(jīng)過(guò)單色儀分光后，形成不同波長(cháng)的單色光。這些單色光照射到被測物體表面，反射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)光電探測器轉換為電信號，最后由數據處理系統進(jìn)行分析和處理，得出物體的顏色信息。

分光測色儀被分為“0/45度”和“d/8度積分球”兩種測量—觀(guān)察方式。其中“0/45度”一般只用來(lái)測量平滑物體表面，而且不能連接電腦配色，通常為便攜式分光測色儀使用的測量—觀(guān)察方式。而“d/8度積分球”除了可以測量物體表面的色差之外，還可以連接電腦配色，其功能更加強大，并且測量結果更加穩定精確。

分光測色儀的光學(xué)元件

分光測色儀的光學(xué)元件是其實(shí)現顏色測量的核心部分，主要包括光源、單色器（色散元件）、檢測器和成像系統等。

1. 光源

功能：提供測量所需的光照條件，確保光線(xiàn)能夠均勻地照射到被測物體上。

常用光源：分光測色儀常用的光源包括鎢絲燈、鹵鎢燈和氙燈等。這些光源能夠發(fā)出連續的光譜輻射，覆蓋可見(jiàn)光及部分紫外和紅外區域。

特點(diǎn)：光源的光譜分布雖然不是關(guān)鍵因素，但必須在儀器的整個(gè)波長(cháng)范圍內發(fā)出連續的光譜輻射，并且有足夠的強度，以保證每一波長(cháng)上都具有足夠能量，從而在探測器上獲得滿(mǎn)意的信噪比。

2. 單色器（色散元件）

功能：將光源發(fā)出的復合光分解成不同波長(cháng)的單色光，使得測量能夠針對特定波長(cháng)的光進(jìn)行。

主要類(lèi)型：

棱鏡：利用光的折射和色散原理，將不同波長(cháng)的光分散到不同的空間位置上。棱鏡色散的特點(diǎn)是其色散率隨波長(cháng)而改變。

光柵：通過(guò)光的衍射和干涉原理，將光分散成光譜。光柵的優(yōu)點(diǎn)是可用于紫外、可見(jiàn)光和近紅外等光區，并且在整個(gè)波長(cháng)區具有良好的幾乎均勻一致的分辨能力。

濾光片：作為最簡(jiǎn)單的單色裝置，濾光片能夠允許特定波長(cháng)的光通過(guò)，而阻擋其他波長(cháng)的光。近年來(lái)，隨著(zhù)光學(xué)薄膜技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能夠制造出中心波長(cháng)不同的各種窄帶干涉濾光片。窄帶濾光片，具有非常窄的透過(guò)帶寬，通常用于需要高光譜分辨率的應用中。它們能夠精確地選擇特定波長(cháng)的光進(jìn)行透過(guò)，從而實(shí)現對物體顏色的精確測量。紫外截止濾光片：在某些分光測色儀中，會(huì )使用紫外截止濾光片來(lái)阻擋紫外線(xiàn)，以保護儀器內部的光學(xué)元件不受紫外線(xiàn)的損害。這些濾光片通常具有較低的紫外透過(guò)率，同時(shí)保持對可見(jiàn)光的良好透過(guò)性。

雙單色器：現代高級的分光測色儀往往采用雙單色器設計，即包含兩個(gè)光柵或兩個(gè)棱鏡，或一個(gè)棱鏡與一個(gè)光柵。這種設計可以明顯地減少雜散光，并進(jìn)一步提高儀器的分辨能力。

3. 檢測器

功能：將透過(guò)被測物體后的光信號轉換為電信號，以便進(jìn)行后續的數據處理和分析。

常用類(lèi)型：

光電倍增管：具有高靈敏度和低噪聲的特點(diǎn)，適用于微弱光信號的檢測。

光電二極管矩陣：如硅光電二極管列陣、CCD器件等，能夠同時(shí)接收多個(gè)波長(cháng)的光信號，實(shí)現快速測量。

其他類(lèi)型：如光電池、光電管等，也常用于分光測色儀中。

4. 成像系統

功能：將空間色散開(kāi)的各波長(cháng)的光束匯聚在成像物鏡的焦平面上，形成按波長(cháng)依次排列的單色像。

特點(diǎn)：成像系統的作用是將單色光聚焦并投射到檢測器上，確保測量結果的準確性和穩定性。

綜上所述，分光測色儀的光學(xué)元件通過(guò)精密的設計和配合，實(shí)現了對物體顏色的高精度測量。在實(shí)際應用中，這些元件的性能和穩定性直接影響到測量結果的準確性和可靠性。隨著(zhù)近幾年的不斷發(fā)展，新的濾光片材料和制造工藝不斷涌現，為分光測色儀等光學(xué)儀器的性能提升提供了更多的可能性。例如，近年來(lái)出現的納米結構濾光片、多層膜濾光片等新型濾光片具有更高的光譜分辨率和更好的透過(guò)性能，正在逐漸應用于各種高端光學(xué)儀器中。