反射测量解决方案

通过反射光谱我们可对两个颜色相近或不同质地的物体进行对比分析。不同样品表面反射的光是由于样品本身特定化学物质的吸收、散射或透射引起，所以我们还能通过反射光谱信息获得样品的成分组成。

反射原理

反射包括镜面反射和漫反射，当光照射到非常光滑的表面（如镜子或玻璃）会发生镜面反射，这时候反射角等于入射角。相对的，不光滑的表面就会发生漫反射，漫反射的反射角是不规则的。那些非常晃眼的或者非常光亮的样品表面大多是镜面反射和漫反射同时存在。

图1. 左：镜面反射，右：漫反射

海洋光学OceanView软件在反射率测量时，基于以下公式：

其中：

背景光谱是指没有样品存在的时候，光谱仪输出的光谱。参考光谱指的是反射参考板的光谱。

当我们对物体进行反射测量时，判断物体表面主要是哪种反射类型很重要，另外需判断要接收的是全部光还是部分反射光。在测量反射过程中，光谱仪的选择很重要，但其实配件的选择也同样不可小觑。海洋光学提供测量样品所需的配件。接下来我们就反射测量解决方案（光谱配件、探头等等）进行详细分析。

图2. QR系列反射探头

当我们需快速测量样品或者在样品表面非常小的点采样时，反射探头是非常理想的选择。它既可测量镜面反射，也可测量漫反射，同时也可基于光源和光谱仪的配置不同，选择不同类型的光纤。反射探头中，光源通过6根光纤以圆锥形的方式入射到样品表面，而中心的光纤能收集到所有这些光斑反射回来的光（下左图中红色部分）。

在为测量选择反射探头时，最重要的因素是波长范围和所需的通光量。光斑直径取决于反射探头顶端至样品的工作距离，可轻易改变。反射探头采用6包1光纤排布，芯径为400μm，数值孔径为0.22，收光角25.4°，可根据此计算出光斑的大小。

图4. RPH-1反射探头支架

RPH-1反射探头支架可将反射探头固定在与平面呈45°和90°的角度上。配合海洋光学光谱仪、光源及反射探头使用，可帮助完成反射测量配置。测量镜面反射率时，将探头固定在反射探头支架的90°入射角孔。测量漫反射率时，使用45°入射角孔。使用反射探头支架能确保从一个样品到下一个样品的工作距离一致。它的无光泽黑色涂饰层也有助于减少环境光。

图5. WS-1标准反射板

由反射率测量公式可见，反射率的测量是基于某波长处背景光谱的强度以及参考光谱的强度。因此，必须同时选配一个作为参考光谱测量的标准漫反射板。

WS-1漫反射标准版使用PTFE光学反射材料，其表面为朗伯表面。该材料在250-1500nm波段范围内的反射率>98%，在250-2200nm波段范围内的反射率>95%。

图6. HL-2000系列卤钨灯光源

HL-2000系列卤钨灯光源，可覆盖可见-近红外波段的全光谱（360-2400nm）检测，内置散热风扇，可确保光源稳定输出。同时，HL-2000-LL系列光源使用了长寿命灯泡，稳定使用时长可达10000小时。

图7. OceanView光谱分析软件

OceanView是海洋光学的旗舰级光谱应用软件，支持Windows，Mac OS和Linux系统，兼容海洋光学现有所有光谱仪。内置大量应用向导，能引导客户完成复杂的光谱应用测试（吸光度、透过率、反射率、荧光、拉曼、辐射测量等）。只需选择所要测试的应用，软件会一步一步引导，让您轻松地完成系统设置和数据采集。

图8. Flame微型光纤光谱仪

Flame系列微型光纤光谱仪小巧坚固，大幅改进了内部设计，并集成了自动化生产工艺，在热稳定性与台间一致性方面领先同级产品。Flame-S-VIS-NIR-ES的光谱波段范围350-1000nm，光学分辨率1.33nm，积分时间1ms-65s，狭缝25μm，A/D转换16位，增强的探测器柱面镜设计尤其适合漫反射光谱的测量，同时也可进行反射颜色的测量。

解决方案参数

配置清单