Badanie roli sfer integrujących w spektrofotometrii

Wprowadzenie
Liczne dziedziny nauki wykorzystują technikę spektrofotometria, czyli pomiar absorpcji, przepuszczalności i odbicia światła. Z jego pomocą można uzyskać wiedzę na temat różnych właściwości optycznych, w tym barwy, przezroczystości i współczynnika odbicia, by wymienić tylko kilka. Sfery integrujące są niezbędne w dziedzinie spektrofotometrii ze względu na ich zdolność do dostarczania dokładnych i wiarygodnych pomiarów.

Te sfery mają wewnętrzną powierzchnię, która jest wyjątkowo odblaskowa, co eliminuje cienie i nierówne oświetlenie oraz ogranicza błędy pomiarowe spowodowane różnicami w próbce i orientacji. W tym artykule szczegółowo omówiono znaczenie całkowania sfer w spektrofotometrii.

Zrozumienie sfer integrujących
Kule integrujące to wydrążone sferyczne komory pokryte silnie odblaskowym materiałem, najczęściej siarczanem baru lub Spectralonem®. Pozwala to kulom uzyskać wysoki poziom rozproszonego odbicia.

Światło może być skutecznie zbierane z wielu kierunków ze względu na ich budowę, a wynikowy średni pomiar może właściwie odzwierciedlać właściwości optyczne próbki. Po wewnętrznej stronie kuli znajdują się wycięcia, które umożliwiają połączenie ze sobą źródła światła, detektora i próbki.

LISUN zapewnia najlepsze sfery integrujące.

Zasady działania
Kula całkująca ma wewnętrzną powierzchnię, która jest silnie odbijająca, a ta powierzchnia powoduje kilkukrotne odbicie padającej wiązki światła. Wpadające światło jest całkowicie wymieszane i rozproszone w jednorodny sposób, co powoduje powstanie izotropowego pola promieniowania wewnątrz kuli. Ze względu na zdolność kuli do przestrzennego uśredniania światła, błędy powodowane przez niejednorodność próbki lub zależność kierunkową są zatem zmniejszone.

Korzyści i zalety
Spektrofotometria jest zasadniczo wspomagany przez zastosowanie w procesie sfer integrujących. Przede wszystkim poprawiają dokładność pomiaru, zmniejszając wpływ błędów powodowanych przez takie czynniki, jak nierówne powierzchnie próbek, nietypowe kształty próbek i różne rozmiary próbek. Odbywa się to na dwa sposoby.

Fakt, że kula ma właściwości, które umożliwiają jej rozproszone odbijanie światła, gwarantuje, że wykrywane światło jest naprawdę reprezentatywne dla całej próbki. Po drugie, kule integrujące są wszechstronne i mogą być stosowane do szerokiego zakresu typów próbek i materiałów ze względu na ich zdolność adaptacji. Ze względu na swoje zdolności adaptacyjne mogą być stosowane między innymi w kolorymetrii, pomiarach współczynnika odbicia i charakterystyce materiałów.

Kalibracja i standardy
Sfery integrujące muszą zostać dokładnie sprawdzone pod kątem kalibracji, aby wyniki spektrofotometryczne były wiarygodne. Podczas procesu kalibracji wykonywane są pomiary i obliczenia w celu określenia całkowitego współczynnika odbicia, jednorodności przestrzennej i korekcji niejednorodności.

Wykorzystanie skalibrowanych dyfuzorów i certyfikowanych materiałów odniesienia to dwa przykłady rodzajów wzorców kalibracyjnych, które są stosowane w celu zapewnienia spójnych wyników.

Względy praktyczne
Zajmując się sferami integrującymi, należy pamiętać o wielu faktach i fragmentach wiedzy, które mogą się przydać. Stopień, w jakim wewnętrzne i zewnętrzne powierzchnie kuli są regularnie konserwowane i czyszczone, jest bezpośrednio skorelowany ze stopniem odbijania światła.

Zadrapania i inne formy zanieczyszczeń mogą potencjalnie zakłócić odczyty; w rezultacie należy podjąć wysiłki w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia takiej sytuacji. Do tworzenia wiarygodnych wyników niezbędna jest również wiedza dotycząca parametrów geometrycznych kuli, takich jak położenie i rozmiar otworów próbkowania.

Zaawansowane aplikacje
W bardziej skomplikowanych metodach spektrofotometrycznych, takich jak te stosowane w niektórych bardziej współczesnych podejściach, sfery integrujące mogą okazać się korzystnymi narzędziami. Wykonywanie bezwzględnych pomiarów współczynnika odbicia i przepuszczalności źródła światła jest jednym z przykładów potencjalnego zastosowania tego rodzaju aplikacji.

Aby uzyskać dokładne odczyty, można ocenić współczynnik odbicia lub transmitancję próbki w stosunku do wzorca. Dzięki temu możliwe jest precyzyjne obliczenie stałych optycznych, takich jak współczynnik załamania światła i współczynnik ekstynkcji. Jest to niezwykle pomocne przy charakteryzowaniu powłok i cienkich warstw.

Pomiar rozproszenia i zamglenia to kolejny przykład zastosowania, które uważa się za nowatorskie. W procesie pomiaru właściwości rozpraszających materiałów można uzyskać wgląd w wielkość rozpraszania światła zachodzącego w próbce za pomocą kul całkujących.

Pozwala to określić, ile światła jest rozproszone. Informacje te mogą być doskonale wykorzystane w optyce, gdzie konieczne jest zbudowanie wydajnych systemów optycznych poprzez zmniejszenie ilości światła, które jest rozpraszane. Informacje te można dobrze wykorzystać w optyce.

Uwagi dotyczące różnych typów próbek
Używając sfer integrujących z różnymi rodzajami próbek, należy pamiętać o kilku rzeczach, które należy wziąć pod uwagę. Podczas pracy z proszkami i granulatami utrzymanie jednolitej gęstości upakowania i zminimalizowanie rozpraszania światła wymaga ostrożnego obchodzenia się i przygotowania materiału próbki.

Jednak kuwety lub kuwety, które zostały opracowane specjalnie do użytku z cieczami, są wymagane w celu uzyskania próbek o jednolitej grubości na całej płytce i zminimalizowania odbicia powierzchni. Możliwe, że próbki stałe będą wymagały specjalnych mocowań lub uchwytów w celu uzyskania dobrego wyrównania i pokrycia w kuli.

Wyzwania i ograniczenia
Wykorzystanie sfery integrującej może przynieść szereg korzyści; jednak jest też kilka wad zatrudniania jednego. Sfery integrujące działają tylko w bardzo małym zakresie widmowym, co jest jednym z wyzwań, jakie zapewniają.

Struktura i powłoka kuli określają zakres widmowy, przy czym niektóre powłoki są bardziej skuteczne w określonych zakresach długości fal niż inne. Zakres widmowy jest określony przez kulę. Dodając obrazę do obrażeń, kule integrujące nie są w stanie wyjaśnić kątowego rozkładu światła, co w pewnych okolicznościach może mieć znaczenie.

Przyszły rozwój
Naukowcy zajmujący się technologią sfer integrujących poczynili znaczne postępy w wyniku poprawy dokładności i elastyczności. Obecnie trwają prace nad zwiększeniem możliwości widmowych sfer, tak aby można je było wykorzystywać w zakresie ultrafioletu i podczerwieni widma elektromagnetycznego.

Ponadto prowadzone są badania mające na celu opracowanie innowacyjnych materiałów powłokowych o lepszym współczynniku odbicia i zmniejszonej absorpcji. Nowsze konstrukcje kul wykorzystują elementy takie jak przegrody wewnętrzne i pułapki świetlne, aby zminimalizować ilość niepożądanego światła i zwiększyć precyzję pomiarów.

Wnioski
Kule integrujące są niezbędnym elementem procesu spektrofotometrycznego, ponieważ umożliwiają uzyskanie wiarygodnych i dokładnych odczytów właściwości optycznych analizowanego materiału. Ze względu na ich zdolność do generowania jednolitego rozproszenia światła i ograniczania liczby błędów spowodowanych zmiennością próbek i efektami kierunkowymi, odgrywają one istotną rolę w wielu różnych dziedzinach nauki.

W miarę postępu technologicznego możliwe może być wprowadzenie większej liczby ulepszeń w zakresie widma, właściwościach odbicia i elementach konstrukcyjnych sfer integrujących. Kiedy badacze mają jasne pojęcie o pomysłach, zastosowaniach i problemach związanych z integracją opartą na sferach spektrofotometria, są lepiej przygotowani do uzyskiwania wiarygodnych i odpowiednich danych ze swoich badań. Dzieje się tak, ponieważ integracja spektrofotometrii opartej na sferach jest złożoną metodą.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:LPCE-2