分光测色仪有哪些类型？

分光测色仪是颜色测量中最基本的仪器，其不直接测量颜色，而是测量样品的光谱反射特性或光谱透射特性，经过计算求得样品颜色的三刺激值。许多的用户对于分光测色仪的类型、结构组成及特点不是很清楚，本文为大家做了简单的介绍，感兴趣的用户可以了解一下！

分光测色仪的类型：

1.按工作光谱区的不同：可分为可见光分光光度计、紫外可见分光光度计、紫外可见近红外分光光度计。可见光分光光度计一般为测色专用，化学分析一般要延伸到紫外；后两种是测色、分析两用。

2.按分光系统的不同：可分为棱镜分光光度计、光栅分光光度计、滤色片分光光度计。滤色片分光的仪器一般只用于测色。

3.按光度方法的不同：可分为单光束和双光束分光光度计。

4.按分光元件的多少：可分为单级单色器分光光度计和双联单色器分光光度计。双联单色器是在一次分光的基础上，再用分光元件进行第二次分光。色散相加的双联单色器可增加仪器的线色散和光谱分辨率。但双联单色器主要优点是能大大减少杂散光。一般单级单色器的分光光度计杂散光只能到0.1%，而双联单色器可到0.0001%。

5.此外还可分为扫描式分光光度计和阵列光电器件接收的分光光度计。光栅旋转，出缝处顺序输出不同单色光的方式，我们称为扫描式分光光度计，为传统的形式。测色仪器的发展，人们用光电二极管阵列或CCD等接收器件，放在单色器的谱面上，取消了出缝，同时按一定波长间隔接收工作波段内的单色光，同时测得光谱反射比或透射比。测量速度极快。由于它获得的光谱不是连续的、较少用于化学分析。

分光测色仪的结构组成：

分光光度计是颜色测量中最基本的仪器，其不直接测量颜色，而是测量样品的光谱反射特性或光谱透射特性，经过计算求得样品颜色的三刺激值。现代的分光光度计由照明光源、提供单色光的色散系统和对通过仪器的光辐射进行测量的探测器系统组成。通常在仪器内部将由色散系统产生的单色辐射分成样品光束和参考两条光路。当将样品放在样品光路内时，两条光束相等的状态被破坏，探测器检测到差别，得到该波长上样品的透射比或反射比。

分光测色仪器设计时必须按照CIE规定的几何条件安排光路，可选择其中一种或多种条件。仪器测试的数据也应说明是在何种条件下测量的结果。

无论反射式还是透射式的测色分光光度计，一般都由照明光源、单色器、光电转换部分、数据采集与处理部分等组成，具体情况如下：

1.照明光源

在测色分光光度计中，照明光源并不等同于标准照明体。对照明光源的选择的基本原则是必须在仪器的整个波长范围内发出连续的光辐射，且在每一波长上都应有足够的能量，使探测元件有足够的信噪比。常用的照明光源包括卤素灯、脉冲氩灯等。可利用透镜或反射镜将光源成像在单色器的入射缝上以提高狭缝的照度，照在入射缝上的光应尽可能均匀。

2.单色器

单色器是测色分光光度计中的关键部分，它将照明光源发出的光能量分解为不同波长的单色光，然后进入光电转换环节。根据单色器中色散元件的不同大致有以下几类：

（1）棱镜或光栅分光的单色器。这种单色器是较高级的分光测色仪器中最常用的一种。它利用棱镜或光栅将光源能量色散成波长的函数，不同波长的单色光依次在空间排列成光谱带。转动色散元件或其他光学零件来控制落在单色器出射缝上单色光的波长。利用入、出射缝的宽度来控制单色光的带宽。为了得到更纯的单色光并减少仪器内的杂散光，有时一级单色器还不能满足要求，常将第一级单色器输出的单色光作为光源输入第二级单色器，再进行一次色散，这样组合在一起使用的单色器叫作双联单色器。一级单色器的杂散光只达到0.1%左右，而有些双联单色器可低到0.0001%。

（2）滤光片分光的单色器。棱镜或光栅单色器结构较复杂，制造精度高，价格贵。由于相当多的颜色样品具有较平缓的光谱透射比或反射比曲线，可在整个波长范围内选择一些离散点来进行测量。这样对单色器的要求可简化，只需在有限个波长上提供一定带宽的单色光。

（3）可调谐滤光器。例如液晶调谐滤光器LCTF和声光调谐AOTF都是目前较为广泛使用的单色器。它们的光谱分辨率可以达到8nm左右。

（4）可调谐激光单色器。激光具有单色性好、能量高等优点，由于可调谐染料激光器等的发展，已能做到在一定波段内获得波长连续可调，单色性很好的强激光光束。这为测色工作提供了一种高性能的单色器。

3.光电转换部分

光电转换部分用光电探测元件将单色器输出的单色光转换为一系列电信号，从而测定颜色样品的光谱透射系数或光谱反射系数。

测色分光光度计中普遍采用线阵探测器进行探测，每个探测元件对应于一种窄波长带，于是一个给定的光谱范围投射到一列探测器上，可同时得到光谱信息，大大缩短测量时间。这类元件有光电二极管阵列、CCD阵列等。

4.数据采集与处理部分

测色分光光度计的数据采集与处理部分普遍采用微型计算机及其必要的电路接口，它将光电转换环节产生的电信号转换为数字信号并由计算机进行处理，最终得到光谱和色度参数。

分光测色仪的特点：

与分析用的分光光度计相比，测色分光光度计算有下列的特点：

1.测色分光光度计以测反射样品为主，兼顾透射样品。这是因为大多数颜色量度实践中所涉及的是物体的反射色；而分析用的分光光度计遇到的多是透射样品，而且多是液体样品。这是由于液体样品容易处理，便于测量，所以即使是固态试样，也常常制备成溶液状态进行测定。两用仪器必须有测反射样品和透射样品两种功能。

2.常规的测色分光光度计局限在可见光范围内。CIE推荐精确计算，光谱范围取360nm～830nm；在大多数使用中可取380nm～780nm。因为光谱两端在色度学计算中贡献较小，对视觉影响不大。在市场上有的仪器甚至做到400nm～700nm，用于某些行业的颜色检验，但用时要慎重。而分析用的分光光度计一般要从可见光延伸到紫外（如185nm～900nm），或从紫外到近红外（如185nm～2500nm）。因为大多数物质分子的电子光谱处在紫外和可见光谱区，少数处在近红外区。仅能测可见光谱的仪器，在化学分析中会受到很大的限制。

3.因为一般样品的光谱反射比曲线较为平缓，计算三刺激值时积分范围比较大，所以测色分光光度计的波长准确度要求可以低些。而光度准确度要求很高，否则对三刺激值计算结果有严重影响。

4.在颜色测量中，测试几何条件比分析用的分光光度计的几何条件复杂的多。CIE对反射样品、透射样品都规定了严格的测试几何条件。测色分光光度计必须符合其中的一种。测色分析两用仪器必须有实现照明接收几何条件的附件。制作仪器时对几何条件的实现方案要特别小心，因为几何条件已经成为仪器之间测试结果不一致的重要原因。

5.也是由于反射光谱一般比较平缓，CIE推荐精确计算时波长间隔为1nm，在大多数使用中可取5nm。所以对一般应用，测色分光光度计的采样间隔取5nm即可得到满意的结果，所以128元的光电阵列接收器件即可基本满足要求。这就是阵列接收的分光光度计广泛用于颜色测量的原因。而512元的光电接收器件就可获得CIE推荐的精确计算的1nm间隔的数据。而分析用的分光光度计关键在于需要光谱连续，如果采用光电阵列接收器件，除非采用像元很多的CCD，应该慎用。

6.测色分光光度计必需有必要的专用测色软件。因为获得样品光谱反射比或透射比之后，还需要经过复杂的计算才能得到各种颜色参数，如三刺激值、色品坐标、不同公式的色差、各种指数（白度、黄度、色牢度……）等。这种计算工作一般用户难以自己完成。