精密色差仪光源的选择

作者：3NH 发布日期：2017-09-27

　在上个世纪60-70年代，所有的旋光仪均采用钠光灯作为光源，因为按照旋光度的定义，仪器需要能量集中在589nm的光源，当时钠光灯几乎是唯一的选择，但是，与氙灯一样，钠光灯作为一种真空放电激发器件，使用寿命和光强度的稳定性，均很难保证，并且钠光灯成为了旋光仪昂贵的消耗品，在今天，几对测量进行多次平均化来减少由于光强度不重复带来的负面影响，并且，若分光光度仪为便携式仪器的话，由于操作次数影响储电能量，所以每次发出光的能量也不同和不稳定，并且在测定间隙，要等待充电，进行下一次的测定，充电的程度不同又会影响光强度。再则，氙灯光源需要比较复杂的高压震荡激发电路，维修亦非常复杂，在更换时，除了要更换灯泡外，还要更换整组电容，所以价格较贵。因此，在目前标准的分光光度计上，采用卤素钨灯(石英外壳)从技术和经济上均是最适宜的。特别是便携式仪器，需要轻巧，省电，便于维护和操作，如将氙灯安装到便携式仪器中，等于是将我们手机上的LCD液晶显示器换成了传统的CRT阴极射线管显示器，采用氙灯光源可以说是一个设计错误，或者，一些公司还没有掌握最新的光源及光路处理技术时，在设计制造上不得不暂时做一些妥协。

在颜色测量仪器中，选择什么光源，应首先考虑的是稳定性，光源定向性，寿命以及最终获得的光谱曲线的有效性。目前采用的多为卤素石英钨丝灯及氙灯两种光源。

　　钨灯是颜色测量仪器(包括各种可见光谱分光光度计)最常用的光源，它是一个内充惰性气体或者卤素(防止钨丝氧化和热蒸发)的白炽灯泡。用钨作为灯丝材料是因为钨有足够的强度，并能经受高温。经测试在可见光区钨灯的光谱曲线与黑体发射器光谱曲线几乎完全重叠。随着近年稳压电源和脉冲电源的发展，钨灯能够提供重复稳定的，高色温的光束，完全可以满足外观颜色测量对光源的需要。氙灯是另一种常用于颜色测量仪器的光源。它是一个装有一对电极的充满氙气的密封玻璃管。当在电极上加上高电压时，内部氙气就会受到激发瞬间产生弧光，这属于一种充气放电灯。氙灯的优点在于谱线比白炽灯的谱线更接近于日光并且能量较高。然而，对于大多数弧光灯来说要得到稳定的光输出是相当困难的，而对于精密准确的颜色测量来说，连续无波纹的光谱(稳定的光输出)恰恰是最为重要的。从光检测的角度来讲，过强的光源强度一般都会超出了检测器的线性范围，这是一个常识，在光路设计上又需要减弱最终到达检测器件的光强度，这使得光路设计复杂化，另外，大家都知道，目前绝大多数紫外可见分光光度计均采用D2灯和钨灯做光源，对于测量物体表面颜色来讲，人眼看见的就是可见光，采用能量消耗小，电路设计简单，受命长，系统体积小，价格低廉、容易维护更换的钨灯是非常合适的。