色彩管理技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，近幾年得到迅猛發(fā)展，而光柵分光測(cè)色儀則是色彩管理中不可或缺的高精度顏色測(cè)量設(shè)備。那么，光柵分光測(cè)色儀的結(jié)構(gòu)是怎樣的？它有什么特點(diǎn)？本文對(duì)光柵分光測(cè)色儀的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
光柵分光測(cè)色儀的基本組成可分為光源和照明系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、色散系統(tǒng)、成像系統(tǒng)以及接收、檢測(cè)顯示系統(tǒng)5部分，如下圖所示。
除了上圖所示的硬件結(jié)構(gòu)以外，測(cè)色儀器還需要有完備的軟件系統(tǒng)，并且，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟件系統(tǒng)在整個(gè)儀器中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
1.光源和照明系統(tǒng)
我們遇到的物體常處在各種不同光源的照明下，照明光源不同，物體的顏色就會(huì)有差異，為了統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，CIE規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源。CIE對(duì)顏色的評(píng)價(jià)是在它規(guī)定的照明體或光源下進(jìn)行的。
分光測(cè)色儀器中光源的光譜分布不是關(guān)鍵因素，但光源必須在儀器的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)出連續(xù)的光譜輻射，并且有足夠的強(qiáng)度，使每一波長(zhǎng)上都具有足夠能量，那么在探測(cè)器上就有滿(mǎn)意的信噪比?？衫猛哥R或反射鏡將光源成像在單色器的入射縫上以提高狹縫的照度，照在入射縫上的光應(yīng)盡可能均勻。
2.準(zhǔn)值系統(tǒng)
準(zhǔn)直系統(tǒng)由入射狹縫和準(zhǔn)直物鏡組成。對(duì)于儀器內(nèi)部的系統(tǒng)而言，入射狹縫成為替代的、實(shí)際的光源，限制著進(jìn)入儀器的光束。入射狹縫位于準(zhǔn)直物鏡的焦平面上。這樣，由它發(fā)出的光束經(jīng)準(zhǔn)直物鏡后成為平行光束投向色散系統(tǒng)，造成夫瑯和（Fraunhofer）的衍射條件。
3.色散系統(tǒng)
色散系統(tǒng)的作用是將入射的復(fù)合光分解為光譜。分光測(cè)色儀中色散系統(tǒng)的功能由單色器完成，單色器的功能是輸出不同波長(zhǎng)單色光的裝置。單色器是分光測(cè)色儀器中最主要的部分。根據(jù)單色器中色散元件的不同大致有以下幾類(lèi)：
（1）棱鏡或光柵分光的單色器
是較高級(jí)的分光測(cè)色儀器中最常見(jiàn)的一種。它利用棱鏡或光柵將光源能量色散成波長(zhǎng)的函數(shù)，不同波長(zhǎng)的單色光依次在空間排列成光譜帶。如光柵單色器轉(zhuǎn)動(dòng)色散元件，并利用其機(jī)械傳動(dòng)正弦機(jī)構(gòu)或正切機(jī)構(gòu)和其它光學(xué)零件使單色光等間隔地落到單色器的出射狹縫處，并利用出射狹縫的寬度來(lái)控制單色光的帶寬。為了得到更純的單色光并減少儀器內(nèi)的雜散光，有時(shí)一級(jí)單色器還不能滿(mǎn)足要求，常將第一級(jí)單色器輸出的單色光作為光源輸入第二級(jí)單色器，再進(jìn)行一次色散，這樣組合在一起使用的單色器叫做雙聯(lián)單色器。一級(jí)單色器的雜散光只達(dá)到0.1%左右，而有些雙聯(lián)單色器雜散光可低于0.0001%。
（2）濾光片分光的單色器
棱鏡或光柵單色器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造精度高，價(jià)格貴。由于相當(dāng)多的顏色樣品具有比較平緩的光譜透射比或反射比曲線(xiàn)，因此可以在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)均勻選擇一些離散點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。這樣對(duì)單色器的要求可簡(jiǎn)化，只需在有限個(gè)波長(zhǎng)上提供一定帶寬的單色光即可。
由于近年來(lái)光學(xué)薄膜技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以制造出中心波長(zhǎng)不同的各種窄帶干涉濾光片。這種濾光片中心波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度約2nm，通常將一組帶寬為10nm~30nm不同的濾光片裝在可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上使用。
近年來(lái)還發(fā)展了一種可變波長(zhǎng)的干涉濾光片。例如國(guó)內(nèi)已研制出直徑為150nm的圓形峰值波長(zhǎng)可變干涉濾光片，峰值波長(zhǎng)可變范圍400nm~1100nm，峰值波長(zhǎng)沿圓形基底的不同角度呈線(xiàn)性變化?？勺儾ㄩL(zhǎng)濾光片與窄帶濾光片相比，具有可任意改變采樣波長(zhǎng)，增減采樣密度和選擇不同帶寬的優(yōu)點(diǎn)，但中心波長(zhǎng)準(zhǔn)確度和透光率較低。
（3）可調(diào)諧激光器單色器
激光具有單色性好，能量高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)由于染料激光器等可調(diào)諧激光器的發(fā)展，已能做到在一定波段范圍內(nèi)獲得波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)、單色性很好的強(qiáng)激光光束。這就為測(cè)色工作提供了一種新型的高性能單色器。
4.成像系統(tǒng)
成像系統(tǒng)的作用是將空間色散開(kāi)的各波長(zhǎng)的光束匯聚在成像物鏡的焦平面上，形成按波長(zhǎng)依次排列的狹縫的單色像。
5.接收系統(tǒng)
接收系統(tǒng)的作用是將成像系統(tǒng)焦平面上的光譜能量接收，并檢測(cè)光譜的強(qiáng)度、波長(zhǎng)位置。探測(cè)器是接收系統(tǒng)的主要部分。根據(jù)所使用的光探測(cè)器的不同，分為目視分光光度測(cè)色儀（以眼睛作為探測(cè)器）和自動(dòng)分光光度測(cè)色儀（應(yīng)用光電探測(cè)器），在顏色科學(xué)研究和工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用廣泛的是后者。自動(dòng)分光光度測(cè)色儀包括掃描式分光光度測(cè)色儀和快速分光光度測(cè)色儀。
掃描式分光測(cè)色儀常用的探測(cè)器有光電倍增管、光電池、光電管等，這些都是單通道探測(cè)器。將一個(gè)或多個(gè)出射狹縫放在成像物鏡的焦面上分離出全部所需要的波長(zhǎng)的單色狹縫像或譜線(xiàn)，將這單色光束或譜線(xiàn)的能量傳遞到探測(cè)器的靈敏面如光電陰極上，光信號(hào)就能被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
快速分光測(cè)色儀采用的是用多通道探測(cè)器，如硅光電二極管列陣、硅靶攝像管和CCD器件。在快速分光測(cè)色儀器中應(yīng)用的硅列陣器件，可直接安裝在單色儀的出射狹縫處，單色儀的結(jié)構(gòu)已不需要象掃描式分光測(cè)色儀那樣用出射狹縫把單色輻射分割開(kāi)來(lái)。這種儀器沒(méi)有出射狹縫機(jī)械部件，因此，單色儀實(shí)際上已成為一個(gè)多色儀，全部單色光譜輻射都同時(shí)入射到光探測(cè)器上，探測(cè)器列陣獲得了整個(gè)光譜能量分布的信息。這種儀器不需要掃描就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的快速測(cè)量。
6.軟件系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是測(cè)色儀器的重要部分，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集和處理，減輕疲勞程度，增強(qiáng)儀器的實(shí)時(shí)性；提高儀器的自動(dòng)化程度，甚至使整個(gè)儀器的操作、測(cè)量、分析完全按程序自動(dòng)地進(jìn)行，并用數(shù)字或圖表形式顯示結(jié)果；可以對(duì)影響儀器精度的某些誤差進(jìn)行自動(dòng)修正，提高儀器精度；利用計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算和存儲(chǔ)功能，提高儀器的分析、測(cè)量速度。