使用背照式CCD光谱仪进行太阳镜（墨镜）紫外测量

前言

通过帮助数以千计消费者的数十年的经验，我们发现，每个人对紫外线构成的看法都稍有不同。一些人认为，紫外线是正好超出人类视力范围的但一些动物仍能看到的光（300-400 nm）。其他一些人认为，紫外线是只在真空中传播的离子辐射，低于120 nm。但是，一致的观点是紫外线对眼睛有害，需要一副合适的太阳镜（墨镜）来挡住这些有害的光线。

紫外线可以分解成几个波长范围。紫外线UVA, UVB和UVC都能损坏组织并加速皮肤的老化。因为大多数UVC 射线被大气滤掉，对太阳的防护主要集中在UVB射线，它能伤害眼睛结构如角膜、晶体和视网膜。同样，UVA能通过产生活性粒子间接地伤害组织，但是伤害较小不必总是用保护装置进行遮挡。

实验条件

我们使用一个QE65 Pro光谱仪测量了几副太阳镜（墨镜）的吸光率，这些太阳镜的价格范围为5美元至300美元。为了比较，我们还使用了几种透明眼镜，其范围从1美元的防护眼镜到高端的眼科验光眼镜。这些眼镜都包含塑料镜片，由于它们的重量和光谱特征，姑且认为它们的成分是聚碳酸酯。使用下列仪器进行了测量：一个QE65 Pro光谱仪，其配置为200-998 nm，具有~1.6 nm 分辨力（FWHM），其使用了一个HC-1光栅（有效范围： ~200-1050 nm) 和10 µm狭缝。HC-1光栅具有很宽的光谱范围，对于需要紫外线、可见光和近红外范围分析的应用是非常理想的。

DH-2000-BAL氘卤钨灯的输出通过两个P400-0.25-SR 400 µm 抗紫外老化光纤及带有74-UV 准直透镜的CUV-UV （10 cm光路样品支架）。（警告：为了将300 nm以下的吸收降到最小程度，最好使用耐极短波紫外的光纤，长度尽可能短和紫外线可透过的石英/熔融石英光学部件。）

结果

采用18 ms积分时间获得了~200 nm附近良好的S:N，平均次数设置为100 ，平滑窗口为3，非线性校正。（由于每个眼镜具有不同的透镜曲率和厚度，因此根据对光谱的垂直偏移进行了基线校正。）

比较吸光度光谱（图1和图2），值得注意的是：$5美元和$300美元太阳镜几乎都在UVB区中有用。可能由于附加滤光膜，$300美元特殊定制的太阳镜在240 nm时吸光度稍高，最高光密度(OD)接近3.3。另外，透明老花眼镜和透明防护眼镜在UVB范围内防护作用很好，但是在UVA较大波长处防护作用不太好（防护从350-400 nm开始逐渐减少）。由于每副眼镜都是由几乎吸收所有紫外线的聚碳酸酯制造的，因此所有的眼镜可能在紫外线范围内都有一个类似谱形。在这种特殊情况下，$300美元处方太阳镜实际上在UVA较大波长处吸收略小（在375 nm以上吸收有较大下降）， 但是在可见光和近红外范围中吸收略多。测量的这副眼镜在390 nm 时光密度(OD)不超过2.0，而其他太阳镜直到402nm处仍维持在2.0的光密度（OD）。

值得注意的是：标有“UV400”的眼镜 意味着它们将百分之百吸收波长最高达到400 nm的紫外线。图1和图2显示这些“便宜的”促销太阳镜的光谱实际上是表明其具有这个防护作用并与其他较便宜的太阳镜在紫外线范围内进行了精确比较。太阳镜标准各国有所不同，取决于它们的目的是用于防护太阳还是用于装饰，最低标准为保护范围涵盖最高到380 nm并阻挡70%的UVB和60%的UVA。

图1 横跨整个紫外线-短波近红外范围.眼镜的吸光度比较。

图2   各种不同眼镜在紫外线范围中的吸光度近观图

结论

不是所有的太阳镜都提供相同的防护并且不可能只通过考虑镜片的颜色或色调来推断防护量。高质量的太阳镜值得你为健康而投资，但是QE65 Pro仪器清楚表明几乎任何一副眼镜都比完全没有眼镜要好。具有高动态范围，极好的灵敏度和低噪音的TE-冷却的探测器，QE65 Pro仪器使得测量紫外线性能与目视测量一样容易。