漫反射物体

作者：Pro-Lite Technology Ltd 产品经理 Russell Bailey 和 Labsphere Inc 首席技术专家兼产品营销经理 Greg McKee图1 激光雷达激光雷达是一项成熟的技术，越来越多地部署在消费产品和无人驾驶车辆中。LIDAR 是 Light Detection And Ranging 的首字母缩写词。激光雷达系统已经使用了 50 多年，但直到最近，此类系统的成本仍使它们无法在大众市场中广泛应用。尽管雷达在自动驾驶汽车技术（例如自适应巡航控制系统）中被广泛应用，但LIDAR被认为是驾驶员辅助汽车的首选传感器，因为它可以精确地映射位置和距离，从而检测小物体和3D成像。它使用带有飞行时间感应的脉冲激光和固态光来测量距离。激光雷达系统的表征要求在宽反射率动态范围内补偿传感器对脉冲激光或固态光水平的响应。为此，需要使用已知和稳定反射率的大面积反射率漫反射目标板。Labsphere（蓝菲光学）的Permaflect漫反射涂层目标板，范围从5%到94%的反射率，使汽车制造商 OEM 及其供应商能够在广泛的环境条件下表征和校准其 LIDAR 系统。图2 Labsphere（蓝菲光学）的Permaflect漫反射涂层目标板激光雷达技术激光雷达最基本的形式是激光测距仪，自20世纪80年代以来已广泛应用于军事应用。激光测距仪由一个脉冲激光器(发射器)和一个光电探测器(接收器)组成。测距仪的设计可精确测量距离(所谓的“测距”)，主要测量激光脉冲被反射和接收到探测器所花费的时间(这被称为“飞行时间”测量)。测距仪对准目标物并发射激光脉冲。激光击中目标，被散射，并且一部分反射光由探测器测量。由于光速非常精确，因此可以非常精确地测量测距仪和目标物之间的距离。更先进的激光雷达系统使用相同的原理，但使用光学和移动或多个探测器在二维中映射目标。这些系统通常每秒脉冲数千次，每秒可以探测到数千个点。分析该点云的数据可以创建目标区域的准确映射。激光雷达的工作方式类似于雷达和声纳，它们分别使用无线电波和声波。来自雷达和声纳的数据可用于以类似方式映射周围环境，但激光雷达系统使用的是较短波长的红外辐射，而不是较短波长的无线电波。由于使用的波长较短，激光雷达测量比雷达更准确。部署在自动驾驶汽车上的激光雷达系统通常使用扫描激光束和闪光技术来测量空间中相对于传感器的 3D 点。这些激光雷达系统通常每秒发射数千个激光脉冲，以便车辆可以对行人和其他车辆等障碍物做出反应。激光雷达允许自动驾驶汽车以高精度、高分辨率和长检测距离传送和接收物体和周围环境的反射光。目前正在开发更先进的 AI（人工智能）系统，用来预测车辆和行人路径，并做出相应反应。当您将 LIDAR 数据与定位信息（使用 GPS 或类似信息）相结合时，您就可以全面映射车辆周围环境。激光雷达的性能在很大程度上取决于所使用的激光功率和波长。出于安全原因，可使用的激光功率有一个上限。在没有更高的激光功率的情况下，你可以使用更高灵敏度的探测器，或者使用波长延伸到更远的红外(IR)的激光。由于现有激光器的技术成熟，通常使用的波长为850nm、905nm或1550nm。1550nm激光比其他选择更安全，因为超过1400nm的红外辐射不会再通过眼睛的角膜，所以不会聚焦在视网膜上，但因水对1550nm的光吸收较强，1550nm要求更多的功率来补偿。消费电子产品和自动驾驶汽车中的激光雷达激光雷达作为关键性技能与摄像头系统和其他传感器一起在自动化中应用。激光雷达系统已经在专业测绘和相关应用中商用多年。然而，直到最近几年，激光雷达才变得越来越普遍，这主要是由于自动驾驶汽车应用（无人驾驶汽车）需要更小、更便宜的设备。自上世纪90年代初以来，激光雷达已作为自适应巡航控制的基础应用于半自动驾驶汽车，而激光雷达首次应用于自动驾驶汽车是在2005年。在消费电子领域，最新一代的 Apple iPad Pro（以及现在的 iPhone 12 Pro）已将 LIDAR 传感器集成到其摄像头阵列中，专门用于成像和增强现实 (AR) 应用。LIDAR 传感器可使 iPad 正确解析真实物体相对于由相机阵列成像的 AR 物体的位置。AR 还处于起步阶段，因此 LIDAR 在智能手机和其他消费设备上的应用还有待观察，但人们对为专业应用开发的 AR 产生了极大的兴趣，其中 LIDAR 可以成为非常有用的增强功能。专业 AR 的应用多种多样，从帮助仓库工人找到最快、最安全的路径到所需零件，到辅助工程师了解复杂维修的过程。这些应用中的激光雷达可精确定位和对齐，这对于任何需要高精度的应用都很重要。漫反射目标板在激光雷达系统测试与标定中的作用多年来，Pro-Lite 和Labsphere（蓝菲光学）多年来使用漫反射板一直在支持开发 LIDAR 系统开发。Labsphere（蓝菲光学） 更紧凑的 Spectralon 漫反射目标板通常被军方用于测试激光测距仪。精确校准的光谱反射率与近朗伯（漫反射）反射率相结合，意味着对于这些应用，您有一个准确性、重复性的漫反射目标板可在实验室或现场测试您的系统。用于更大规模测绘或自动驾驶汽车应用的激光雷达系统需要更大的目标区域。由于大多数自然物体都会漫反射光线，因此 Labsphere （蓝菲光学）的漫反射材料是用户的自然选择，可以提供质量保证、现场测试和比较。Labsphere（蓝菲光学） 开发了 Permaflect 目标板，以满足对大面积、耐用和光学稳定目标板材料的需求。大的漫反射目标板尺寸（标准尺寸高达 1.2m x 2.4m）与校准的光谱反射率数据相结合，可以精确测量 LIDAR 范围。在 100m、200m、300m 等长距离测试距离内，则需要更大的目标板来反映目标上具有代表性的点数。Permaflect 是一种喷涂漫反射涂层，可以将其应用于大面积或 3D 形状，从而可以模拟真实世界的物体。现实世界中很少有物体像目标面板一样平坦，因此 Permaflect 涂层物体可以实现可重复的近朗伯反射率水平，例如，可以应用于人体模型以模拟行人。图3 Labsphere（蓝菲光学） Permaflect 喷涂人体模型LIDAR 漫反射目标板通常部署在室外，因此随着时间的推移，当漫反射目标板的表面暴露在大气中时，可以预期校准的反射率值会出现一些漂移。Labsphere （蓝菲光学）的漫反射材料易于清洁。为了考察是否有反射率的下降，可以使用校准的反射率计（“反射率计”），它可原位测量漫反射目标板反射率并将红外反射率的任何变化考虑到内。漫反射目标板反射率的变化将直接影响测量范围。下图显示了不同漫反射目标板反射率水平范围内反射率变化对测量范围的影响。反射率的微小变化会对较低反射率目标板的测量范围产生很大影响。例如，如果目标板的反射率从5%降低到 4%，则原先 300 m的测量范围将下降到30 m。实时了解情况发生的方法是测量目标板的反射率，然后根据此调整修正您的计算。图4 Labsphere （蓝菲光学）漫反射板反射率测试仪（反射率计）图5 在300nm波长下对物体反射率进行距离测量的模拟灵敏度Labsphere（蓝菲光学） 的激光雷达反射仪套件就是为满足这一要求而开发的。这款手持式反射计测量测量在三个波长（使用可互换的 850nm、905nm 或 1550nm LED）中的8°/半球反射率。观看Labsphere 视频库中的短视频。这可用于验证 Permaflect 目标板或测试 LIDAR 系统的任何其他对象的反射率。图6 Labsphere 开发了 Permaflect 漫反射目标板，以满足对大面积、耐用和光学稳定漫反射目标板材料的需求。

用于背光系统的耐用、超实惠漫反射片独特的属性Labsphere的Zenith漫反射片由聚四氟乙烯聚合物制成，具有独特的光学性能。薄片为各种光散射应用提供漫透射，并为各种背光应用提供漫反射和耐用性。该材料非常适合用作辐射测量和光度扩散以及一般背光、平板和显示器的应用。各种尺寸和厚度Zenith漫反射片的厚度为100 μm、250 μm、500 μm、1 mm和2 mm，在250 ~ 2500nm波长范围内的透射值约为4% ~ 50%。可根据客户要求定制尺寸和厚度。 特点： 朗伯特性耐久性、易清洗高透射率，低反向散射特性应用：辐射测量和光度扩散普通背光照明平板显示器订购信息

更易表征激光雷达和飞行时间 (ToF) 传感系统由于缺乏光谱平坦的光学反射材料，因此很难了解激光雷达和 ToF 系统在低反射率 (5%) 下的灵敏度。Labsphere （蓝菲光学）的 Spectrablack 漫反射目标板和材料有效解决了这个问题。Spectrablack 是一种低反射率、耐磨损的吸光材料，非常适合用于室内近标准传感器测试应用，以及OEM光学系统中的遮光/预防散射光。应用：ToF 和 LIDAR 低反射率范围测试遮光/吸光：利用微孔表面的吸光效果预防光学系统、光学测量仪器、相机等中的散射光降低光谱仪和分光光度计杂散光非反光片和一般遮光材料典型反射率*250 – 380 nm：1.5%380 – 780 nm：1.0 %780 – 2500 nm：1.1 %*反射值可能会有所不同。

Spectralon对比目标板完全适合下列应用：摄像机、光密度计的校准，传输介质的对比度传递，以及在野外条件下的成像系统测试。这类具有化学惰性的目标板耐用、耐洗，它们由并排装在同一个阳极处理铝框上的白色漫反射面板（反射比为99%）和深灰色漫反射面板（反射比为10%）组成。Spectralon多级目标板由并排安装的四块板组成，这四块板的反射比值分别为99%、50%、25%和12%，且每块面板与相邻面板之间的光密度差值和对比度相同。

光纤耦合光谱仪一家初创公司找到Labsphere（蓝菲光学），该公司使用基于光纤耦合光谱仪设备，通过内窥镜仪器通道进行反射率测量。为了获得准确的诊断结果，该仪器需要在每次使用前，使用反射率大于90％的标准品进行校准。但是，这种新的医学诊断应用需要在每次使用后丢弃标准板。该公司与Labsphere（蓝菲光学）联系，寻求一种重复性好，低成本的解决方案，使他们的设备能够实现市场渗透。 厂商最关注的是仪器校准的一致性，因此Labsphere（蓝菲光学）生产的每个漫反射标准板在安装到光纤的机械结构上以及在可见光（450-700 nm）上的漫反射比必须具有极高的重复性。Labsphere（蓝菲光学）需要迅速提供原型样片，但更重要的是要保证以市场价格每年提供10K-25K的产能。Spectralon漫反射材料Labsphere（蓝菲光学）制作了一个简单的设计，既能实现原型的快速周转，又能在高产量下实现成本目标同时优化技术性能。Spectralon漫反射标准板通过将Labsphere（蓝菲光学）的Spectralon模切成3毫米厚的板材，可以产生97％的漫反射朗伯性目标材料，从而达到了光学反射率的目标。 对Spectralon生产进行统计过程控制抽样检查确保了一致的反射性能。机械目标板设计实现了可重复性。该设计包括一个由Delrin拼合而成的外壳，包裹着由泡沫粘合剂支撑的Spectralon目标板。光纤端口的设计是通过底部凸起的唇缘紧密地贴合到客户的光纤上，以将光纤尖端定位到客户指定的、距漫反射目标板参考表面的精确距离。当单元的两半卡在一起时，靶材后面的泡沫粘合剂被设计为部分压缩，以确保将靶材固定在参考表面上，从而消除了从光纤尖端到靶材的临界距离的变化。外壳选择一种可兼容医疗器械的材料（Delrin）来满足成本和交付目标，该材料可以由Labsphere在内部进行机加工以进行快速原型制作，也可以进行大量注塑成型，以满足目标板生产单位定价。这项创新激发了Spectralon组件在医疗和生物医学行业中的许多其他用途。请与我们联系，获取更多Spectralon应用信息。

激光雷达校准专用漫反射板,permaflect,自动驾驶,激光雷达近期，自动驾驶无疑已经成为科技圈和汽车圈的热点话题，其中一些主流汽车如特斯拉、奥迪、奔驰、宝马也纷纷进军自动驾驶领域。日前主流观点认为，激光雷达已经成为自动驾驶不可或缺的关键传感器。激光雷达的性能直接决定了adas和无人驾驶系统的性能！蓝菲光学生产的permaflect目标板可帮助校准激光雷达距离测量性能，更好得满足客户要求！蓝菲光学仪器有限公司与aeye、delphi、gentex、leidos、luminar technologies、quanergy systems、snitch、velodyne lidar、zoox公司有长期合作，蓝菲光学优质的产品质量和售后服务得到一致肯定！matthew weed, luminar 技术研发总监曾讲到：“为部署安全的自动驾驶车辆，luminar 的客户要求激光雷达系统能够在200多米的距离内对低至10%反射率的目标物实现精准测距。我们通常在200多米的距离上使用蓝非光学的permaflect目标板，来验证我们的产品是否满足客户严苛需求。”针对顾客严苛的技术要求条件，蓝菲光学仪器有限公司产品总是不断优化创新，生产出的permaflect 目标板满足激光雷达关键性能因素三到四个灰度等级(50%，5% - 94%)用于adas的激光雷达动态范围测试近红外激光波长908～940 nm和1550 nm的反射率由于传感器的工作距离，目标板需要大于a8或信纸尺寸（0.5到1平方米）整个反射面上的均匀性量产的一致性和现场使用的稳定性安装无需框架朗伯漫反射性能良好不随入射角改变

福建省闽建工程造价咨询有限公司受福州大学 的委托，就傅立叶红外光谱仪、原位漫反射仪采购项目(项目编号：MJCG20161020号)组织采购，评标工作已经结束，中标结果如下：　　一、项目信息　　项目编号：MJCG20161020号　　项目名称：傅立叶红外光谱仪、原位漫反射仪采购　　项目联系人：小余　　联系方式：13205915833　　二、采购单位信息　　采购单位名称：福州大学　　采购单位地址：福州市福州地区大学新区学园路2号　　采购单位联系方式：郭科长　　三、项目用途、简要技术要求及合同履行日期：　　详见文件　　四、采购代理机构信息　　采购代理机构全称：福建省闽建工程造价咨询有限公司　　采购代理机构地址：福州市仓山区建新镇金榕南路10号金山碧水榕城广场5#楼3层02-05　　采购代理机构联系方式：小余　　五、中标信息　　招标公告日期：2016年06月21日　　中标日期：2016年07月14日　　总中标金额：40.9 万元(人民币)　　评审专家名单：　　丁家武,黄文风,陈金坤,林依泉,丁正新　　中标标的名称、规格型号、数量、单价、服务要求：　　详见文件　　六、其它补充事宜

2024年02月20日，药典委发布《红外光谱法草案公示稿（第一次）》（详见附件）。红外光谱法（亦称红外分光光度法）是在 4000~400cm-1 波数范围（2.5~25µm波长范围）内测定物质的吸收光谱，用于化合物的鉴别、检查或含量测定的方法。在中红外谱区，吸收带反映了官能团的分子振动信息，其中 1500cm-1以下区域称为“指纹区”，信息丰富且复杂。除部分光学异构体及长链烷烃同系物外，几乎没有两个化合物具有相同的红外光谱，据此可以对化合物进行定性和结构分析；化合物对红外辐射的吸收程度与其浓度的关系在一定条件下符合朗伯-比尔定律，是红外光谱法定量分析的依据。红外光谱法在制药领域被广泛应用于实验室的化学和物理分析，同时也是过程分析技术（PAT）的有效工具。其中，化学分析方面包括原辅料、剂型、生产中间体和包装材料的鉴别和确认；药物中药物活性成分的定量；以及气体、无机物中的杂质定量；化学合成的反应监测等。物理分析方面主要应用于固态性质的测定，如药物多晶型鉴别或检查。本草案在《中国药典》0402 红外分光光度法的基础上修订了如下内容：1. 对通则结构做了调整；2. 增订了红外光谱法的应用范围、谱图表示单位；3. 测量模式部分补充了原理，并增加了漫反射和红外显微镜的内容； 4. 仪器部分提出仪器校验的要求及系统适用性方案； 5. 定性定量方法部分对原描述进行了精简概括，并补充了必要内容；增订了“谱图比对和结果判断方法”，补充了定量分析的具体方法并给出方法验证方案等。附件：0402 红外光谱法草案公示稿（第一次）.pdf

自1982年起，国际漫反射光谱会议（International Diffuse Reflectance Conference，简称IDRC）在Gerry Birth的精心组织下首次召开。这一盛会致力于为来自工业界的参与者提供深度洞见，覆盖了一系列关键议题，包括行业当前面临的挑战、挑选适宜光谱仪的策略、采纳标准时需考量的要素，以及预见光谱学技术的未来发展趋势。在这个平台上，供应商们将展出他们最先进的仪器和技术设备，而海报展示环节则进一步激发了与会者间的交流与探讨，这些讨论往往热情持续，甚至延伸至正式会议日程之外。该会议在每隔一年的8月初举行。目前，国际漫反射光谱会议（IDRC2024)已可注册，设有学生差旅奖和青年科学家奖申请。时间：2024年7月27日-8月2日地点：美国田纳西大学联系人：CNIRS President (曹楠宁): nanningcao@gmail.comIDRC 2024 Chair: David W. McIntosh dmcintos@utk.edu注册链接如下：https://cnirs.clubexpress.com/content.aspx?page_id=22&club_id=409746&module_id=638562（如果打不开可能需要VPN，实在不行的话可以联系CNIRS President (曹楠宁) nanningcao@gmail.com，提供网站截图等各种信息）其他简介：田纳西大学邻近著名的大雾山（Great Smoky Mountains），到大雾山国家公园（The Great Smoky Mountains National Park）仅仅不到一小时的车程。夏天风景尤其优美，也有各种丰富的户外活动，非常适合家庭度假旅游。

当光线照射到两种介质的分界面上时，一部分光线改变了传播方向返回原来的媒介中继续传播，这种现象称为光的反射。在自然界中，光的反射存在着镜面反射、漫反射和逆反射三种现象。光的反射示意图镜面反射是在光线入射到一个非常光滑或有光泽的表面上时发生的。光线在物体表面反射的角度和入射的角度，度数相同但方向相反。如果物体的表面和光源成精确的直角，那么反射光线会完整地反射回光源方向。光的漫反射是一种最常见的反射形式。漫反射发生在光线入射到任何粗糙表面上， 由于各点的法线方向不一致，造成反射光线无规则地向不同的方向反射。只有很少一部分光线可以被反射回光源方向，所以漫反射材料只能给人眼提供很少的可视性。逆反射（背面反射）是指反射光线从靠近入射光线的反方向，向光源返回的反射。当入射光线在较大范围内变化时，仍能保持这一特性。当石英片上镀膜后，石英片的逆反射会对镜面反射的结果有明显的影响。本文采用日立的UH4150紫外可见近红外分光光度计、5°绝对反射附件和60mm积分球测试分析逆反射的影响。 下面是2种不同工艺需求的测试数据图：左图为同一批次的2个镀膜样品，变量为基底是否进行了涂黑处理。通过数据可以明显的发现：涂黑处理后的反射率明显降低，在1370nm附近的反射率约为0.3%，这是因为涂黑处理使得基底的背面反射（逆反射）尽可能地消除。 右图为另一种工艺的产品，直接对样品进行测试，不需要额外的处理，可以得到1300 ~ 1600 nm范围内反射率低于0.2%的效果，符合产品的预期。一般遇到测试反射率低于0.5%的指标需求时，建议使用标准片测试。×总结根据测试的目的需求，基底是否处理对实际的测试结果有很大影响。样品的反射率测试，需要考虑背面反射的影响。日立的紫外可见近红外分光光度计UH4150结合镜面反射附件，可以准确的表征低反射率的样品性能。——the end——公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

1. 前言光照射到物体上，由于物体的表面不同，通常会发生两种反射，镜面反射和漫反射，如图所示。图1 光在物体表面的反射示意图对于玻璃、镀膜基板、滤光片等表面光滑的零部件，镜面反射率是评价其光学特性的重要参数，测定反射率最常用的仪器是紫外可见近红外分光光度计。日立紫外产品线丰富，波长测试范围涵盖紫外可见区域到近红外区域，可以满足样品不同波长下的测量需求。2. 应用数据镜面反射根据测量方式的不同，分为相对反射率和绝对反射率。客户需要根据样品特征，选择不同的测量方式。日立具有5°到75°固定入射光角度的镜面反射附件，适用于多种样品的镜面反射测量。图2 绝对反射测量图3 相对反射测量绝对反射率通常使用V-N法进行测量，直接获得样品的反射特性，应用广泛。但是对于低反射率的样品，使用相对反射测量，可以有效扩大动态范围。 2.1 石英基板的相对反射率测量 • 测量附件图4 5o 相对反射附件• 测量结果 使用紫外可见分光光度计U-3900 的5o相对反射附件，以BK7玻璃为参考标准品测定石英基板的相对反射光谱。结果表明石英基板的相对反射率约为80%。 图5 石英基板的相对反射率通过日立U-3900的选配程序包，使用相对反射率得到转换后的绝对反射率，如下图所示。如果直接测定石英基板的绝对反射率，光谱易受噪声影响。图6 石英基板转换后的绝对反射率2.2 铝平面镜和金平面镜的绝对反射率金平面镜表面涂有金膜，该金膜在红外区域具有高反射率。铝平面镜是表面涂有铝膜，在可见光区到近红外区有较高的反射率和较小的角度依赖性。两者常作为相对反射测量时的标准面。• 测量附件图7 5 o绝对反射附件• 测量结果 使用紫外可见近红外分光光度计UH4150的5°绝对反射附件分析了金平面镜和铝平面镜的绝对反射率。 图8 金平面镜和铝平面镜的绝对反射率 结果表明，在可见光区域，铝平面镜的反射率超过80％。金平面镜的反射率在可见光区域较低，但其在近红外区域的反射率较高。因此在测量样品的相对反射率时，如果需要关注近红外区域，可以使用在近红外区具有高反射率的金平面镜作为标准面。 3. 结论样品的镜面反射率有两种测量方式，相对反射率和绝对反射率。对于低反射性样品，使用相对反射附件测量其相对反射率，可以获得信噪比良好的光谱，如玻璃基板上薄膜的反射率。对于通常的样品，可以直接使用绝对反射附件测量其绝对反射率。日立提供多种镜面反射测量附件，还可根据客户需求量身定制，满足各种样品的镜面反射率测量。

漫反射涂料/目标板蓝菲光学permaflect-标定无人驾驶激光雷达距离测试性能、无人机机载相机、基于激光扫描技术的食品分类处理设备Labsphere（蓝菲光学) 发布的“漫反射涂层Permaflect”，进一步扩展了公司的漫反射材料和涂层产品线。这条产品线包含性能优异的Spectralon材料，Spectraflect涂料和Infragold镀金涂料。在此基础上，蓝菲光学为用户提供了涵盖多个领域的创新性应用解决方案，包括无人驾驶激光雷达校准、发光二极管（LED）、固态（SSL）照明，遥感，成像、消费相机、汽车、国防安全、健康和生物医学光学等。图1 蓝菲光学漫反射涂层Permaflect　　蓝菲光学的Permaflect特有近朗伯特性的白色和灰色漫反射涂层，专门针对恶劣的环境、天气及其他可能影响典型漫反射涂层性能的场合而设计，其反射率范围在5%~94%。　　蓝菲光学首席技术专家Greg McKee指出：“从医疗仪器使用的一次性基准物到成像传感器的基准目标板，蓝菲光学可定制漫反射涂层的应用是极其丰富的，且其性能也是无可比拟的。”　　除了提供Permaflect涂层原材料，蓝菲光学也提供各种尺寸的Permaflect漫反射目标板。在野外各种苛刻的条件下，这些目标板无疑是比白纸或者白布更好的选择。 Permaflect提供了一种传统目标板无法比拟的替代方案，更轻、更均匀、更耐用。”Mckee评论说。漫反射涂层Permaflect推出后受到了客户的广泛赞誉。其被广泛应用于多个领域：（1）Permaflect目标板应用于校准激光雷达距离测量性能Matthew Weed, Luminar 技术研发总监曾讲到：“为部署安全的自动驾驶车辆，Luminar 的客户要求激光雷达系统能够在200多米的距离内对低至10%反射率的目标物实现精确测距。我们通常在200多米的距离上使用蓝非光学的permaflect目标板，来验证我们的产品是否满足客户严苛需求。针对顾客严苛的技术要求条件，蓝菲光学仪器有限公司产品总是不断优化创新，生产出的Permaflect 目标板满足激光雷达关键性能因素。图2 Permaflect目标板应用于校准激光雷达距离测量性能图3 无人驾驶激光雷达图4 典型8/H Permaflect漫反射板反射因子 （2）Permaflect产品用于标定其基于激光扫描技术的食品分类处理设备 由于其无可替代的优异性能，在食品加工和工业过程自动化行业的某国际知名企业已大批量订购了Permaflect产品，用于标定其基于激光扫描技术的食品分类处理设备。 图5 食物在线分检图6 基于激光扫描技术的食物分检设备　（3）Permaflect漫反射板应用于无人机机载相机的标定 漫反射涂层Permaflect进入中国市场后，其在恶劣环境下的高品质性能备受国内用户的瞩目。　　相对于柯达灰卡，漫反射涂层Permaflect在更宽广的谱段上提供平坦的反射率特性，而且具有良好的刚性和平面度，防潮防水性能优异，面幅选择多（标准品最小0.5m x 0.5m，最大1.2m x 2.4m，其他面幅可定制），又相对较轻，因此适用于各种环境。目前，漫反射涂层Permaflect已经被中科院某研究所用于野外环境下对无人机机载相机的标定。图7 无人机图8 无人机机载相机图9 Permaflect和柯达灰卡的反射光谱对比

1、技术简介　　光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。正是因为光在物体表面发生的反射，我们的眼睛才能感知到周围的世界的颜色与景象。反射是通过光入射到物体表面后在不同波长段的反射率差异引起。光谱仪获得的反射光谱信息就像人眼所见到的视觉内容一样，但是光谱信息更为数据化、更客观。反射测量可以测试物体的颜色，或者通过判定物体的反射光谱差异进行多样品的筛选和品控。 镜面 粗糙表面图5.1 反射原理图　　2、 应用说明　　由于某些检测样本的特殊性，不能完全依赖于化学方法进行检测，反射光谱模型作为一种迅速、高性价比的检测方法，可以作为化学分析方法在其他应用领域的替代方案，甚至可以直接用来测试粉末状样品。反射光谱检测方法不能判定是否适用于被测目标样本的原有模样，所以还是需要尝试多次对照测试它们的反射光谱，提高光谱数据的准确性。　　化学分析的方法可以用来提高最低检出限，并确定掺杂成分，但是光学的方法可以进行预先的快速查看与筛选。将反射光谱检测与化学计量学相结合，利用可见光和近红外漫反射光谱提供快速、无损的检测。在实际检测中，可以分析不同的样本之间的差异。数学上来说，主成分包含在了定义的所有波长多维空间的范围内。主成分使我们能够获得多维数据集和重要维度，然后从无意义的噪音中分离出有意义的信息。　　食品安全：香料检测，香蕉成熟度分析，芒果与鳄梨区分检测等 　　自然环境：水体汞污染监测，农作物分析等　　3 、典型产品和配置　　颜色检测配置：　　1. 光谱仪　　2. 光源　　3. 积分球：积分球可以180° 收集样品表面的反射光，所以它能尽可能多地收集样品表面的反射光。反射式积分球还能使用在弯曲表面，或者颜色测量。它能将样品表面发射的光很好地在积分球内部进行匀化，然后再耦合到光谱仪。反射光通过圆形的入射光孔径进入积分球，然后经过分球内壁涂抹的特殊涂层材料的均匀反射。图2 积分球示意图　　4. 反射探头：当需要快速测量样品或者应用在样品表面非常小的采样点时，反射探头既可以测量镜面反射，也可以测量漫反射，而且可以基于光源和光谱仪的配置不同，选择不同类型的扩大波长范围的反射探头。探头的发射光和反射光是同一方向的，接收到的光是反射光的一部分，所以使用反射探头测量反射光谱是一种相对测量。图3 反射探头　　5. 采样附件(光纤、滤光片、透反射支架、动态样品台等)：透反射支架用来固定反射探头的标准配件，同时也可以用于透射测量。使用透反射支架，可以有效地减少光源对样品的过度加热，对于生物样品或者有机样品，还有那些低熔点的样品非常重要 动态样品台，基于样品台旋转或者直线移动来对样品进行测量，并获得测量的平均信号。这种测量方式避免了结果的多样性，提高了样品测量的均一性结果，特别是对于谷物、种子和土壤类等不均一的样品，是比较理想的选择。 图4 反射支架和样品台　　6. 准直透镜：在做反射测量时，准直透镜可以使用在光纤的末端来准确地固定入射光和反射光的角度。镜面发射或者漫反射都可以使用这样的测量方式，但是我们需要固定夹具来对测量系统进行固定。准直透镜必须预先调焦来避免光束的发散，来保证获得更好的光谱。　　7. 光谱仪控制软件图5 反射检测典型配置　　典型配置　　典型产品：高灵敏度光谱仪，光源，滤光片，积分球，透反射支架，动态样品台，准直透镜　　4 、应用文章　　4.1 香料掺假检测图6 不同香料检测光谱　　4.2 香蕉成熟度检测图7 不同成熟度香蕉光谱图　　4.3 芒果与鳄梨区分检测图8 芒果与鳄梨检测光谱　　4.4 基于SPR快速检测花生过敏源图9 过敏源光谱　　4.5 无人机智能农业检测 图10 无人机农业检测光谱图　　4.6 农作物成分检测图11 农作物成分光谱图　　4.7 水体汞污染监测图12 水体检测光谱图（来源：海洋光学）

材料的表面反射率是目前太阳能行业中最常关注的测试项目之一。这类测试所涉及到的样品种类繁多，包括金属反射涂层、半导体材料与涂层以及防护玻璃上面的防反膜等。很多材料的反射同时包含了镜面反射和漫反射两种类型，这对测试方法是否能将光谱干扰降到最低、获得准确的反射率数据提出了挑战。材料表面的反射类型：A.镜面反射；B.漫反射镜面反射镜面反射率可以用不同类型的镜面反射附件（例如VW型反射附件、VN型反射附件和通用反射附件URA）进行测量。VN型反射附件（单次样品反射）和VW型反射附件（两次样品反射）是根据背景（V）和样品（N和W）测量模式的几何光路而命名。背景和样品测量模式切换过程中镜子的移动是手动操作的。URA是一种可变角度、单次样品反射的VN型附件，其中镜子的移动和入射角度的选择完全由软件控制电子步进马达自动调节。PerkinElmer的通用反射附件URA漫反射漫反射率可以用积分球进行测量。测试光线分别经过参比光路和样品光路中的光学元件，通过Spectralon积分球表面开口，进入球体内部的参比窗口和样品反射窗口。积分球体积越大，开口率越小，测试准确率越高。PerkinElmer 150mm积分球内部检测器前面安装了具有Spectralon涂层的挡板，避免了样品初次反射光线进入检测器。PerkinElmer的150mm积分球及光路示意图■ 测试样品 样品描述1镜面反射成分很少的漫反射材料2反射强度较低的镜面涂层3中等反射强度的镜面涂层4反射强度较高的镜面半导体材料■ 光谱结果 样品1（左上）、2（右上）、3（左下）、4（右下）的光谱。黑色曲线为150mm积分球测量结果，红色曲线为60mm积分球测量结果，绿色光谱曲线为URA测量结果。样品1：150mm积分球测量的光谱强度更高，因为该积分球的窗口面积比例低于60mm积分球。因此更多的样品漫反射光线可以被收集起来，更接近准确值。样品2：150mm积分球测量结果与URA附件测量结果非常接近。60mm积分球测量结果的反射率偏高，这是因为热点区域主导并且富集了检测器所测量的光线。此外，积分球内部的漫反射光线很少，因此基本没有光线通过开放窗口逃离。样品3：60mm积分球测量的光谱存在波长漂移和强度平移的问题。150mm积分球与URA附件测量的光谱之间存在一些不规则的差异。样品4：60mm积分球和URA附件的测试结果差异明显（5%R），150mm积分球与URA附件所测量的样品光谱也不再重叠。结论镜面反射非常强或者完全是镜面反射的样品需要使用URA、VN或者VW等绝对镜面反射率附件进行测量。太阳能行业的一些材料具有很强的镜面反射，但是也含有少量的漫反射成分。对于这种类型的样品，可以使用150mm积分球来测量。通过测量铝镜消除热点产生的光谱干扰，获得可以接受的绝对反射率数据。如果样品与参比铝镜的反射率比较接近，可以获得最佳的测试结果。更多详情，请扫描二维码下载完整应用报告。

前言LED灯具有长寿命、安全可靠、节能环保等优点，在家用照明设备、显示屏、公共设施场所以及景观装饰等方面应用广泛，如汽车上的照明设备、景区内各种图案的装饰灯。LED灯通常由光源、外壳组成，光源装有反射板可以有效利用光源的能量，因此反射板的反射率会直接决定LED灯的光利用效率。而评价反射板的反射率，常用的检测仪器是紫外分光光度计。检测实例我们选取了生活中常见的一种LED灯，拆开发现反射板的四周是弧形表面，为获得准确的反射率，要对中间的平整表面进行测定，如图中红色圆圈标注的位置。但这个位置的直经只有5mm,如此小的测量位点，要使仪器光源的光斑中心完全照射到测定位置非常困难。图1 LED灯的反射板为了解决这类微小样品的测定难题，日立特别研发了微小样品全反射/漫反射测量系统定制附件，确保光源的光斑中心完全照射到测定位置。而且日立UH4150紫外-可见-近红外分光光度计的样品仓空间足够大，可以轻松安装这个附件。 测定时使用铝制平面镜作为标准参考，利用铝制平面镜的绝 对反射率将LED灯反射板的反射率的相对值转换为绝 对值，得到的反射板的全反射光谱如图所示。图2 LED灯反射板的反射光谱测定结果表明该反射板的反射率高达90%，可以有效利用LED灯光源的光通量，提高照明效率。 想获取更多信息，请拨打电话：400-630-5821。

Spectralon® 漫反射标准板和目标板　　蓝菲光学(Labsphere)近日推出了Spectralon® 漫反射标准板和目标板，该产品已经达到NVLAPISO17025技术指标和管理体系要求，这表明其有能力提供有效的常规技术测试结果和校准。蓝菲光学的标准板能提供业界最高的漫反射率，同时具有很好的化学稳定性。　　对于任何的已知物质，Spectralon® 漫反射标准板和目标板都能给出最高的漫反射率，并有灰色、白色等多种颜色可选。耐用且化学稳定性好的Spectralon® 材料在紫外-可见-近红外(UV-VIS-NIR)光谱区域内光谱分布非常平坦。此材料在250–2500nm的波长范围内的反射率波动不超过+/-4%，在可见波段内其反射率波动不超过±1%。Spectralon® 漫反射标准板和目标板在250-2500nm的波长范围内其朗伯特性最好。　　蓝菲光学具有NVLAPISO17025的校准实验室资质，其也已经获得了NVLAPISO17025认证。之前，蓝菲光学还通过了NVLAPLab200951-0认证，成为可以校准全光谱通量标准灯和前通量标准灯的实验室。蓝菲光学在有关部门对其工程、制造和校准部门进行严格的现场评估和技术鉴定后，最终获得了这两项认证。美国国家实验室自愿认可组织(NVLAP)受美国国家标准技术研究院(NIST)管理。　　NVLAP认证表明，蓝菲光学在其质量体系、工程专业知识、技术人员、测试和校准方法、实验室设备和环境、测量的可追溯性、测试和校准用具的处理、以及测试和校准报告的准确性方面，都严格遵照指导进行操作。

随着机器的小型化趋势，光学部件也在不断微小化，如摄像镜头中的透镜、传感器部件、光盘中的拾音器组件等。因此微小样品的准确测量十分必要。要准确获得这些微小样品的测定，需要缩小入射光束，以使光斑照射到样品上。日立开发了各种微小样品测量附件，为光电领域提高解决方案。1. 微小样品的透过率测量使用日立UH4150选配微小样品透过率测定附件和全积分球，利用φ1 mm 掩光膜即可测定透镜的透射率。图1 小尺寸透镜的外观 图2 两种透镜的透过光谱 微小样品透过率测定附件由聚光透镜、参比光束光阑以及微小样品支架构成，可准确测定微小样品和任意微小零配件的透射率。微小样品支架可搭载最大直径为φ20mm的样品，标配φ3mm的掩光膜，用户也可选配φ1mm的掩光膜等。图3 微小样品透过率测定附件 2. 微小样品镜面反射率的测定手机镜头和车载摄像头中图像传感器的红外截止滤光片尺寸微小，使用UH4150选配微小样品5度绝对反射附件即可测定滤光片的反射率。图4 红外滤光片的镜面反射光谱 可以看到滤光片在可见区的反射率低，在近红外区的反射率较高。微小5 °镜面绝对反射附件由反射附件、聚光透镜、参比光束光阑以及微小样品支架构成。与5 °镜面反射附件（标准）相比，样品位置的光束较小，支持微小样品反射光谱的测定。图5 微小样品反射率测定附件3. 微小样品的全反射率测定使用日立UH4150 搭配微小样品全反射/漫反射测量附件，测量了LED灯反射板的全反射率。图6 LED灯的反射板测定时使用铝制平面镜作为标准参考，利用铝制平面镜的绝 对反射率将LED灯反射板的反射率的相对值转换为绝对值，得到全反射光谱如图所示。图7 LED 灯反射板的全反射光谱测定结果表明该反射板的反射率高达90%，可以有效利用LED灯光源的光通量，提高照明效率。综上案例，使用具有大型样品室的日立紫外可见近红外分光光度计UH4150，容易构建不同样品的光学测量系统，可搭配多种附件，实现低噪音测定微小样品。拨打 4006305821，获取更多信息

水资源短缺是目前制约农业生产的一个全球性问题，近年来，全球水资源供需矛盾更加突出。对于中国而言，有43%的面积为干旱和半干旱地区，并且中国的水量分布在时间和空间上也存在非常巨大的不均衡性，这使得中国的水资源供需矛盾更加尖锐，是中国农业生产面临的最?大危机之一。自21世纪以来，中国每年都会发生大强度的干旱，受灾面积往往波及数个省，如2010年西南地区发生的大旱灾，有将近5000000hm2的农作物受害，造成190多亿元的经济损失。水稻作为中国第?一大粮食作物，研究不同干旱胁迫对水稻的影响以及研发出抗干旱品种对农业发展尤为重要。在遥感领域中，为了研究各种不同地物或环境在野外自然条件下的可见和近红外波段反射光谱，需要适用于野外测量的光谱仪器。地物光谱仪在户外主要利用太阳辐射作为照明光源，利用响应度定标数据，可测量并获得地物目标的光谱辐亮度 利用漫反射参考板对比测量，可获得目标的反射率光谱信息。实验过程及结果本实验旨在理解不同干旱胁迫下水稻基本型的表现，测量了10种在不同干旱威胁水平下导致相对含水量（RWC）不同的水稻的光谱数据，如图1所示。图1该实验显示了不同干旱胁迫下水稻的反射率模式。1) 在水稻含水量（RWC）降低时，由于1400nm和1900nm这两处水吸收特征峰减弱，导致近红外区域反射率增加。2) 对于350-700nm波长区域也有着类似的变化，在叶绿素a和叶绿素b的吸收范围中，反射率随着RWC降低而升高。3) 其次，随着RWC的降低，1400-1925nm波长向较短波长移动，且反射率增加。4) 在810-1350nm的海绵状叶肉中的散射也反映出反射率随RWC降低而增加的相同趋势。5) 最?后，在1100-2500nm波段位置的吸收也是一个强烈的吸收区域，随着RWC降低，叶片枯萎主要通过新鲜叶片中的水，其次是通过如蛋白质、木质素和纤维素的干物质而变得更加明显。结论这项实验的结果表明不同干旱威胁下的水稻的光谱反射率具有明显且规律的特征。因而可根据特征位置的差异建立预测模型，在精?准的模型分析下定量的分析出水稻含水量乃至干旱威胁程度，最终用于开发抗旱水稻品种的研究，为我国的农业生产作出巨大的贡献。

近日，一种“基于步进扫描的光调制反射光谱方法及装置”近日获得国家知识产权局专利授权。该专利由中科院上海技术物理研究所邵军、陆卫等科研人员发明。该装置包括傅立叶变换红外光谱测量系统、作为泵浦光源的激光器、以及联结傅立叶变换红外光谱仪中探测器与电路控制板的锁相放大器和低通滤波器，置于样品与激光器之间光路上的斩波器，从而使连续泵浦激光变为调制激光，并馈入锁相放大器的输入参考端来控制锁相。该方法使用上述装置进行光调制反射光谱测量，包括消除泵浦光的漫反射信号以及泵浦光产生的光致发光信号的干扰；消除傅立叶频率和增强中、远红外波段微弱光信号的探测能力三个功能。经过对分子束外延生长GaNxAs1-x/GaAs 单量子阱样品和Ga1-xInxP/AlGaInP多量子阱材料的光调制反射光谱实际测试。表明本发明显著提高探测灵敏度和光谱信噪比，并具有快速、便捷的优点，特别适用于中、远红外光电材料微弱光特性的检测。

在葡萄栽培与酿酒工业中，可溶性固形物总含量（Total Soluble Solids, TSS）是衡量果实成熟度和品质的关键指标。不同品种的葡萄因其遗传特性和生长环境的差异，其TSS含量存在显著变化。准确估算各品种葡萄的TSS含量，对于预测酒的品质、调整酿造工艺以及确定最佳采收时机均具有重要意义。那么，如何能够准确估算葡萄的TSS含量呢？跟随小编，一起来看看下面这篇论文给出了怎样的答案。摘要 ABSTRACT可溶性固形物总含量（TSS）是决定葡萄最佳成熟度的关键变量之一。在这项工作中，基于漫反射光谱测量，开发了偏最小二乘（PLS）回归模型，用于估算Godello、Verdejo（白葡萄）、Mencía 和Tempranillo（红葡萄）等葡萄品种的TSS含量。为了确定TSS预测的最适合光谱范围，对四个数据集进行了回归模型的校准，其中包括以下光谱范围：400–700 nm（可见光）、701–1000 nm（近红外）、1001–2500 nm（短波红外）和400–2500 nm（全光谱范围）。我们还测试了标准正态变量变换技术。使用留一交叉验证评估了回归模型，评估指标包括均方根误差（RMSE）、决定系数（R2）、性能与偏差比（RPD）和因子数（F）。红葡萄品种的回归模型通常比白葡萄品种的模型更准确。最佳的回归模型是针对Mencía（红葡萄）得到的：R2 = 0.72，RMSE = 0.55 °Brix，RPD = 1.87，因子数 n = 7。对于白葡萄，Godello取得了最佳结果：R2 = 0.75，RMSE = 0.98 °Brix，RPD = 1.97，因子数 n = 7。所使用的方法和得到的结果表明，可以使用漫反射光谱和将反射值用作预测变量的回归模型来估算葡萄中的TSS含量。结果 RESULT葡萄的反射率是使用ASD FieldSpec 4 地物光谱仪进行测量，该仪器可检测350–2500 nm光谱范围内的反射率。葡萄样品（每个葡萄品种60个样品，每个样品有100颗浆果）散布在黑色容器芯中（17 × 17 cm）。从4个不同的数据中获取了100颗浆果的反射数据（在每次测量之前将样品顺时针旋转90°）。然后对反射数据进行预处理，得到4次数据的平均值。图1. 利用ASD地物光谱仪获取光谱数据的流程图2展示了四种葡萄品种的平均反射值范围以及原始数据（图2a）和SNV转换数据（图2b）的TSS反射值。在图2a中，红葡萄品种（Mencía和Tempranillo）具有非常相似的光谱特征。虽然在可见光范围内的反射值相似，但从波长675 nm处可以看出一些差异，最大和最小反射值分别约为895 nm和1080 nm，以及675 nm和960 nm。白葡萄（Godello和Verdejo）的光谱特征与红葡萄不同，但彼此非常相似。Godello和Verdejo在可见光-近红外范围的570 nm、830 nm和890 nm处具有最高的反射值。在这个范围内，反射值呈现轻微差异，尽管它们具有相同的光谱特征。从波长1160 nm开始，四种葡萄品种的反射值是相同的。图2 四种葡萄品种（Mencía、Godello、Tempranillo和Verdejo）采样浆果的平均光谱范围图3 Godello、Mencía、Tempranillo和Verdejo葡萄品种在使用原始数据（实线）和SNV转换数据（虚线）进行PLS回归时加权回归系数在全光谱范围内的分布。对四个品种的酿酒特性进行了交叉验证。黑线表示零相关性，并为了清晰呈现而偏移了3.0单位图4 利用原始光谱反射数据进行每个波长的简单线性相关性葡萄糖度（TSS）相关图。图5 利用原始（a–d）和SNV转换（e–h）反射数据进行的偏最小二乘回归（PLS）的均方根误差（RMSE）值。所有图应用相同的颜色刻度（请参阅右侧图例）。结论 CONCLUSION采用漫反射光谱测量方法，利用偏最小二乘（PLS）回归模型估计了四种葡萄品种（Godello、Verdejo、Mencía和Tempranillo）的总可溶性固形物（TSS）含量。基于所获得的结果，红葡萄品种的TSS含量估算最佳，特别是Mencía。用于TSS预测的最适宜光谱范围是近红外（NIR）范围（701–1000 nm）。在此光谱范围内获得了最高的R2和RPD值，以及最低的RMSE和F值。在所有光谱范围内，对数据进行SNV转换进一步改善了模型的评估指标结果。用于估算TSS的最佳变量（图5）分别位于860 nm处，波长201 nm的Godello；883 nm处，波长232 nm的Mencía；916 nm处，波长230 nm的Tempranillo；以及1055 nm处，波长230 nm的Verdejo。这些最佳点呈现出最低的RMSE值。研究表明，通过光谱测量的反射值，可以迅速、非侵入性地进行现场测量，从而估算TSS含量。

日前，英国豪迈旗下美国蓝菲光学（labsphere.com.cn）为某医疗设备制造商定制了一整套医疗成像测试设备，得到用户的盛赞。这是继在医疗内窥镜、激光医疗之后蓝菲光学又一次在医疗成像设备领域的成功探索。 测试对象一：闪烁晶体当前，高端医学影像技术，计算机断层扫描(CT)、X摄片和计算机断层显像(PET)等已广泛应用于生物医疗产业，这些医疗设备的光学成像都有一个共同特点即都是利用闪烁晶体成像。${Figure 1}荧光成像示例闪烁晶体是指在高能射线（如X射线，γ射线）或者其他放射性粒子激发下会发出荧光脉冲（闪烁光）的物质。广泛用于天体物理、高能物理、石油测井、医学成像、安检设备和国防安全等领域。随着应用的更高要求，对闪烁晶体的综合性能要求越来越高，进一步设计、发现、开发和生长具有高密度、优良光学均匀性、高光产额、快衰减、高稳定性、低成本等综合性能优良的闪烁晶体是闪烁材料研究的重点，同时如何准确地测量闪烁晶体的性能也是研究的重点之一。通常，在评价闪烁晶体的性能时需要测试其透光率、激发发射谱、光输出、发光强度及发光不均匀性等。蓝菲光学作为拥有近40年的光谱分析测试经验，是业内为数不多的可以提供绝对光谱辐射通量溯源的企业，也是除美国NIST外少数拥有可以在1%不确定度范围内测试30-3000流明的4π/2π标准卤钨灯实验室的单位。蓝菲光学的光谱分析测试系统可以测试紫外-可见-近红外波段的光谱及辐射通量以及待测物的反射和透射率，公司拥有全球知名的漫反射材料具有较好的漫反射特性和朗伯特性，可以保证所有测试数据溯源到NIST。搭配蓝菲光学高端光谱仪CDS 3020/3030可以瞬时捕捉光谱数据，轻松实现快速、准确测量，帮助晶体研发人员准确、高效地判断闪烁晶体的光学性能。${Figure 2} illumia plus 光谱测试设备 测试对象二：成像传感器校准我们知道高能射线发出的光人们是看不见的，当它照射到闪烁晶体上会发出荧光（可见光波段），利用传感器去捕捉发出的荧光从而成像，这样医生就可以透视生物体的情况。因此传感器的成像质量对医生观测生物体情况来说也至关重要。蓝菲光学为成像设备的测试和校准提供了数以千计的均匀光源系统，所有均匀光源系统采用蓝菲光学的高漫反射涂层，可达近似100%的漫反射，出光口的均匀性均可达99%，提供可溯源至NIST的辐射度、亮度、照度及出口均匀度校准报告。针对闪烁晶体发出荧光特性，蓝菲光学定制了与闪烁晶体同波段的单色均匀光源用以校准传感器。${Figure 3} CMOS检测同国外相比，国内闪烁晶体方面的生长和性能研究结合得还不够紧密，高性能的闪烁晶体的研制方面还十分薄弱。蓝菲光学拥有近40年的光谱分析检测技术以及超过15年的临床诊断分析仪OEM制造经验，拥有专利技术的漫反射材料为医疗领域提供了多种OEM解决方案，可以为国内闪烁晶体以及医学成像技术的发展提供准确的性能检测。利用蓝菲光学的在光学检测和校准方面的先进技术可以帮助改善光源以及成像质量，促进国内闪烁晶体及光医学成像研究的进步。

玻璃作为一种常见的材料，广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。在玻璃行业中，透射和反射是两个重要的性质。透射涉及玻璃对可见光的透明程度和色彩表现，而反射关乎玻璃表面镀膜的效果。本文将介绍如何使用在线ERX55分光光度仪和ColorXRAG3色度分析仪来监控色彩质量和测量玻璃镀膜的反射率。透射是玻璃行业中最重要的光学性质之一，它决定了玻璃对可见光的透明程度和色彩表现。当光穿过玻璃时，会受到折射现象的影响。折射是光在从一种介质传播到另一种介质时改变方向的现象。这种折射现象使得玻璃能够将光有效地传播到玻璃的另一侧，使我们能够透过玻璃看到外面的世界。在玻璃行业中，透射率是一个重要的参数。透射率定义为通过玻璃的光强与入射光强的比值。透射率越高，玻璃对光的透明度就越好。而对于特定波长的光，其透过玻璃的能量与光谱分布有关，因此，不同类型的玻璃可能对不同波长的光具有不同的透射率。透射率的测量通常使用分光光度计来完成。在线ERX55分光光度仪是高精度的测量仪器，可以用于测量透明薄膜的色彩、可见光透射和雾度，持续监控色彩质量。通过持续监控透明薄膜的色彩质量，生产厂家可以确保产品的一致性和稳定性。反射是另一个在玻璃行业中需要关注的光学现象。反射率是一个指标，用于衡量光线在物体表面反射的程度。在玻璃制造过程中，常常会在玻璃表面进行涂层处理，这些涂层能够改变玻璃的反射性能。通过合理设计涂层，可以实现特定的反射率，使玻璃在特定波长范围内表现出所需的特殊光学效果，如防紫外线、隐私保护等。玻璃作为非散射性物体，在传统的直接照明测量设备中无法准确提供色彩数据。为解决这一问题，ColorXRAG3色度分析仪成为了一种重要工具。该设备具备宽波长范围（330nm到1,000nm）和高光学分辨率（1nm），可在实验室中安装在支架上，对放置在样品支架上的玻璃板进行测量。同时，它也可用于在线测量，安装在玻璃板上方的横梁用于测量低辐射玻璃，或安装在玻璃板下方用于测量遮阳镀膜。ColorXRAG3色度分析仪具有紧凑型设计，可从距离玻璃板10mm处捕获非散射性样品的光谱数据和色彩反射值，甚至能鉴定多银层镀膜。该仪器采用氙气闪光灯，同时采用+15°:-15°、+45°:-45°和+60°:-60°三种光学结构，每秒进行一次测量，以实现全方位的色彩数据获取。其中，±15°的测量值与传统实验室测量的积分球光学结构结果相同，而±45°和±60°的测量值则可以显示不同观察角度下的色彩变化。ColorXRAG3色度分析仪的应用为玻璃行业提供了一种高效、准确的色彩测量解决方案，使生产厂家能够更好地控制透射与反射性能，提高产品质量，并满足不同市场需求，推动玻璃行业的持续发展。透射和反射是玻璃行业中非常重要的光学现象。透射性能决定了玻璃的透明度和色彩表现，而反射率则与玻璃表面的涂层处理密切相关。使用在线ERX55分光光度仪和ColorXRAG3色度分析仪，可以对玻璃产品的透射性能和反射性能进行精确测量和监控，从而保证玻璃产品的质量和性能达到预期要求。“爱色丽彩通”是丹纳赫公司旗下的品牌，总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球领先的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。

在现代科学研究和工业应用中，精确的物质性质测量是至关重要的。特别是在材料科学、光学工程以及生物医学领域，透射测量与反射测量技术的应用日益增多，它们在各自的领域内发挥着不可替代的作用。透射测量是指测量光线通过物质后的强度变化，以此来分析物质的特性；而反射测量则是基于光线打到物质表面后反射回来的光强变化进行分析。这两种测量技术虽然操作原理不同，但都旨在通过光与物质的相互作用来揭示物质的内在属性。一、透射测量与反射测量的比较分析透射式和反射式分光光度计均能利用光源的闪烁特性，覆盖360至750纳米范围内的全部波长光线进行照射。通过对透射光或反射光的测量，这些设备能够创建出色彩的量化图谱（即色彩“指纹”）。在反射光谱中，主要波长决定了颜色的属性。紫色、靛蓝及蓝色属于短波段，波长介于400至550纳米之间；绿色处于中波段，波长在550至600纳米；而黄色、橙色及红色表示长波段光。对于光亮增白剂（OBA）和荧光剂这类特殊物质，它们的反射率甚至可以超过100%。反射式分光光度仪通过照射光源至样本表面并记录以10纳米步长测得的反射光比例，以此来分析颜色。这种方法适用于完全不透明的物质，通过反射光的量化，可以准确测量其色彩。而配备透射功能的分光光度仪则是通过让光穿透样本，使用对面的探测器来捕获透过的光。这一过程中，探测器会测量透射光的波长及其强度，并把它们转换成平均透射率的百分比，以量化样本的特性。尽管反射模式能够用于分析半透明表面，但准确了解样本的透明度是必须的，因为这直接关系到最终数据的准确性。二、样品确实不允许光线穿透吗？测量透射率与评估不透明度并不总是等同的，因为不透明度涉及两个方面：是否能遮挡视线穿过的表面或基质，以及材料允许光线通过的程度。通常，您可能会认为您的手是不透光的，从某种角度来看，这是正确的。然而，当您把手电筒紧贴手掌并开启时，会发现光线能够从手的另一侧透射出来。半透明与透明材质的本质区别半透明材料允许光线穿透，却不允许清晰的视线通过。举个例子，经过蚀刻处理的浴室塑料门便是半透明的。相比之下，透明材料，如普通的玻璃板，可以让人从一侧清楚地观察到另一侧的物体。三、实际应用及解决方案考虑到涂料，当其涂布于墙面时，其不透明性足以覆盖下层材料，阻止透视效果。但要准确评估涂料的不透明度，我们需采用对比度分析法。一旦应用于基底，涂料通常表现出高不透明度，使得Ci7500台式色差仪成为其测量的理想工具。至于塑料，虽然肉眼看来我们可能无法通过塑料样本看穿，但它们可能具备一定的光透过性。比如，外观不透明的塑料瓶，在未经测试前其真实透光性难以判断。以过氧化氢瓶为例，其内容物若暴露于阳光下会迅速分解，因此这类瓶子通常呈棕色，以屏蔽阳光。然而，置于强烈光源下，这些瓶子是能透光的。鉴于成本考虑，过氧化氢瓶的制造尽量保持不透明。在纺织品的应用上，选择分光光度仪时需考虑具体的使用场景。美国纺织化学师与印染师协会（AATCC）推荐将样品折叠至四层以确保不透明度的测量。这一方法对于测量厚实的织物如灯芯绒裤或棉质卷料足够有效，但对于透明或薄的半透明尼龙材料，采用其他量化技术可能更为合适。请记住，在测量特定允许一定光线透过的纺织品时，按照ASTM的203%遮光测试标准，必须使用具备透射功能的分光光度仪进行测量。Ci7600台式分光光度仪、Ci7800台式分光色差仪和Ci7860台式色差仪均支持透射和反射模式测量，它们为需要同时评估不透明与半透明样本的应用场景提供了理想解决方案。这些设备能够执行三种主要测量方式：①直接透射测量：针对完全透明的样本设计，如塑料拉链袋和清晰的玻璃板。②全透射测量：适合那些允许光线穿透但视线模糊的半透明样本，比如橙汁、洗涤液以及2升容量的塑料瓶。③雾度测量：针对那些能够散射光线的半透明样本，如汽车尾灯的塑料覆盖件，这类样本散射红色光线，而不直接显露灯泡和灯丝。若您的需求仅限于测量完全不透明的表面，Ci7500台式色差仪或许更符合您的需求。然而，如果您的主要测量对象为不透明表面，偶尔也需测量一些允许光线透过的物体，那么具备透射测量功能的设备，如Ci7600台式测色仪或更高端的型号，将是更合适的选择。四、关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。如果您需要更多信息，请关注官方微信公众号：爱色丽彩通

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员郑安民团队和英国牛津大学教授Shik Chi Edman Tsang合作，利用固体核磁共振、同步辐射X射线衍射、中子衍射等多种实验表征手段和从头算分子动力学模拟相结合的方法，发现SAPO分子筛的Bronsted酸中心在反应过程中能够被吸附诱导形成受阻路易斯酸碱对（FLP）结构，从而表现出较高的反应活性。活性中心作为反应发生的位点，在催化反应中扮演着重要角色，并在很大程度上决定着反应性能。因此，深入了解活性中心的结构和特性是理解反应机理的基础。分子筛是一类应用广泛的环境友好型固体酸催化剂，Bronsted酸中心是分子筛限域孔道中常见的活性位点。然而，研究反应过程中Bronsted酸中心结构的动态变化以及这种变化对反应路径的影响具有较大挑战。 科研人员采用固体核磁结合2-13C-丙酮探针分子研究SAPO-34分子筛的酸性特征，发现样品中同时存在Bronsted酸和Lewis酸位点，并在其它SAPO分子筛（SAPO-18和SAPO-35）中也观察到类似实验现象。辅以同步辐射X射线衍射和中子衍射结构精修，发现这两种活性中心分别对应两种不同吸附构型的丙酮分子：（1）丙酮吸附在传统的Bronsted酸位点；（2）丙酮吸附诱导了骨架Al-O键的断裂从而形成FLP结构，丙酮分子直接吸附在FLP结构的Al原子（Lewis酸位点）上（图1）。 图1.丙酮吸附在SAPO分子筛上的固体核磁实验结果（a-e）；同步辐射X射线衍射/中子衍射实验得到的两种丙酮吸附构型（f-j） 在此基础上，进一步研究SAPO分子筛活性中心上甲醇的吸附构型和脱水反应机理（图2）发现，相比于普通硅铝分子筛，实验结果表明SAPO分子筛能够在室温下催化甲醇脱水形成表面甲氧基物种。通过18O标记甲醇的原位漫反射红外实验，证实在整个反应过程中甲醇分子内的C-O键没有发生断裂，脱去的水分子的氧来源于分子筛骨架而不是甲醇分子（图3），从而验证了极性分子吸附诱导SAPO分子筛形成FLP结构的普适性。通过从头算分子动力学方法，实时动态模拟了室温下甲醇在SAPO-34分子筛上从Bronsted酸吸附态到诱导FLP吸附构型的转变过程，发现基于诱导FLP结构的反应路径生成表面烷氧的能垒远低于直接通过Bronsted酸脱水生成表面烷氧的能垒，因而具有较高的反应活性。图2.甲醇吸附在SAPO分子筛上的固体核磁实验结果（a-f）和同步辐射X射线衍射/中子衍射实验确定的甲醇吸附构型（g-j） 图3.18O-甲醇吸附在SAPO分子筛上的原位漫反射红外实验和从头算分子动力学模拟理论结果 相关研究成果发表在Journal of American Chemistry Society上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中科院和湖北省科技厅，以及英国Diamond同步辐射光源和中国散裂中子源的支持。

[摘要]：积分球光学结构的色差仪，在漫射方式下测量物体颜色，充分理解SCI和SCE模式的差异，并作合理选择，能帮助测量者把握光泽度，皮纹对样品颜色的影响。[关键字]：d/8°积分球，SCI/SCE，色差仪，汽车内饰，光泽度，皮纹；[正文]：颜色是汽车内饰的装饰特性中，能给人最直观视觉体验的属性，品质上属于高关注度对象，颜色管理涉及在设计造型、配色开发，量产品控，终端客户体验这条产业链的所有环节。而汽车内饰材质多样，工艺繁多，部品间颜色匹配的部位多，而且随着市场需求的变化，工艺推陈出新，设计由简入繁，使颜色管控更具挑战性，如何高效的管理颜色已成为不可回避的课题。在如今工业4.0大环境下，色差仪已成为快速准确定量并评判颜色的辅助工具，该应用能科学的规避人员经验个体差异、光源环境影响对颜色评价造成的偏差，让颜色沟通更客观准确，更流畅自如。市面上用于颜色测量的色差仪有很多，光学结构各有不同，具体需要针对部品特点选择合理的色差仪。需特别注意，不同的光学结构的色差仪，测量相同样品，数据是不具可比性的，因为光学结构不同（如积分球，单角度），仪器内置的颜色数据算法也不同。积分球式色差仪，就是其中一种光学结构，见图1。积分球是一个直径大于等于十几厘米的中空金属球，它的内表面涂布有高反射漫射物质，如硫酸钡或聚四氟乙烯，理论上要求其不吸收光线。如图1，进入这个球体的光线经过多次反射后，照射在样品上，这时可判断来自积分球内不同角度的光通量均相同，达到完全漫反射状态，最后所有光线只能从测量孔、光源孔或镜面反射孔射出积分球， 测量孔与法线夹角呈8°位置，而相对的与法线也呈8°位置的为镜面反射光，此处有一开孔，为镜面反射孔，见图2，可根据测量需求，关闭此孔将镜面光包含在测量内（SCI模式），或打开此孔将镜面光排除在测量之外（SCE模式）。其几何条件缩写如下：d/8°：i—漫射照射，8°观察角度，镜面光包括在内；即，SCI或SPIN；d/8°：e—漫射照射，8°观察角度，镜面光排除在外；即，SCE或SPEX 二者效果差异在于：SCI—测量物体表面真实色；SCE—测量颜色数据与人眼目视效果一致。此种装置最初是由来自通用电气的Arthur C. Hardy发明的（1935） [*]，因为他注意到当观察者观察光滑样品时，他们总是旋转样品以消除镜面反射，颜色测量时，除去这部分光，得到的结果与目视测量有更好的一致性，这便是积分球SCI、SCE当初的设计初衷。自1958年成立至今的半个多世纪，爱色丽（X-Rite）公司在颜色测量领域取得了长足的发展，积分球色差仪的最新代表—Ci6X便携式系列，Ci7XX0台式系列—可实现SCI/SCE模式同时测量，其中Ci6X便携式系列的积分球为SPECTRALON材质，具有优异的稳定性和疲劳性，同时提供参比光束的测量，优化信噪比，可实现更高的测量精度。汽车内饰的特点是，对于观察者而言，其反射光以漫反射为主，特别是前挡玻璃周边的部品对光泽度的管控尤为苛刻，如仪表台，光泽度有相应的设计要求，若仪表台表面光泽度过高，会在挡风玻璃上形成炫光和倒影，干扰驾驶员视线，同时过多的镜面光线进入驾驶员眼睛，易造成驾驶员疲劳，这将严重影响驾驶安全性，所以，零部件制造商会根据图纸光泽度要求对仪表台进行消光处理，避免镜面反射。针对这样的部品，各角度肉眼观察，颜色并未有明显差异，当然如果部品属性有一定的光泽或者有表面有皮纹，还是会影响视觉对颜色的判断，目视颜色感觉存在差异。1931年CIE定义并推荐的积分球光学几何条件的颜色测量仪器，则适用于这种漫反射的部品。内饰部品多注塑件，皮革，织物，此类部品以漫反射为主，以注塑件为例，其工艺特点导致其光泽度不是一个稳定值，如注塑模具使用频次的提高，注塑剂，脱模剂等工艺助剂的存在，均对部品光泽度的提高有贡献，更主要的方面是图纸设计要求，其光泽度在模具制作时已考虑其中。颜色评判时，SCI模式下工程师可确定其材料的真实色，SCE模式下，得到的颜色数据则与目视感官一致；如此双模式下，即使客户给到的是没有皮纹的标准色板来要求厂家配色，厂家提供皮纹品与客户确认颜色时，也可以通过SCI模式准确的实现客观颜色；另一方面，当SCI模式下的颜色数据与标准很吻合的前提下，若客户目视判断颜色有差异，需重新调准标准，也可以通过SCE的数据，确定调色方向，从而与客户达成最终的颜色标准，降低颜色评判难度，提高调色效率。另外，需要注意的是，不同材质之间的颜色实现，理论上应以相应材质的基材制作标准色板，进行品控管理；因为材质不同，对光吸收性也是不同的，具体差异性，有待数据验证！测量实例：1、汽车内饰顶棚ABS真空吸塑部品的颜色光泽度测量黄1、黄2是同一张带有皮纹的塑料板材，因加热吸塑后拉伸量不同，导致皮纹深浅，光泽度出现差异，目视效果：2比1偏黄。“差异（黄1-黄2）”数据显示，二者SPIN模式下的Lab值相当，而SPEX模式下的数据差异与目视感觉相吻合。2、汽车内饰门板下段PP注塑品的颜色光泽度测量黑1、黑2是同一个部品的正反面（黑1：背面无皮纹；黑2：正面带皮纹），目视效果：1比2黑，2比1黄；从“差异（黑1-黑2）”数据看，二者SPIN值相当，说明SPIN消除了大部分纹理影响测得了“真实”颜色，而SPEX值与目视效果一致，即测得的是表观感觉；注释：a、 以上写真为手机拍摄，照片颜色与实际目视部品的颜色会有偏差，实物颜色以上述目视描述为准；b、 以上数据由X-Rite公司Ci64UV机型测量获得，该机型可同时获取60°相对光泽度数据。小结：基于市场需求而设计开发出的SCI/SCE积分球结构的色差仪，在汽车内饰领用应用广泛，在于它针对具有不同光泽度的漫反射部品的真实色和感官色的准确测量，无论是设计端，还是品控端，这种直接高效的数字化颜色管理方案，备受工程师青睐；[*]：Hardy先生于1935年发表在美国光学学会杂志《A New Recording Spectrophotometer》[参考文献]：（美）伯恩斯（Roy S. Berns），《颜色技术原理》，化学工业出版社2002年10月版；更多内容咨询欢迎拨打爱色丽官方热线：400-606-5155！爱色丽官方网站：www.xrite.cn

近日，中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室张斗国教授课题组提出并实现了一种基于矢量光场调控原理的动量空间偏振滤波器件。将该滤波器件安装于传统无标记光学显微镜的出射端，它可以对出射光场的背景噪声进行高效抑制，进而采集到单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比光学显微图像。研究成果以“Cascaded momentum-space-polarization filters enable label-free black-field microscopy for single nanoparticles analysis”为题在线发表在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。单纳米级物质的无标记光学成像对于各种生物医学、物理和化学研究极为重要。其中一个核心挑战是背景强度远远大于单个纳米物体的散射光强度。在这里提出了一种由级联动量空间偏振滤波器组成的光学模块，它可以进行矢量场调制，阻挡大部分背景场，使背景几乎变黑；相反，只有一小部分散射被阻挡，从而明显提高成像对比度。为了解决这个问题，张斗国教授课题组设计并实现了一种动量空间偏振滤波器件，它可在动量空间进行矢量场偏振调控，大幅度过滤、抑制各类背景噪声，只有单个纳米尺度物体的光散射信号能透过该滤波器件，被探测器采集到，从而实现了单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比的成像探测。作为一种应用展示，该动量空间偏振滤波器件被加载到传统全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM）的出射端，用于单个纳米尺度物体的成像与传感。加载该滤波器后，TIRM被转化为黑场光学显微镜（Black field microscopy (BFM)，相对于常规的无标记暗场光学显微镜，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探测灵敏度）。BFM可以实时记录了此变化过程，证明BFM可应用于单个纳米颗粒化学反应过程的实时记录，为实时探测单个纳米尺度物体物性演化过程中所发生的物理-化学反应探测提供了新型光子学技术。该动量空间滤波器件的突出特点是：在不改变显微镜内部结构的情况下，它可以使常规的无标记光学显微镜，如表面等离激元共振显微镜、TIRM等近场光学显微镜，具有黑场成像功能，从而大幅度提升其对单个纳米尺度物体的探测灵敏度。本研究工作所发展黑场显微镜为单个纳米颗粒的分析提供了新平台，有望在生物学、物理学、环境科学和材料科学等领域得到广泛应用。该研究工作得到了科技部，国家自然科学基金委、安徽省科技厅、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。

手性是一种有趣的几何概念，指物体不能通过平移、旋转和缩放等变换与其镜像重合的特性，其应用范围涉及光学、生物学、化学、医药和生命科学等领域。在光学领域，当手性介质被不同旋向的圆极化光激发时，表现出不同的手性光学效应：当左旋圆极化 (LCP) 光和右旋圆极化 (RCP) 光经过手性介质后的透射率或反射率不同，从而显示出圆二色性（Circular dichroism, CD)；若这两种光在手性介质中的折射率不同，导致透射光相比于入射光的偏振面发生旋转，则显示出旋光性（Optical activity, OA）。尽管光学手性在自然界中无处不在，但天然材料中的手性响应极其微弱，且难以灵活控制，这严重阻碍了极化相关器件的微型化和集成化应用。由于具有比自然材料高几个数量级的手性光学响应，由人工设计的亚波长单元结构阵列构成的手性超材料/超表面为实现可控手性光学响应提供了一条途径。然而，尽管常见多层手性超表面具有很强的本征光学手性，但其设计过程相对复杂，且加工所需的多步光刻工艺存在技术要求和加工成本高的问题。近日，西安交通大学张留洋老师课题组提出了一种反射式手性超表面的简单、通用的设计方法及其低成本、无光刻的制备策略，该工作与深圳大学范殊婷老师课题组合作完成。通过结合新型微立体光刻技术实现了手性超表面的3D打印，实验测试结果验证了手性响应机理的准确性相关成果以“Chiral Metasurfaces with Maximum Circular Dichroism Enabled by Out-of-Plane Plasmonic System”为题发表于国际期刊Laser & Photonics Reviews上, 影响因子10.9。 图1. 反射式手性超表面通用设计流程示意图对于任意的谐振器，跟随提出的通用设计流程，仅需简单两步即可打破其n重旋转对称性（n 1）和镜像对称性，从而获得一个具有面外形态的反射式手性超表面。以工作于太赫兹频段的U型手性超表面为例，其圆极化反射谱和圆二色性谱如图2所示。不同的面外形态方向，可获得具有相反手性响应的对映体A和B。 图2. 基于U型共振器的太赫兹手性超表面及其手性响应通过调控超表面的偏置高度可实现对其损耗的调控，根据耦合模理论可知，当其辐射损耗等于耗散损耗时，此时一种圆极化波被近完美的选择性吸收，而另一种圆极化波被非共振地反射，从而可获得最强的圆二色性值(图3(d))。 图3. U型太赫兹手性超表面圆极化反射谱和圆二色性谱通过结合微尺度3D打印技术，提出的手性超表面可由简单的三步工艺制备得到。其中，周期性阵列的面外形态结构采用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S130，摩方精密）加工得到。实验结果表明：得益于高精度的微尺度3D打印技术，加工得到的手性超表面具有良好的表面质量和形状精度，测试所得的太赫兹反射谱与圆二色性谱与数值模拟结果较为吻合。 图4. 太赫兹手性超表面制造策略及表征结果 图5. 太赫兹手性超表面实验验证

拉曼光谱技术被称为分子指纹谱，可以对目标分子进行准确的定性分析，因而用途广泛。但是其固有的特点，例如拉曼散射信号弱等，限制了其应用范围，尤其是在气体检测领域的应用。气体分子密度低，透光度高，作为激发光源的激光在气体中可以传输较长距离，而拉曼信号作为散射信号散射向四周立体空间，因此不能通过像吸收光谱那样简单的通过增加光程来实现信号的增强。拉曼光谱应用于气体检测具有以下优点：1、准确定性：可以根据特征光谱对除惰性气体外的所有气体进行准确的定性分析；并且气体分子受周围环境影响小，其分子结构均一性较高，因此其特征光谱单色性好；气体分子结构简单，其特征光谱峰较少，不同分子间特征峰重合较少，有利于混合气体的分析。2、准确定量：气体的透明度具有的优点之一是，气体检测过程中不会受到荧光干扰，优点之二即气体分子被激发出的拉曼信号在被收集过程中与其他气体分子发生相互作用的概率极低，所以拉曼光谱强度与分子数量及拉曼散射截面成正比。而拉曼散射截面是固定量，因此拉曼光谱强度的变化量正比于分子数量的变化量，可以用来准确的计算分子数的相对变化。3、无损测量：拉曼散射过程是分子振动-转动能级的跃迁过程，不会破坏分子结构。4、无接触检测：拉曼散射采用光作为信号载体，可以通过透光窗口等对特殊环境例如高压、高温、剧毒等样品进行测试。在气体检测领域，由于气体的流动性，更需要对特殊气体进行密闭处理来保证气体的稳定性，适合对有毒、腐蚀性等的气体进行检测。5、同位素分子的分析：同位素作为标记物而应用广泛，而对同位素分子进行区分往往需要气相色谱和高分辨质谱联用这种昂贵的技术来实现，而作为分子振动-转动谱的拉曼光谱，其同位素的不同质量在其特征峰的频移上表现明显，可以轻松的区分同位素的种类和相对含量。正因为以上原因，在二十世纪六十年代激光出现并且作为拉曼光谱的光源而广泛应用的时候，科学家尝试将拉曼光谱技术应用于气体检测领域。近共焦腔、逆向多重反射池、能量聚集腔、多通道拉曼增益池、改进型多通道拉曼光谱仪、空心光子晶体光纤等多种提高激光功率使用效率或拉曼散射收集效率的极具光学技巧的设计应运而生，提高了拉曼光谱技术对于气体分子的检测限并且取得了显著的效果。拉曼散射的特点，及用于拉曼光谱分析的光谱仪的特点决定了共焦型拉曼光谱仪的高效率、高空间分辨率和高光谱分辨率。光谱仪需要将入光狭缝开到50微米甚至更小来保证光谱分辨率，设计一套光学系统将较大空间的散射信号收集聚焦到狭缝这样的狭窄空间并不现实，因此将激光聚焦到一个微小空间并且将这一微小空间的散射信号收集后聚集到狭缝，成为一种可行性选择，这样既充分利用了激光的激发功率，又实现了散射信号的高效收集。因此共焦型拉曼光谱仪提高了拉曼信号的强度，扩大了拉曼光谱技术的应用范围。同样的设计也可以应用于气体检测当中，不同于固体的拉曼信号散射向空气中的部分会被收集，散射向固体内部的部分会被固体吸收或者漫反射，因此很难充分收集；气体的均一性及其透光性决定了其散射向四周的信号均不会受到较大干扰，因此使信号的更高效的收集成为可能。共焦激发收集系统正是为了解决气体的拉曼散射信号的高效收集而设计，散射向上下、左右、前后的信号被聚焦镜准直后传输向反射镜，最终传输向左方的光谱分析系统。根据光的可逆性原理，进入系统的激光也会被上下、左右、前后的聚焦镜聚焦到焦点，从而同时提高激发光功率的使用效率。此设计的优点是可以增加更多的聚焦镜和反射镜，最终实现焦点散射向四周立体空间的所有信号传输向同一个方向，从而实现球状散射信号的充分收集。激光在气体中的传输距离可以达到几十千米，因此共焦激发收集系统中的数次反射的光程远小于这个距离，很难实现激发光功率的充分利用。互相平行的光可以被聚焦到一个点，而激光光斑毫米级别的直径远小于聚焦镜的直径，因此如果能实现光的多次来回反射并且互相平行，其效果将等同于多台激光器并排放置。直角反射镜可以将光的前进方向偏转180度并且与原方向互相平行，传输方向相反，两个直角反射镜配合使用可以使激光多次来回反射形成一个平面，在外面再放置两个直角反射镜可以实现激光平面的纵向扩展，最终互相平行，方向相反的激光布满立体空间。因此，四个直角反射镜配合使用可以使1毫米直径的激光在1英寸的光学元件间来回反射百次以上，而这些光因为互相平行，因此都会被聚焦镜聚焦到焦点。将四直角反射镜增光程系统与共焦激发收集系统结合，形成的系统既能充分利用激发光的功率，又能充分收集散射信号，其结构类似一个球体，因此被称为“拉曼积分球”。目前该技术已经能实现常压下ppm量级的气体检测，还可以通过增加激光功率、对气体加压以提高气体密度，增加曝光时间等来进一步提高检测限。拉曼积分球适用于透明度高的样品，例如气体，上图为典型的空气的拉曼光谱图，包括氮气，氧气的振动峰、转动峰和振动峰耦合的转动峰，水分子的振动峰等，对其进行局部放大，能看到氧气同位素拉曼峰，氮气同位素拉曼峰，二氧化碳拉曼峰等。目前气体检测应用广泛，例如与碳循环相关的各种气体，在催化剂作用下，碳会转换成各种有机分子，拉曼积分球可以实现对反应物和产物的1秒钟内万分之一的浓度检测，而最小样品量只需要2毫升，完全实现原位监控的作用。即使碳循环成各种液体，根据液体的挥发性，即使不需要加热升华，类似甘油等难以挥发的液体的挥发物依然可以被检测到。而对于一些固体的碳化合物，例如塑胶跑道，其挥发气体的成分和浓度的检测方法正在进一步研究当中。土壤的有机污染检测是拉曼积分球的另一个重要应用方向，将被污染的土壤放到密闭加热腔中，使其中的有机污染物升华成气体，即可实现对有机污染物的定性、定量分析。汽车发动机的状态会通过其尾气的成分反映出来，燃料挥发物和一氧化碳含量高说明进气不畅通，氧气剩余多则说明燃料喷嘴的效率不够；氮氧化物的含量高说明排烟脱氮不彻底。其他方面的应用包括环境气体检测，化工厂废气排放监控等等，作为一种自主研制、具有自主知识产权的气体检测技术，相比于传统气体检测技术具有实时快速、无损、检测限好、能区分同分异构体和同位素取代分子等优点，实现了我国气体检测技术的弯道超车，而其应用场景正进一步拓展。三年来，该技术正从发明一步步走向完善，虽然没能争取到纵向项目的支撑，但是相关的科学家的持续投入和支持保证了拉曼积分球技术研发的顺利进行，检测限已经从最初的勉强万分之一到达目前百万分之一，并且还有进一步提高的空间。随着我国对技术研究的重视和大力支持，该技术将会在我国气体检测领域占有一席之地并将推向国际市场。后记我国的分析仪器，尤其是高端分析仪器主要依赖进口，随着我国科研水平的快速提升，仪器自主研发能力也得到了很大的提高。特别是，实验室具有丰富仪器使用经验，在外企中从事技术服务的科学家和工程师也越来越多，他们对高端分析仪器有自己的认识和见解。而且，部分科学家和工程师已经开始了自主仪器研制并取得了很好的成果。相信随着国家在仪器研制方面的大力支持，成果评价体制的进一步均衡，国产化仪器的提倡作用和科学家、工程师的共同努力下，不久的将来，我国会产生一大批自主设计，具有自主知识产权，具有明确应用领域的先进的分析仪器。作者简介黄保坤：博士，高级工程师，江苏海洋大学教师，huang_baokun@163.com。曾就职于中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室和英国雷尼绍公司，作为技术负责人研制的深海紫外拉曼光谱仪实现下潜作业深度7749米，是目前世界上工作深度最深的拉曼光谱仪。为中科院、中石化、中核、上海市公安局、各大高校研制了拉曼积分球、显微拉曼、台式拉曼、便携式拉曼等多种类型的拉曼光谱仪。

1、技术简介　　颜色是大脑对于射入人眼的光的主观感受。一般人眼可感知的波段为380~780nm。　　颜色可以简略分为反射颜色，透射颜色，光源色和结构色，前三种最为常见。　　待测物的反射/透射颜色取决于待测物的光谱反射率/透射率，参考光源和观察条件。光源色取决于光源光谱。结构色与物体表面特殊的衍射结构有关。　　颜色在生产和生活中扮演着重要的角色，颜色的控制已经成为评价许多产品外在和内在质量中最受重视的要素之一。传统的测色方法直接用人眼观察，方法简单灵活，但是结果依赖于观测人员的经验和心理、生理等主观因素的影响，也依赖于观察条件，结果使得测量结果的准确性和公正性经常受到质疑，目前已经被光谱测色技术取代。图1 不同颜色光谱　　光谱测色是利用光谱仪获取光源发射或物体透反射的可见光波段的光谱进行分析。根据色度学理论，任何颜色可用三个对人眼的颜色三刺激值来表示，因此获得颜色三刺激值正是测色仪器的测量目的。颜色三刺激值可以通过颜色刺激函数分别乘以CIE光谱三刺激值，并在整个可见光谱范围内分别对这些乘积进行积分。计算公式如下：　　其中，φ (λ ) 为色刺激函数，由光源辐射特性或物体的透反射特性决定 X(λ ), Y(λ ), Z(λ )为标准观察者的光谱三刺激值 k为归一化系数。X, Y 和Z则是颜色三刺激值，它们虽然从数量上对颜色进行了定量的描述。　　历史上，由于各个行业颜色测量对象差异很大，颜色三刺激值直接使用多有不便。于是国际照明委员会(CIE)先后推出了CIE xyz和CIE L*a*b*等多种颜色空间，将颜色三刺激值转换后使用。在实践中，CIE xyz多用于发光体颜色描述，而CIE L*a*b*模型在物体表面色的色差，例如纺织品、油漆、塑料等行业。关于两种颜色空间的具体计算函数可直接参考CIE网站，一般颜色测量软件都集成了这些函数，比如著名的海洋光学的测量软件集成了所有主流的颜色空间函数，并集成了CIE规定的所有标准照明体函数模型，几乎可以满足所有颜色测量需要，给客户开展多种颜色测量带来了极大便利。图2 CIE xyz图3 CIE L*a*b*　　2 、应用说明　　颜色测量包含三个基本要素：参考光源，参考标准源，光谱采集装置。常用参考光源为卤钨灯或氙灯。参考标准源一般多用漫反射标准板。光谱采集装置则有光谱仪和配套附件组成。光谱仪必须涵盖可见光波段，并且要具有足够的灵敏度和稳定性，配套附件包括光纤探头和积分球等。　　颜色计算较为繁琐，选择一款集成各种颜色参数自动计算功能的软件也是很有必要的。　　农产品加工：肉类，果蔬等品质分类 　　照明行业：LED颜色分析 　　纺织行业：纺织物色差鉴定 　　造纸行业：纸品颜色控制 　　化工行业：油漆，涂料等品质控制。　　典型配置　　典型产品：高分辨率光谱仪，光源，探头，滤光片，聚光透镜　　3、应用文章　　3.1 LED颜色测量图4 使用七步MacAdam 椭圆来定义LED在CIE 1931 色品图中的分割区域　　3.2 化学变色反应测量图5 化学变色反应中的吸光度图谱图6 化学变色反应在553nm和759nm的吸光度变化趋势　　3.3 基于颜色检测的犯罪现场的血迹的时间评价图7 血迹检测图 （内容来源：海洋光学）

近日，武汉大学工业科学研究院袁超课题组在国际权威期刊《Journal of Applied Physics》上，以“A review of thermoreflectance techniques for characterizing wide bandgap semiconductors‘ thermal properties and devices’ temperatures”为题总结讨论了热反射表征技术(Thermoreflectance techniques)在宽禁带半导体材料和器件领域的应用进展。随着宽禁带和超宽禁带半导体器件的功率日益增大，器件散热问题逐渐成为工业界的巨大挑战。半导体材料热物性是反映器件散热能力最直接的参数，而器件结温是评估热可靠性和寿命的关键参数，因此，热物性和结温检测成为宽禁带半导体器件研发和生产中不可缺少的环节。宽禁带半导体器件普遍由薄膜异质结构组成，薄膜尺寸几十纳米到几微米 ( 如图1)，因此，要求热物性检测技术具有纳微米级分辨率。传统的检测方法如稳态热板法、瞬态热线法、激光闪射法等，都不能满足分辨率的要求。3-omega方法虽然达到了分辨率的要求，但是需要在材料表面进行复杂的微加工，使得测试流程复杂且对材料表面质量要求过高。另一方面，宽禁带半导体器件沟道尺寸小(亚微米级)且常常在高频工况下(GHz级)运行，要求结温测试方法需满足高空间分辨率和高时间分辨率。图1：几种典型的宽禁带器件结构：(a) 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT) (b) 氧化镓场效应管(β-Ga2O3 FET) 以上典型结构说明器件内存在大量微纳结构和异质界面近几十年，以热反射(Thermoreflectance)为测试原理，国际上开发并发展了多种泵浦-探测热反射技术(Pump-probe thermorefletance), 实现了纳微米级分辨率测试能力，广泛应用于宽禁带半导体材料的热物性检测。基于相同原理，国际上同期开发了一种热反射成像技术(Transient thermoreflectance imaging)，实现了纳秒级时间分辨率和纳米级空间分辨率的测温能力，同样广泛应用于宽禁带半导体器件的稳态和瞬态结温检测。本文重点介绍了热反射现象和原理，在此基础之上，总结和讨论了多种泵浦-探测热反射技术，包括时域热反射法(Time-domain thermoreflectance), 频域热反射法(Frequency-domain thermoreflectance), 瞬态热反射法(Transient thermoreflectance)和稳态热反射法(Steady-state thermoreflectance)。总结了这些方法针对常见宽禁带半导体材料的检测应用，包括氮化镓薄膜异质结构(GaN-based structure)、氧化镓薄膜异质结构(β-Ga2O3-based structure)、金刚石薄膜、合金材料(如钪掺氮化铝ScAlN, 铝掺氮化镓AlGaN)以及宽禁带二维材料(如六方氮化硼h-BN)等，并全面总结了所有材料的热物性报道值(部分结果见本报道图2，详细结果见全文)。本文还重点比较了不同泵浦-探测热反射技术的特点。在所有方法中，时域热反射法发展最早且较为成熟，当前应用较为广泛；而频域热反射法和瞬态热反射法因具有和时域热反射法相似的分辨率和测试精度，也逐渐被认可，且已实现了广泛应用。值得注意的是，瞬态热反射法(如图3)，相比时域热反射法，搭建成本大幅度减低，测试分析速度更快，操作更为简便，因而具有在半导体产线上的应用潜力。另外，本文也总结讨论了热反射成像技术以及它在宽禁带器件测温方面的应用。图2：氮化镓薄膜的热导率报道值；全文中还详细总结了氮化镓异质结构、氧化镓异质结构、金刚石薄膜和宽禁带合金材料的热物性报道值(热导率、界面热阻)图3：传统的瞬态热反射法(TTR)系统示意图常规的泵浦-探测热反射技术和热反射成像技术需要借助金属薄膜进行测试。对于泵浦-探测热反射技术，在检测之前需在材料表面镀一层薄膜金属(如金、铝)，使得材料破坏，属于破坏性检测；对于热反射成像技术，温度检测区域集中在器件金属电极，而不是器件沟道处，导致温度测试结果往往低估真实器件结温。本文介绍了近几年一些学者(包括袁超研究员)对传统泵浦-探测热反射技术的改进，发展了免金属镀膜的泵浦-探测热反射技术(Transducer-less thermoreflectance)，以实现在氮化镓外延、硅等材料的无损测试，为材料研发提供快速反馈，提升研发和生产效率、降低成本，并有望为半导体产线提供实时监测，使“边生长，边观测，边调控”成为可能。此外，介绍了热反射沟道结温直接测试技术以及它在氮化镓HEMTs器件上的应用。图4：免金属镀膜的瞬态热反射法(TTR)系统示意图论文详情：Chao Yuan*, Riley Hanus, Samuel Graham, A review of thermoreflectance techniques for characterizing wide bandgap semiconductors thermal properties and devices temperatures, Journal of Applied Physics, 132(22):220701, 2022. 论文第一作者和通讯作者为袁超研究员，合作作者来自美国佐治亚理工学院的Riley Hanus博士和 美国马里兰大学的Samuel Graham教授。通讯作者简介袁超研究员长期从事宽禁带半导体热表征和热管理研究工作。曾先后加入英、美知名大学宽禁带研究团队从事科学研究。在薄膜尺度热反射表征方法、声子热输运理论、以及(超)宽禁带半导体器件设计等领域具有一定的技术优势和科研特色，并致力于开发半导体无损热检测装备。现承担多个国家/省部/国际合作级重大战略需求的纵向科研项目，在高影响力期刊上（包含 Materials Today Physics, Communications Physics，Appl. Phys. Lett.等）发表多篇论文。此外，长期和国内外知名半导体集成电路企业和机构合作。课题组主页：http://jszy.whu.edu.cn/yuanchao