[发明专利]用于测量透明材料的光学性质的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量至少为部分半透明的样品的参数的仪器和方法。

背景技术

半透明产品例如玻璃、透明薄片等在许多领域中使用。此时根据应用领域，光学性质扮演很重要的角色。这样例如要求用于温室的玻璃面板和薄板具有高度透射率(degree of transmission)。用于包装的薄片则应允许内容物可被尽量清楚地辨认并尽量没有浑浊(clouding)。

如目前研发以及尤其生产中经常采用的那样仅仅主观地观察材料的光学品质的方法所具有的主要缺点是观察完全无法被量化或仅能粗略地被量化，致使仅能十分有限地比较结果。

因而在研究开发中使用用于测量例如透明材料的透射率的仪器。然而这些仪器具有复杂以及不允许确定不同光学参数的缺点，而这些不同参数是评估产品光学品质所必须的。

DE 295 11 344 Ul描述了一种这一类型的用于测量透明材料光学参数的仪器。其中设置了将光照射到待研究的材料上的照明装置、该样品后的样品记录空间、以及多个用于探测反射到该空间内的光的探测器。该仪器从而允许按照特定标准，即所谓ASTM(American Society For Testing Materials，美国试验材料协会)标准来确定参数。该标准是确定透明塑料材料透射率的标准试验方法。DE 295 11 344 Ul的主题也于此通过全文引用作为本应用的主题。

除上述标准方法外，还有根据ISO(International Organization for Standardization，国际标准化组织)的另一标准方法。该标准方法同样旨在将样品引起的所使用的乌布利希球(Ulbricht sphere)的有效系数(efficiency)的变化导致的误差纳入考量。此时例如使用单光束方法，其中把待研究的样品应用在乌布利希球的两个不同的出口处。此外，已知双光束方法，其中使用两个光束，一个光束构成穿过样品的测量光束，另一个光束不穿过样品而是照亮乌布利希球的内壁。但上述方法所具有的缺点是，上述光束要彼此精确调谐并且还要考虑来自背景照明(例如所述空间的照明)的影响。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种能按照所述两种标准所希望的那样来使用的仪器和方法。按照本发明权利要求1所述的仪器以及权利要求16所述的方法来实现所述目的。

根据本发明的用于测量透明材料的光学性质的仪器具有用于用预设的辐射沿预设的照明路径照亮待研究的材料的第一照明装置。此外，所述仪器具有用于记录穿过所述待研究的材料传递的辐射的辐射记录空间，所述辐射记录空间设置为使得由所述第一照明装置发射的辐射首先照射在所述材料上然后至少一次和/或至少部分照射在所述辐射记录空间的内壁上。

此外，所述仪器具有用于记录基本仅从所述辐射记录空间的内壁处被反射和/或散射的辐射的第一辐射探测器装置，以及用于照亮所述辐射记录空间的内壁的第二照明装置。

根据本发明，所述第二照明装置适用于发射经调制的辐射。有益的是使所述第一和第二照明装置以至少部分不同的照射角来照射所述辐射(尤其是照射入所述辐射记录空间)。

由所述样品或所述透明材料分别传导的所有光随后有利地分别进入所述球或所述辐射记录空间并优选在所述球的空间内被传感器整体地探测。由此产生的数字对应于所述样品的透射(transmission)。

此外可用另一方法计算雾度(haze)。雾度对应于被所述样品散射的光量并且不沿穿过所述样品的直线传导。所述测量中所述球的表面的位于所述测量开口对侧的部分由遮盖装置打开并随即有利地起到光阱(light trap)的作用。因此可使以非散射方式直线穿过所述样品的光被吸收在所述光阱中。只收集所述球中的散射光并提供给可相应于所述透射传感器的传感器。产生的数字提供所述样品的雾度值信息。

有益的是所述辐射被从所述样品反射入所述辐射记录空间并被混合。所述第一辐射探测器装置有利地位于所述辐射记录空间内或其壁中，或所述第一辐射探测器装置至少具有一个与所述辐射记录空间的光学连接并优选测量所述辐射记录空间内的光能。所述测量相应于透射测量。

如果使用包含多段例如设计为中心圆和环绕的环形传感器的形式的区域传感器(area sensor)取代所述光阱，则可以此确定清晰度(clarity)值。所述清晰度值描述小角散射(small angle scattering)，即对基本直线穿过所述样品的光束的局部强度分布的形貌进行测试。

有益的是提供用于透射、雾度和清晰度的测量的标定方法以便获得标准化数字。