色差仪是一种通过计算颜色差值来识别和比较颜色的光学设备，其由光路系统、探测系统和数据处理系统3大部分组成。而光路系统又由光源、透镜、隔热玻璃、导光筒、积分球和滤色片等几个部分构成，它们对色差仪的精度产生着影响。本文对色差仪光路系统及其对色差仪精度的影响作了介绍。
一般来说，色差仪的光路系统主要由光源、透镜、隔热玻璃、导光筒、积分球和滤色片等几个部分构成，具体如下：
1.光源
光源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。用钨作灯丝材料是因为钨具有足够的强度，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。但是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。所以采用卤素钨灯（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。
2.凸透镜
作用是把光源发出的光变成均匀的“平行光”。但是实际上这是不可能的，因为我们的光源不是点光源，所以只能得到近似的平行光。
3.隔热玻璃
因为光电探测器在红外和紫外波段仍有响应，这是不需要的，也是不希望的。它对实际测量结果有很大的影响，所以我们选择在透镜下方增加一块隔热玻璃，用来消除紫外和红外部分。
4.导光筒
为了保证光线照射到待测样品上时，光线与透镜轴线的夹角不超过10°，需要把一些倾斜角较大的光线去处掉，这样消除去杂散光。
5.积分球
积分球是用金属做成一个内部空心的球，球的内表而均匀喷涂一层具有朗伯漫射特性的材料。该涂料还应该光谱选择性小、反射比高。积分球本质上在于它具有混光特性。一束光进入积分球后，经多次漫反射，就形成一个理想的漫射源。
这样就可以消除被测样品的不均匀性和探测器件受光的不均匀性带来的影响。
6.隔板
在积分球上半球和下半球之间安装一个与积分球相同材质的隔板，使光线形成漫反射，在积分球内漫反射积分计算，以避免没有经过漫反射积分的光线直接到达探测器。
色差仪内部照明光源通常是标准A光源，而实际应用中都需要测量物体在标准D65和C光源下的色度值，所以要模拟出D65光源，只要使仪器总的光谱灵敏度符合D65下的卢瑟条件即可。在光路系统中影响测量精度的因素有：
1.照明光源
在设计光源的供电电路时要保证电源输出电压的稳定性，这样才能保证光源发光稳定；其次仪器一定要预热足够长的时间，使光源光谱稳定，才能进行测量。
2.凸透镜
作用是把光源发出的光变成均匀得“平行光”。但是实际上这是不可能的，因为我们的光源不是点光源，所以只能得到近似的平行光。由此它对虑色器光谱透射比的影响如下：
其中，α为光线与虑色器法线的夹角；φ为光束最大倾斜角；d为有色玻璃厚度。上式表明斜光束使得能量增强，因此虑色器的滤色片应该适当的加厚，以校正由斜光束带来的影响。
3.隔热玻璃
因为光电探测器在红外和紫外波段仍有响应，这是色差计所不需要的，也是不希望的。它对实际测量结果有很大的影响，所以我们选择在透镜下方增加一块隔热玻璃，用来消除紫外和红外部分。无隔热玻璃和隔热玻璃的测量结果往往是存在差异的。
4.导光筒
为了保证光线照射到待测样品上时，光线与透镜轴线的夹角不超过10°，需要把一些倾斜角较大的光线去处掉，这样消除去杂散光。
5.滤色片
当选定照明光源和光电池的型号后，滤色片的透过特性决定了仪器满足卢瑟条件的程度，也决定仪器的精度。滤色片的匹配原理是当滤色片叠加时，总透过率是各片透过率的乘积，某一型号的滤色片的透过率是其厚度的指数函数。在配制滤色片时，应该同一批的滤色片厚度相同，不同批的应该重新配制厚度。因为不同批次的同厚度同型号的滤色片由于加工条件和其它因素的影响，其透射率不是完全一样的。
6.积分球
积分球是一个中空的球腔，球腔上开有入孔和出孔，腔壁一般为具有漫反射性质的涂层。当积分球用于激光功率与能量测量时，被测激光束从入孔射入，经过腔壁复杂的漫反射后，一部分光被腔壁吸收，其余从入孔和出孔射出。通过特殊的设计，可使出射光能量比入射光低几个数量级，将强激光衰减，用弱光探测器测量取样出孔处的光功率、波形和能量，换算后即可得到原入射光束的相应参数。在0/d条件下当量光谱反射比（经过多次反射的综合作用结果）ρs（λ）的计算公式如下：
ρ（λ）为积分球内壁材料的光谱反射比；D为积分球内腔直径；f为积分球开口面积和总面积之比；s为样品被照射面积。
从上面的公式可以分析出，光谱反射比经过积分球后损失较大，这就大大减小了仪器的信噪比。传统的内壁材料一般是BaSO4喷涂，它容易老化和脱落，所以经过一段时间，仪器的精度会有很大变化。
7.隔板
在积分球上半球和下半球之间安装一个与积分球相同材质的隔板，使光线形成漫反射，在积分球内漫反射积分计算，以避免没有经过漫反射积分的光线直接到达探测器。
仪器光源光谱的稳定是仪器准确测量的前提。色差仪多使用卤钨灯为光源。在使用寿命内，卤钨灯的光谱特性是比较稳定的。但仪器光源的可用与否，不能以灯的亮或不亮来判别，仪器使用了一定时期后.若出现光强明显减弱或测值明显波动，可能是需要更换灯泡了。更换时一定要注意，不是随便找一个功率和使用电压相同的灯泡换上就行的；如仪器有备用灯泡，应换上备用的；如没有，应与仪器制造厂家联系购买或按厂家提供的技术指标购买，在更换以及平时使用时，应避免用手直接触模灯泡，更应避免用脏的东西擦它。
仪器灯泡的使用期限，因制造厂家、型号和使用方式不同，各仪器间差别较大。一般仪器所用灯泡其额定寿命应在2000h以上，好的可达5000h或10000h。有些厂家在仪器中对卤钨灯采用降压使用的方法，这将会大大提高灯的使用寿命，这是因为卤钨灯的使用寿命与其使用电压呈一定的指数关系。所以，有些仪器在其使用期内可能无需更换灯泡。
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