蔡晓东 李剑锋 黄国香

摘 要：反射率光谱测量是光谱学研究和物质光谱学中一种重要的测量方式，对物质的反射率光谱进行测量，通过反射光谱进行材料光学特性的分析和物质成分的鉴定，是一种常见的光学检测方式。反射率测量系统的原理是光源通过光纤把光源传输照射到物质表面，物质表面反射的光谱通过光纤传输到光谱仪器进行收集，再通过软件显示出来，分析物质在受电磁波辐射后不同能级的吸收波带情况，从而对物质进行检测鉴定。

关键词：漫反射;光谱仪;反射光谱

Abstract：Reflectance spectroscopy is an important measurement method in spectroscopy and material spectroscopy.It is a common optical detection method to measure the reflectance spectra of materials，analyze the optical properties of materials and identify the composition of materials through reflection spectroscopy.The principle of the reflectivity measurement system is that the light source is transmitted to the material surface by optical fiber，and the reflected spectrum of the material surface is collected by optical fiber transmission to the spectrometer，and then displayed by software to analyze the absorption bands of the material at different levels after being irradiated by electromagnetic wave，so as to detect and identify the material.

Key words：Diffuse-Reflection;Spectrometer;Reflectance-Spectra

全反射率光谱指的是漫反射光谱和镜面反射光谱，根据测量样品不一样，通常测量的反射率方式也不同。镜面反射指的是一束平行光投射到物体表面上，反射的光束与入射光束与法线成的角度相同，在特定的方向反射回去。但是在实际生产中，很少东西是完全平滑的，通过显微镜或者放大镜能看出物质的表面其实是粗糙不平的，这个时候我们就要使用到漫反射光谱测量。漫反射光即指光信号从光源发出投射到物体的粗糙表面，经过很多次的折射、反射、散射后所返回的光信号。当平行的一束光线投射到物体的粗糙表面时，由于粗糙表面各个点的法线方向不一样，所以所反射光线的方向会不一样。这种投射到粗糙表面后光反射方向不规则的反射则称之为“漫反射”。漫反射不受样品厚度以及光路的规则性限制，漫反射率光谱测量可以更容易看出不同的特定物质分子在不同波段峰值的吸收情况，所以，在使用测量物质鉴定方法中，漫反射测量应用更为广泛。

漫反射率光谱测量的仪器有很多种，按照仪器种类不同通常有分光光度计测量、光谱仪系统测量等，本文主要讲述的是光谱仪系统测量方法。本文主要介绍的反射测量系统包括光源、光纤、积分球、光谱仪和高漫反射校准板等。在反射率光谱系统测量的过程中，在参考光谱采集的时候将反射率标准板放入采样点，将反射率标准板的反射光谱记录为参考光谱。再将暗背景的光谱进行记录，校准完毕后即可对待测物品进行测量，将待测物放入采样点进行测量，对物品的实际测量光谱数据需借助于软件进行计算然后进行数据图谱的显示。

自古以来，质量优良的纯天然翡翠受到广大消费者的追捧，其存在的经济价值和美学价值代表着持有者的地位与财富。一直以来翡翠的价格都居高不下，是人们作为保值增值的理想投资物品之一。但是随着科技的飞速发展，越来越多的造假高技术层出不穷，用跟翡翠极其相似的玉石假冒翡翠、仿造翡翠等手段卖给客户，冒充技术做得以假乱真，珠宝市场掺入的冒充翡翠不仅损害了消费者的利益还破坏了市场的发展，利用肉眼已经极难分辨真假翡翠，然而使用化学成分分析会容易损坏翡翠的完整性。但是使用光谱反射率检测鉴别不仅可以无损、而且快速、准确地对翡翠进行鉴别。本次使用广州景颐光电科技有限公司的反射率检测仪分别对天然绿翡翠、仿翡翠以及合成翡翠分别进行反射率检测实验，测量的光谱图如下：

翡翠反射率光谱检测图

曲线3是天然绿色翡翠的反射率光谱图，曲线2是绿色仿翡翠的反射率光谱图，曲线1是合成翡翠的反射率光谱图。从图中可以看出，天然绿色翡翠的反射率谱图曲线3在437nm处、690nm处、660nm处、630nm处的反射谱图中具有吸收光谱线的特点。绿色仿翡翠的反射率光谱图曲线2在染绿色的位置690nm处、660nm处、630nm处没有反射吸收光谱线，而在 650nm处的具有强吸收带，由此可以看出，翡翠的局部染绿，或者染色不均匀的绿色翡翠，具有650nm反射吸收带和437nm反射吸收线。合成翡翠的反射率光谱图曲线1明显在437nm处没有反射吸收光谱线。由此可见，翡翠的反射吸收光谱对其鉴定具有重要意义。可用于快速、无损、准确的鉴定翡翠是天然绿色或者染色的。

类似的，漫反射率的测量检测还可以应用于钻石、宝石等昂贵珠宝的检测，检测物质在某个特定的光谱波段处具有特定的吸收峰值来加以鉴别，这种检测鉴别不仅对样品不会造成损害，而且检测速度在毫秒之间。漫反射率的测量可以用于检测铁矿石粉末的成分分析、硅片的反射率测量来选出低反射率的硅片来提高硅基太阳能电池的转换效率等等应用于各个行业。反射率测量是物质鉴别、材料检测、反应监测、实验分析等等广泛应用的一种光谱学分析测量方式，反射率测量系统的搭建相对于一體化设备的测量较于复杂，但是其系统具有其自身的灵活性，只要更换其中一个组件即应用于不同的测量和测量对象，相信反射率测量系统也会随着社会科技的发展趋向于简单化、智能化、普遍化服务于人类，造福社会。

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