Avantes AvaSpec-ULS2048 紫外－可見光－近紅外光譜暨積分球系統

儀器介紹

Avantes AvaSpec-ULS2048-USB2-UA-50-RS 是一套模組化光纖式紫外－可見光－近紅外光譜儀，採用 2048 像素線性 CCD 與 UA 寬波段光柵，可在單一光學平台上涵蓋紫外光、可見光及部分近紅外光區域。

本系統的 UA 光柵為 300 lines/mm 寬波段光柵，原廠名目可用範圍為 200–1100 nm。系統配置 50 μm 可更換式入射狹縫，可兼顧寬波段量測、光通量及光譜解析能力。

本所搭配 Avantes 積分球系統進行反射光譜量測。積分球內部的高漫反射表面可將樣品向不同方向散射及反射的光線進行多次反射與均勻混合，再透過光纖將光訊號傳送至光譜儀。

相較於只收集單一方向反射光的量測方式，積分球可收集較廣角度的反射訊號，適合表面不規則、粗糙、具方向性、具有明顯散射或不透明的樣品，可提高不同樣品與不同量測位置之間的光譜比較性。

本系統可應用於寶石、礦物、玻璃、陶瓷、顏料、粉末、聚合物、薄膜、塗層及其他材料的紫外－可見光－近紅外反射與吸收特徵分析。

積分球可收集樣品表面不同方向的反射及散射光，適合粉末、顆粒、不透明、半透明、粗糙或不平整的材料，並可減少樣品表面方向性對量測結果的影響，取得較具整體性的反射光譜資訊。

儀器原理

紫外－可見光－近紅外光譜法利用材料中的電子能階躍遷對特定波長光線產生選擇性吸收。當寬波段光線照射樣品時，材料中的過渡金屬離子、稀土元素、電荷轉移、色心及其他電子結構會在特定波長產生吸收特徵。

樣品反射或穿透後的光線會經由光纖傳送至光譜儀。光譜儀內部的光柵將不同波長的光分散，並由 2048 像素線性 CCD 同時接收各波長的光強度，形成光強度相對於波長的光譜。

量測反射光譜時，樣品先由寬波段光源照射。積分球收集樣品表面不同方向的鏡面反射與漫反射光，並透過球體內部的多次漫反射將光線均勻化，再將整合後的光訊號傳送至光譜儀。

積分球是一種內壁具有高漫反射特性的球形光學裝置。當樣品反射或散射的光線進入積分球後，光線會在球體內壁進行多次漫反射，使原本具有不同方向與角度的光線均勻分布。

積分球的偵測端不只接收單一方向的反射光，而是收集樣品在較廣立體角度內產生的反射及散射訊號。經過球體內部均勻化後的光線再透過光纖傳送至光譜儀進行波長分光與強度分析。

將樣品量測結果與白色反射標準進行比較，可取得樣品相對於波長的反射率光譜。反射率光譜亦可依分析需求轉換為吸收相關表示方式，用於比較不同樣品的吸收帶位置、強度及光譜形狀。

應用範圍

• 寶石與礦物的紫外－可見光－近紅外吸收光譜分析
• 彩色寶石顏色成因與發色機制研究
• 過渡金屬離子及稀土元素相關吸收特徵分析
• 電荷轉移、色心及電子躍遷特徵研究
• 天然、合成及處理寶石的光譜特徵比較
• 寶石加熱、輻照、擴散及其他處理前後的光譜比較
• 不同寶石產地樣品的吸收光譜特徵研究
• 玻璃、陶瓷、顏料及著色材料的反射光譜分析
• 固體、粉末、顆粒及不透明材料的積分反射量測
• 聚合物、塑膠、樹脂及橡膠的光學特徵分析
• 薄膜、塗層及表面處理材料的反射光譜分析
• 顏色、色差及材料外觀光學特徵研究
• 光學濾光片、著色玻璃及透光材料的光譜分析
• 不同批次材料或處理前後樣品的光譜比較
• 未知材料的光譜特徵篩選
• 材料反射率與吸收帶分析
• 粉末與粗糙表面的漫反射光譜研究

儀器規格

樣品需求

固體樣品的目標分析面建議保持乾淨，並可穩定放置於積分球樣品口位置。

寶石、礦物、玻璃、陶瓷與聚合物等固體材料，可選擇具有代表性的表面進行反射光譜量測。

粉末及顆粒樣品可均勻裝填於適合的樣品容器，使分析表面平整且具有代表性。

進行樣品比較時，建議採用一致的樣品位置、量測幾何、光源條件及參考標準。

小型樣品可依積分球實際樣品口徑與固定方式進行配置。

不同區域或不同顏色部位的樣品，可依分析目的分別量測並比較光譜特徵。

實際取樣方式、積分時間、平均次數及參考校正方式，將依樣品尺寸、透明度、表面狀況、反射特性及分析目的進行選擇。