چشم انسان برای دیدن رنگ یا بافت اجسام و همچنین شناسایی اشکال و الگوها و درک فاصله یک شیء به نور منعکس شده نیاز دارد. برای یک اسپکترومتر، بازتاب کسری از نور است که از یک سطح به عنوان تابعی از طول موج منعکس می شود. طیف بازتابی می تواند اطلاعات همان چشم را جمع آوری کند، اما از نظر کمی و عینی بسیار بیشتر عمل می کند. اندازه گیری بازتاب می تواند رنگ و بافت سطح نمونه را شناسایی کند و همچنین تفاوت بین اشیا را به منظور مرتب سازی یا کنترل کیفیت بررسی کند. طیف بازتابی همچنین با اندازه گیری نوری که توسط نمونه جذب می شود به جای نور منعکس شده، اطلاعاتی را در مورد ماده تشکیل دهنده نمونه به دست می دهد. از اندازه گیری بازتاب می توان برای مشخصه یابی اجزای سازنده جسم بازتابنده، اندازه گیری رنگ منعکس شده اجسام و اطلاعات ترکیب در نمونه های شیمیایی استفاده کرد.
دانش بازتاب
بازتاب یک مورد خاص از انتشار پراکندگی در جهت عکس است و به نور منعکس شده در جهت عکس تابش از سطوح با پراکندگی کم و نسبتاً صاف اطلاق می شود. بازتاب از روی سطح یک جسم عمدتاً شامل بازتاب آینه ای و بازتاب پخشی است. بازتاب نور از روی یک سطح کاملاً صاف، بازتاب آینه ای است، در حالی که انعکاس نور از یک سطح کاملاً زبر و ناهموار، بازتاب پخشی است. انعکاس نور در سطح اکثر اجسام، ترکیبی از هر دو است.
هنگام اندازه گیری بازتاب، لازم است در نظر بگیریم که آیا بازتاب نمونه بازتابی آینه ای است یا بازتاب پخشی است. وقتی بازتاب یک جسم را اندازه می گیریم، تعیین اینکه سطح جسم دارای چه نوع بازتابی است بسیار مهم است. بعلاوه ، بسته به نوع کاربرد، لازم است تعیین کنیم که آیا می خواهیم تمام یا بخشی از نور منعکس شده را دریافت کنیم. به عنوان مثال در کاربردهای غذایی، بیشتر اندازه گیری های بازتاب بر اساس بازتابش پخشی است.
ابزارهای اندازه گیری بازتاب
سیستم طیف سنج: طیف سنج های با پوشش طیفی UV-vis یا vis-NIR را می توان با توجه به نیاز کاربر سفارش داد.
منبع نور: اندازه گیری بازتاب علاوه بر سیستم طیف سنج، به یک منبع نور با کیفیت طیفی شناخته شده نیاز دارد. شما می توانید از منبع نور تنگستن 370nm-2000nm یا منبع نور دوتریوم 190nm-400nmو یا ترکیب هر دو منبع ( با استفاده از فیبر نوری دوشاخه) استفاده کنید.
سطح مرجع استاندارد: از آنجا که بازتاب به صورت درصد (%) بیان می شود برای اندازه گیری آن نیاز به یک سطح مرجع استاندارد دارید. معمولا صفحات سفید استاندارد از جنس PTFE، BaSO4 و یا MgO را به عنوان مرجع استاندارد در نظر می گیرند که از بازتاب بالاتر از 97% در بازه طیفی UV-vis-NIR برخوردارند. این صفحات معمولاً به شکل دایره ساخته می شوند و به آنها قرص سفید انعکاسی اطلاق می شود.
پروب فیبرنوری: بازتاب کاملاً به زاویه α منبع نور بستگی دارد. ساده ترین تنظیم برای اندازه گیری بازتاب در زاویه α = 0 است که با استفاده از یک پروب انعکاسی فیبر نوری، انجام می شود، به خصوص هنگامی که نیاز به اندازه گیری سریع نمونه ها یا اعمال نمونه برداری بسیار کوچک روی سطح نمونه داریم. پروب انعکاسی Y شکل نور را از منبع نور به طور عمود به نمونه تابانده و نور بازتابی را به سمت آشکارساز هدایت می کند، بنابراین تنها بازتابش آینه ای جسم را در زاویه α = 0 اندازه می گیرد. نوری که از فیبر نوری به سطح نمونه تابیده می شود برای تشکیل نور منعکس شده به فضای مشخصی نیاز دارد، بنابراین نوک پروب باید فاصله مشخصی از نمونه داشته باشد. علاوه بر این، پروب نباید سطح نمونه را خراش دهد. این فاصله معمولاً 4 میلیمتر است.
کره جمع کننده نور: هنگامی که لازم است تمام نور منعکس شده جمع شود، استفاده از کره جمع کننده نور مناسب تر است. سطح داخلی کره جمع کننده از پوششی ساخته شده است که نور را به خوبی بازتاب می کند. بنابراین، تمام نور منعکس شده همیشه در کره قرار گرفته است و پس از چندین بازتاب متوالی از سطح داخلی کره، برای تجزیه و تحلیل به طیف سنج وارد می شود. اگر کره دارای یک تله در زاویه بازتاب آینه ای باشد، تنها بازتابش پخشی را اندازه می گیرد و در غیر اینصورت نور خروجی از کره شامل هر دو بازتاب پخشی و بازتاب آینه ای است.
