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Cary 7000 全能型分光光度計測量光學材料不同入射角下的反射率
閱讀：3034 發布時間：2022-7-11前言：視覺顯示器小型化和節能化的趨勢帶來了設備移動性的提高，促使其在日常生活應用中的快速普及。基于發光二極管 (LED) 和液晶顯示器 (LCD) 技術的光學顯示器在工業和家用領域均廣泛使用。掌上電腦 (PDA) 及筆記本電腦之類的便攜式計算機、便攜式數碼音樂播放器、LED/LCD 臺式電腦顯示器和 LED/LCD 電視等。在電子設備生產領域，設備制造商競相追求更小的封裝尺寸（甚至僅為了減少數十微米的厚度），LED/LCD 因而變得越來越薄。
顯示器使用背光照明整個顯示區域，通過液晶控制進入觀眾眼睛的發射光的時間和顏色（圖 1）。背光通常采用平板或楔形的固態導光板。光源可以是冷陰極熒光 (CCFL) 燈，例如我們熟知的液晶電視，或基于 LED 的背光光源，例如常見的 LED 電視。正是由于背光對成像質量的重要性，因而在稱謂上忽略了一個事實：兩種類型的電視都使用了LCD 技術控制圖像顯示。背光中使用的固態導光板通常由一種光透聚合材料通過注塑成型等工藝量產而成。使用反射片可提高固態導光板的光電效率。反射片置于導光板背面以更有效地利用逸出固態導光板背面或者光源的光（圖 1）。導光板中使用的背光反射片需要具有高反射率，才能進行高效的光傳輸。光在導光板中傳輸需要經過多重（數十次）反射，大于 98% 的反射率是基本要求，如果每次反射過程損失超過 2%，可供利用的光便會迅速衰減殆盡。可以2采用多層光學鍍膜的方式生產高反射率薄膜反射片。薄膜由非金屬的多層聚合物材料組成，厚度通常小于 100 µm，能夠使表面具有光學活性。光學活性材料在透射或反射過程中會使光的偏振狀態發生改變。更為常見的是非光學活性材料，偏振作用通過抑制特定的偏振分量（如 S 或 P）來實現，而不是偏轉它。盡管光學活性和最終應用通常不具有直接的因果聯系，但裝配前對反射片進行精確的光學表征 (QA/QC) 需要仔細考慮這些影響，以確保檢測器能夠記錄下正確的反射率和透射率 (R% 和 T%)。
實驗部分樣品測量的樣品約為 50 mm × 50 mm（長×寬），約為 100 µm厚（圖 2）。反射面由一個半透明薄膜保護，可以在測試之前輕松剝離。固定樣品時要充分考慮樣品的厚度和柔韌性，以確保面對入射光的表面平整。
使用 Cary 7000 UMS 進行測量前，以如下方式論證了樣品的光學活性：我們用 s 偏振可見白光以一定角度照射樣品，然后通過第二個偏光器肉眼觀察從樣品鏡面反射出的光束。將觀測的偏光鏡從 s 位（0 度）旋轉微小角度，便觀察到了最大強度的反射光束。入射 s 偏振光和目視觀測光的角偏置證實了樣品的光學活性或旋光性。實踐證明，使用分光光度法測量時，需要在檢測器前方安裝消偏器。
儀器• Agilent Cary 7000 全能型分光光度計，部件號 G6873AACary 7000 全能型分光光度計 (UMS) 是一款高度自動化的紫外-可見-近紅外分光光度計系統。UMS 可在不同角度下測量樣品的透射率和絕對反射率。線偏振光入射到樣品上可以測量透射率（檢測器在 ± 180 度位置），然后檢測器旋轉到反射光的位置來測量反射率，如圖 3 中所示。
消偏器放置在樣品之后、檢測器之前，用于校正樣品反射光的旋光。每次測量樣品前，都需要將檢測器前的消偏器和樣品前的起偏器包括在內進行基線測量。對于同一種偏振態，使用 Cary 7000 UMS 測量不同角度下的 %R 時，只需采集一次基線。這種*的功能顯著提高了該系統的分析速度和樣品通量。
結果和討論我們在 300-1200 nm 的光譜范圍內，分別以 70、60、45和 30 度入射角測量了反射率數據（圖 4）。樣品測試結果證實了它的設計初衷，在整個可見光譜區間 (400–800 nm)內，反射率大于 98%R（圖 5）。多角度測量顯示，目標區域 (400-800 nm) 里，樣品在較大角度范圍內性能穩定，而在此光譜范圍外 (>800 nm) 反射率具有角度相關性。此外，入射角大于 60 度時，在 600-700 nm 和 800-900 nm 區域內 %R 質量也表現出一定程度的降低。不同角度下 %R 的光譜相關性表明，大入射角可能導致顏色變化。圖 6 證實了經過樣品的光在進入檢測器之前消偏振的重要性。在這張圖中，測量了有無消偏器情況下的絕對反射率。不使用消偏器時，樣品的光學活性導致 %R 值虛高于100%。這是一個很直接的對比結果，消偏器用于校正光的旋光度并給出正確的數值。
結論Agilent Cary 7000 UMS 是測量光學顯示器所使用新一代材料光學性質的有力工具。可以使用線性偏振入射光和檢測前反射光去偏振方法，精確測量經過樣品上特定聚合物鍍膜后發生偏轉的反射光。