Cốt lõi của máy đo độ đồng nhất truyền ánh sáng là thông qua việc thu thập nhiều điểm dữ liệu truyền ánh sáng ở các khu vực khác nhau của mẫu, sau đó tính toán sự khác biệt trong phân tích để xác định tính đồng nhất. Nguyên tắc làm việc của nó có thể được tháo rời thành bốn liên kết chính của điều khiển nguồn sáng, dẫn đường quang, phát hiện tín hiệu và xử lý dữ liệu, cụ thể như sau:
I. Nguồn sáng: cung cấp ánh sáng tới ổn định và kiểm soát
Hệ thống nguồn sáng của máy kiểm tra cần đáp ứng các yêu cầu ổn định phổ và cường độ không đổi để đảm bảo các thông số ánh sáng tới phù hợp và tránh ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo do dao động nguồn sáng.
Nguồn sáng phổ biến bao gồm đèn LED trắng, đèn xenon hoặc đèn halogen vonfram, một số dụng cụ cao cấp sẽ được trang bị máy đơn sắc, có thể xuất ra ánh sáng đơn sắc ở bước sóng cụ thể (như ánh sáng nhìn thấy 550nm, UV 365nm), thích ứng với nhu cầu thử nghiệm của các vật liệu khác nhau (như thủy tinh, phim).
Nguồn sáng được xử lý bằng ống kính hoặc quả cầu tích hợp để phân phối đồng đều cường độ ánh sáng đến bề mặt mẫu, làm giảm sự can thiệp của độ không đồng đều của nguồn sáng vào phép đo.
II. Đường dẫn ánh sáng: dẫn ánh sáng chính xác và định vị điểm đo
Cốt lõi của thiết kế đường dẫn ánh sáng là cho phép ánh sáng chiếu thẳng đứng vào các khu vực khác nhau của mẫu và đảm bảo ánh sáng phản xạ, nhiễu loạn được loại trừ một cách hiệu quả.
Hệ thống định vị cơ học: Bàn mẫu thường có thể đạt được chuyển động trục X/Y thông qua ổ đĩa động cơ, hoặc sử dụng phân phối đầu dò mảng, tự động định vị các điểm đo theo khoảng cách đặt trước (chẳng hạn như 5mm × 5mm, 10mm × 10mm) (điểm chung là 9 điểm, 16 điểm hoặc lưới tùy chỉnh).
Che và chuẩn trực: Một tấm chắn ánh sáng và thấu kính chuẩn trực được thêm vào đường dẫn ánh sáng để làm cho ánh sáng tới trở thành chùm song song, tránh chồng chéo các khu vực đo do sự phân tán ánh sáng, đảm bảo ánh sáng từ mỗi điểm đo chỉ đến từ một khu vực nhỏ cụ thể của mẫu (thường có đường kính 1-3mm).
III. Phát hiện: chụp ánh sáng truyền qua và chuyển đổi thành tín hiệu điện
Sau khi ánh sáng đi qua mẫu, nó được máy dò quang điện nhận và chuyển thành tín hiệu điện có thể định lượng được, đây là liên kết trung tâm của phép đo.
Loại máy dò: thường được sử dụng silicon photodiode hoặc photoduplier, độ nhạy của nó phù hợp với phổ nguồn sáng (chẳng hạn như máy dò silicon đáp ứng tốt với ánh sáng nhìn thấy), có thể chuyển đổi cường độ ánh sáng của ánh sáng truyền qua thành tín hiệu điện áp hoặc dòng điện tương ứng.
khuếch đại tín hiệu và lọc: tín hiệu điện yếu sau khi khuếch đại qua bộ khuếch đại, loại bỏ ánh sáng xung quanh, nhiễu mạch và các nhiễu khác thông qua mạch lọc để đảm bảo sự ổn định và chính xác của tín hiệu.
IV. Xử lý dữ liệu: tính toán truyền ánh sáng và phân tích tính đồng nhất
Bằng cách so sánh cường độ của ánh sáng tới và ánh sáng truyền qua, tính toán tỷ lệ truyền ánh sáng tại các điểm, sau đó thông qua phân tích thống kê để có được chỉ số đồng nhất.
Tính toán truyền ánh sáng: Truyền ánh sáng tại một điểm T=(cường độ ánh sáng truyền Iₜ/cường độ ánh sáng tới I ₀) × 100%, trong đó I ₀ cần được hiệu chuẩn trước khi không có mẫu (tức là "zero" hoặc "baseline calibration").
Phân tích tính đồng nhất:
Tính toán tối đa (Tmax), tối thiểu (Tmin), trung bình (Tavg) cho tất cả các truyền ánh sáng đo được.
Các chỉ số đồng nhất phổ biến bao gồm:
Độ lệch: (Tmax-Tmin)/Tavg × 100% (phản ánh sự khác biệt lớn nhất);
Độ lệch chuẩn: Phản ánh mức độ rời rạc của tất cả các điểm đo so với giá trị trung bình, giá trị càng nhỏ thì tính đồng nhất càng tốt.
Kết quả đầu ra: Thiết bị hiển thị trực quan tình trạng đồng nhất của mẫu bằng cách hiển thị hoặc phần mềm xuất ra các giá trị truyền ánh sáng tại mỗi điểm, bản đồ nhiệt phân phối hoặc mức độ đồng nhất (ví dụ: đủ điều kiện/không đủ điều kiện).