光栅分光是分光测色仪常见的分光方式，其根据光栅形状的不同，又可以分为平面光栅分光测色仪和凹面光栅分光测色仪。本文对平面光栅分光测色仪和凹面光栅分光测色仪的原理及区别做了介绍，对颜色测量仪器知识感兴趣的朋友不妨了解一下！
平面光栅分光测色仪的原理：
平面光栅分光测色仪的工作原理基于光的色散现象和光电转换原理。首先，仪器的光源发出的光照射到被测物体表面，物体对不同波长的光进行选择性吸收、反射或透射。反射或透射光进入仪器内部，通过准直镜将光线变为平行光，平行光照射到平面光栅上。平面光栅是在平面基板上刻有一系列等距且平行的刻痕或槽线，当平行光照射到光栅上时，根据光的衍射和干涉原理，不同波长的光会以不同的角度衍射，从而将复合光分解成按波长顺序排列的单色光。这些单色光再通过聚焦镜聚焦到光电探测器（如光电二极管阵列）上，光电探测器将不同波长的光信号转换为电信号，经过信号处理和放大后，由仪器的微处理器对电信号进行分析和计算，根据预先设定的算法和色彩空间模型（如CIELAB、CIEXYZ等），将电信号转换为对应的颜色参数值，如色度坐标、亮度值等，从而实现对物体颜色的测量和分析。
凹面光栅分光测色仪的原理：
凹面光栅分光测色仪主要基于凹面光栅的分光原理。仪器的光源发出的光照射到待测物体表面，物体对光进行选择性吸收、反射（或透射）。反射（或透射）光进入仪器内部后，照射到凹面光栅上。凹面光栅是一种在凹面镜表面刻有一系列等间距刻线的光学元件，当复合光照射到凹面光栅上时，由于光的衍射和反射原理，不同波长的光会在不同的角度发生衍射和反射，并且凹面光栅自身具有聚焦作用，不同波长的光会在凹面光栅的焦平面上聚焦形成按波长顺序排列的光谱。这些光谱由放置在焦平面上的光电探测器（如光电二极管阵列）接收，光电探测器将不同波长的光信号转换为电信号，电信号经过放大、滤波等处理后，由仪器的微处理器根据相应的算法和色彩空间模型（如CIELAB、CIEXYZ等）进行计算和分析，从而得出物体的颜色参数，如色度坐标、亮度值等，实现对物体颜色的测量。
平面光栅分光测色仪和凹面光栅分光测色仪区别：
1.结构原理区别
平面分光：通常采用平面光栅作为分光元件。平面光栅是在一块很平的玻璃上刻画出一系列等距且平行的刻痕或斜槽。当复合光照射到平面光栅上时，根据光的衍射和干涉原理，不同波长的光会以不同的角度衍射，从而将复合光分解成不同波长的单色光。但平面光栅需要借助成像系统来形成谱线。
凹面分光：采用凹面光栅作为分光元件。凹面光栅本身兼具色散和聚焦两种作用。光线入射到凹面光栅上，经反射和衍射后，不同波长的光会在不同位置聚焦，直接形成光谱，无需额外的聚焦元件，因此在凹面光栅光谱仪中一般只有狭缝、凹面光栅和检测器组成。
2.光路特点区别
平面分光：光路中一般需要准直镜将入射光变为平行光，照射到平面光栅上，然后还需要聚焦镜等元件将衍射后的光聚焦到探测器上。整体光路相对复杂，需要多个光学元件来实现光的准直、分光和聚焦。
凹面分光：光路结构相对简单紧凑，由于凹面光栅的特性，减少了光路中的光学元件数量，降低了光路设计的复杂性和成本，也减少了光在多个元件之间传播时可能产生的能量损失和散射等问题。
3.性能表现区别
平面分光：可通过合理设计光学系统和选择合适的平面光栅，获得较高的分辨率，能将不同波长的光较好地分离，适用于对光谱分辨率要求较高的场合。但受光学元件质量、光路设计等因素影响，杂散光水平相对较难控制。
凹面分光：在一些情况下，由于凹面光栅的像散问题，其分辨率可能会受到一定限制。但凹面光栅能有效减少杂散光，可提高测量的准确性和稳定性，在一些对杂散光要求严格的应用中具有优势。
4.应用场景区别
平面分光：常用于对光谱分辨率要求极高的科研领域，如光谱分析研究、天文观测等，也适用于需要对颜色进行高精度分析和测量的场合，如高端印刷、色彩科学研究等。
凹面分光：广泛应用于工业生产中的颜色检测和质量控制，如塑料、涂料、纺织等行业的颜色测量，还可用于一些对仪器体积和便携性有要求的现场检测场景，如建筑材料颜色检测、汽车涂装颜色检测等。
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