實(shí)驗(yàn)證實(shí)以濾光浮絲燈照明的ZBD白度儀與Elrepho白度儀對(duì)非熒光付料及熒光材料的白度測(cè)定結(jié)果是很接近的，相關(guān)系數(shù)大于0.98.ZBD白度儀對(duì)熒光村料白度的準(zhǔn)確測(cè)定表明其具有獨(dú)特的光譜特性，即對(duì)樣品熒光發(fā)射的加權(quán)因子大于樣品可見光反射的加權(quán)因子。論證為使濾光鎢絲燈照明的白度儀的性能具有先進(jìn)性，還必須對(duì)熒光發(fā)射加權(quán)因子的選擇作更深入的研究。

一、引言

白度作為白或近白的紙與紙板的質(zhì)量指標(biāo)在造紙工業(yè)中歷來(lái)都為人們所重視。它們被測(cè)樣品的藍(lán)光漫反射因子來(lái)表示。計(jì)算公式為：

W=B(1)

(1)式中W為造紙白度，B為顏色三利激值中的藍(lán)色。

ISO組織于1979年頒布的ISO/2469,ISO/2470標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)白度儀的整機(jī)光譜特性作曲統(tǒng)一規(guī)定：有效波長(zhǎng)為457nm±0.5nni，半波寬度為44nm，并把Elrepho白度儀定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的參考儀器。

自從造紙工業(yè)應(yīng)用熒光增白劑以來(lái)，對(duì)紙張熒光白度的測(cè)量已引起人們普遍的注意。事實(shí)上，紙張的白度可以看作是由兩個(gè)部分所組成，一是紙張中的非熒光材料對(duì)光源輻照中可見光的漫反射因子；二是紙張中的熒光增白材料吸收了輻照中紫外與近紫外的熒光激發(fā)成分，發(fā)生STOKES位移后，以可見熒光發(fā)射，被稱為熒光増白劑作白度的貢獻(xiàn)。

對(duì)紙張白度的測(cè)定原先是采用鎢絲燈照明的，通過(guò)濾光片的作用，可使輻照在可見光范圍內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)施照體De5光源有較好的相符性，如圖（1)所示。可是，由于熒光增白劑的應(yīng)用，已對(duì)原先的方法引起了一些問(wèn)題，原因在于熒光激發(fā)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻照功率愈高，在熒光發(fā)射范圍內(nèi)的輻照功率愈低，熒光對(duì)白度的貢獻(xiàn)就愈加重要。因此輻照的功率分布不僅在可見光范圍內(nèi)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)施照體，還必須在引起熒光激發(fā)的整個(gè)近紫外及可見光短波區(qū)域內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)施照體相符。從圖（1)看出，在熒光激發(fā)區(qū)域內(nèi)濾光鎢絲燈與D85光源的功率分布差異很大。用不同的儀器測(cè)量同一熒光樣品的白度出現(xiàn)不一致的結(jié)果，這主要是忽視了樣品的輻亮度因數(shù)對(duì)熒光激發(fā)和熒光發(fā)射而波段內(nèi)的輻照功率分布的依賴性。國(guó)產(chǎn)的.ZBD白度儀以濾光鎊絲燈照明來(lái)測(cè)量含熒光増白劑樣品的白度，其結(jié)果與模擬De5光源一氙燈照明的Elrepho白度儀相當(dāng)接近，兩者相關(guān)系數(shù)大于0.98。究其原因，主要是濾光片的設(shè)計(jì)及其在光源中的位置構(gòu)成了ZBD白度儀獨(dú)特的光譜特性，濾光片在此起到了兩個(gè)方面的作用：一是濾光片與其它光學(xué)元件的組合，使儀器光譜特性在可見光范圍內(nèi)與DeB光源相接近。二是濾光片對(duì)樣品熒光發(fā)射的加權(quán)因子大于樣品可見光反射的加權(quán)因子，如此彌補(bǔ)了濾光鎢絲燈光源中近紫外成分的不足。

二、ZBD白度儀的光譜特性

白度儀的光譜特性是什么?ISO/2469指出：“儀器的光譜特性主要由插入光束中的濾光片來(lái)測(cè)定的”“接收器、球形襯和設(shè)備的其它部分的特性也改變儀器的光譜特性。”我們認(rèn)為白度儀的光譜特性可以這祥來(lái)定義：儀器的光譜特性由光源、接收器及處于兩者之間的光學(xué)元件所共同構(gòu)成。

圖（2)是ZBD白度儀的光路示意圖，該光路方式為4570。由圖可知，ZBD白度儀的光譜特性由光源一鎢絲燈、處于光源與試樣之間的藍(lán)色濾光片、處于試樣與接收器之間的號(hào)珀色濾光片以及接收器一硒光電池所組成?ZBD白度儀光譜特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為。

三、ZBD白度儀光譜特性的探討

Elrepho白度儀的濾色片為透過(guò)率峰值在457nm的單一藍(lán)色濾光片，其位置在試樣與接收器之間。來(lái)自光源輻照的近紫外成分激發(fā)樣品中熒光質(zhì)，樣品的熒光發(fā)射與可見光反射經(jīng)藍(lán)色濾光片后進(jìn)入接收器，兩者具有相同的加權(quán)因子。與此明顯不同的是，ZBD白度儀在光路中插入透過(guò)率峰值為390的藍(lán)色濾光片及截止型琥珀濾光片，前者處于光源與試樣之間，后者處于試樣與接收器之間。

對(duì)于樣品可見光反射的測(cè)量，由（2)式可知，與濾光片在光路中的位置無(wú)關(guān)，由于ZBD與Elrepho的整機(jī)光譜特性較為接近，可以予期，對(duì)非熒光白度的測(cè)定兩者不會(huì)有顯著的差異。

由于氙燈模擬的D85光源與濾光鎢絲燈在熒光激發(fā)區(qū)的能量率有明顯差異，所以除非對(duì)熒光發(fā)射的加權(quán)因子大于樣品可見光反射的加權(quán)因子，否則對(duì)熒光樣品的濾光鎢絲燈照明測(cè)定總是偏低。ZBD白度儀中處于光源與試樣間的藍(lán)色濾光片對(duì)近紫外光有較大透過(guò)率，提高了樣品入射光中近紫外成分的相對(duì)比例被透過(guò)的近紫外光入射試樣，激發(fā)了試樣中的熒光質(zhì)，試樣熒光反射后不再受到藍(lán)色濾光片的通過(guò)，而是透過(guò)琥珀色濾光片直接進(jìn)入接收器。

祥品對(duì)可見光的反射受到藍(lán)色濾光片的作用，兩者相比，樣品熒光發(fā)射的如權(quán)因子大于可見光反射的加權(quán)因子，ZBD白度儀以此彌補(bǔ)卞其鎢絲燈光源中近紫外成分的不足。如果把樣品熒光發(fā)射的加權(quán)因子處處看作為1,那未樣品可見光反射的加權(quán)因子可以簡(jiǎn)單地從藍(lán)色濾光