專(zhuān)利名稱(chēng)：光致變色透光材料變色前和變色后透過(guò)率的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域的一種透過(guò)率的檢測(cè)方法，具體涉及一種 光致變色透光材料變色前和變色后透過(guò)率的檢測(cè)方法。
技術(shù)背景光致變色透光材料是一種隨光強(qiáng)弱而改變顏色的透光材料，它 具有光色互變的特性，即透光材料的透過(guò)率能夠隨光強(qiáng)度的改變而 自行變化，強(qiáng)光下透光材料變色而降低透過(guò)率，弱光下，透光材料 變色程度小或保持原色而透過(guò)率增加。例如變色太陽(yáng)鏡片在日光線(xiàn) 強(qiáng)時(shí)呈現(xiàn)深色，透過(guò)率降低。變色鏡片的特殊光學(xué)特性在于鏡片顏 色隨著光線(xiàn)強(qiáng)弱的變化而改變，光線(xiàn)越強(qiáng)，變色越深。這樣變色鏡 片可以對(duì)紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)有一定吸收作用，能減少紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn) 對(duì)視網(wǎng)膜的損傷，同時(shí)，外觀(guān)也很美觀(guān)。隨著日光減弱恢復(fù)材料透 明度，回歸到原底色基本上為無(wú)色。對(duì)于變色玻璃也有相同的效果。 光致變色透光材料在變色前和完全變色之后的透過(guò)率測(cè)量是衡量光 致變色透光材料質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)。然而，目前對(duì)光致變色透光 材料的沒(méi)有變色前的透過(guò)率測(cè)量有兩種。 一種是直接測(cè)量法，和普 通透光材料的測(cè)量沒(méi)有區(qū)別，優(yōu)點(diǎn)是十分方便，缺點(diǎn)是結(jié)果靠不住。 另外一種是選擇波長(zhǎng)測(cè)量法，由于光致變色材料在光的波長(zhǎng)比較高，變色劑對(duì)光敏感性降低。例如選擇單波長(zhǎng)(500nm)來(lái)測(cè)量光致變 色透光材料的透過(guò)率。該方法比較準(zhǔn)確，但是以單波長(zhǎng)代替整個(gè)波 段，是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模瑫r(shí)在500nm的光照下，光致變色透光材料還是 會(huì)有一定程度的變色，影響結(jié)果的可靠性。對(duì)光致變色透光材料的變色后的透過(guò)率測(cè)量一般都是將變色物 質(zhì)暴露在光源下充分曝光，然后放置到檢測(cè)儀上檢測(cè)。這個(gè)方法沒(méi) 有考慮到變色物質(zhì)在充分曝光后和測(cè)量前這個(gè)時(shí)間段光致變色透光 材料褪色的程度。如果變色物質(zhì)完全褪色時(shí)間小于或等于該時(shí)間段， 測(cè)量的應(yīng)該是光致變色透光材料變色前的透過(guò)率。如果如果變色物 質(zhì)完全褪色時(shí)間大于該時(shí)間段，測(cè)量的是光致變色透光材料變色中 的透過(guò)率。只有當(dāng)變色物質(zhì)褪色時(shí)間遠(yuǎn)大于該時(shí)間段，測(cè)量的才是 光致變色透光材料變色中的透過(guò)率。然而，對(duì)于一般的變色材料褪 色50%的時(shí)間范圍在l-60s。有些變色材料的褪色速度可能更快。變 色材料褪色時(shí)間遠(yuǎn)大于該時(shí)間段是不可能的，所以采用現(xiàn)在的方法 測(cè)得的數(shù)據(jù)也是不可靠的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種光致變色透光材料變色前的透過(guò)率 的檢測(cè)方法，使用本發(fā)明可以檢測(cè)出光致變色透光材料在變色前的 透過(guò)率。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下光致變色透光材料 變色前透過(guò)率的檢測(cè)方法，包括以下步驟A、依照從薄到厚的次序檢測(cè)一組不同厚度的光致變色透光材料的透過(guò)率Tn， n為檢測(cè)次數(shù); 其中兩個(gè)相鄰厚度的材料的厚度差相同；(2)對(duì)上述透過(guò)率取對(duì)數(shù)， 得到吸光度An二lgTn; (3)當(dāng)An-A^f A^-An_2時(shí)，計(jì)算該光致 變色透光材料變色前的透過(guò)率T= 10—A= 10—( An—Ar>1 〉。不同厚潭樣品的 獲得可以通過(guò)對(duì)樣品疊加的方式或者直接加工的方式均可，'其厚度 范圍在0.1mm-30mm，兩個(gè)相鄰厚度的材料的厚度差在0.1mm 5mm。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中測(cè)量次數(shù)n為4 20。透光 材料包括有機(jī)玻璃、玻璃、高分子樹(shù)脂和其他一些透光材料，透過(guò) 率的范圍在10%-100%。本發(fā)明的另一 目的在于提供一種光致變色透 光材料變色后的透過(guò)率的檢測(cè)方法，使用本發(fā)明可以檢測(cè)出光致變 色透光材料在變色后的透過(guò)率。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下光致變色透光材料 變色后的透過(guò)率的檢測(cè)方法，其特征在于首先測(cè)試每秒至少一次的 速率下曝光后光致變色透光材料透過(guò)率，每次曝光后測(cè)試，當(dāng)兩次 相鄰測(cè)試得到的透過(guò)率之差小于精度范圍時(shí)，該透過(guò)率即為材料變 色后的透過(guò)率。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該精度范圍為0.01% 0.5%。該速率為每秒1 5次，測(cè)試次數(shù)為3 20次。光致變色透光 材料包括所有的在光譜下變色的材料，在100W紫外燈光下，變色 時(shí)間在O.Ol-lOs之間，褪色50%的時(shí)間范圍是0.1-600s。對(duì)于一種光致變色透光材料透過(guò)率在變色前的檢測(cè)方法是采用 間接的方法獲得的，通過(guò)建立吸光度和測(cè)試厚度的簡(jiǎn)單模型獲得單 個(gè)變色透光材料的透過(guò)率。對(duì)于一種光致變色透光材料透過(guò)率在變 色后的檢測(cè)方法是采用縮小透光材料完全曝光和檢測(cè)前的時(shí)間差方 法實(shí)現(xiàn)的，這包括手動(dòng)直接測(cè)量和撰寫(xiě)軟件控制測(cè)試軟件間接測(cè)量， 其核心是通過(guò)加快曝光速率，以達(dá)到縮小時(shí)間差為目的。通過(guò)使用 本發(fā)明可以檢測(cè)出光致變色透光材料在變色前和完全變色之后的透 過(guò)率。該方法可靠性高，重現(xiàn)性好。


圖1為透光材料透過(guò)率隨測(cè)試次數(shù)的變化2為實(shí)施例1中厚度為lmmPMMA樹(shù)脂鏡片透過(guò)率隨測(cè)試次數(shù) 的變化3為實(shí)施例2中厚度為2mmPMMA樹(shù)脂鏡片透過(guò)率隨測(cè)試次數(shù) 的變化4為實(shí)施例3中厚度為lmm聚胺脂樹(shù)脂鏡片透過(guò)率隨測(cè)試次數(shù)的 變化圖具體實(shí)施方式
測(cè)量普通的透過(guò)物質(zhì)的透過(guò)率是通過(guò)分光光度計(jì)實(shí)現(xiàn)的，其測(cè) 試原理是朗伯一比爾定律，朗伯一比爾定律數(shù)學(xué)表達(dá)式為A=lg(1/T)=K*b*cA為吸光度；T為透過(guò)率，是透視光強(qiáng)度和入射光強(qiáng)度的比值；C為 吸光物質(zhì)的濃度 ， b為吸收層厚度；其物理意義是當(dāng)一束平行單色 光垂直通過(guò)某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)，其吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c及吸收層厚度b成正比。當(dāng)介質(zhì)是透光材料時(shí)，上面的公式 仍然適用，不過(guò)可以將K^c合并成k。 A^l^d透光材料的吸光度和 材料的性質(zhì)k有關(guān)，和材料的厚度成正比。對(duì)于普通的透光材料k 和透光材料的本身性質(zhì)相關(guān)，當(dāng)材料確定后，k是定值。但是當(dāng)透光 材料是光致變色時(shí)，k和光的性質(zhì)密切相關(guān)，k是個(gè)變量，從而客觀(guān) 上導(dǎo)致了光致變色透光材料透過(guò)率不能采用A=K*c直接計(jì)算。分析可知，當(dāng)一束光通過(guò)光致變色透光材料時(shí)，光不僅被透光 材料吸收還會(huì)被光致變色劑和光致變色劑變色后的材料所吸收，所有吸光度和透光材料的厚度關(guān)系可以更改成 =(kW +k/' ) *d當(dāng)在這個(gè)透光材料疊加一塊相同的透光材料后，檢測(cè)整個(gè)透光材料 的吸光度A2= (kW ) *2d+k/ d +k2〃 d當(dāng)上面透光材料再疊加一塊相同的透光材料后，檢測(cè)整個(gè)透光材料的吸光度A3= (kW )頭3d+k/ d +k2〃 d+k3" d 如果疊加n塊時(shí)，整個(gè)透光材料的吸光度 1 An= (k，+k/ )女nd+k/ d +k2〃 d+k3〃 d......kn〃 dK是沒(méi)有加光致變色劑時(shí)透光材料的吸光系數(shù)，k只是和透光材料的 厚度相關(guān)。是變色劑沒(méi)有變色的吸光系數(shù)，也只是和透光材料 的厚度相關(guān)。k"是變色劑變色之后的吸光系數(shù)，它不僅和材料的厚 度相關(guān)還和變色的程度相關(guān)，對(duì)于不同的厚度k"的值是不同的。An-An—f (kW +kn" ) *d An—廠(chǎng)An—尸(kW +1〃 ) *d當(dāng)n為很大時(shí)，光的透過(guò)量很少，最終達(dá)到讓光致變色劑不變色效 果時(shí)，kn—/ =0。也就是說(shuō) An- A一 An—T An-2= () *d(h+h) td就是光致變色透光材料在沒(méi)有變色以前的透過(guò)率。實(shí)際 的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，象茶色這種中間顏色，油一片材料的厚度為2mm時(shí)， 當(dāng)厚度為10mm時(shí)，A5-A4=A4-A3。當(dāng)然隨變色劑的種類(lèi)不同厚度 有所不同，當(dāng)變色劑變色速率越快，所需的總厚度越厚；當(dāng)變色劑 變色速率越慢，所需的總厚度越薄。從上面的推理中，我們可以得 到一個(gè)測(cè)量光致變色透光材料在沒(méi)有變色以前透過(guò)率的最為簡(jiǎn)單的 模型T=10-A=1CT( An'Afv1) (An- An-1= A"- An—2)通過(guò)該模型可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出光致變色透光材料在沒(méi)有變色之 前的透過(guò)率，可以有很好的重現(xiàn)性。對(duì)于光致變色透光材料在完全變色后的透過(guò)率檢測(cè)方法主要是 需要減少完全爆光后到檢測(cè)前的時(shí)間差。從目前來(lái)看，這個(gè)時(shí)間差 是沒(méi)有辦法完全避免的，只有等設(shè)備的改進(jìn)才可以解決問(wèn)題。但是 采用一般的檢測(cè)方法，時(shí)間差不可避免同時(shí)還會(huì)有時(shí)間差的大小難 以控制。實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性比較低。為了提高實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性和盡可能的 提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。我們采用了一種連續(xù)測(cè)試的方法，然后將透過(guò) 率對(duì)測(cè)試次數(shù)作圖。當(dāng)測(cè)試的次數(shù)是每秒一次時(shí)。從圖1中可以看 出隨著測(cè)試次數(shù)的增加，樣品的透過(guò)率不斷降低。當(dāng)測(cè)試次數(shù)超過(guò) 10次時(shí)，樣品的透過(guò)率為27.02%，并保持不變。隨后我們將測(cè)試 次數(shù)變化為每秒2次時(shí)，同樣樣品在測(cè)試次數(shù)超過(guò)10次后，透過(guò)率保持不變，透過(guò)率為27.02，和前面的結(jié)果一致。但是，如果我們將 測(cè)試次數(shù)調(diào)到2秒一次，我們測(cè)試了100次以上，透過(guò)率仍然為 27.55。從這點(diǎn)來(lái)看，測(cè)試的次數(shù)和準(zhǔn)確性都和變色劑的褪色速度相關(guān)， 如果測(cè)試速度比褪色的速度慢，是檢測(cè)不出樣品變色后的透過(guò)率的。 但是對(duì)于目前一般通用的變色劑，采用每秒2次的方法，都可以檢 測(cè)到該光致變色透光材料在完全變色后的透過(guò)率。結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例1:采用平光的茶色加硬加膜的PMMA樹(shù)脂鏡片，厚度為lmm。 在Topcon TM-2型分光光度計(jì)上測(cè)試樣品的透過(guò)率。采用普通的方 法，測(cè)試出的變色前和變色后透過(guò)率分別是80.89%和32.2%。采用 本方法，首先檢測(cè)出一片樹(shù)脂鏡片的透過(guò)率為80.89%，取對(duì)數(shù)為0.09 記為A!;然后將兩片疊加，檢測(cè)出樣品的透過(guò)率為74.90%，取對(duì)數(shù) 為0.1255，記為A2;然后將三片疊加，檢測(cè)出樣品的透過(guò)率為72.03%， 取對(duì)數(shù)為0.1425，記為八3;然后將四片疊加，檢測(cè)出樣品的透過(guò)率 為69.26%，取對(duì)數(shù)為0.1595，記為A4;因?yàn)锳4-A3= A3-A2，所以 T= 1 CTA= 10-( Arv Arv1 )= 96.16% 。同樣取出一塊沒(méi)有變色的樹(shù)脂鏡片，采用每秒2次的方法，檢 測(cè)該樣品在完全變色后的透過(guò)率，測(cè)試次數(shù)為10次。如圖'2，采用 我們測(cè)試出的結(jié)果分別為27.56%。實(shí)施例2:采用平光的茶色PMMA樹(shù)脂鏡片，厚度為2mm。在Topcon TM-2型分光光度計(jì)上測(cè)試樣品的透過(guò)率。采用普通的方法，測(cè)試出的變色前和變色后透過(guò)率分別是75.63%和28.7%。采用同樣的方法，測(cè) 試4， 6， 8mm厚樹(shù)脂鏡片的透過(guò)率，分別為70.26%， 64.88%和 60.12%。對(duì)透過(guò)率取對(duì)數(shù)，同樣可以得到因?yàn)锳4-A3=A3-A2，所以 T=1(TA=1Cr( Arv Alv1 )= 92.46%。同樣取出一塊沒(méi)有變色的樹(shù)脂鏡片，采用每秒2次的方法，檢 測(cè)該在完全變色后的透過(guò)率，測(cè)試次數(shù)為10次。得到圖3，測(cè)試的 結(jié)果為26.12 /。。實(shí)施例3:采用平光的灰色加硬加膜的聚胺脂樹(shù)脂鏡片，厚度為lmm。在 TopconTM-2型分光光度計(jì)上測(cè)試樣品的透過(guò)率。采用普通的方法， 測(cè)試出的變色前和變色后透過(guò)率分別是85.23%和33.25%。采用本方 法，首先檢測(cè)出一片樹(shù)脂鏡片的透過(guò)率為85.23%，取對(duì)數(shù)為0.069 記為An然后將兩片疊加，檢測(cè)出樣品的透過(guò)率為76.83%，取對(duì)數(shù) 為0.1144，記為A2;然后將三片疊加，檢測(cè)出樣品的邊過(guò)率為74.71%， 取對(duì)數(shù)為0.1266，記為A3;然后將四片疊加，檢測(cè)出樣品的透過(guò)率 為72.64%，取對(duì)數(shù)為0.1388，記為A4;因?yàn)锳4-A3= A3-A2，所以 T=10-A=10-( An—An-1 )= 97.23%。同樣對(duì)一片沒(méi)有變色的樹(shù)脂鏡片，采用每秒2次的方法，檢測(cè)該 樣品在完全變色后的透過(guò)率，測(cè)試次數(shù)為10次。如圖4，來(lái)用我們 測(cè)試出的結(jié)果分別為28.15%。
權(quán)利要求
1、光致變色透光材料變色前透過(guò)率的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟(1)依照從薄到厚的次序檢測(cè)一組不同厚度的光致變色透光材料的透過(guò)率Tn，n為檢測(cè)次數(shù)，其中兩個(gè)相鄰厚度的材料的厚度差相同；(2)對(duì)上述透過(guò)率取對(duì)數(shù)，得到吸光度An＝Ig Tn；(3)當(dāng)An-An-1＝An-1-An-2時(shí)，計(jì)算該光致變色透光材料變色前的透過(guò)率T＝10-A＝10-(An-An-1)。
2、 如權(quán)利要求1所述的光致變色透光材料變色前透過(guò)率的檢測(cè)方法，其特征在于不同厚度樣品的獲得可以通過(guò)對(duì)樣品疊加的方式或者直接加工的方式均可，其厚度范圍在0.1mm-30mm，兩個(gè)相鄰 厚度的材料的厚度差在0.1mm 5mm。
3、 如權(quán)利要求1所述的光致變色透光材料變色前透過(guò)率的檢測(cè) 方法，其特征在于其中測(cè)量次數(shù)n為4 20。
4、 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光致變色透光材料變色前 透過(guò)率的檢測(cè)方法，其特征在于透光材料包括有機(jī)玻璃、玻璃、高 分子樹(shù)脂或其他透光材料，透過(guò)率的范圍在10%-100%。
5、 光致變色透光材料變色后的透過(guò)率的檢測(cè)方法，其特征在于 首先測(cè)試每秒至少一次的速率下曝光后光致變色透光材料透過(guò)率， 每次曝光后測(cè)試，當(dāng)兩次相鄰測(cè)試得到的透過(guò)率之差小于精度范圍 時(shí)，該透過(guò)率即為材料變色后的透過(guò)率。
6、 如權(quán)利要求5所述的光致變色透光材料變色后的透過(guò)率的檢 測(cè)方法，其特征在于該精度范圍為0.01% 0.5%。 1
7、 如權(quán)利要求5所述的光致變色透光材料變色后的透過(guò)率的檢 測(cè)方法，其特征在于該速率為每秒1 5次，測(cè)試次數(shù)為3 20。
8、 如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述所述的光致變色透光材料變 色后的透過(guò)率的檢測(cè)方法，其特征在于所述光致變色透光材料在 IOOW紫外燈光下，變色時(shí)間在0.01-5s之間，褪色50%的時(shí)間范圍 是0.1-600s 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了光致變色透光材料變色前透過(guò)率的檢測(cè)方法，包括以下步驟(1)依照從薄到厚的次序檢測(cè)一組不同厚度的光致變色透光材料的透過(guò)率Tn，n為檢測(cè)次數(shù)；其中兩個(gè)相鄰厚度的材料的厚度差與最薄的材料的厚度相同；(2)對(duì)上述透過(guò)率取對(duì)數(shù)，得到吸光度An＝Ig Tn；(3)當(dāng)A_n-A_n-1＝A_n-1-A_n-2時(shí)，計(jì)算該光致變色透光材料變色前的透過(guò)率T＝10^-A＝10^-(An-An-1)。本發(fā)明通過(guò)建立吸光度和測(cè)試厚度的簡(jiǎn)單模型獲得單個(gè)變色透光材料的透過(guò)率。該方法可靠性高，重現(xiàn)性好。
文檔編號(hào)G01N21/59GK101236156SQ20081003448
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者云 徐, 林曉華, 汪山獻(xiàn)松, 譚曉莉, 陳國(guó)貴 申請(qǐng)人:上海偉星光學(xué)有限公司