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BULLETIN : 通過穿透率檢測對太陽鏡及有色玻璃進行品質評估
Posted by admin on 06/30/2017 (485 reads)

轉載自海洋光學

背景

儘管太陽鏡的崛起從上個世紀20年代已經開始,但是仍有實驗證據顯示人類是為了保護眼睛不受太陽傷害而設計了太陽眼鏡。手機、建築上使用的有色玻璃膜發展,也從上個世紀60年代開始被使用。

太陽鏡的UV防護也被應用於棱鏡中,主要是在反射鍍膜之後進行。然而,這些鍍膜不真正對組個UV輻射有效,另外一方面,建築和手機玻璃膜(我們接下來的實驗所使用的樣品)是主要薄膜應用的地方,例如一些手機應用中,玻璃膜在生產過程中主要是作為一種染色步驟。

太陽鏡和汽車玻璃UV&Vis-NIR波段的透過率指標在許多國家都是有法規標準的,對於太陽鏡,主要關注點在於鏡片對人眼有害的UV輻射的吸收。既然大多數UVC輻射(100-280nm)已經被大氣臭氧層阻隔了,那我們關注的波段就剩下UVA(315-400nm)和UVB(280-315nm)。

另外,汽車的有色玻璃膜在一些國家也是有法規的,儘管這些法規主要是基於對可見光的透過率降低,而對於紫外保護方面相對比較少,因為減少可見光的透過可以一定程度上減少汽車內部變熱和晚間可視性的變少。但是,我們下面的實驗是對有色玻璃的防紫外特性進行檢測。

實驗條件

使用光譜儀、光源及附件搭建透過率測試系統。

 圖1,使用光譜儀、光源及附件搭建透過率測試系統。(搭配有很多種,這只是其中一種)

我們使用同樣的搭建系統對鏡片和有色玻璃進行測試

兩個測試中,積分球固定在74-ACH支架上,積分球和光譜儀使用光纖連接,樣品的透過光使用積分球接收,再到光譜儀(圖1)。兩個測試中,積分球固定在74-ACH支架上,積分球和光譜儀使用光纖連接,樣品的透過光使用積分球接收,再到光譜儀(圖1)。

積分球用來接收透過光,並可以獲得更為準確、精確的透過光譜,特別是針對於不是平面的樣品。

太陽眼鏡的透過率

為了評估一系列的太陽鏡,我們測試了6中樣品,從打折商品到奢侈品商品都囊括了。

1- 太陽眼鏡樣品

 

眼鏡類型

估價(USD)

普通黑色鏡片眼鏡

$1

實驗室塑料安全防護鏡

<$10

塑料紫外防護鏡(專為紫外光源設計)

$30

先進鏡片透過技術,UV防護鍍膜技術

$300

奢侈偏振太陽鏡(藍色玻璃鏡片)

$350

奢侈偏振太陽鏡(灰色塑料鏡片) $125

眼鏡鏡片的外部邊緣與積分球採光口連接,實驗者觀察測試樣品的定位是否與積分球有效連接,連接點不能影響測試。

使用74-ACH可以調整積分球的位置,從而便於測試不同外形的鏡片,使用黑色遮光布,可以防止自然光對測量結果的影響。

通過測試不同類型的鏡片(玻璃或者塑料的,不同顏色塗層,有無偏振鍍膜),太陽鏡在UVB波段的透過率都非常低(~0.5%),見圖2。UVA波段(~380nm)的透過率測量結果見圖3,從圖中看出,實驗室普通防護鏡在380nm之後的透過率逐漸提高,而太陽眼鏡、化學防護鏡等等則沒有。

UVB波段(280-315nm)各鏡片的透過率

圖2. UVB波段(280-315nm)各鏡片的透過率

UvA波段(315-400nm)鏡片的透過率

圖3. UvA波段(315-400nm)鏡片的透過率

基本所有的太陽鏡都在~400nm之後的透過率增加,只是在不同波段有不同程度的衰減(見圖4)。有趣的是,所測量的太陽眼鏡都有類似的透過率曲線,所以可以基本判斷太陽眼鏡的材質或者鍍膜技術都基本相似。

Vis-NIR波段的透過率圖

圖4. Vis-NIR波段的透過率圖

通過簡單測量和已有的認知,我們可以基本可以判斷防護眼鏡和太陽眼鏡都可以有效地吸收UVA和UVB輻射。另外,越昂貴的太陽鏡由於應用了更有效的過濾可見光鍍膜技術,所以價格上要高於其他產品。但是,即使是普通的太陽眼鏡,也能很有效地防止過多的可見光透過。

汽車玻璃窗透過率

為了驗證汽車車窗玻璃的透過率,我們測試同一種汽車的3種不同有色玻璃和不同汽車的無色玻璃。

 

有色汽車玻璃

描述

購買時工廠已經上色

典型的,生產過程中添加染色

玻璃薄膜著色

汽車玻璃薄膜技術

已經掉色的染色玻璃

汽車玻璃薄膜技術(已經使用一段時間)

未染色玻璃

透明玻璃

為了評估汽車有色玻璃的性能,我們使用同樣的檢測系統(氘鎢燈光源、74-ACH支架,積分球,光譜儀)對其進行測量。同樣適用黑色遮光布防止環境光對測試的干擾。

不像眼鏡樣品,是為了保護眼睛並提高眼睛在強太陽光下的觀察能力,有色車窗玻璃有很多作用。我們給汽車玻璃上色是為了保護隱私,保證汽車玻璃的溫度足夠穩定,同時也能抗UV輻射。有色車窗玻璃可以有效降低可見光(VLT)傳輸到汽車內部,這就是為什麼很多國家需要針對VLT制定法規標準的原因。

有色玻璃材料對於UV-Vis-NIR波段的阻隔效率測試結果對比圖見圖5,普通的無色玻璃只阻隔~325nm以下的UV光,325nm以上有非常高的透過率;有色玻璃可以阻隔< 350nm的UV光,並且能很好地降低可見光波段的透過量。

與眼鏡相比,有色和無色玻璃都能很好地阻隔UVA和UVB。

由於汽車玻璃還需保證汽車內部低溫度的穩定(汽車製冷時,外界的高溫需要很好的阻隔,保證汽車製冷的最佳低效能),我們通過是測量了>780nm波段的透過率情況,有色玻璃相對於無色玻璃具有更好的阻隔功能,見圖6。

不同汽車玻璃在UV-Vis-NIR波段的透過率

圖5. 不同汽車玻璃在UV-Vis-NIR波段的透過率

不同汽車玻璃在近紅外波段的透過率

圖6. 不同汽車玻璃在近紅外波段的透過率

結論

在大多數情況下,太陽眼鏡都有防UV輻射危害的作用;另外,車窗有色玻璃可以阻隔UV輻射,但是也同時減少了Vis-NIR波段的傳輸。

該實驗使用的測試搭建,也可以通用用於其他透過率的測量,而74-ACH作為可調節的樣品支架,自帶准直鏡,可以提高透射率的準確度。而積分球的應用,同樣可以提高實驗測量的精確度。



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