GB/T 9340-2009 荧光样品颜色的测量方法

　　ICS 17 . 180 . 20 G 56

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 9340—2009代替 GB/T 9340—2001

　　荧光样品颜色的测量方法

　　Methodsforcolormeasurement

　　offluorescentspecimens

　　2009-03-1 1 发布 2009-1 1-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

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　　中 华 人 民 共 和 国

　　国 家 标 准

　　荧光样品颜色的测量方法

　　GB/T 9340—2009

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　　中 国 标 准 出 版 社 出 版 发 行

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　　开本 880 × 1230 1/16 印张 1 字数 25 千字

　　2009 年 5 月第一版 2009 年 5 月第一次印刷

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　　书号：155066 ·1-37133

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　　GB/T 9340—2009

　　前 言

　　本标准参照 ASTM E991:1998《荧光样品颜色测量的标准方法》和 ASTM E991:2006《用一个单色仪测量荧光样品颜色的 标 准 方 法》，与 ASTM E991 : 1998 和 ASTM E991 : 2006 的 一 致 性 程 度 均 为 非等效 。

　　本标准与 ASTM E991 : 1998 的主要差异如下：

　　— 增加了光电积分测量方法;

　　— 增加了 di∶ 8 °、de ∶ 8 °几何条件 。

　　与 ASTM E991 : 2006 的主要差异如下：

　　— 保留 ASTM E991 : 1998 中光源一致性因子(SCF)的定义和计算方法;保留利用 SCF方法判断仪器光源与照明体 D65 的一致程度的内容 。

　　本标准代替 GB/T 9340—2001《荧光样品色的相对测量方法》。

　　本标准与 GB/T 9340—2001 相比主要变化如下：

　　— 标准中文名称修改为 “荧光样品颜色的测量方法 ”;英文名称修改为 “Methods for color meas- urement of fluorescent specimens”;

　　— 术语和定义中增加 “光源一致性因子 ”，在荧光的定义中增加 “紫外激发荧光 ”、“可见激发荧光 ”的内容;

　　— 修改 “色度计法 ”为 “光电积分法 ”，见第 6 章;

　　— 将 “45/0 ”、“0/45 ”、“d/0 ”几 何 条 件 的 表 示 方 法 根 据 GB/T 3978 进 行 修 改，见 5 . 2 . 4 . 1 、 5 . 2 . 4 . 2 、5 . 2 . 4 . 3 ;

　　— 修改原标准 5 . 1 . 3 中的光源等级;增加用 SCF方法判断仪器光源与标准照明体 D65 的一致程度，见 5 . 2 . 1;增加 SCF的计算方法，见附录 A ;

　　— 删除原标准 5 . 1 . 2 ,增加 CIE 1931 标准色度观察者下的三刺激值 、色品坐标和 CIE 白度的计算公式，见式(1) 、(3) 、(5) 、(6) ;三刺激值的计算增加归一化系数 k;

　　— 增加 CIE标准照明体 D65 的相对光谱功率分布 、CIE 1931 标准色度观察者色匹配函数及色品坐标 、CIE 1964 标准色度观察者色匹配函数及色品坐标 、完全漫反射体在 CIE标准照明体 D65下的三刺激值和色品坐标，分别见表 1 、表 2 、表 3 、表 4 。

　　本标准的附录 A是规范性附录 。

　　本标准由全国颜色标准化技术委员会提出并归 口 。

　　本标准起草单位：中国计量科学研究院 、深圳海川色彩科技有限公司 。

　　本标准主要起草人：马煜 、王煜 、冯国进 、陈苹 、何唯平 、汤惠工 。

　　本标准所代替标准的历次版本的发布情况为：

　　本标准于 1988 年首次发布，2001 年 6 月第一次修订 。

　　Ⅰ

　　GB/T 9340—2009

　　荧光样品颜色的测量方法

　　1 范围

　　本标准规定了荧光样 品 颜 色 的 两 种 测 量 方 法 — 光 谱 光 度 法 、光 电 积 分 法 以 及 测 量 结 果 的 表 示方法 。

　　本标准适用于在可见区发光的反射荧光样品色的相对测量 。

　　本标准不适用于电致发光样品 、化学发光样品和磷光样品颜色的测量;也不适用于化学分析应用中荧光特性的测量 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 3978 标准照明体和几何条件

　　GB/T 5698 颜色术语

　　ASTM E308 根据 CIE 系统计算物体颜色的方法

　　CIE 出版物 51 . 2 应用于色度的昼光模拟器的质量评价方法

　　3 术语和定义

　　GB/T 5698 确立的以及下列术语和定义适用于本标准 。

　　3 . 1

　　荧光 fluorescence

　　某些物质被某一波长或波段的辐射照射后，所发射出的不同于照射波长的光，称为荧光 。

　　吸收紫外辐射后产生的荧光叫作紫外激发荧光;吸收可见辐射后产生的荧光叫作可见激发荧光 。

　　3 . 2

　　荧光增白剂 fluorescentwhitening agents(FWA)

　　吸收紫外辐射后在可见光的短波区域发射出荧光，从而增加材料的视觉白度的一种化学物质 。

　　3 . 3

　　荧光白度计 fluorescencewhitenessmeter

　　用于测量荧光样品白度的白度计 。其主要特点是能测得在模拟标准照明体 D65 的光源下荧光样品的白度值 。

　　3 . 4

　　荧光色度计 fluorescencecolorimeter

　　用于测量荧光样品颜色的三刺激值或色品坐标的色度计 。其主要特点是能测得在模拟标准照明体D65 的光源下荧光样品的色度值 。

　　3 . 5

　　光源一致性因子 sourceconformance factor(s犆F)

　　在采样孔处测量仪器照明光源的相对光谱辐照度分布曲线和特定 CIE 标准照明体的相对光谱分布曲线均方差的平方根 。

　　1

　　GB/T 9340—2009

　　4 测量方法

　　荧光样品颜色的相对测量方法分为光谱光度法和光电积分法 。

　　5 光谱光度法

　　5 . 1 测量原理

　　光谱光度法测量荧光样品色是采用光谱光度测色仪，测量样品的光谱辐亮度因数，按色度学公式计算样品的色度值，或按白度公式计算样品的白度值 。

　　荧光样品在特定光源照明下吸收某个波长区域的辐射，而在另一波长区域发出新的辐射，因此，出射光中既有照明光的反射部分，又有被照明光激发的荧光发射部分 。

　　通常观察和评价荧光样品的颜色是在 日光(复色光)下进行的，所以当采用光学仪器测量荧光样品的颜色时，应当与 目视评价结果有良好的相关性 。这就对仪器的照明光源和几何条件提出了特殊要求 。

　　5 . 2 测量仪器的要求

　　5 . 2 . 1 仪器光源应能在采样孔处产生 340 nm ~ 700 nm 连续的宽带照明 。 当对测量的准确度要求较高时，光源的波长范围应为 300 nm ~ 780 nm 。光源的光谱分布应与 CIE标准照明体 D65 近似一致 。在采样孔处光源的相对光谱辐照度与标准照明体 D65 的一致程度应满足 5 . 2 . 1 . 1 或者 5 . 2 . 1 . 2 的规定，选择二者之中可行的方法之一进行评价 。

　　5 . 2 . 1 . 1 波长在 300 nm ~ 380 nm 范围的紫外光源一致性因子 SCFuv 应小于 15 . 0;波 长 在 380 nm ~ 700 nm 范围的可见光源一致性因子 SCFvis应小于 10. 0 。SCFuv 和 SCFvis 的计算方法应符合附录 A的规定。

　　5 . 2 . 1 . 2 按照 CIE 出版物 51 . 2 规定的方法计算仪器光源模拟标准照明体 D65 的一致程度应不低于BB(CIELAB)级 。

　　5 . 2 . 2 仪器具有一个单色仪且位于样品和探测器之间 。

　　5 . 2 . 3 测量波长范围为 380 nm ~ 780 nm, 当对测量准确度要求不高时，可为 400 nm ~ 700 nm;测量波长间隔为 5 nm, 当对测量准确度要求不高时，可小于或等于 10 nm 。测量波长间隔为 5 nm 时的三刺激值计算方法见式(1)或式(2) , 其他波长间隔的色度计算方法见 ASTM E308 。

　　5 . 2 . 4 仪器的几何条件应满足 5 . 2 . 4 . 1 、5 . 2 . 4 . 2 或 5 . 2 . 4 . 3 的规定，几何条件的实现方法和相关规定见 GB/T 3978 。

　　5 . 2 . 4 . 1 45 °a ∶ 0 °或 45 °x ∶ 0 °几何条件 。

　　5 . 2 . 4 . 2 0 ° ∶ 45 °a 或 0 ° ∶ 45 °x 几何条件

　　图 1 为应用模拟标准照明体 D65 的复色光进行荧光样品色相对测量的示意图 。照明光束沿样品法线方向入射，探测方向与法线成 45 °角，即几何条件为 0 ° ∶ 45 °x。

　　图 1 0。∶ 45。x 几何条件测量荧光样品色示意图

　　2

　　GB/T 9340—2009

　　5 . 2 . 4 . 3 di∶ 8 °或 de ∶ 8 °几何条件

　　在 di∶ 8 °或 de ∶ 8 °几何条件下测量荧光样品时，需要应用积分球 。荧光样品被照明后，其反射光和发射光经积分球反射后会再次照明荧光样品，发射光谱的存在改变了照明光的光谱成分，影响测量结果 。但当采样孔面积与积分球内表面积之比越小时，这种影响就越小 。 当这种影响可以忽略或有有效措施进行修正的时候，允许应用具有 di∶ 8 °或 de ∶ 8 °几何条件的光谱光度测色仪器 。

　　5 . 3 测量步骤

　　5 . 3 . 1 按仪器操作规程开动仪器，校零 。

　　5 . 3 . 2 用测色标准白板校准仪器 。

　　5 . 3 . 3 测量荧光样品，并记录其光谱辐亮度因数 β(λ) 。

　　5 . 4 测量结果的计算

　　5 . 4 . 1 按式(1)计算 CIE 1931 标准色度观察者下的荧光样品色的三刺激值 X、Y 和 Z：

　　…………………………( 1 )

　　式中：

　　λ— 波长;

　　SD (λ) —CIE标准照明体 D65 的相对光谱功率分布，见表 1 ;

　　x(λ) 、y(λ) 、≈(λ) —CIE 1931 标准色度观察者色匹配函数，见表 2 ;

　　β(λ) — 测量荧光样品色所得到的光谱辐亮度因数;

　　Δλ— 波长间隔;

　　k— 归一化系数，k

　　5 . 4 . 2 按式(2)计算 CIE 1964 标准色度观察者下的荧光样品色的三刺激值 X10 、Y10 和 Z10 :

　　式中：

　　λ— 波长;

　　SD (λ) —CIE标准照明体 D65 的相对光谱功率分布，见表 1 ;

　　x10 (λ) 、y10 (λ) 、≈10 (λ) —CIE 1964 标准色度观察者色匹配函数，见表 3 ;

　　Δλ— 波长间隔;

　　β(λ) — 测量荧光样品色所得到的光谱辐亮度因数;

　　k10 — 归一化系数，k

　　5 . 4 . 3 按式(3)计算 CIE 1931 标准色度观察者下的色品坐标 x、y和 ≈:

　　3

　　X

　　x =

　　y =

　　≈ =

　　烌

　　X+Y+ Z Y

　　〉

　　X+Y+ Z Z

　　X+Y+ Z

　　= 1 -x- y ,

　　

　　…………………………

　　

　　( 3 )

　　GB/T 9340—2009

　　式中：

　　犡、犢、犣— 样品在 CIE 1931 标准色度观察者下的三刺激值 。

　　5 . 4 . 4 按式(4)计算 CIE 1964 标准色度观察者下的色品坐标 狓10 、狔10 、狕10 。

　　4

　　狓10 =

　　狔10 =

　　狕10 =

　　

　　烌

　　犡10 犡10 +犢10 + 犣10

　　〉

　　犢10 犡10 +犢10 + 犣10

　　犣10

　　,

　　犡10 +犢10 + 犣10 = 1 - 狓10 - 狔10

　　

　　…………………………

　　

　　( 4 )

　　式中：

　　犡10 、犢10 、犣10 — 样品在 CIE 1964 标准色度观察者下的三刺激值 。

　　5 . 4 . 5 当需要计算荧光样品的白度时，应按式(5) 、(6) 、(7) 、(8)计算其 CIE 白度和淡色调指数 。

　　5 . 4 . 5 . 1 按式(5) 、(6)计算样品在 CIE 1931 标准色度观察者下的 CIE 白度 犠 和淡色调指数 犜W ;

　　犠 = 犢 + 800(狓n - 狓)+ 1 700(狔n -狔)，40 < 犠 < 5犢- 280 ( 5 )

　　犜W = 1 000(狓n - 狓)- 650(狔n -狔)，- 4 < 犜W <+ 2 ( 6 )

　　式中：

　　犢、狓、狔— 样品在 CIE 1931 标准色度观察者下的刺激值和色品坐标;

　　狓n、狔n — 完全漫反射体在 CIE 标 准 照 明 体 D65 和 CIE 1931 标 准 色 度 观 察 者 下 的 色 品 坐 标，见表 4 。

　　5 . 4 . 5 . 2 按式(7) 、(8)计算样品在 CIE 1964 标准色度观察者下 CIE 白度 犠10 和淡色调指数 犜W , 10 。

　　犠10 = 犢10 + 800(狓n , 10 - 狓10 ) + 1 700(狔n , 10 -狔10 ) , 40 < 犠10 < 5犢10 - 280 ( 7 )

　　犜W , 10 = 900(狓n , 10 - 狓10 ) - 650(狔n , 10 -狔10 ) , - 4 < 犜W , 10 <+ 2 ( 8 )

　　式中：

　　犢10 、狓10、狔10 — 样品在 CIE 1964 标准色度观察者下的刺激值和色品坐标;

　　狓n,10、狔n, 10 — 完全漫反射体在 CIE标准照明体 D65 和 CIE 1964 标准色度观察者下的色品坐标，见表 4 。

　　6 光电积分法

　　6 . 1 测量原理

　　犓1 τ狓 (λ) 狉(λ) = 狓(λ)

　　犓2 τ狔 (λ) 狉(λ) = 狔(λ)

　　犓3 τ狕 (λ) 狉(λ) = 狕(λ)

　　式中：

　　犓1 , 犓2 , 犓3 — 与波长无关的系数;

　　τ狓 (λ),τ狔 (λ) ,τ狕 (λ) — 仪器特定滤光器的相对光谱透射比;

　　狉(λ) — 仪器探测器的相对光谱响应度;

　　烌

　　〉

　　,

　　…………………………

　　( 9 )

　　光电积分法测量荧光样品色是采用具有特定光谱灵敏度的光电积分器件的荧光色度计或荧光白度计直接测量样品的色度值或白度值 。荧光色度计或荧光白度计的探测器采用光电池 、光电管或光电倍增管等，并配有拟合人眼色觉特性的滤光器，仪器的光谱特性应满足式(9) :

　　狓(λ) 、狔(λ) 、狕(λ) —CIE 1931 标准色度 观察者 色匹配 函数 狓(λ) 、狔(λ) 、狕(λ) 或 CIE 1964 标准色度观察者色匹配函数 狓10 (λ) 、狔10 (λ) 、狕10 (λ) 。

　　GB/T 9340—2009

　　6 . 2 测量仪器的要求

　　6 . 2 . 1 仪器光源应符合 5 . 2 . 1 的规定 。

　　6 . 2 . 2 几何条件应符合 5 . 2 . 4 的规定 。

　　6 . 2 . 3 仪器光谱特性的总体响应符合式(9) 。

　　6 . 3 测量步骤

　　6 . 3 . 1 按仪器操作规程开动仪器，校零 。

　　6 . 3 . 2 用标准白板或标准色板校准仪器 。

　　6 . 3 . 3 测量荧光样品，并记录其三刺激值 、色品坐标或白度值 。

　　7 测量结果的表示

　　7 . 1 荧光样品色的相对测量结果用刺激值 y(或 y10 )和色品坐标 r、y(或 r10、y10 )表示 。

　　荧光白色样品的相对测量结果用白度 W(或 W 10 )和淡色调指数 TW(或 TW , 10 )表示 。

　　7 . 2 测量结果的附加记录应包括：光源模拟 D65 的级别 、几何条件等内容 。若采用积分球测量，应记录积分球的尺寸和测量窗口面积并注明是否包括镜面反射成分 。

　　表 1 CIE标准照明体 D65 的相对光谱功率分布

　　(波长范围：300 nm~ 780 nm，波长间隔：5 nm)

　　波长/ nm

　　照明体 D65相对光谱

　　功率分布

　　波长/ nm

　　照明体 D65相对光谱

　　功率分布

　　波长/ nm

　　照明体 D65相对光谱

　　功率分布

　　波长/ nm

　　照明体 D65相对光谱

　　功率分布

　　波长/ nm

　　照明体 D65相对光谱

　　功率分布

　　300

　　0 . 034 100

　　400

　　82 . 754 900

　　500

　　109 . 354 000

　　600

　　90 . 006 200

　　700

　　71 . 609 100

　　305

　　1 . 664 300

　　405

　　87 . 120 400

　　505

　　108 . 578 000

　　605

　　89 . 802 600

　　705

　　72 . 979 000

　　310

　　3 . 294 500

　　410

　　91 . 486 000

　　510

　　107 . 802 000

　　610

　　89 . 599 100

　　710

　　74 . 349 000

　　315

　　11 . 765 200

　　415

　　92 . 458 900

　　515

　　106 . 296 000

　　615

　　88 . 648 900

　　715

　　67 . 976 500

　　320

　　20 . 236 000

　　420

　　93 . 431 800

　　520

　　104 . 790 000

　　620

　　87 . 698 700

　　720

　　61 . 604 000

　　325

　　28 . 644 700

　　425

　　90 . 057 000

　　525

　　106 . 239 000

　　625

　　85 . 493 600

　　725

　　65 . 744 800

　　330

　　37 . 053 500

　　430

　　86 . 682 300

　　530

　　107 . 689 000

　　630

　　83 . 288 600

　　730

　　69 . 885 600

　　335

　　38 . 501 100

　　435

　　95 . 773 600

　　535

　　106 . 047 000

　　635

　　83 . 493 900

　　735

　　72 . 486 300

　　340

　　39 . 948 800

　　440

　　104 . 865 000

　　540

　　104 . 405 000

　　640

　　83 . 699 200

　　740

　　75 . 087 000

　　345

　　42 . 430 200

　　445

　　110 . 936 000

　　545

　　104 . 225 000

　　645

　　81 . 863 000

　　745

　　69 . 339 800

　　350

　　44 . 911 700

　　450

　　117 . 008 000

　　550

　　104 . 046 000

　　650

　　80 . 026 800

　　750

　　63 . 592 700

　　355

　　45 . 775 000

　　455

　　117 . 410 000

　　555

　　102 . 023 000

　　655

　　80 . 120 700

　　755

　　55 . 005 400

　　360

　　46 . 638 300

　　460

　　117 . 812 000

　　560

　　100 . 000 000

　　660

　　80 . 214 600

　　760

　　46 . 418 200

　　365

　　49 . 363 700

　　465

　　116 . 336 000

　　565

　　98 . 167 100

　　665

　　81 . 246 200

　　765

　　56 . 611 800

　　370