紫外线检测常见问题解答 – 15 个最常见的问题及答案

以下是 15 个最常见的紫外线检测常见问题解答。

1. 氙弧灯或紫外线测试的加速因子是多少？

几十年来，风化专家一直试图找到那个神奇的数字，但这样的神奇数字并不存在。无论问题如何表述，答案始终如一：“视情况而定！”原因很简单：大自然远不如实验室设备可靠！在进行 Weather-Ometer® ^*测试时，我们使用校准过的灯具、专用滤光片、精确监测的辐照度、纯净水、受控的大气环境（湿度和温度）以及预设的光照、黑暗和降雨循环。另一方面，户外暴露取决于时间和地点：纬度、海拔、云量、湿度、雾霾、降雨、温度、朝向、季节、时间……所有这些参数都会对户外暴露的“效率”产生重大影响，从而影响加速因子。

多项已发表的研究和标准表明，在佛罗里达州或亚利桑那州等恶劣条件下进行的加速实验室暴露的平均加速因子为 9。

例如，为了评估防涂鸦涂层的性能，ASTM D6578 要求进行 24 个月的户外暴露试验（佛罗里达州或亚利桑那州的暴露试验）或 2000 小时的加速老化试验。在这种情况下，他们假设加速系数为 8.8（2 年（17520 小时）/ 2000 小时）。

在气候较为温和的地区（例如波士顿、蒙特利尔或芝加哥），加速因子会增加。我们自己的研究表明，在这种气候条件下，标准化聚苯乙烯试片的加速因子可达20倍甚至更高。

这些平均加速度系数只是数量级参考，因为它们会因产品或地点而异。欢迎联系我们的专家，探讨最适合您产品的实际情况。 

2. 我想进行加速光老化测试，我应该使用哪种类型的机器？

目前市面上主要有三种类型的测试仪：碳弧灯测试仪、氙弧灯测试仪和荧光紫外线测试仪。碳弧灯测试仪是最早的加速老化测试技术（开发于20世纪30年代），现在被认为不够精确且已过时。更多信息，请参阅“氙弧灯测试仪和碳弧灯测试仪的区别”。目前常用的测试仪类型有两种：氙弧灯测试仪和荧光紫外线测试仪。两者并无优劣之分，只是用途不同。氙弧灯测试仪模拟完整的太阳光谱，而荧光紫外线测试仪则专门检测太阳发出的紫外线辐射。如果您主要关注产品的颜色变化（褪色），氙弧灯测试仪是最佳选择。如果您处理的是聚合物，并且主要关注其性能的退化（机械强度下降、泛黄、开裂），那么荧光紫外线测试仪是最佳选择。更多信息，请参阅“氙弧灯测试仪和荧光（紫外线）测试仪的区别”。

3. 氙弧灯检测和荧光（紫外线）检测有什么区别？

氙弧测试仪是目前市面上最好的太阳光模拟器。通过合理组合滤光片，我们可以非常精确地模拟室内外各种环境下的太阳光（波长范围和各波长的相对振幅）。辐照度（光发射量）、湿度、降雨量和黑暗时间等参数均经过精心设置，旨在优化并加速产品在高度逼真的环境下的褪色过程。

Xenon Arc 是以下情况的最佳选择：

• 颜色损失评估（染料和颜料褪色）
• 对湿度变化有反应的材料（纺织品）
• 室内暴露模拟（家具或家居用品）
• 户外暴露模拟

荧光测试仪是目前最好的紫外线模拟器。聚合物及其添加剂（如抗氧化剂）主要对太阳光在 300-400 nm 波段的紫外线辐射产生反应[5]。这些光化学反应与缩合效应相结合，会导致聚合物降解（光泽丧失、机械性能变化、泛黄或开裂）。

由于窗户玻璃会过滤掉最具破坏性的紫外线辐射（波长低于 310 纳米），因此，当主要关注聚合物本身的结构变化时，荧光测试仪最适合模拟聚合物的户外暴露环境。而对于室内暴露和褪色评估，氙弧灯则是更佳选择。 

4. 氙弧灯检测和荧光（紫外线）检测之间有什么关联？

这两种暴露方式之间没有相关性，因为它们的发射光谱和环境参数不同（例如：一种模拟露水的冷凝循环，另一种模拟降雨循环）。您可能仍然会在网上找到一些旧的标准，其中将测试期间发射的总能量（例如以兆焦耳为单位）作为测试标准。但自那时以来，测试方法已得到大幅改进，我们建议不要再使用这些测试标准。

误解在于只关注接收到的总能量，这可以类比于举重。如果我举起10磅的重物50次，总共举起了500磅。这是否意味着我可以一次举起500磅呢？显然不是，这完全取决于你如何分配这500磅。同样的道理也适用于发射光：接收到20次波长为325纳米、能量为1焦耳的光，和接收到20次波长为655纳米、能量为20焦耳的光，结果截然不同。虽然总平均值相同，但这个信息与得出结论无关，也毫无用处。你需要知道的是不同波长下的能量大小。

更确切地说，1焦耳波长为325纳米的紫外光会对聚合物造成严重损害，而1焦耳波长为655纳米的可见光则不会，因为聚合物本身没有“接收器”可以利用可见光，并通过电子在能级之间的跃迁来引起暂时或永久的结构变化[6]。

5. 氙弧灯测试和碳弧灯测试有什么区别？

碳弧测试仪于 20 世纪 30 年代问世，是当时最好的太阳模拟器。碳弧测试仪是加速老化技术的先驱。尽管如今已有更先进的技术——氙弧测试仪，但一些标准中仍然沿用碳弧测试仪。与碳弧测试仪相比，氙弧测试仪可以被视为“太阳模拟器 2.0”。在实验室测试中，碳弧测试仪在 20 世纪 90 年代被氙弧测试仪所取代。最新的标准仅提及氙弧测试仪。更多信息，请参阅“氙弧测试仪和碳弧测试仪之间有何关联？ ”

6. 氙弧灯测试和碳弧灯测试之间有什么关联？

这两种曝光方式之间没有相关性，因为它们的发射光谱不同。此外，由于存在两个主要差异，碳弧光发射光谱与太阳光谱的模拟效果很差：

碳弧灯在短波长处的截止波长过低。碳弧灯发射的紫外线波长低至 260 纳米，而自然太阳光谱的截止波长为 290 纳米。如果聚合物或其某些添加剂在 260 至 290 纳米波长范围内发生反应，则可能造成严重且不切实际的损害，因为这种损害在现实生活中根本不会发生。

碳弧光谱在 380 nm 附近有一个辐照度峰值。

考虑到波长越短能量越高，上述两个问题使得碳弧灯成为较差的选择，因为氙弧灯能更好地模拟太阳光谱。20世纪30年代，碳弧灯曾是当时最好的太阳模拟器，但到了70年代就被氙弧灯迅速取代了。

7. L*.a*.b*.值和DE代表什么？

L*、a*、b* 坐标指的是颜色在 CIELAB 76 球体上的坐标。它实际上是一个三维空间，其中 L* 轴表示颜色的“亮度”（从黑色到白色），a* 轴表示绿-红轴，b* 轴表示蓝-黄轴。L* 轴的范围从 0（最深的黑色）到 100（最亮的白色），a* 轴的范围从 -100（绿色）到 +100（红色），b* 轴的范围从 -100（蓝色）到 +100（黄色）[1]。

为了量化两种颜色之间的差异，人们建立了一个测量两种颜色之间距离的公式，称为 DE（Delta E）。用于确定颜色 1 (L1 _* , a1 _* , b1 _* ) 和颜色 2 (L2 _* , a2 _* , b2 _* ) 之间距离的公式为：

DE = [ (L ₂ *- L ₁ *) ² + (a ₂ *- a ₁ *) ² + (b ₂ *- b ₁ *) ² ] ^0.5

研究发现，对大多数人而言，最小可觉差 (JND) [2]为 DE = 2.3。这意味着两种颜色之间的色差必须达到 2.3 或更大才能被人察觉。多年来，一些行业根据特定需求和应用提出了自己的 JND 值。然而，2.3 这个值仍然被广泛用作 JND。

文献中还可以找到其他评分量表：

规模 #1 [3] ：

0.0 < DE ≤ 0.5：无色差
；0.5 < DE ≤ 1.0：仅有经验观察者可察觉的差异
；1.0 < DE ≤ 2.0：色差极小；
2.0 < DE ≤ 4.0：可察觉的色差；
4.0 < DE ≤ 5.0：显著的色差；
5 < DE：颜色不同

规模 #2 [4] ：

0 < DE ≤ 1：观察者未注意到差异

1 < DE ≤ 2：只有经验丰富的观察者才能注意到这种差异。

2 < DE ≤ 3.5：经验不足的观察者也能注意到这种差异。

3.5 < DE ≤ 5：颜色差异明显

5 < DE：观察者注意到两种不同的颜色

8. SCI 和 SCE 颜色测量有什么区别？

SCI（包含特殊成分）测量物体的真实颜色，它会捕捉所有反射光，无论反射角度如何（镜面反射、散射或漫反射）。

SCE（排除镜面分量）测量物体的感知颜色，排除反射的镜面分量（通常是主要的反射类型） ，使结果对表面条件（光泽和纹理）引起的散射光更加敏感。

有关此主题的更多具体信息，请参阅我们的页面“物品的‘真实’颜色与其（人眼）感知颜色之间有什么区别？” 

9. 我想模拟 2 年、5 年或 10 年的自然暴露，在加速实验室条件下需要多长时间？

请参考“氙弧灯或紫外线测试的加速因子是多少？”

10. 我想进行中间测量，我应该选择什么样的间隔？

老化通常是一个非线性过程，因此我们建议采用以下时间间隔，以便及早发现故障或变化：

0、100、300、500、750、1000、1500、2000 小时（之后以 1000 小时为增量）。根据您对产品短期表现的信心程度，可以跳过一些早期阶段。

11. Sample和Specimen这两个术语有什么区别？

在检测行业中，样品是一种产品类型，而样本则是一个独立的单元。换句话说，样本是相同的“物品”，而样品是不同的“物品”。

例如，如果我面前有4个相同的苹果，那么我就有4个相同的样本。另一方面，如果我有1个苹果、1个橙子和1个桃子：那么我就有1个由3个（不同的）样本组成的样本。

为了避免混淆，样品和标本可以说是最准确的术语，但也使用同义词：

12. 泛黄和褪色有什么区别？

褪色是指颜色的丧失（漂白效应）。某些化合物，例如染料和颜料，容易发生光降解，从而导致褪色。这些光反应可以在各种波长下发生，不仅在紫外光区域，而且在可见光和近红外光区域也可能发生。

泛黄也是一种光反应，但其“目标”是聚合物本身或其添加剂（抗氧化剂或阻燃剂），并且发生在电磁波谱的紫外线区域。更多信息，请参阅我们的《紫外线测试实用指南》。这里展示了一个日常生活中的例子：“为什么你的旧超级任天堂看起来特别黄”。

目前检测泛黄的最佳设备是QUV。它能极好地模拟太阳紫外线，但无法检测到波长较长（可见光和近红外）的反应。另一方面，氙弧灯测试仪在可见光和近红外区域能很好地模拟太阳光谱。

如果您不确定哪种方法最适合您的产品，请参阅“氙弧灯测试和荧光（紫外线）测试有什么区别”。

13. 灰度测量和 L*ab* 测量有什么区别？

为了进行 L*a*b* 测量，需要一个大小与一角硬币相当的平坦、光滑、颜色均匀的区域。有关 L*a*b* 测量的更多信息，请参阅“ L*a*b* 值和 DE 代表什么？”在某些情况下，您的产品设计不符合这些标准，因此无法进行颜色测量。这时，美国纺织化学家和染色家协会 (AATCC) 开发了一种替代方案，称为AATCC灰度。AATCC 灰度是对颜色褪色或变化的视觉评估。

AATCC灰度标度是一个包含9个等级的标度，从1到5，每个等级都有半分值（1/1.5/2……/4.5/5）。1级表示颜色变化显著，5级表示颜色没有变化。

右图显示了灰度的 9 个级别：

左上角显示“无变化级别”：评级为 5（上灰色和下灰色相同）。

右上角显示“重大变化级别”：评级为 1（上方灰色和下方灰色截然不同）

ASTM（ASTM D2616）提供了一个AATCC灰阶等级与DE值（SCI模式下）之间的相关性表格。然而，我们建议您在使用此相关性表格时务必谨慎，因为沿亮度L*轴或色度a*和b*轴变化而产生相同DE值的情况，人眼感知到的差异可能非常显著。此外，由于灰阶本质上是沿L*轴的变化，因此将灰阶等级与包含a*和b*值的DE值进行比较可能会产生误导。

诸如灰度图像之类的视觉评估需要参考样本。因此，应提供一个未曝光的样本（测量间隙保持黑暗环境）。如果没有参考样本，可以在曝光过程中遮盖已曝光样本的一部分作为参考。

14. 我应该测试每个样本多少个样本？

无损检测：

如果仅进行非破坏性评估（例如颜色或光泽度测量），则每个样本只需提交一个样品。在这种情况下，同一个样品将贯穿整个研究过程。

如果你想按特定时间间隔取出样本，则样本的最小数量将取决于你的研究总持续时间和你设置的时间间隔数量。

破坏性试验：

如果进行破坏性试验（拉伸、弯曲、冲击、粘合），通常每次试验至少需要 5 个试样。考虑到试验机一次可容纳 48 至 60 个试样，如果同时测试多个对比产品，则必须谨慎选择破坏性试验的间隔时间。

请记住，对于各向异性材料，当需要测试两个方向时，试样数量必须加倍