專利名稱：檢測樣品與參照物的物理可測特性之間的差異的高靈敏度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測樣品與參照物的物理可測特性之間的差異的高靈 敏度方法。
本發(fā)明特別涉及一種檢測環(huán)境影響引起的樣品物理可測特性變化的方法。
背景技術(shù)：
對于染料、顏料、涂層、uv穩(wěn)定劑和防曬劑的工業(yè)產(chǎn)品，了解產(chǎn)品
的耐光性極為重要。目前，通過以對應(yīng)地*面日光的光鐠分布的光輻射
產(chǎn)品ilb險測產(chǎn)品的耐光性。輻射之后，借助參照系統(tǒng)量化顏色變化。這種 方法的缺點(diǎn)在于需要非常長的輻射時間以在許多產(chǎn)品中形成可檢測的顏色 變化.例如，祁^據(jù)相關(guān)的DIN標(biāo)準(zhǔn)，輻射時間為1000小時或更長。對于 耐光性非常高的樣品則為10到50年。然后對照色標(biāo)進(jìn)行參考，所述色標(biāo) 例如藍(lán)羊毛色標(biāo)。這種方法的缺點(diǎn)還在于必須人為進(jìn)行估計，因此該估計 由主觀印象確定。
需要特別長曝光時間的樣品實(shí)例有外墻涂料、高速公路標(biāo)記、建筑物 密封材料、電絕緣體、屋頂瓦和安全板。下面的曝光和風(fēng)化標(biāo)準(zhǔn)中還提到 了其它樣品。
相關(guān)的人工日光風(fēng)化標(biāo)準(zhǔn)對塑料為IS04892 (1994),對*#和涂層 為IS011341 (1994)，對儀器中涂層為ISO11507 (1997)，對道路車輛 安全板為IS03917( 1999)，對民用工程連接密封材料為IS011431( 2002 )， 對紡織品顏色牢固性檢查為ISO105-B02 (1994)以及對紡織品顏色牢固度 風(fēng)化為ISO105-B04 (1994)。
直接風(fēng)化的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為ASTM G7、ISO 877、ISO 2810、 ASTMD 4141C (黑盒(Black Box))和ASTM G24 (玻璃下曝光)。
為降低必需的輻射時間，常常以多倍日光強(qiáng)度頻繁輻射產(chǎn)品。但是已 經(jīng)示出，以增加的輻射強(qiáng)度檢測的耐光性常常與自然環(huán)境中的不一致。換 言之，輻射樣品中形成的顏色變化AF不僅取決于強(qiáng)度I和輻射時間At的乘 積，以輻射劑量S表示，而且明確取決于輻射AF-f (S，I)的強(qiáng)度I。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)在于換^供一種測量方法，通過該方法可在短輻射時 間后確定光所引起的樣品顏色變化，而不使用與自然條件不同的輻射^ft。
此目標(biāo)通過檢測樣品P和參考樣品R的物理可測特性之間的差異的方 法實(shí)現(xiàn)，其中
(i) 提供樣品P，
(ii) 提供參考樣品R，
(iii) 提供二維參考場RF,
(iv) 從所述參考樣品R和參考場RF的區(qū)域形成第一二維圖形，并 JU^所述樣品P和參考場RF的區(qū)域形成第二二維圖形，所述第一和第二 圖形以位置相關(guān)和波長相關(guān)的圖形函數(shù)M (x，y，X)描述，
(v) 在可自由選擇的時間to對所述第一圖形，以及在時間t對所述 第二圖形，通過檢測器將所述第一圖形和第二圖形對分析輻射的透射、反 射或嘲:射分別檢測為第一和第二圖形的局部坐標(biāo)(x，y)和分析輻射的波長 人的函數(shù)，
從而確定所述第一圖形的第一圖形響應(yīng)函數(shù)Mo(x，y，X，t())，其包括參 考響應(yīng)函數(shù)Ro( x，y，X，t。)的物理分割區(qū)和第一參考場響應(yīng)函數(shù)RF。( x，y，X，to) 的物理分割區(qū)，
并確定第二圖形的第二圖形響應(yīng)函數(shù)Mt (x，y，M)，其包括樣品響應(yīng) 函數(shù)Pt (x,y入t)的物理分割區(qū)和第二參考場響應(yīng)函數(shù)RFt (x,y，M)的物 理分割區(qū)，
每種情況下的函數(shù)Mo和Mt將透射、反射或散射分析輻射的強(qiáng)度分別 再現(xiàn)為在不同檢測時間to和t的第一和第二圖形的局部坐標(biāo)(x，y)和波長 入的函數(shù)，
(vi)以如下方式校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，即通過所述第一和第二參考 場響應(yīng)函數(shù)RFq和RFt，從所述樣品響應(yīng)函數(shù)Pt消除檢測器引起的位置相
關(guān)、時間相關(guān)以及波長相關(guān)的起伏，從而獲得校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr，
(Vii )從所述校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt,e。rr和參考響應(yīng)函數(shù)Ro確定物理 可測特性的變化。
根據(jù)本發(fā)明，校正樣品的樣品響應(yīng)函數(shù)，以消除所出現(xiàn)的檢測器例如 掃描儀的時間相關(guān)和位置相關(guān)的起伏。此方法步驟還將在下文指定參考場 校正。為此，在步驟(V)，通過圍繞或者穿過樣品或參考樣品的參考場另 外檢測分析輻射的透射、反射和散射，并且通過這種方法確定參考場響應(yīng) 函數(shù)。對于參考場，假定其空間均勻和隨時間變化恒定。從參考場響應(yīng)函 數(shù)的與位置、時間和波"M目關(guān)的起伏，以這種方法確定檢測器的與位置、 時間和波長相關(guān)的起伏，并適當(dāng)?shù)匦Ｕ憫?yīng)函數(shù)。因此，從在時間t確定 的樣品響應(yīng)函數(shù)Pt通過分別采用時間t。和t的參考場響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行局部、 時間和空間校正可獲得校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr.
參考場可圍繞或者穿透樣品或者參考樣品。例如，可將樣品設(shè)置為較 大矩形參考場內(nèi)的小矩形.參考場可以以條形碼圖形或者棋盤圖形穿透樣 品。條形碼圖形或者棋盤圖形可另外設(shè)置為較大矩形參考場內(nèi)的小矩形. 任何其它的期望設(shè)置都是可能的.由與位置相關(guān)和與波長相關(guān)的圖形函數(shù)
M (x，y， O描述參考場和樣品或者參考樣品的設(shè)置。參考樣品和參考場以
及樣品和參考場的響應(yīng)函數(shù)分別包括在檢測的第一和第二圖形響應(yīng)函數(shù)
中。這些檢測的圖形響應(yīng)函數(shù)用于借助合適的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行樣品響應(yīng)函數(shù) 校正，并且以這種方法消除位置、時間和波長相關(guān)的檢測器起伏。
參考樣品優(yōu)選是未處理的樣品，在時間to確定其響應(yīng)函數(shù)Ro。樣品為 處理的樣品，在時間t確定其響應(yīng)函數(shù)Pt。如果在不同時間ti確定處理樣 品的多個響應(yīng)函數(shù)，則獲得多個(與時間相關(guān))的響應(yīng)函數(shù)Pti并對每個時
間ti進(jìn)行上述校正。
在第一步驟(i)提供樣品P。樣品P可以和參考樣品R不同，在樣品
p和參考樣品R的物理可測特性中顯示這些不同。本發(fā)明方法的目的為檢
測這些差異是否存在和/或量化地記錄這些差異。例如，可通過本發(fā)明的方 法確定涂料樣品對風(fēng)化的牢固度。
在第一步驟(i)提供樣品P優(yōu)選包括對樣品的處理，該處理包括使樣 品受環(huán)境影響。樣品具體為基底表面。這里，待檢測的基底表面受到環(huán)境 影響。本發(fā)明中的環(huán)境影響為對樣品進(jìn)行的適合于改變其物理可測特性的 任何期望外部作用。本發(fā)明中的環(huán)境影響包括光或者，更廣泛地，輻射、 機(jī)械力、化學(xué)藥品、氣體、微生物、放射性輻射、聲(例如超聲)以及熱 對基底表面的作用。例如通過輻射或者風(fēng)化基底表面或者將化學(xué)藥品施加 在基底表面上實(shí)現(xiàn)環(huán)境影響。這里，"化學(xué)藥品"表示可與基底表面或者 與基底中所含物質(zhì)相互作用的所有物質(zhì)或者混合物(例如包括化妝品配 方)。環(huán)境影響還包括通過舉例提到的上述多種外部影響的相互影響。例 如，在光致氧化的情況下，光和大氣的氧相互作用.在戶外風(fēng)化試驗(yàn)的情 況下，風(fēng)化的樣品通常受到光、化學(xué)藥品(水、酸等等)、氣體、微生物、 熱和機(jī)械作用(風(fēng)、雨)的影響'
在本發(fā)明中，如果基底表面特性可通過樣品與照射在樣品上或者樣品 中的分析輻射的相互作用而記錄，則其物理可測。分析輻射可以是能夠與 樣品相互作用以及能夠受其透射、反射或者散射的任何期望輻射.實(shí)例有 電磁輻射、粒子輻射(中子和^t射性a或者p輻射)或者聲輻射(例如超聲 波)'
術(shù)語"樣品"包括極寬的范圍，并且廣義上包括特別受到特殊環(huán)境影 響的物體。例如，樣品可以是涂覆顏料層的基底，其受到UV輻射以檢測 顏料層的耐光性。樣品可以是場，為檢測除草劑或者殺真菌劑的效力，其 以這些物質(zhì)處理并隨后從空氣拍攝。如果要檢測外墻涂料的抗磨損性或者 耐風(fēng)化性，則樣品可以是自然風(fēng)化或者受到噴砂i殳備作用的建筑物墻壁。
可能的是，由環(huán)境影響僅僅引起接近于表面的特性變化，并且所述變
化l^被檢測出。但是，還可由環(huán)境影響引起樣品內(nèi)部特性的變化，并且 所述變化l^,皮檢測出。后者還取決于受環(huán)境影響的樣品滲透性以及所采 用的分析輻射。例如，輻射可在表面上反射或者"R射或者在別的地方完全 滲透穿過樣品。還可通過合適的裝置將輻射聚焦在樣品內(nèi)部的平面中，從 而可檢測出此平面上的特性變化。
在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，檢測樣品表面。下文中，術(shù)語"基底 表面"還用作待檢測的樣品的表面。這樣，此術(shù)語不僅包括樣品的幾何意 義的表面，而且包括樣品位于幾何表面下更深的層，其仍然可通過選擇的 物理方法進(jìn)行測量。
環(huán)境影響通常以物理恒定的強(qiáng)度對樣品或基底表面作用。如果起作用 的環(huán)境影響是具有特殊的波長或者具有特殊的光鐠分布的光，則強(qiáng)度可以
和以\￥/ 112計量的輻射強(qiáng)度相等。如果起作用的環(huán)境影響是例如由受到噴 砂設(shè)備作用的基底表面引起的機(jī)械力，則此環(huán)境影響的強(qiáng)度與單位時間單 位面積撞擊基底表面的砂粒數(shù)相等。如果起作用的環(huán)境影響是化學(xué)藥品或 者氣體的作用，則此環(huán)境影響的強(qiáng)度與在基底表面上位置的具體物質(zhì)濃度 相等。如果起作用的環(huán)境影響為微生物作用，則環(huán)境影響的強(qiáng)度與單位面 積上的微生物數(shù)相等。
樣品在特定的作用周期At內(nèi)受到環(huán)境影響的作用。作用周期At取決于 環(huán)境影響的類型和強(qiáng)度并且可以是秒、分鐘、小時或者天，例如一秒到10 天。
在第二步驟(ii)中，提供參考樣品。參考樣品是任何期望的將確定與 樣品是否相同的樣品。如果將確定環(huán)境影響引起的特性變化，則參考樣品 為未處理的樣品。至少在其表面上，其條件和受到環(huán)境影響作用的樣品相 同，即，在樣品受到環(huán)境影響之前，樣品和參考樣品的表面特性基^目同。 對參考樣品不施加環(huán)境影響。
參考樣品也可以是受到環(huán)境影響之前的樣品本身，即參考樣品可以是 未處理的樣品。參考樣品優(yōu)選為未處理的樣品。這可保證(未處理)樣品 和參考樣品實(shí)際上具有相同特性。
在笫三步驟(iii)，提供參考場。參考場的表面優(yōu)選具有和參考樣品 相同的特性。
在第四步驟(iv),從參考樣品R和參考場RF的區(qū)域形成第一二維 圖形，并且從樣品P和參考場RF的區(qū)域形成第二二維圖形，第一和第二 圖形以和位置相關(guān)以及波長相關(guān)的圖形函數(shù)M (x，y，人)表示。圖形函數(shù)M 可具有但不 一定具有明確的波長相關(guān)度。
當(dāng)然步驟(i) — (iv)不一定是特定的順序。任何實(shí)際的順序都是可 能的。
參考場例如是具有切除部分的掩?；蛘吣０?。此切除部分可以是任何 期望的幾何形狀并可如所期望地進(jìn)^i殳置。切1^5分優(yōu)選具有矩形切除部 分并優(yōu)選規(guī)則設(shè)置。參考場的實(shí)例為棋盤圖形或者條形碼圖形。然后通過 將(參考)樣品的區(qū)域設(shè)置在切M5分后或者掩模切I^P分之后，形成具 有包括參考場和樣品或者參考樣品的區(qū)域的圖形。例如，(參考)樣品可 置于參考場掩模后，而置于后面的(參考)樣品區(qū)可通過掩模的切除部分 看到。(參考)樣品還可插入切除部分或者具有與掩模切除部分互補(bǔ)的凸 起并因此"后者的切除部分中，凸起的高度優(yōu)選對應(yīng)掩模的厚度，il* 示可以使掩模和(參考)樣品形狀配合iM目互連接，從而獲得表面平滑的 圖形。
當(dāng)然，(參考)樣品可形成為具有切除部分的掩模，而參考場的區(qū)域 可設(shè)置在切除部分中。
模版或者掩模優(yōu)選為條形碼掩模，即具有矩形的規(guī)則設(shè)置的切除部分 的掩模。
還可如下形成參考場、參考樣品、樣品和圖形待檢測樣品的未處理 表面以具有切除部分的掩模部分覆蓋、然后通過掩模切除部分受到環(huán)境影 響。例如，可以通過具有透明和非透明區(qū)域的膜輻射表面。表面的覆蓋區(qū)
域表示參考場(經(jīng)過輻射后沒有變化)，而^a蓋的區(qū)域表示參考樣品(輻
射前)和樣品(輻射后)的區(qū)域。包括參考場和參考樣品或者樣品的區(qū)域 的形成的圖形然后對應(yīng)用于覆蓋的掩模圖形，并以適當(dāng)?shù)膱D形函lt^示，
例如，圖形是簡單的長條或者矩形圖形。
因此，更概況地，第一和第二二維圖形可由覆蓋掩模的表面形成，此 掩模具有可透過以及不透過環(huán)境影響的區(qū)域，而且允許環(huán)境影響通過此掩 模對表面起作用，而由掩模不透過區(qū)域覆蓋的表面區(qū)域形成參考場，受環(huán) 境影響的表面區(qū)域形成參考樣品(在環(huán)境影響作用前)和樣品(在環(huán)境影 響作用后)。
在第五步驟(V)，在自由選擇的時間to對第一圖形、和在時間t對第
二圖形，通過檢測器將第一圖形和第二圖形對分析輻射的透射、反射或散
射分別檢測為第一和第二圖形局部坐標(biāo)(x，y)以及分析輻射波長X的函數(shù)， 并因此確定第一圖形的第一圖形響應(yīng)函數(shù)Mo(x，y，X,t。)，其包括參考響應(yīng) 函數(shù)Ro (x，y，X，to)的物理分割區(qū)以及第一參考場響應(yīng)函數(shù)RFo (x，y，X，t0)
的物理分割區(qū)，并確定第二圖形的第二圖形響應(yīng)函數(shù)Mt (x，y，M)，其包 括樣品響應(yīng)函數(shù)Pt (x，y，X，t)的物理分割區(qū)以及第二參考場響應(yīng)函數(shù)RFt (x，y入t)的物理分割區(qū)，每種情況下的函數(shù)Mo和Mt將透射、反射或散 射分析輻射的強(qiáng)度再現(xiàn)為在不同檢測時間to和t的第一和第二圖形局部坐 標(biāo)(x，y)以及波長X的函數(shù)。
為分別分析第一和第二圖形，分別將第一和第二圖形的分析輻射的透 射、反射或者散射作為位置坐標(biāo)(x，y)的函數(shù)檢測.分析輻射可具有離散 波長，例如5.8^111 (對應(yīng)1720cnT1)處的CO帶的波長，或者覆蓋波長范 圍，例如從400到800nm的全部可視光鐠范圍。樣品對分析輻射的透射、 反射或者散射通常取決于分析輻射的波長。因此獲得響應(yīng)函數(shù)，其將透射、 反射或者散射的分析光的強(qiáng)度再現(xiàn)為位置坐標(biāo)(x，y)和波長X的函數(shù)?？?對離散波長X或者一個或多個波長范圍A (例如紅色、綠色和藍(lán)色可見光 區(qū))確定響應(yīng)函數(shù)。分析輻射波長或者其光鐠組成取決于檢測的樣品以及 提出的問題。分析光通常在光鐠的UV-VIS和/或NIR范圍中。例如，如 果檢測著色劑的耐光性，即人眼可察覺的處理樣品中著色的變化，則分析 光將基本上具有日光的光鐠組成或者為日光。例如，如果通過確定塑料的 CO指數(shù)而檢測塑料的光致老化，則分析光將為波長大約為5.8pm的NIR
光。如果檢測UV吸收劑的穩(wěn)定性，則分析輻射將由UVA和/或UVB光組 成0
所采用的測量設(shè)備也取決于待檢測樣品以及所提出的問題。例如，如 果分析基底表面如涂料表面的光澤性，則采用遠(yuǎn)心測量光學(xué)裝置適合于此 目的，其大大消除樣品深層嘲:射的影響。另一方面，如果檢測著色劑的耐 光性，則采用共焦顏色測量系統(tǒng)適合于此目的，其大大抑制光澤的不利影 響。
在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，確定基底表面對分析光的反射。這樣， 優(yōu)選遠(yuǎn)心測量光學(xué)裝置。在本發(fā)明方法的另一個實(shí)施例中，檢測基底表面 對分析光的散射。這樣，優(yōu)選共焦顏色測量系統(tǒng)。
還可采用顏色掃描儀或者數(shù)字?jǐn)z^檢測作為位置坐標(biāo)(x，y)和波長 X的函數(shù)的基底表面對分析輻射的反射或者散射。
可以以醫(yī)療診斷中已知的成像方法檢測放射性或者聲輻射(超聲波)。 可以以熱成<|^目*測熱紅外輻射。
為使得更好M測由環(huán)境影響引起的樣品變化，可對樣品進(jìn)行后處理。 例如可通過用水蒸氣對樣品加濕，使得可更好#測樣品的親水或斥水性 變化。
通過使用檢測的強(qiáng)度值，通常以數(shù)字成像評估系統(tǒng)確定相應(yīng)的響應(yīng)函數(shù).
在第六步驟(vi),以如下方式校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，即通過第一和 笫二參考場響應(yīng)函數(shù)RF。和RFt，從樣品響應(yīng)函數(shù)Pt消除檢測器引起的與
位置、時間和波長相關(guān)的起伏，從而獲得校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr。
分別與樣品響應(yīng)函數(shù)Pt (x，y，X，t)和參考響應(yīng)函數(shù)Ro (x，y，X，to)同時 地檢測參考場在時間t(或者更一般地，如果在多個時間ti進(jìn)行系列測量則 為tj和t。的參考場響應(yīng)函數(shù)RFt (x，y，人，t)和RF。 (x，y，X，t。)。參考場響 應(yīng)函數(shù)RFt (x,y,X，t)或RFo (x，y，人，to)然后與響應(yīng)函數(shù)Pt (x，y，X，t)或Ro (x，y，3l，to)的位置區(qū)域連續(xù)，這樣，考慮檢測器的位置相關(guān)的起伏。因此， 也可在響應(yīng)函數(shù)P的坐標(biāo)x， y區(qū)域分別得到RFt和RFc。然后根據(jù)計算規(guī)
則進(jìn)行對P相對于檢測器隨時間起伏的校正。
Pt，corr (x,y，入，t) = RF0 (x，y，X,t。 ) / RFt (x，y，X，t) x Pt (x，y，X,t) 或者，更一般地，
Pti，coir (x，y,Mi)=肌o (x，y，X，to) / RFti (x，y，X，ti) x Pti (x，y,X,t) 參考樣品優(yōu)選為未處理樣品，在時間t-O確定其響應(yīng)函數(shù)。然后進(jìn)行
上述對處理樣品在時間ti確定的響應(yīng)函數(shù)的校正。
當(dāng)然，步驟(i) - (vi)還可以任何期望的實(shí)際順序進(jìn)行。例如，可先
對參考樣品再對樣品進(jìn)行步驟(vi)和(v)或者(iv) - (vi),或者相反。
通過采用校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pfr，以及合適時采用參考響應(yīng)函數(shù)Ro， 可確定物理可測特性的變化。為實(shí)現(xiàn)此目的有多種可能。 變化A:
在步驟(Vii)，形成每種情況下校正樣品響應(yīng)函數(shù)P一rr和參考響應(yīng) 函數(shù)Ro的平均值，并且相互比較這些平均值。平均值差是物理可測特性變 化的測量值。
變化B:
在步驟(Vii )，從校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr和第 一參考場響應(yīng)函數(shù)RF0 形成校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt，cwr，此校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt^。rr與已知的與位
置和波長相關(guān)的圖形函數(shù)M (x，y，入)相關(guān)，具有特定數(shù)值的此相關(guān)度為物
理可測特性變化的測量值。
在變化B的優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟(vii),從參考響應(yīng)函數(shù)Ro和第 一參考場響應(yīng)函數(shù)RF0另外確定零值圖形響應(yīng)函數(shù)N0 (x，y，X，to)，并且將 其與已知的位置相關(guān)和波"JM目關(guān)的圖形函數(shù)M (x，y，X)相關(guān)，此相關(guān)度表
示相關(guān)度的零值，并且通過該零值校正從所述校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt，c。rr獲
得的相關(guān)度。
因此，在參考樣品和參考場的圖形上確定零值函數(shù)。零值圖形響應(yīng)函 數(shù)以及相應(yīng)M此獲得的相關(guān)度再現(xiàn)參考樣品和參考場之間的差異。此夕卜， 零值圖形響應(yīng)函數(shù)以及相應(yīng)的相關(guān)度再現(xiàn)由參考場和(參考)樣品區(qū)域設(shè)
置類型形成的偽跡，其例如當(dāng)(參考)樣品置于參考場后時可以是陰影， 并且與參考樣品和樣品之間差異以及樣品中的特性變化無關(guān)。
嚴(yán)格來說，參考場和參考樣品不必具有完全相同的組成，即例如由相 同材料組成，因?yàn)橥ㄟ^確定零值圖形響應(yīng)函數(shù)以及由此獲得的相關(guān)度而記 錄組成差異，并且通過相應(yīng)相關(guān)度值(相關(guān)度的零值)考慮組成差異。但 是為使此相關(guān)度值盡可能地小，優(yōu)選參考樣品和參考場至少在其表面具有 基本上相同的組成。
變化C:
在步驟(Vii )，混合校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，e。rr區(qū)域和參考響應(yīng)函數(shù)Ro
區(qū)域以形成虛擬圖形，其由位置相關(guān)以及波長相關(guān)的虛擬圖形函數(shù)Mv (x，y，X)描述，通it^t應(yīng)于虛擬圖形函數(shù)Mv的混合獲得的虛擬圖形響應(yīng)
函數(shù)Vt ( X，y，人，t )包括校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr區(qū)域和參考響應(yīng)函數(shù)Ro區(qū)
域，并且通it^目關(guān)度分析，確定已知的與位置和波"M目關(guān)的虛擬圖形函數(shù)
Mv (x，y，X)與虛擬圖形響應(yīng)函數(shù)Vt (x，y，M)之間的相關(guān)度，此相關(guān)度為 物理可測特性變化的測量值。
為形成虛擬響應(yīng)函數(shù)，混合校正樣品響應(yīng)函數(shù)區(qū)域和參考響應(yīng)函數(shù)區(qū) 域以形成虛擬圖形，其包括函數(shù)Pt和Ro的區(qū)域。由自由選擇的與位置相 關(guān)和與波W目關(guān)的虛擬圖形函數(shù)Mv (x，y，X)描述此圖形。此虛擬圖形函數(shù) 再現(xiàn)虛擬函數(shù)圖形中樣品響應(yīng)函數(shù)區(qū)域和參考響應(yīng)函數(shù)區(qū)域的幾何分布。 其可隨著波長X變化，但不一定如此。
例如，虛擬圖形可以是由響應(yīng)函數(shù)和參考響應(yīng)函數(shù)的矩形、長的區(qū)域 組成的條形碼圖形。虛擬圖形例如可以是響應(yīng)函數(shù)和參考響應(yīng)函數(shù)正方形 區(qū)域組成的棋盤圖形，虛擬圖形還可以是完全不規(guī)則的。重要的是，虛擬
圖形具有樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr區(qū)域和參考響應(yīng)函數(shù)Ro區(qū)域，所述圖形由已
知的自由選擇的圖形函數(shù)描述。
由虛擬圖形函數(shù)Mv描述的虛擬圖形必須分別和步驟(iv)的(真實(shí))
第一和第二圖形不同，并且可以與后者完全不同。后者是包括參考場和樣 品或者參考樣品的真實(shí)圖形，其被形成以執(zhí)行上述參考場校正以消除時間
和局部檢測器起伏。步驟(iv)的真實(shí)圖形可以是較簡單的圖形，例如由 具有矩形切除部分的模版形成的圖形，并且遵循非常實(shí)用的觀點(diǎn)(制造合 適模版的能力)，而虛擬圖形可以完全隨意。 一般，將由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)形 成虛擬圖形。
在上述的變化B和C中，每種情況都進(jìn)行相關(guān)度分析。在相關(guān)度分析 中，包括檢測物理可測特性信息的圖形響應(yīng)函數(shù)與相應(yīng)的圖形函數(shù)相關(guān)。
這種情況下，基于步驟(iv)真實(shí)圖形的校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt，e。rr可與相 應(yīng)的圖形函數(shù)M (變化B )相關(guān)，或者虛擬圖形響應(yīng)函數(shù)Vt可與相應(yīng)的虛
擬圖形函數(shù)My (變化C)相關(guān)。
相關(guān)度分析是檢測特征圖形的本身已知的數(shù)學(xué)方法。已經(jīng)在文獻(xiàn)中大 量描述了相關(guān)度分析的方法。檢測圖形響應(yīng)函數(shù)與比較函數(shù)相關(guān)的程度。
對于變化C的虛擬圖形此方法大概如下。其相應(yīng)地適用于變化B的真實(shí)圖
形。數(shù)學(xué)相關(guān)度分析的精確結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明的核心。
為此，同用的相關(guān)度函數(shù)如下
<formula>formula see original document page 15</formula>
a、 p是可自由選擇的比例^故，xo、 yo為可自由選擇的位置^:。理 解上述方程可以對兩個坐標(biāo)積分，但是可僅僅對一個坐標(biāo)進(jìn)行。對于超過 檢測范圍的變量，將M和V的值設(shè)置為等于O。
相關(guān)度函翁:4C供關(guān)于圖形響應(yīng)函數(shù)Vt (x，y，Xt)與圖形函數(shù)(比較函數(shù)) M(ca + x。,外+ );。,;i)相關(guān)程度以及當(dāng)其變量改變時jM目關(guān)度改變多大(即相關(guān)
度有多重要)的信息.
圖形函數(shù)M(ac + ;c。，;^ + 3;。,;i)的選擇取決于待檢測的問題。比較函數(shù)以一 般術(shù)語描述了環(huán)境影響所引起的基底表面或者樣品的所期望或者尋求的特 性變化、分別在真實(shí)和虛擬圖形區(qū)域所反映的期望的特性變化，所述虛擬 區(qū)域從(經(jīng)處理)樣品的響應(yīng)函數(shù)的區(qū)域形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員將基于待 檢測的問題選擇合適的比較函數(shù)。
圖形函數(shù)M不一定具有明確的波長相關(guān)度。但是，例如如果要檢測顏
色變化，那么比較函數(shù)將具有波長相關(guān)度，此波長相關(guān)度如果合適將在考 慮人的感知的同時選擇。
相關(guān)度函數(shù)僅仗良映了樣品中的期望變化，即其受到環(huán)境影響，并且 有效抑制了干擾的影響，例如統(tǒng)計噪聲、樣品不均勻性和外部光的影響。
這形成非常高的靈敏度。
一般相關(guān)度分析的一個優(yōu)選變化為傅立葉分析。
在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，虛擬圖形為周期性圖形，因此相關(guān)的
圖形函數(shù)是具有局部頻率a的周期性圖形函數(shù).周期性圖形例如為條形碼 圖形。
作為一個實(shí)例，下文將描述確定圖形函數(shù)Mv (x，y，X)和虛擬響應(yīng)函數(shù) Vt (x，y，入t)之間相關(guān)度的相關(guān)度分析方法。相關(guān)度分析方法本身已知并且 已經(jīng)在文獻(xiàn)中大量描述。因此，本發(fā)明也不是由這樣的數(shù)學(xué)方法組成.解 釋將相應(yīng)的方法應(yīng)用于真實(shí)圖形(變化B)。
如果圖形函數(shù)具有周期性結(jié)構(gòu)，則其結(jié)果具有特別清楚的關(guān)系。例如， 如果選擇圖形函數(shù)
<formula>formula see original document page 16</formula>
并且期望確定樣品的耐光性，則有下式
<formula>formula see original document page 16</formula>
因此，相關(guān)度分析是除了常數(shù)以外的響應(yīng)函數(shù)的實(shí)數(shù)傅立葉變換。因
此可將a理解為局部頻率。而且，只有在固有頻率ao下K(a，A^y。，義,0才能 顯示由輻射引起的項(xiàng)。在所有其它的局部頻率c^ao下，相關(guān)度函數(shù)為零。 因此，獲得無窮高的局部頻率分辨能力ao/Aa。
但是，在實(shí)踐中有必要考慮這樣的事實(shí)，即因?yàn)橛邢薜臉悠烦叽鐇,x, 不能從負(fù)無窮大到正無窮大進(jìn)行積分。而且，不能連續(xù)進(jìn)行測量；而是以 有P艮數(shù)量的參考點(diǎn)數(shù)字化響應(yīng)函數(shù)。參考點(diǎn)的密度導(dǎo)致仍可測量的局部頻 率的上限。對比之下，有限的樣品尺寸導(dǎo)致有限的局部頻率分辨能力ao/Aa， 其表示為a。/Aa = a0'xmax。
這意味著統(tǒng)計過程(信號噪聲)引起的干擾的抑制不如在無窮高的局 部頻率分辨能力情況下有效。但是，實(shí)踐中表明盡管由于這些限制，本發(fā) 明的方法靈敏度比視覺觀察高一百多倍。
這樣確定的相關(guān)度為環(huán)境影響引起的樣品物理可測特性變化的定量檢 測，其與任何主觀估計無關(guān)。
通過相關(guān)度分析進(jìn)行的圖形識別獲得對由環(huán)境影響所引起的樣品內(nèi)或 者基底表面上的變化的檢測的非常高的靈敏度。此靈敏度遠(yuǎn)高于基于樣品 視覺評估的任何方法(例如通過采用比較實(shí)例)中的靈敏度。
在本發(fā)明方法的一個實(shí)施例中，在波長范圍AAJi相加散射或者反射光 的強(qiáng)度值，而對于多個不同的波長范圍AAa、 AA^、 AXs…，確定多個不同的 樣品響應(yīng)函數(shù)P1 (x，y，AA4) 、 P2 (x，y，A^2) 、 P3 (x，y，AX3)…以及多個 不同的參考響應(yīng)函數(shù)R1 (x，y，AAa) 、 R2 (x，y，Za2) 、 R3 (x，y，AX3),并 且對這些函數(shù)進(jìn)行上述參考場校正和相關(guān)度分析(變化B和C)。例如不 可能確定環(huán)境影響對樣品或基底表面特定屬性作用的程度，其反映在樣品 或者基底表面在特定波長或者特定波長范圍內(nèi)吸收特性的變化中，而其不 涉及將在樣品或者基底表面在不同波長或者不同波長范圍內(nèi)吸收特性中反
映的其它特性。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在每種情況下都通過RGB分析確定紅光、 綠光和藍(lán)光的響應(yīng)函數(shù)和參考響應(yīng)函數(shù).由基底表面在紅、綠和藍(lán)波長范 圍，即例如600-700nm (紅)、500-600nm (綠)、400-500nm (藍(lán)) 的波長范圍上集合的反射光或者散射光的強(qiáng)度值實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，并對這些波 長范圍的每一個確定相應(yīng)的特別響應(yīng)函數(shù)和特別的參考響應(yīng)函數(shù)。例如， 如果檢測著色劑的耐光性，則可以這種方法確定由著色劑樣品散射的光的 紅、綠和藍(lán)組分如何隨著輻射(例如隨著日光)變化以及因此著色劑的顏 色效果如何變化.
例如，可通過網(wǎng)柵薄膜輻射差^底表面。網(wǎng)柵薄膜的非透明部分形成參 考場，而透明部分形成(參考)樣品。在輻射后，去除網(wǎng)柵薄膜并以掃描 儀掃描基底表面。然后對輻射基底表面的R、 G、 B信號進(jìn)行根據(jù)下述方
法的一維傅立葉變換。將掃描儀檢測的強(qiáng)度表示為Sj (k，m)。這里，下 標(biāo)表示R、 G、 B顏色(紅、綠和藍(lán))。相比之下，變量k和m表示檢測 強(qiáng)度的位置。k或m表示的方向?qū)⒅付橄挛闹械膱D像線或者圖像列。
借助數(shù)學(xué)^^_
Pj(k',m): |[ ]^(1^,111)^11(2.;^1^1()-(&]2+[ J"Sj(k,m).cos(2.;r-k'-k)-dk]2
"V所有的k 所有的lt
對每條圖像線計算能譜Pj (k，，m)。
在所有的圖像列上對以這種種方法獲得的每條圖像線的能鐠取平均
Pj(k')=—
圖像線數(shù)
在所示出的實(shí)例中，每種情況下都對局部頻率k，繪制平均能鐠帀巧。
以可在R、 G、 B信道中清楚檢測基底表面顏色中光化學(xué)引起的變化。單 個信道R、 G、 B中此強(qiáng)度的高度為光化學(xué)形成的顏色變化的測量值。 為更全面i^測樣品，更詳細(xì)地考慮所述數(shù)學(xué)運(yùn)算結(jié)果。除了能鐠以
外，現(xiàn)在考慮下式的符號
Vj (k'， m) = J" S j (k,m) cos(2, ;r k'. k). dk
所有的k
為抑制噪聲，在這種情況下也對所有檢測的圖像線取平均
ZVj(k'，m) v n ,、=所有圖像線
j、 J—圖像線數(shù)
Vj (k，)提供關(guān)于環(huán)境影響是引起掃描儀檢測信號增加(Vj (k，) >0) 還是減小(Vj (k，) <0)的信息，
可以以本方法檢測的基底表面為任何期望材料的表面，例如塑料、木 材、涂料和紙的表面。
可以檢測基底材料本身例如塑料特性的變化、或者引入或者施加于基 底材料的物質(zhì)例如著色劑、UV吸收劑、穩(wěn)定劑、化妝品配方的變化。
本發(fā)明的一個方面在于采用本發(fā)明的方法借助局部檢測5.8pm處的
CO帶檢測熱或光引起的塑料老化。為此，如DIN53383所述，在其它因素 中，形成5.8jim處的光鐠吸收與特定參考光謙吸收的比率，此特定參考光 語吸收對于聚乙烯塑料例如處于4.95pm (對應(yīng)2020cm—"。同樣，可檢 測任何其它期望物質(zhì)的熱或光引起(光氧化)的老化。因此一般，本發(fā)明 的另 一方面為采用本發(fā)明的方法檢測物質(zhì)的光致或者光氧化老化。待檢測 的物質(zhì)例如為以著色劑著色的塑料或者未著色的塑料、涂料、金屬、紡織 品、紙、木材或者建筑材料。
由相關(guān)物質(zhì)的合適光鐠帶檢測光致老化。這些可處于光鐠的IR或者 UV-VIS范圍。
本發(fā)明的一個方面還在于采用本發(fā)明的方法確定著色劑的耐光性。著 色劑可以是染料或者顏料。這種情況下，過程可以為優(yōu)選采用日光或者 太陽模擬裝置發(fā)出的光輻射包括著色劑的基底表面。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 具有對應(yīng)日光的發(fā)射光謙的合適太陽模擬器和光源，例如包括氙燈。在戶 外試驗(yàn)中，還可借助反射鏡系統(tǒng)通過合適的防風(fēng)化金屬掩模用日光直接或 間接地輻射樣品.波長范圍達(dá)400nm中UV光的輻射強(qiáng)度例如為20到 2000W/m2 ，對從400到800nm可見光諉范圍內(nèi)的光則為500到5000W/m2 ， 特別對于UV光為約50W/m2，從而對應(yīng)于自然日光的輻射強(qiáng)度。輻射周 期(作用周期At)可從幾秒到數(shù)年。對于耐光性很高或者耐風(fēng)化的樣品， 其通常為一周到數(shù)月。本發(fā)明的確定著色劑耐光性方法的不同之處在于自 然輻射強(qiáng)度的較短周期已經(jīng)足以量化地險測樣品的顏色變化.在輻射之后， 可以以掃描儀掃描或者數(shù)字?jǐn)z#^記錄輻射基底表面和參考場。而且，以
數(shù)字?jǐn)z^4M3描或者記錄未輻射參考樣品和參考場的表面。然后，通過采 用圖像評估電子裝置，優(yōu)選進(jìn)行RGB分析，并且確定紅、綠和藍(lán)光的響 應(yīng)函數(shù)以及未輻射參考樣品的相應(yīng)參考響應(yīng)函數(shù)，并對其進(jìn)行參考場校正。 將紅、綠和藍(lán)光的校正樣品響應(yīng)函數(shù)以及相應(yīng)的參考響應(yīng)函數(shù)組合以形成 具有已知圖形函數(shù)的虛擬圖形，對紅、綠和藍(lán)色每個獲得虛擬響應(yīng)函數(shù)(變 化C)。最后將這些與已知的虛擬圖形函數(shù)相關(guān)聯(lián)，并優(yōu)選進(jìn)行傅立葉分 析作為相關(guān)度分析。圖形局部頻率的紅、綠和藍(lán)光相關(guān)度函數(shù)的J^值量化
地對應(yīng)由基底表面嘲:射的光中由于輻射引起的紅、綠和藍(lán)色成份的變化。 以相應(yīng)的方法，可對包括參考場和(參考)樣品的真實(shí)圖形進(jìn)行相關(guān)度分 析(變化B)。對應(yīng)于上述變化中的一個，可借助通過掩才莫的輻射或者風(fēng) 化(覆蓋區(qū)域表示參考場)，或者以(參考場)模版覆蓋的非輻射和輻射 樣品，而形成真實(shí)的圖形。
本發(fā)明的另一方面為，采用本發(fā)明的方法確定基^底表面的光澤性的變 化。待檢測的基底表面例如為涂料表面，優(yōu)選為汽車M的表面。例如， 可檢測環(huán)境影響對基底表面所造成的M損壞的程度，這一點(diǎn)可在基底表 面光澤性的變化中反映出來。例如，可在涂料層上形成裂縫或者空隙。為 檢測這些變化，借助遠(yuǎn)心照射和檢測光學(xué)設(shè)備檢測分析光的反射。采用遠(yuǎn) 心檢測設(shè)置可保證以平行分析光照射樣品并且僅僅檢測平行光。因此，僅 僅檢測樣品光澤性的變化并抑制樣品顏色的可能變化。
本發(fā)明方法的另一方面在于診斷環(huán)境影響引起的人或動物皮膚過敏性 皮膚刺激，所述環(huán)境影響例如為化妝品配方或者通常的過敏性物質(zhì).借助 本發(fā)明的方法，可遠(yuǎn)在肉眼感知皮膚刺激之前早期檢測過敏性皮膚刺激。
本發(fā)明方法的另 一個方面在于檢測農(nóng)業(yè)中所使用農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品的效 用，所述農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品例如為肥料、殺真菌劑、除草劑和殺蟲劑.這里， 基底表面為種植有用植物的地球表面的一部分，環(huán)境影響為將化學(xué)藥品加 入土壤或者將化學(xué)藥品施加至有用植物上。拍攝處理場和未處理場的航空 圖片，并進(jìn)行數(shù)字處理，并且如果合適在RGB分析之后將其組合以形成 虛擬圖形。對其進(jìn)行相關(guān)度分析。
本發(fā)明的另一方面為采用本發(fā)明的方法檢測物質(zhì)的耐風(fēng)化性、物質(zhì)的 化學(xué)抗性或者涂層的耐磨性。
例如，本發(fā)明的方法可以和在用于利用人工日光風(fēng)化或者直接風(fēng)化的 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中描述的方法結(jié)合使用。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)例如對塑料為IS04892 (1994)、對^Mt和清漆為ISOU341 (1994)、對儀器中涂層為ISO1507 (1997)、對道路車輛安全板為IS03917 (1999)，對民用工程連接密封 材料為ISO11431(2002)、對紡織品顏色牢固性測試為ISO105-B02 (1994 )
以及對紡織品顏色牢固性風(fēng)化為ISO105-B04 (1994)，以及對直接風(fēng)化為 ASTM G7、 IS0877、 ISO2810、 AST勵4141C (黑盒)和ASTM G24 (玻 璃下曝光)。
因此，尤其是，下面的風(fēng)化或啄光設(shè)備和盒子可有利地便捷使用
-所有市場可購買的人工曝光或者風(fēng)化的所有設(shè)備(參考實(shí)例)；
-在戶外風(fēng)化的情況下，例如"黑盒"(例如ATLAS公司制造的)； -在玻璃下曝光的曝光腔(例如ATLAS公司制造的)； -可自動跟蹤陽光的風(fēng)化裝置，例如Arizona和Florida的ATLAS公 司制造的IP/DP盒；
-具有加速的降雨和利用合適的反射鏡系統(tǒng)的陽光曝光的風(fēng)化系統(tǒng) (例如ATLAS公司制造的EMMA/EMMAQUA)。
具體實(shí)施例方式
將通過下述實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)例
實(shí)例1:
在啄光前，將來自BASF AG具有P.R.63:1的1: 5白色削減的 6cmxl0cm涂料樣品向下地置于Miktrotec公司的ARTIXSCAN掃描儀的 物體壓盤上，并以48位顏色深度150dpi的分辨率進(jìn)行掃描.
然后將透明薄膜涂上黑色，借助HP2000C噴墨打印機(jī)使得薄膜左邊 和右邊三分之一都成為寬度為2cm長度為10cm的非透明長條.以由兩個 外部黑條正好覆蓋三分之二涂料樣品的方式將薄膜固定在涂料樣品上，
在ATLAS公司的XLA Plus Suntester中，在室外條件下將具有薄膜 的^Ht樣品膝光總計300分鐘。以規(guī)則的時間間隔，將M樣品從膝光i殳 備去除，去除薄膜，并將涂料樣品以膝光側(cè)向下地置于掃描儀的物體壓盤 上，并以和曝光前掃描儀運(yùn)行期間相同的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行掃描.
然后通過上述的參考場校正來校正輻射^M"樣品的R，G，B信號，對于 涂料樣品第一次曝光前的掃描，覆蓋黑色的涂料樣品三分之二的外部在曝
光期間形成參考場，內(nèi)部未曝光條形成參考樣品，以及內(nèi)部曝光條形成樣
品o
通過個人計算機(jī)，如上所述，借助膝光前(參考樣品)中心三分之一 的反射值，混合M樣品(樣品)的中心三分之一處的以上述方法確定的
校正反射值，從而形成局部頻率3/mm的虛擬響應(yīng)函數(shù)?？紤]相的一維傅 立葉變換提供了由曝光操作所造成的信道R、 G和B反射系數(shù)的變化。
在每個曝光間隔后進(jìn)行此分析。以這種方法對各個膝光時間ti確定輻 射引起的不包括描儀起伏影響的樣品反射值變化，并相對于時間繪制。圖 1中再現(xiàn)了此結(jié)果。這樣，橫坐標(biāo)上示出以分鐘表示的輻射時間，縱坐標(biāo) 示出以％表示的>^射系數(shù)變化。
在所有三個信道R、 G和B中，觀測到反射系數(shù)隨輻射時間增加而單 調(diào)上升。這與曝光樣品的發(fā)光對應(yīng).在多個試驗(yàn)中再現(xiàn)了僅僅幾分鐘后紅 色信道中反射系數(shù)的急速下降。肉眼清楚可辨的發(fā)光效應(yīng)最小輻射時間在 此實(shí)例中大約為600分鐘。這例證了此方法極高的靈敏度。通過回歸分析， 單個測量點(diǎn)從匹配測量點(diǎn)的曲線僅僅偏離大約0.01到0.03%。
實(shí)例2:
過程與實(shí)例1中的相同，但是使用的參考場為包括涂覆有顏料？且63:1 的金屬片、且尺寸為20x9cm厚度為2mm的模版，其包括4個規(guī)則設(shè)置的 尺寸為2.5x7cm的矩形切除部分。將以相同方法涂覆顏料？且63:1 JJ^寸 相同的較小金屬片樣品精確配合地置于模版中作為參考(樣品)。
四個金屬片樣品P相同，并被一起膝光，以及，在每個時間間隔之后 將其插入切除部分并和參考場*一起掃描。為此，參考場R涂覆側(cè)朝下 地被永久固定在掃描儀玻璃上.與實(shí)例l相同地評估掃描儀信號(R、 G、 B信號)。
圖2中再現(xiàn)了結(jié)果。在該情況下，橫坐標(biāo)上示出以分鐘表示的輻射時 間，縱坐標(biāo)示出以％表示的反射系數(shù)變化.
因?yàn)椴煌ㄟ^薄膜曝光單個金屬片樣品，所以在藍(lán)色和綠色信道中觀測 隨時間增加而更強(qiáng)的光致發(fā)光。但是，在紅色信道中觀測到隨輻射時間增
加而下降的反射系數(shù)(變暗)，測量點(diǎn)比實(shí)例1中散射得更多。但是，因
為僅僅在更長的輻射時間(遠(yuǎn)大于300分鐘)之后才可視覺感知的光致涂
料樣品的顏色變化，可基本上歸因于處于^F顏料吸收區(qū)的藍(lán)色和綠色信
道區(qū)M射系數(shù)的變化，所以這些測量點(diǎn)的散射不消弱此方法的靈敏度。
實(shí)例3:
過程與實(shí)例2中的相同，并將和實(shí)例2中相同的才莫版用作參考場。其 被涂覆具有P.B.15:3白色削減的來自BASF的測試JJMt。但是代替4個小 M樣品，將具有參考場^&A寸的單個大金屬片樣品暴露在室外環(huán)境下。 在每次掃描操作期間，將金屬片樣品置于參考場模版的涂覆側(cè)。樣品表面 與掃描儀壓盤之間的間隔為2mm，與模M度對應(yīng)。為消除參考場和樣品 與掃描儀壓盤之間不同間隔所造成的影響(偽跡)，進(jìn)行上述的零值校正。 另外，對檢測信號的評估與實(shí)例1和2對應(yīng)。
圖3中再現(xiàn)了結(jié)果.在該情況下，橫坐標(biāo)示出以小時表示的輻射時間， 縱坐標(biāo)示出反射系數(shù)的相對變化(1 = 100% )。
充分觀測到，隨著瀑光增加，由藍(lán)色信道中反射系數(shù)下降所引起的測 試涂料變暗。還可從大約1200小時的輻射時間視覺檢測變暗。這種方法的 高測量精度允許通過更短輻射時間之后的外推法預(yù)測此視覺感知效應(yīng)。
實(shí)例4:
過程與實(shí)例3中的相同，但是，代替進(jìn)行膝光，而是根據(jù)測試方法 SAE1960，CAM 180在市場獲得的風(fēng)化設(shè)備(ATLAS公司的W.O.M CI 35 A)中進(jìn)行快速風(fēng)化。
將風(fēng)化引起的反射系數(shù)變化轉(zhuǎn)換為CIELAB顏色坐標(biāo)，獲得了圖4所 示的結(jié)果。
橫坐標(biāo)示出以小時表示的輻射時間?？v坐標(biāo)示出下面內(nèi)容 + + + + :色度變化(AC) 口口口口色調(diào)變化(AH)
oooo:色差(AE76) AAAA:亮度變化(AL)
這里，本發(fā)明方法的高精度還允許通過外推在更短風(fēng)化時間獲得的值，
預(yù)測通常只有在1000到2000風(fēng)化小時之后才可視覺感知的效應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種檢測樣品P和參考樣品R的物理可測特性之間的差異的方法，其中(i)提供樣品P，(ii)提供參考樣品R，(iii)提供二維參考場RF，(iv)從所述參考樣品R和參考場RF的區(qū)域形成第一二維圖形，并且從所述樣品P和參考場RF的區(qū)域形成第二二維圖形，所述第一和第二圖形以位置相關(guān)和波長相關(guān)的圖形函數(shù)M(x，y，λ)描述，(v)在可自由選擇的時間t0對所述第一圖形，以及在時間t對所述第二圖形，通過檢測器將所述第一圖形和第二圖形對分析輻射的透射、反射或散射分別檢測為第一和第二圖形的局部坐標(biāo)(x，y)和分析輻射的波長λ的函數(shù)，從而確定所述第一圖形的第一圖形響應(yīng)函數(shù)M0(x，y，λ，t0)，其包括參考響應(yīng)函數(shù)R0(x，y，λ，t0)的物理分割區(qū)和第一參考場響應(yīng)函數(shù)RF0(x，y，λ，t0)的物理分割區(qū)，并確定第二圖形的第二圖形響應(yīng)函數(shù)Mt(x，y，λ，t)，其包括樣品響應(yīng)函數(shù)Pt(x，y，λ，t)的物理分割區(qū)和第二參考場響應(yīng)函數(shù)RFt(x，y，λ，t)的物理分割區(qū)，每種情況下的函數(shù)M0和Mt將透射、反射或散射分析輻射的強(qiáng)度分別再現(xiàn)為在不同檢測時間t0和t的第一和第二圖形的局部坐標(biāo)(x，y)和波長λ的函數(shù)，(vi)以如下方式校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，即通過所述第一和第二參考場響應(yīng)函數(shù)RF0和RFt，從所述樣品響應(yīng)函數(shù)Pt消除檢測器引起的位置相關(guān)、時間相關(guān)以及波長相關(guān)的起伏，從而獲得校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，corr，(vii)從所述校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，corr和參考響應(yīng)函數(shù)R0確定物理可測特性的變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在步驟(vii)，在每種情況下，形成所述校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，e。rr和參考響應(yīng)函數(shù)Rq的平均值，并且將所述平 均值相互比較。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在步驟(vii)，從所述校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，e。rr和第 一參考場響應(yīng)函數(shù)RF。形成校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt，e。rr ，將所 述校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt,c。 與已知的位置相關(guān)和波長相關(guān)的圖形函數(shù)M(x，y，Aj相關(guān)，該相關(guān)度為物理可測特性變化的測量值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在步驟(vii)，從所述參考響應(yīng)函數(shù) Ro和第一參考場響應(yīng)函數(shù)RF。另外確定零值圖形響應(yīng)函數(shù)No (x，y，人，to)， 將其與已知的位置相關(guān)和波長相關(guān)的圖形函數(shù)M (x，y，AJ相關(guān)，該相關(guān)度表示相關(guān)度的零值，并且通過該零值校正從所述校正圖形響應(yīng)函數(shù)Mt，c。rr獲得的相關(guān)度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在步驟(vii)，混合所述校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，c。rr的區(qū)域和參考響應(yīng)函數(shù)Ro的區(qū)域以形成虛擬圖形，所述虛擬圖形通過位置相關(guān)和波長相關(guān)的虛擬圖形函數(shù)Mv (x，y，XJ描述，通過對應(yīng) 于所述虛擬圖形函數(shù)Mv的混合獲得虛擬圖形響應(yīng)函數(shù)Vt (x，y，X，t)，所述 虛擬圖形響應(yīng)函數(shù)Vt (x，y，X，t)包括校正樣品響應(yīng)函數(shù)Pt，eQ 的區(qū)域和參考 響應(yīng)函數(shù)Ro的區(qū)域，并且通it^目關(guān)度分析，確定巳知的位置相關(guān)和波長相 關(guān)的虛擬圖形函數(shù)Mv (x，y，人)與虛擬圖形響應(yīng)函數(shù)Vt (x，y入t)之間的相 關(guān)度，該相關(guān)度為物理可測特性的變化的測量值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項(xiàng)的方法，其中所述參考場分別圍繞或 者穿過所述樣品或者參考樣品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)的方法，其中通過使樣品P受到環(huán)境 影響(經(jīng)處理樣品)，而形成樣品P和參考樣品R的物理可測特性之間的 差異，所述參考樣品為不受環(huán)境影響的相應(yīng)樣品(未處理樣品)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中環(huán)境影響選自機(jī)械力的作用、化學(xué)藥 品的作用、氣體的作用、微生物的作用、放射性輻射的作用、聲波的作用 以及熱的作用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中通過風(fēng)化樣品實(shí)現(xiàn)環(huán)境影響。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其中從參考樣品R和參考 場RF的區(qū)域形成第一二維圖形，從樣品P和參考場RF的區(qū)域形成第二 二維圖形，所述參考場被設(shè)置為具有至少一個切除部分的模版，所述參考 樣品R和樣品P被」沒置在所i^溪版的至少一個切除部分之后或者之中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其中所述第一和第二二維 圖形可由覆蓋有掩模的表面形成，所述掩模具有可透過以及不透過環(huán)境影 響的區(qū)域，環(huán)境影響被允許通過此掩模對表面起作用，由所述掩模的不透 過區(qū)域覆蓋的表面的區(qū)域形成所述參考場，受環(huán)境影響的表面的區(qū)域分別 形成所述參考樣品(在環(huán)境影響作用前)和樣品(在環(huán)境影響作用后)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法，其中，在步驟(iv)，確 定對在UV-VIS和/或NIR范圍內(nèi)的分析光的透射、反射或者嘲:射。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中對于多個波長范圍從確定對分析 輻射的透射、反射或者散射，并對于每個波長范圍AA^確定特定波長響應(yīng)函 數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中以彩色掃描儀檢測隨局部坐標(biāo)(x， y)變化的對分析光的反射或者散射。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中以數(shù)字?jǐn)z#4*測隨局部坐標(biāo)(x, y)變化的對分析光的反射或者散射。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l-15中任一項(xiàng)的方法，其中所述第一和第二圖形 或虛擬圖形是具有局部頻率a的周期圖形.
17. —種根據(jù)權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)的方法的用途，所述用途為檢測 基底上涂層的耐磨性.
18. —種根據(jù)權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)的方法的用途，所述用途為在質(zhì) 量控制中檢測樣品和參考樣品之間的差異。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測樣品P和參照物R的物理可測特性之間的差異的高靈敏度方法，其特征在于進(jìn)行如下步驟(i)提供樣品P，(ii)提供參考樣品R，(iii)提供二維參考場RF，(iv)從所述參考樣品R和參考場RF的區(qū)域形成第一二維圖形，并且從所述樣品P和參考場RF的區(qū)域形成第二二維圖形，所述第一和第二圖形以位置相關(guān)和波長相關(guān)的圖形函數(shù)M(x，y，λ)描述，(v)在可自由選擇的時間t₀對所述第一圖形，以及在時間t對所述第二圖形，通過檢測器將所述第一圖形和第二圖形對分析輻射的透射、反射或散射分別檢測為第一和第二圖形的局部坐標(biāo)(x，y)和分析輻射的波長λ的函數(shù)，從而確定所述第一圖形的第一圖形響應(yīng)函數(shù)M₀(x，y，λ，t₀)，其包括參考響應(yīng)函數(shù)R₀(x，y，λ，t₀)的物理分割區(qū)和第一參考場響應(yīng)函數(shù)RF₀(x，y，λ，t₀)的物理分割區(qū)，并確定第二圖形的第二圖形響應(yīng)函數(shù)M_t(x，y，λ，t)，其包括樣品響應(yīng)函數(shù)P_t(x，y，λ，t)的物理分割區(qū)和第二參考場響應(yīng)函數(shù)RF_t(x，y，λ，t)的物理分割區(qū)，每種情況下的函數(shù)M₀和M_t將透射、反射或散射分析輻射的強(qiáng)度分別再現(xiàn)為在不同檢測時間t₀和t的第一和第二圖形的局部坐標(biāo)(x，y)和波長λ的函數(shù)，(vi)以如下方式校正樣品響應(yīng)函數(shù)P_t，即通過所述第一和第二參考場響應(yīng)函數(shù)RF₀和RF_t，從所述樣品響應(yīng)函數(shù)P_t消除檢測器引起的位置相關(guān)、時間相關(guān)以及波長相關(guān)的起伏，從而獲得校正樣品響應(yīng)函數(shù)P_t,corr，(vii)從所述校正樣品響應(yīng)函數(shù)P_t,corr和參考響應(yīng)函數(shù)R₀確定物理可測特性的變化。
文檔編號G01J3/50GK101107509SQ200580047096
公開日2008年1月16日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者E·蒂爾, R·森斯 申請人:巴斯福股份公司