分光光譜儀能做什麼？3個光學量測重點，教你挑選可見光光譜儀！

目錄 1.分光光譜儀與可見光光譜儀有何差異？ 2.分光光譜儀如何進行光學量測？ 3.分光光譜儀有哪些核心組成？ 4.分光光譜儀的光學量測流程介紹 5.分光光譜儀有哪些光學量測應用情境？ 6.光學量測的分光光譜儀如何挑選？3大評估重點看這邊！ 7.分光光譜儀推薦：大塚科技，打造完整光學量測解決方案

拿到一片光學薄膜、一顆LED，或是一塊顯示器面板時，怎麼確認它的反射率、透過率、色度或膜厚是否符合需求？這時就會用到分光光譜儀。經常聽到的可見光光譜儀，其實只是分光光譜儀依量測波段區分的一種類型，主要針對可見光範圍進行分析；若要進行更完整的光學量測，設備的量測範圍還可延伸至紫外光與近紅外光波段，才能更全面掌握材料的光學特性！ 

 

分光光譜儀與可見光光譜儀有何差異？

分光光譜儀是用來分析不同波長光線的量測設備，可依量測範圍區分為紫外光、可見光與近紅外光等類型。常聽到的可見光光譜儀，主要針對人眼可見的波段進行量測，因此可視為分光光譜儀中的一種類型；若設備同時涵蓋紫外光與可見光，則常稱為紫外－可見光分光光譜儀。
兩者的差別不只在名稱，更在於量測波段與使用目的不同。可見光光譜儀常用於色度分析，以及光源與顯示器量測；涵蓋紫外光、可見光至近紅外光的分光光譜儀，則能進一步分析材料、薄膜與光電元件在不同波段下的反射率、透過率與膜厚等光學特性。
 

傳統UV-Vis分析多應用於液體樣品與化學實驗室研究

紫外－可見光光譜分析（UV-Vis Spectrophotometry）是科學研究與實驗室檢測中常見的基礎技術，主要利用物質在不同波長下的吸收或反射差異，取得光譜資料。在傳統科研、生醫與化學實驗室中，紫外－可見光分光光度計常用於核酸與蛋白質濃度測定、化學反應觀察、水質監測及成分分析。這類應用多以液體樣品為主，著重於吸光度與濃度之間的關係，和本文探討的固體材料、光學薄膜與光電元件量測方向並不完全相同。
值得一提的是傳統Uv-Vis分析量測結果逐漸會產生飄移，需要做Blank，且不適合長時間連續監測。大多僅適用於實驗室環境。
 

工業級分光光譜儀更適合光學材料量測，適合長時間連續監測

隨著半導體、顯示器、光電元件與先進塗佈技術持續發展，光學量測不再只限於實驗室中的液體分析。
面對固體薄膜、多層材料的量測需求，以及高速生產製程，設備還需要兼顧量測速度、波段範圍、重複性，以及自動化整合能力。

以MCPD-9800等工業級多通道分光光譜儀為例，系統可搭配CCD或InGaAs等陣列式感測元件，並搭配具高傳輸效率的光纖，在短時間內取得完整光譜資料。相較於逐一掃描波長的傳統設備，多通道設計可進行毫秒等級的光譜擷取，適合用於反射率、透過率、色度、光源特性及多層薄膜厚度量測。
此外，這類分光光譜儀也能整合至生產線，進行線上量測（In-line）或自動化機台，在不破壞樣品的情況下進行即時檢測，協助掌握材料與產品的光學表現，特別適合半導體、顯示器、LED、光學薄膜及各類光電元件的製程與品質管理。


 

分光光譜儀如何進行光學量測？

光學材料量測用的分光光譜儀，主要針對固體材料、薄膜、光源及顯示元件進行非破壞性檢測。量測時，設備會將光線投射至樣品，再依不同波長收集穿透、反射或發光訊號，形成完整的光譜資料。透過這些資料，就能進一步判讀材料在紫外光、可見光到近紅外光範圍內的光學表現，例如透過率、反射率、色度與膜厚。
 

分光光譜儀常見的4大光學量測項目

光學特性	量測方式與說明	常見應用
穿透率 （Transmittance, T%）	比較光線穿過材料前後的強度變化，了解材料在不同波長下可通過多少光線	比較光線穿過材料前後的強度變化，了解材料在不同波長下可通過多少光線
反射率 （Reflectance, R%）	分析光線照射材料表面後的反射情形，可依需求量測鏡面反射或漫反射	抗反射膜、晶圓表面鍍膜、反射鏡、車用鍍膜光學表現評估
色度與物體色 （Colorimetry）	將光譜資料搭配CIE標準觀察者函數，換算為CIE XYZ、L*a*b*與ΔE色差等數值	顯示器色域分析、材料黃化檢查、外殼與塗裝顏色一致性管理
膜厚分析 （Film Thickness）	利用薄膜上下介面反射光產生的干涉光譜，推算單層或多層薄膜的厚度	光阻塗佈、SiO₂／SiN介電層、面板光學薄膜與奈米級膜厚量測

光譜資料如何轉換成量測結果？

分光光譜儀取得的並不是單一數值，而是一條隨波長變化的光譜曲線。
不同材料、鍍膜結構與光源，在各波段下會呈現各自的訊號特徵。
舉例來說，穿透率曲線可以看出材料在哪些波段較透明；反射率曲線可用來判斷鍍膜的光學表現是否符合預期；若光譜出現規律的干涉波紋，則能進一步用於膜厚分析。

 

分光光譜儀有哪些核心組成？

分光光譜儀能分析不同波長下的光學特性，背後仰賴光源、分光元件與偵測器相互配合。
當光線照射到樣品後，設備會將接收到的光譜訊號轉換成可分析的數據，再透過軟體計算出穿透率、反射率、色度或膜厚等結果。
整套量測系統大致可分為以下3個核心模組：

 

👉穩定光源模組（Light Source Module）

光源提供量測所需的入射光，也是影響量測穩定度的重要元件。依照不同量測波段與應用需求，常見光源包括：

• 鹵素燈（Halogen Lamp）：提供可見光至近紅外光（VIS-NIR）的連續光譜，常用於穿透率、反射率及光學材料量測。
• 氘燈（Deuterium Lamp）：適合紫外光（UV）波段量測，可提供高能量且穩定的紫外光源。
• LED或氙燈（Xenon Lamp）：可依不同需求提供特定波段或寬波段光源；若搭配適當驅動方式，也可用於高速量測。

👉分光元件模組（Spectrometer Engine）

當光線經過樣品後，會進入分光系統，利用狹縫、準直鏡及繞射光柵等元件，將不同波長分開排列成光譜。透過這個過程，原本混合在一起的光線會依照波長展開，形成完整的光譜資料，作為後續分析的依據。

👉多通道偵測器（Detector Array）

分光後的光線會由偵測器接收，再轉換成電子訊號。目前光學量測設備多採用CCD、CMOS 或InGaAs等陣列式感測器，可一次擷取整個波段的光譜資訊，不必逐一掃描每個波長，因此可提升量測速度，並兼顧量測穩定性與解析能力，也更適合應用於產線即時檢測與自動化量測。

 

分光光譜儀的光學量測流程介紹

使用分光光譜儀正式量測樣品前，需要先確認偵測器背景訊號與量測基準，降低環境光、設備雜訊或光源變化對結果的影響。
完成前置設定後，通常會依照以下流程取得光譜資料：
 

STEP1. 暗訊號量測（Dark Measurement）

先關閉光源或遮蔽光路，記錄偵測器在沒有接收到入射光時產生的背景訊號。後續分析時，系統會扣除這些雜訊，避免偵測器本身的暗電流影響量測結果。

STEP2. 參考基準量測（Reference Measurement）

接著依照量測項目建立參考基準。進行穿透率量測時，通常會量測空氣、空白光路或透明基板；反射率量測則可搭配標準白板或標準反射鏡，取得參考光譜。至於實際使用的參考物，仍須依樣品特性、量測方式與設備設定而定。

STEP3. 樣品量測與光譜分析（Sample Measurement）

完成暗訊號與參考基準量測後，再將待測樣品放入量測位置。分光光譜儀會收集樣品在各波長下的光譜訊號，並由分析軟體換算成穿透率、反射率、色度或膜厚等結果，供後續進行材料評估、研發分析與品質管理。

 

分光光譜儀有哪些光學量測應用情境？

從半導體元件、顯示器到光學材料，不同產品對光學特性的要求都不一樣。分光光譜儀可依照樣品尺寸、量測波段與檢測目的，搭配不同光路設計與量測模組，應用於研發、製程監控及品質檢驗等多種情境。以下整理幾種常見的光學量測應用。

量測應用	量測內容	常見應用對象
顯微分光量測	顯微分光量測（Micro-Spectrophotometry）結合顯微鏡光學系統，可將量測光斑縮小至微米等級，用來分析微小樣品或特定局部區域的穿透率、反射率與光譜特性	Micro-LED、半導體元件、微結構光學元件、精密零件
光源與發光特性量測	可量測光譜分布、相對或絕對光強度，以及色溫（CCT）、演色性指數（CRI）、主波長等參數，用來確認光源是否符合設計需求	LED、OLED、雷射元件、照明模組
反射率與穿透率量測	分析材料在不同波長下的反射與穿透表現，了解光線通過或照射材料後的變化，作為產品規格確認與光學性能評估的依據	光學玻璃、鏡片、高分子板材、濾光片、光學鍍膜
物體色與表面外觀評估	搭配 CIE 色彩標準，計算 L*a*b*、色差（ΔE）等數值，用來比對材料或產品表面的顏色差異與一致性	顯示器外框、汽車塗裝、光學薄膜、表面處理材料
光學薄膜厚度量測	利用反射光譜中的干涉現象，進行非破壞式膜厚分析，可用於單層或多層薄膜的厚度計算	光阻（Photoresist）、SiO₂、ITO 導電膜、光學多層膜
顯示器與光學薄膜評價	量測光學元件的光譜特性、色彩均勻性與整體光學表現，協助產品開發、製程調整及品質管理	偏光片、相位差板、彩色濾光片（Color Filter）、顯示器元件

 

光學量測的分光光譜儀如何挑選？3大評估重點看這邊！

選購分光光譜儀時，不能只比較型號或規格表上的數字，還要回到實際樣品、量測項目與設備導入方式來看。無論用於研發分析、品質檢驗，或整合至自動化產線，都建議先確認以下3個評估方向，才能找到真正符合光學量測需求的設備。
 

1. 量測波長範圍與光學解析度

不同材料與元件所需觀察的波段不一樣，挑選前應先確認設備的量測範圍是否涵蓋目標波段，例如：紫外光約為230～400nm，可見光約為380～780nm，若要延伸至近紅外光，則可依需求選擇涵蓋360～1,100nm，或900～1,600nm的設備。
除了波長範圍，也要留意光學解析度，也就是設備能否分辨彼此接近的光譜訊號。若量測項目涉及狹窄發光峰、薄膜干涉波紋或細微光譜變化，就需要較高的解析能力，才能清楚呈現訊號差異。

2. 量測光路與附件擴充性

光學材料的尺寸、形狀與表面特性各不相同，故設備能否搭配合適的光路與量測附件，會直接影響後續使用彈性。常見量測方式包括：正入射量測、變角度反射、光纖耦合，以及搭配積分球進行漫反射或總穿透率量測。若待測物包含：鏡面、霧面或透明材料，或需量測曲面元件與微小區域，也要確認設備是否支援對應治具、顯微量測模組或自動載台，避免買回後才發現樣品無法直接量測。

3. 分析軟體與系統整合能力

分光光譜儀取得光譜資料後，還需要透過軟體完成計算、判讀與資料輸出，因此軟體功能也是選購時不可忽略的項目。較完整的系統通常可支援自動載台移動、光源切換、多點量測與批次分析，也能依應用需求計算 CIE 色彩數值、膜厚、色差或光學常數等結果。若設備預計整合至自動化機台或線上檢測系統，還應確認是否提供SDK、API等介面，以利串接PLC、MES或其他產線系統。

挑選分光光譜儀時，建議先把量測波段、樣品型態與後續整合方式列清楚，再依實際應用比對設備規格。這樣不只能降低導入後重新調整的成本，也更容易建立符合研發與量產需求的光學量測方案。
 

分光光譜儀推薦：大塚科技，打造完整光學量測解決方案

挑選分光光譜儀，不只要確認量測波段與設備規格，也要考量樣品特性、光路配置、分析軟體及系統整合需求。大塚科技深耕光學材料分析與光譜量測領域，產品涵蓋顯微分光系統、光源色彩分析儀、變角度反射與透過率量測系統，以及薄膜厚度分析儀，可對應不同研發與產線檢測情境。


無論是微小區域的光譜分析、LED與顯示器的發光特性評估，或光學薄膜的反射率、穿透率及膜厚量測，大塚科技皆可依實際需求規劃硬體配置，並搭配中、英文分析軟體，提供完整的系統整合支援。與協助建立更符合產品開發、製程管理及品質檢驗需求的光學量測方案。想進一步比較分光光譜儀規格與適用範圍，歡迎前往大塚科技官方網站查看產品資訊與技術服務，依據樣品特性與量測需求，找到合適的設備方案！

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