Спектрофотометры

Конструкционные конфигурации спектрофотометров: какую геометрию измерений следует выбрать?

Конструкция производимых в настоящее время спектрофотометров зачастую определяет область их использования. Лаборатории, специализирующиеся на тщательном анализе цвета, испытании и аттестации поступающего сырья, отдают предпочтение настольным инструментам. Как правило, они используются в исследовательских проектах или в особых случаях, когда помимо обычного режима отражения нужно измерить также степень пропускания прозрачных материалов или белизны материалов, содержащих УФ-компоненты. Прочная конструкция, большой размер измерительной головки, и, соответственно, большое отверстие для измерения с легко заменяемыми апертурами и камерой для измерения пропускания предоставляют пользователям несравненный комфорт в работе и высокую степень гибкости. Благодаря непревзойденной межприборной согласованности, высочайшей точности и выдающейся воспроизводимости результатов эти приборы позволяют обмениваться данными и передавать спектральные цветовые характеристики по всей производственной цепочке по всему миру.

Портативные спектрофотометры претворяют в жизнь удобные и экономичные решения, которые позволяют точно измерять цвета в реальном времени на любой стадии процесса производства. Это легкие и эргономичные приборы, включающие помимо измерительной головки мощную систему микропроцессоров, которые сразу же анализируют данные измерений и выводят абсолютные и относительные результаты на графический LCD-дисплей. Во встроенной памяти этих приборов могут храниться тысячи спектральных значений, а также критерии допуска. Портативные инструменты способны работать совершенно независимо от компьютера и могут быть оснащены одной из стандартных геометрий измерений: угловой, сферической или многоугловой.

Зачем эти модификации вообще существуют и как выбрать правильный инструмент? Когда вы оцениваете два образца, которые кажутся одинаковыми по оттенку, но один из них блестящий, а второй более матовый, ваши глаза не могут определить, чем обусловлено воспринимаемое различие между ними: разницей в цвете, свойствами покрытия или тем и другим. В такой ситуации вы должны очень четко представлять, что вы хотите исследовать. Исследуете ли вы качество цвета на образце продукции, оценивая, насколько общий вид образца соответствует эталонному, или вам важнее знать содержание пигмента в исследуемом образце, так как нужно создать подходящую цветовую рецептуру? В зависимости от цели измерений следует выбрать инструмент с нужной измерительной геометрией.

1. Угловая геометрия измерения (0°/45° или 45°/0°).
Инструмент с измерительной геометрией такого типа довольно близко повторяет то, как наши глаза воспринимают окрашенные образцы. Когда мы имеем дело с глянцевым объектом, мы избегаем дискомфорта при ослеплении высоким уровнем блеска, интуитивно наклоняя образец до тех пор, пока отраженный свет не перестает попадать нам в глаза. Это совпадает с конфигурацией, при которой образец подсвечивается при угле 45° и рассматривается при угле 0°, и наоборот. Таким образом, блеск исключается из восприятия, из-за чего глянцевый образец визуально выглядит темнее, чем матовый. При измерении на глянцевом образце оптический сенсор не воспринимает направленную энергию зеркального отражения, в то время как на матовом образце компонент зеркального отражения равномерно распределен во всех направлениях, и сенсор может его уловить. Эта геометрия измерения идеально подходит для целей контроля цвета.

2. Сферическая геометрия измерения (d/8°)
Измерительная головка инструмента такого типа основана на так называемой сфере Ульбрихта, полой и белой внутри. Луч света, направляемый внутрь нее, идеально рассеивается высокоотражающей внутренней поверхностью и равномерно подсвечивает поверхность измеряемого образца. Не важно, как эта поверхность распределяет отраженный свет, — он собирается со всех направлений в полной мере внутри сферы и измеряется сенсором, расположенным под углом 8° к перпендикулярной оси. Благодаря тому, что блеск полностью включен в измерение, сфери ческий инструмент игнорирует разность во внешнем виде и «видит» один и тот же цвет на блестящей, матовой или текстурированной поверхности. Иными словами, сферическая геометрия измерения, использованная в режиме SCI (зеркальный компонент включен), делает акцент на содержании пигмента в исследуемом образце, и этот способ следует выбирать при создании цветовых рецептур. В сфере Ульбрихта есть отверстие, которое называется «ловушка блеска». Если пользователь активировал ее, влияние блеска из данных измерения будет исключено. В этом режиме — SCE (зеркальный компонент исключен) — инструмент со сферической геометрией способен имитировать измерения с угловой геометрией. На практике вы сначала определяете разницу между двумя образцами, оценивая результаты их измерения в режиме исключения зеркального компонента, а затем, сравнивая данные с включением зеркального компонента, можете выяснить, чем обусловлено это отклонение: разным содержанием пигмента или различной структурой поверхности образцов.

3. Многоугловая геометрия измерения
Многие высококлассные продукты сегодня выделяются и позиционируются на рынке за счет специальных эффектных цветов, которые содержат металлические чешуйки или жемчужные и интерференционные пигменты. Такие покрытия могут оказать значительное влияние на общий вид продукта, но с помощью инструментов с угловой и сферической геометрией нельзя получить надежные данные для визуальной оценки или корреляции параметров процесса, в которые необходимо внести поправки. Краски со специальными эффектами изменяют цвет и внешний вид в зависимости от угла зрения, следовательно, измерять и оценивать цвет таких покрытий следует с применением многоугловой геометрии. Стандартизированная конфигурация таких систем подсвечивает измеряемый объект под углом 45° к перпендикулярной оси, в то время как измерение происходит при углах 15°, 25°, 45°, 75° и 110°. Эти углы рассматриваются как незеркальные, и они вычитаются из направления зеркального отражения.