Как выбрать между спектрофотометрами с геометрией 45/0 и сферической геометрией (d/8)

При выборе между различными моделями спектрофотометров чаще всеговстречаются две оптико-геометрические схемы: геометрия 45/0 (или 0/45) и сферическая геометрия (такжеизвестная как геометрия с диффузным освещением и наблюдением под углом 8°). На практике пользователи часто затрудняютсяс выбором оптимального варианта. Ниже описаны различия впринципах измерения цвета этими двумя типами приборов, атакже приведены рекомендации по выбору.

I. Физико-оптическиепринципы и конструктивные различия

1. Направленная геометрия 45/0 (или 0/45)

Физическое определение схемы 45/0 таково: кольцевой источник света освещает поверхность образца под углом 45° к нормали, а детектор регистрируетотраженный свет в направлении, перпендикулярном поверхностиобразца (0°); схема 0/45 представляет собой обратный вариант (падениесвета под углом 0°, регистрация— под углом 45°).

• Оптические характеристики: при падениисвета под углом 45° на гладких поверхностях возникает зеркальноеотражение в направлении 45°, и этотзеркально отраженный свет не попадает на детектор, расположенныйпод углом 0°. Таким образом, схема 45/0 фиксирует только диффузноеотражение от образца.

• Визуальное соответствие: данная схемамаксимально приближена к условиям стандартного визуального контроля (например, освещение под углом 45° и наблюдение под углом 0° в стандартнойсветовой камере). Поскольку эта схема учитывает влияниеблеска и текстуры поверхности на оценку цвета, при сравнениидвух образцов с одинаковым базовым цветом, но разным блескомповерхности, данные о цветовом различии, полученные с помощью геометрии 45/0, будутчетко отражать это визуальное расхождение.

2. Геометрия d/8 (сферическая, диффузная)

Физическая суть конструкции d/8 заключаетсяв следующем: источник света освещает внутреннее пространствополой сферы, стенки которой покрыты материалом с высокойдиффузной отражательной способностью (например, сульфатом бария или ПТФЭ). После многократныххаотичных отражений свет падает на образец, обеспечиваяравномерное диффузное освещение, а детектор регистрируетотраженный свет под углом 8° к нормали поверхности образца.

Оптические характеристики: Интегрирующаясфера позволяет освещать образец всесторонне, под множествомуглов. В зависимости от того, какучитывается зеркально отраженный свет, на базе геометрии d/8 выделяют два режима измерения:

• SCI (Specular Component Included — сучетом зеркальной составляющей): Порт для зеркальной составляющейзакрыт, и интегрирующая сфера собирает весь отраженный свет, включая зеркальную составляющую. Этотрежим позволяет исключить влияние физических характеристик поверхности (таких как блеск и шероховатость) нарезультат измерения цвета, определяя истинный цвет материала.

• SCE (Specular Component Excluded — безучета зеркальной составляющей): Порт для зеркальной составляющейоткрыт, что обеспечивает поглощение зеркально отраженногосвета; в результате данные измерений лучше соответствуютвизуальному восприятию поверхности человеческим глазом.

II. Ключевые факторы выбора

При оценке конкретных сценариев применения геометрическую конфигурациюприбора можно рассматривать с точки зрения трех технических аспектов:

1. Цель измерения: оценка «истинного цвета материала» или «визуального восприятия внешнего вида»

• Истинный цвет материала (выбирайте d/8 SCI): если цель состоит в анализе концентрации пигмента илистепени поглощения красителя самим материалом, либо в компьютерномподборе цвета (CCM), необходимо исключить влияние физическихсвойств поверхности (например, блеска) на световой поток. Конфигурация d/8 (SCI) гарантирует стабильность цветовых данных даже при переходеот глянцевой поверхности образца к матовой.

• Визуальное восприятие внешнего вида (выбирайте 45/0 или d/8 SCE): если цель — оценитьцвет, который видит конечный потребитель, или сравнить внешний вид готового изделия с эталонным образцом, необходимо учитывать физическое состояние поверхности (блеск, матовость).Геометрия 45/0 обладает высокой чувствительностьюк изменениям блеска поверхности и позволяет объективно количественно оценить различия, воспринимаемые человеческим глазом.

2. Физическое состояние поверхности образцов (блеск и текстура)

Сравнение высокоглянцевых и матовых образцов: если два образца имеют идентичный пигментный состав, но один из них глянцевый, а другой —матовый:

• При измерении с геометрией 45/0: в детекторпопадает больше рассеянного света от матового образца, иданные покажут, что матовый образец имеет более светлыйоттенок (более высокое значение L*).

• При измерении с геометрией d/8 SCI: посколькурегистрируется весь отраженный свет, результаты измеренийдля обоих образцов будут практически идентичными.

Образцы с текстурой или направленностью: поверхноститекстиля, тканей, кожи и пластикас выраженной текстурой обладают характерными физическими неровностями. Геометрия 45/0 с однонаправленным источникомсвета легко создает помехи из-за теней;обычно для нее требуется использование кольцевой схемы45/0, чтобы усреднить влияние направленности. В тоже время геометрия d/8, использующая рассеянный свет, естественным образом обеспечивает отличное усреднение текстуры.

3. Отраслевые стандарты и сложившаясяпрактика

В различных отраслях промышленности в ходе многолетней практикисформировались устойчивые системы стандартов:

• Полиграфия, производство упаковки и бумажнаяпромышленность: широко используют геометрию 45/0. Международные стандарты печати, такиекак ISO 12647, прямо предписывают использование геометрииизмерения 45/0, чтобы обеспечить высокую степень соответствиярезультатов измерения спектральной плотности и цветового различия результатам визуальнойоценки.

• Производство лакокрасочных материалов, пластмасс, автомобильная и текстильная промышленность:в этих отраслях, как правило, применяетсясферическая геометрия d/8. Здесь часто требуется подборрецептур (что предполагает использование режима SCI) и сборка узлов из компонентов, изготовленныхс применением различных материалов и технологических процессов(что требует режима SCE). Конструкция на основе интегрирующейсферы обеспечивает более широкие возможности для контроля допусков.

III. Резюме

При выборе спектрофотометра универсального решения не существует. Чтобы подобрать прибор, идеально подходящийдля ваших задач, необходимо проанализировать структуру выполняемыхработ и требования заказчиков. Свяжитесь с нашими опытнымиспециалистами по вопросам цвета — они помогут выбрать оптимальные решения для вашегорабочего процесса!