Как выбрать между 45/0 и сферическими (d/8) геометрическими спектрофотометрами

При выборе между различными моделями спектрофотометров, двумя наиболее распространенными оптическими геометрическими структурами являются геометрия 45/0 (или 0/45) и сфера (также известная как диффузная/8°). При практическом выборе прибора многие пользователи часто путаются, какой из них является лучшим выбором. Здесь описаны различия в том, как эти два устройства измеряют цвет, а также рекомендации по выбору.

I. Принципы физической оптики и структурные различия
1. Направленная геометрия 45/0 (или 0/45)
Физическое определение структуры 45/0: кольцевой источник света освещает поверхность образца под углом 45° относительно ее нормали, а детектор принимает отраженный свет в направлении, перпендикулярном поверхности образца (0°) (структура 0/45 является противоположной, т.е. 0° падение, 45° прием).

• Оптические характеристики: падающий свет под углом 45° создает зеркальное отражение в направлении 45° на гладких поверхностях, и этот зеркально отраженный свет полностью минует детектор, расположенный под углом 0°. Следовательно, структура 45/0 улавливает только диффузное отражение образца.
• Визуальная согласованность: эта структура в значительной степени имитирует стандартную человеческую среду визуального осмотра (например, освещение под углом 45° и наблюдение под углом 0° в стандартной световой коробке). Поскольку она включает в себя вариации глянца поверхности и текстуры в систему оценки цвета, когда два образца с одинаковым основным цветом имеют разный глянец поверхности, данные о разнице цветов, измеренные структурой 45/0, будут четко отражать это визуальное несоответствие.

2. Сферическая (d/8) диффузная геометрия
Физическое определение структуры сферы (d/8): источник света освещает внутреннюю часть полой сферы, покрытой высокоотражающим диффузным материалом (например, сульфатом бария или ПТФЭ) на ее внутренней стенке. После многократных случайных отражений свет освещает образец в виде равномерного диффузного освещения, а детектор принимает отраженный свет под углом 8° относительно нормали к образцу.

Оптические характеристики: интегрирующая сфера может всесторонне освещать образец под разными углами. В зависимости от того, как обрабатывается зеркально отраженный свет, структура d/8 дополнительно выводит два режима измерения:

• SCI (Specular Component Included - Включен зеркальный компонент): зеркальное отверстие закрыто, и интегрирующая сфера собирает весь отраженный свет, включая зеркальное отражение. Этот режим может устранить физическое влияние глянца поверхности и шероховатости на измерение цвета, измеряя истинный физический цвет материала (истинный цвет материала).
• SCE (Specular Component Excluded - Исключен зеркальный компонент): зеркальное отверстие открыто для поглощения зеркально отраженного света под определенными углами, что делает результаты измерения более близкими к внешнему виду поверхности, воспринимаемому человеческим глазом.

II. Основные факторы выбора
При оценке конкретных сценариев применения геометрическую структуру можно судить по следующим трем техническим измерениям:

1. Цель измерения: оценка «истинного цвета материала» против «восприятия внешнего вида»
Истинный цвет материала (выбирайте d/8 SCI): Если цель состоит в анализе концентрации пигмента, скорости поглощения красителя самого материала или выполнении компьютерного подбора цвета (CCM), необходимо устранить физическое влияние глянца поверхности на свет. Структура d/8 (SCI) гарантирует, что даже если поверхность образца изменится с глянцевой на матовую, ее цветовые данные останутся стабильными.

Восприятие внешнего вида (выбирайте 45/0 или d/8 SCE): Если цель состоит в оценке цвета, видимого конечными потребителями, или в сравнении внешнего вида готовой продукции со стандартными деталями, необходимо учитывать физические состояния поверхности (глянец, матовость). Структура 45/0 очень чувствительна к вариациям глянца поверхности и может объективно количественно оценить различия поверхности, воспринимаемые человеческим глазом.

2. Физическое состояние поверхности образцов (глянец и текстура)
Сравнение глянцевых и матовых образцов: когда два образца имеют одинаковую пигментную рецептуру, но один имеет глянцевую поверхность, а другой матовую:

Измерено структурой 45/0: больше диффузно отраженного света от матового образца попадает в детектор, и данные покажут, что матовый образец имеет более светлый цвет (более высокое значение L*).

Измерено структурой d/8 SCI: поскольку собирается весь отраженный свет, значения измерения обоих будут практически идентичны.

Текстурированные или направленные образцы: поверхности текстиля, тканей, кожи и пластиков с зернистой текстурой обладают очевидными физическими текстурами. Структура 45/0 с однопроходным источником света легко создает теневые помехи и обычно требует сочетания с кольцевой структурой 45/0 для усреднения направленности; тогда как диффузное свойство света структуры d/8 естественным образом обладает отличной способностью к усреднению текстуры.

3. Межотраслевые стандарты и традиционные привычки
Различные отрасли промышленности сформировали фиксированные стандартные системы посредством длительного накопления процессов:

Печать, упаковка и бумажная промышленность: широко используют геометрию 45/0. Международные стандарты печати, такие как ISO 12647, явно предписывают использование структуры 45/0 для обеспечения того, чтобы измеренная спектральная плотность и разница цветов в значительной степени соответствовали результатам ручного визуального осмотра.

Лакокрасочная промышленность, производство пластмасс, автомобильная и текстильная промышленность: обычно используют сферическую геометрию d/8. Эти отрасли включают в себя большое количество подбора рецептур сырья (требуется режим SCI), а также сборку компонентов в различных процессах и материалах (требуется режим SCE). Структура интегрирующей сферы обеспечивает более высокие уровни контроля допусков.

III. Резюме
Когда дело доходит до спектрофотометров, универсального решения не существует. Чтобы по-настоящему определить лучший прибор для ваших задач, вы должны проанализировать смесь работ и требования заказчика. Свяжитесь с нашими опытными экспертами по цвету, чтобы получить помощь в выборе лучших решений для вашего рабочего процесса!